Двигатели постоянного тока состоят из двух основных частей: ротора и статора. Ротор имеет кольцеобразный железный сердечник с прорезями, в которых удерживаются катушки, или обмотки. Следующий Закон Фаради, когда сердечник вращается в магнитном поле, в катушках индуцируется напряжение, или ЭДС. Эта индуцированная ЭДС вызывает протекание тока, известного как вихревой ток.

Вихревые токи являются формой магнитных потерь, и потеря мощности из-за протекания вихревых токов называется потерями на вихревые токи. (Потеря гистерезиса является еще одним компонентом магнитных потерь.) Эти потери приводят к выделению тепла и снижению КПД двигателя.

Величина потерь на вихревые токи зависит от нескольких факторов, в том числе:

P_e = K_e * B² * f² * t²

Где:

P_e = потери на вихревой ток

K_e = постоянная вихревого тока

B = плотность потока

f = частота магнитных обращений

t = толщина материала

На развитие вихревых токов влияет сопротивление материала, в котором они протекают. Для любого магнитного материала существует обратная зависимость между площадью поперечного сечения материала и его сопротивлением, что означает, что уменьшение площади вызывает увеличение сопротивления и, в свою очередь, уменьшение вихревых токов.Один из способов добиться уменьшения площади поперечного сечения — сделать материал тоньше.

Вот почему сердечники арматуры состоят из множества тонких кусков железа, а не из большого цельного куска. Эти отдельные тонкие детали обладают более высоким сопротивлением, чем одна сплошная деталь, и, следовательно, создают меньшие вихревые токи и испытывают меньшие потери на вихревые токи.

Отдельные железные детали, из которых состоит арматура, называются пластинами.

Эти слои изолированы друг от друга, как правило, лаковым покрытием, чтобы предотвратить “перескакивание” вихревых токов от слоя к слою. Обратная квадратичная зависимость между толщиной материала и потерями на вихревых токах означает, что любое уменьшение толщины окажет значительное влияние на величину потерь. Из-за этого производители стремятся сделать слои сердечника якоря настолько тонкими, насколько это практично с точки зрения производства и затрат, при этом в современных двигателях постоянного тока обычно используются слои толщиной от 0,1 до 0,5 мм.

Авторское изображение: brighthubengineering.com