ステータ・アセンブリがモーター・システムにどのような力を与えるか

ステーターアッセンブリーは電気モーターの心臓部であり、ステーターアッセンブリーに回転磁界を発生させる。このステーター・アッセンブリーによって、モーターは電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、家電製品から電気自動車まで様々な機器に使用されている。ここでは、ステーター・アセンブリーの機能、用途、効率向上の秘訣、製造工程など、科学の視点からステーター・アセンブリーの不思議に迫ってみよう。

電流と磁気の相互作用を利用して、連続的にモーターを駆動する精密な「磁場エンジン」だと想像してほしい。ローターの動きである。ステーターアセンブリは、いくつかの重要な部品で構成されている：

ステーター・コア： 薄く積み重ねられたケイ素鋼板でできており、金属の薄板をきれいに重ねたような形状で、エネルギー損失を最小限に抑えながら磁場の通り道を形成する。

銅巻線：コアに巻かれた絶縁銅線で、通電時に磁界を発生させ、"磁界発生装置 "として働く。

リード線：巻線を外部電源に接続し、スムーズな電流伝送を確保します。

絶縁材料: 漏電や短絡を防ぐために巻線とコアを包み込み、回路の「保護シールド」の役割を果たします。

ステータアセンブリはモータハウジングに固定され、モータの動作をしっかりと支えます。家庭用電化製品、産業用機器、電気自動車や風力タービンなどの新エネルギー用途に広く使用され、省エネルギーと環境の持続可能性に貢献しています。

BLDCモーターにおけるステータアセンブリの用途

BLDCモーターは、その効率と耐久性から高い支持を得ており、ステーターアセンブリが重要な役割を果たしている。その回転磁場は、ローターを効率的に作動させるため、次のような場面で幅広く使用されている：

ロボット掃除機:ステーターはコンパクトなモーターを駆動し、ロボットの柔軟な操縦と清掃を可能にする。

洗濯機:ステーターはドラムの効率的な回転を保証し、エネルギーを節約します。

エアコンと冷蔵庫:ステーターはコンプレッサー（冷媒を圧縮する部品）を駆動し、効率的な冷却を実現する。

電動工具:電動ドリルなどの工具では、ステーターが強力なパワーを供給する。

電気自動車:ステーターがモーターを駆動し、環境に優しい輸送を可能にする。

風力タービン:ステーターは風力エネルギーを電気エネルギーに変換し、クリーンなエネルギー生産をサポートする。

ロボット工学:ステーターはロボットアームの動力源となり、精密な作業を可能にする。

ステータアセンブリによるモーター効率の向上

ステータ・アセンブリの設計と材料は、モータの効率を直接決定します。効率的なステーターは、最小限の電気エネルギーで最大のパワーを生み出します。ステーターがどのように効率を高めるのか、その秘密をご紹介します：

まず、ステーター・コアは、金属の薄片を重ねたような、薄く積層されたケイ素鋼板で構成されている。これらのシートは磁気回路を形成し、磁場を効率的に導きます。積層構造は渦電流とヒステリシス損失を減らし、電気エネルギーをローターの駆動に集中させる。最近のモーターは、低損失材料であるアモルファス・スチールまで使用し、エネルギーの浪費をさらに最小限に抑えている。

第二に、絶縁銅線またはアルミ線からなる固定子巻線が回転磁界を発生させ、回転子を駆動する。ステーター巻線として使用される銅線またはアルミ線は、動きを作り出すことができる。銅線は導電性が高いため、銅損をなくすことができます。ブラシレスDCモーターに見られるスロットのない機械装置の巻線は、96%の効率に達することができます。

さらに、熱管理も極めて重要である。ステーターは運転中に発熱し、過熱は効率を低下させる。最近のモーターは、モーター・フレームに放熱チャンネルを組み込んだり、液冷を使用してステーターを「冷却」したりすることで、長期間にわたって高効率の性能を維持できるようにしています。

ステーターアセンブリの製造

ステーター・アセンブリの製造は、精密機器を作るようなもので、すべての工程が重要です。特に、平線モーター用のステーターは、その効率とコンパクトさで知られています。ステーターの製造工程をご紹介します。

ステップ1：スロット用紙の準備

ステーターの製造は、巻線からの漏電を防ぎ、コアスロットの「保護コート」のような役割を果たす絶縁材料であるスロットペーパーから始まります。作業員は機械を使って絶縁紙を正確な形に切断し、ステーター・コアのスロットに挿入します。

ステップ2：ワイヤーフォーミングとペーパーフォーミング（同時に行う）

スロットペーパーの準備と並行して、ワイヤーフォーミングとペーパーフォーミングが行われる。ワイヤーフォーミングでは、平らな銅線を「ヘアピン」状に成形します。金属線をU字型クリップに曲げてコアに挿入しやすくするようなものです。ペーパーフォーミングは、絶縁紙の形状をヘアピンコイルにぴったり合うように調整する。

ステップ3：ヘアピンの製造と挿入

精密機械が銅線をヘアピンの形に曲げ、各ヘアピンのサイズが同じ、まるで均一な「磁場部品」の列を作るようにします。「次にヘアピンの挿入が行われ、作業員や機械がヘアピンのコイルをコアのスロットに挿入し、コイルがきれいに配置されるようにします。 </span

ステップ4：エンド・リングの成形と溶接

ヘアピンが挿入されると、次のステップでは、完全な回路が形成されるように両端を接合する。エンドリングの成形作業では、ヘアピンの端に合わせてリングの形状を変更しますが、エンドリングの溶接作業では、高熱を使用してリングとヘアピンを接合します。

ステップ5：スターポイントコンネクション

スター・ポイントはモーター回路の接続ハブで、ヘアピン・コイルを全体として連結し、均一な磁場分布を確保して、ローターを効率的に駆動します。

ステップ6：ウェルドジョイントの絶縁処理。

風化にさらされるウェルドは、湿気が吸引力を発生させ、短絡につながる可能性が非常に高くなります、それらは絶縁ワニスで覆われているか、絶縁材料で包まれていますちょうど防水ジャケットを着たときのように。この対策は、ステーターの長寿命とモーターの頑丈さにもつながります。

最後に、これらのステーターは電気自動車、洗濯機、風力タービンに応用され、グリーンエネルギーとエネルギー浪費の削減につながります。

Ethan Huang

私は磁石に関するポピュラー・サイエンスの執筆に専念している。私の記事は主に、磁石の原理、応用、業界の逸話に焦点を当てています。読者の皆様に価値ある情報を提供し、磁石の魅力や意義をより深く理解していただくことが目標です。同時に、磁石にまつわる皆さんのご意見もお待ちしています。磁石の無限の可能性を一緒に探っていきましょう！

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