Вплив якості матеріалів на ефективність і довговічність електродвигуна

При виборі електричного двигуна важливо враховувати не тільки технічні характеристики, а й матеріали, з яких він виготовлений. Від якості матеріалів залежить термін експлуатації, надійність, ефективність, коефіцієнт корисної дії, стійкість до навантажень та багато інших важливих показників. Цим пояснюється, чому у різних виробників електродвигуни з ідентичними технічними даними по-різному проявляють себе в реальних умовах експлуатації. Якість матеріалів визначає, чи працюватиме двигун безвідмовно протягом багатьох років або поїде на ремонт вже через декілька місяців.

Які матеріали впливають на ефективність роботи електродвигуна?

Найбільше на довговічність і надійність електродвигуна впливають матеріали обмотки та магнітів, адже саме ці деталі забезпечують основну функціональність мотора. Також великий вплив має матеріал корпусу – від нього залежить здатність електродвигуна відводити тепло та витримувати вібраційні навантаження.

Матеріали обмотки

Обмотку двигунів виготовляють з міді або алюмінію. Мідна обмотка має значні переваги: вищу електропровідність, міцність, стійкість до зносу. Мідь не схильна до перегріву, швидко охолоджується, здатна витримувати значні електромагнітні навантаження, має довгий термін експлуатації, не потребує частого ремонту. Ціна мідної обмотки вища, тому іноді виробники використовують більш дешевий аналог – алюміній. Це легкий матеріал, який знижує собівартість виготовлення двигуна, але алюмінієва обмотка швидше перегрівається, має менший ресурс експлуатації та нижчі показники міцності. Тому потужні електричні двигуни з високими вимогами до ККД найчастіше оснащуються мідною обмоткою.

Матеріали магнітів

Магніти служать основним функціональним елементом двигуна, який перетворює електричний струм в механічну роботу. Взаємодія магнітного поля ротора і статора генерує обертальний рух, який використовується для запуску робочого органу. В асинхронних двигунах магнітне поле генерується за рахунок електричних процесів в обмотках. Синхронні та деякі інші види двигунів оснащуються постійними магнітами, розташованими на роторі або статорі. Вони можуть бути виготовлені з кількох матеріалів:

• NdFeB – неодимові магніти, виготовлені зі сплаву неодиму, заліза, бору, мають високі магнітні властивості і невеликі розміри, підходять для виготовлення потужних двигунів компактних габаритів;
• феритові магніти – створюють слабше магнітне поле, але невисока ціна робить такі магніти більш раціональним вибором при виготовленні двигунів, які працюють в легкому режимі;
• SmCo – самарій-кобальтові магніти, які мають дві важливі переваги – підвищену термостійкість та корозійну стійкість, тому використовуються для потужних двигунів, які працюють в агресивному середовищі.

Матеріали корпусу

Матеріал корпусу електродвигуна впливає на ефективність відведення тепла, стійкість агрегату до вібраційних навантажень, ступінь захисту робочих елементів мотора. Кожен з матеріалів має свої переваги та недоліки, тому вибір потрібно робити виходячи з режиму роботи двигуна. Якщо матеріал корпусу не відповідає умовам експлуатації та робочим навантаженням, надійність і ресурс двигуна знижується. Двигуни малих та середніх розмірів найчастіше виготовляються в алюмінієвому корпусі – алюміній добре відводить тепло, має невисоку ціну та відносно малу вагу. Але алюміній поступається чавуну за показниками міцності, стійкості до механічних навантажень та зносу. Чавун – це більш важкий матеріал, має нижчу теплопровідність, але саме його обирають для великих потужних двигунів, які працюють на низких обертах і високому крутному моменті. Корпус з нержавіючої сталі забезпечує посилений захист від корозії – ця перевага має особливе значення, якщо двигун експлуатується в агресивним умовах. 

Чому якість матеріалів настільки важлива в роботі двигуна?

В процесі роботи електродвигуна відбуваються різні процеси – електричні, магнітні, механічні. В кожному з цих процесів беруть участь окремі вузли мотора або їх комбінація. Матеріали кожного вузла мають відповідати функціональному призначенню – витримувати робочі навантаження, не втрачати фізико-механічних властивостей, не руйнуватися під дією вібрацій, не окислюватися, не перегріватися. Щоб забезпечити такі умови, кращі світові виробники не економлять на матеріалах для виготовлення електродвигунів – перевірена продукція відомих брендів Gamak, Volt, Elk Motors відповідає найвищим стандартами якості і довговічності. За рахунок чого матеріали впливають на надійність електродвигунів:

• Теплопровідність. Під час роботи будь-якого електродвигуна виділяється значна кількість тепла, але якісні матеріали не піддаються перегріву, ефективно відводять тепло, мають високі показники термостійкості, не руйнуються під впливом підвищених температур. 
• Показники електропровідності. Чим вище електропровідність, тим нижчий рівень теплових втрат під час роботи електродвигуна, менше енергії витрачається на зайве виділення тепла.
• Стійкість до механічного зносу. Всі матеріали електродвигуна мають бути стійкими до механічних впливів та зносу. Якісні матеріали не ламаються, не деформуються, не втрачають експлуатаційних властивостей, не бояться ударів, вібрацій, тертя під час активної роботи мотора.
• Магнітні властивості – фактична магнітна проникність матеріалу і його здатність не втрачати магнітні властивості з часом. Якщо матеріали мають високу магнітну проникність, двигун не перегрівається, не втрачає ККД та потужність з роками, працює стабільно і не піддається швидкому зносу. Енергія максимально ефективно спрямовується на генерацію механічної роботи, а не на виділення тепла.
• Корозійна стійкість. При виборі матеріалів для двигуна перевага надається корозійностійким маркам, які не піддаються хімічній та електрохімічній корозії, не руйнуються під дією вологи та інших агресивних впливів в процесі експлуатації.

Чому не варто обирати дешевий електродвигун з неякісних матеріалів?

Що відбувається, якщо при виготовленні електродвигуна економлять на матеріалах? Мотор постійно перегрівається, матеріали руйнуються під дією температур, вібрацій, тертя. Підвищуються ризики короткого замикання та поломки двигуна. Надмірні теплові та механічні втрати знижують ККД мотора – з часом обладнання працює менш ефективно, збільшуються витрати на електрику, стає складніше досягти заданих показників потужності. Через поступове руйнування матеріалів збільшується тертя і вібрації, умови експлуатації електродвигуна критично погіршуються, знижуються показники безпеки. Все це призводить до очевидних наслідків – двигун виходить з ладу набагато раніше закладеного терміну експлуатації, частіше потребує ремонту, обслуговування та заміни комплектуючих.

Щоб уникнути будь-яких проблем і сумнівів щодо якості матеріалів, ми співпрацюємо тільки з кращими світовими брендами, які виготовляють надійні і довговічні електродвигуни. Постачаємо продукцію перевірених торгових марок Gamak, Volt, Elk Motors з сертифікованих матеріалів. Надаємо професійні консультації з вибору обладнання, щоб характеристики матеріалів точно відповідали навантаженням та реальним експлуатаційним умовам.