Почему терморегулирование в двигателях с обмоткой типа «hairpin» лучше, и как намоточная машина способствует этому преимуществу?

Почему теплоотвод лучше в двигателях с U-образными обмотками, и как намоточная машина способствует этому преимуществу?

Жара – тихий убийца эффективности и долговечности электродвигателей. Чрезмерный нагрев приводит к деградации изоляции, размагничиванию постоянных магнитов и увеличению электрического сопротивления. Двигатели с U-образными обмотками широко признаны за свои превосходные тепловые характеристики, позволяющие им работать при более высоких плотностях мощности, чем их аналоги с круглым проводом. Ключевой вопрос для разработчиков двигателей: как достигается присущее преимущество в теплоотводе в статорах с U-образными обмотками, и какую роль играет намоточная машина для U-образных обмоток в реализации этого решающего преимущества?

Тепловое превосходство статора с U-образными обмотками в первую очередь коренится в увеличенном коэффициенте заполнения медью. Как обсуждалось ранее, прямоугольные проводники плотно прилегают друг к другу, сводя к минимуму пустое пространство внутри пазов статора. Хотя это снижает электрическое сопротивление, это также значительно улучшает пути теплопроводности.

Улучшенные пути теплопроводности: в традиционном двигателе с круглым проводом воздух и изоляционный лак, занимающие большие пустоты, действуют как теплоизоляторы, удерживая тепло внутри обмотки. Напротив, плотно упакованные прямоугольные медные шины в статоре с U-образными обмотками обеспечивают обширную область прямого контакта металла с металлом и металла со статором. Медь является отличным теплопроводником. [Диаграмма, иллюстрирующая превосходные точки контакта между прямоугольными медными проводниками и сердечником статора по сравнению с круглыми проводами] Эта плотная упаковка создает высокоэффективную, непрерывную тепловую магистраль, которая быстро перемещает тепло, выделяемое внутри обмотки, к сердечнику статора и, следовательно, к охлаждающей рубашке или корпусу двигателя.

Точность намоточной машины для U-образных обмоток необходима для реализации этого теплового преимущества. Для эффективной теплопроводности контакт между медными проводниками и стенками пазов должен быть плотным и последовательным. Автоматизированный процесс вставки, выполняемый машиной, гарантирует, что проводники прижимаются с равномерным усилием к стенкам пазов, устраняя воздушные зазоры, которые в противном случае действовали бы как тепловые барьеры. Геометрическое совершенство вставленных U-образных обмоток минимизирует микропустоты, гарантируя оптимальный тепловой контакт.

Кроме того, машина способствует тепловой стабильности лобовых частей обмотки. Лобовые части, где проводники изгибаются из паза, часто являются самой горячей частью двигателя, потому что они менее эффективно охлаждаются сердечником статора. Намоточная машина для U-образных обмоток формирует лобовые части с последовательной, предопределенной геометрией, оптимизированной для внешнего охлаждения. Эта геометрическая согласованность позволяет производителям двигателей проектировать высокоэффективные каналы для воздушного или масляного охлаждения точно вокруг лобовых частей, что практически невозможно сделать эффективно с помощью случайной, громоздкой геометрии обмоток из круглого провода.

В заключение, превосходное управление тепловым режимом двигателей с U-образными обмотками является прямым следствием высокого заполнения пазов и улучшенных путей теплопроводности, обеспечиваемых прямоугольной медью. Намоточная машина для U-образных обмоток является незаменимым инструментом, который реализует это преимущество, обеспечивая точное геометрическое размещение и плотную посадку, необходимые для устранения изоляционных воздушных зазоров и максимальной передачи тепла к сердечнику двигателя. Эта исключительная тепловая производительность позволяет двигателям с U-образными обмотками работать интенсивнее и при более высоких температурах, сохраняя при этом долговечность, что делает их незаменимыми для применений с высокой мощностью и ограниченным пространством, таких как современные электрические силовые агрегаты.