อธิบายการเคลือบมอเตอร์สเตเตอร์และมอเตอร์ไฟฟ้า

แกนสเตเตอร์ของมอเตอร์เป็นโครงสร้างแม่เหล็กที่อยู่นิ่งที่เป็นหัวใจของมอเตอร์ไฟฟ้าทุกตัว และโครงสร้างแบบเคลือบเป็นปัจจัยเดียวที่สำคัญที่สุดในการพิจารณาประสิทธิภาพของมอเตอร์ การสร้างความร้อน และความหนาแน่นของพลังงาน การเคลือบมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นแผ่นเหล็กซิลิกอนบางๆ โดยทั่วไปมีความหนา 0.2–0.65 มม. ซ้อนกันและเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างแกนสเตเตอร์ . โครงสร้างเคลือบนี้มีไว้เพื่อระงับการสูญเสียกระแสไหลวนโดยเฉพาะ ซึ่งอาจแปลงส่วนสำคัญของกำลังไฟฟ้าเข้าของมอเตอร์ให้เป็นความร้อนเหลือทิ้ง การเลือกวัสดุเคลือบ ความหนา และวิธีการซ้อนที่เหมาะสมจะเป็นตัวกำหนดโดยตรงว่ามอเตอร์จะลงจอดที่จุดใดตามสเปกตรัมประสิทธิภาพ ตั้งแต่หน่วยอุตสาหกรรมพื้นฐานไปจนถึงมอเตอร์ขับเคลื่อน EV ประสิทธิภาพสูง

What Is a Motor Stator Core?

แกนสเตเตอร์เป็นวงจรแม่เหล็กภายนอกคงที่ของมอเตอร์ไฟฟ้า หน้าที่ของมันคือการส่งกระแสแม่เหล็กสลับที่สร้างขึ้นโดยขดลวดสเตเตอร์ ซึ่งทำให้เกิดเส้นทางที่ไม่เต็มใจซึ่งจะรวมศูนย์และกำหนดทิศทางของสนามแม่เหล็กผ่านช่องว่างอากาศเพื่อโต้ตอบกับโรเตอร์ ปฏิกิริยาทางแม่เหล็กนี้ทำให้เกิดแรงบิด ซึ่งเป็นเอาท์พุตพื้นฐานของมอเตอร์ไฟฟ้า

โครงสร้างแกนสเตเตอร์ของมอเตอร์ประกอบด้วยแอกทรงกระบอก (เหล็กด้านหลังที่ทำให้วงจรแม่เหล็กสมบูรณ์) และชุดฟันที่ยื่นเข้าไปด้านในเข้าหาโรเตอร์ โดยระหว่างนั้นจะมีขดลวดทองแดงติดอยู่ในช่อง รูปทรงของฟันและร่องเหล่านี้ — จำนวน ความกว้าง ความลึก และอัตราส่วนระหว่างซี่ฟันและร่องเหล่านี้ จะควบคุมลักษณะเฉพาะแรงบิดของมอเตอร์ แฟคเตอร์พื้นที่การพัน และลักษณะทางเสียง ในมอเตอร์เหนี่ยวนำ 4 ขั้วทั่วไป สเตเตอร์อาจมี 36 ช่อง; เซอร์โวมอเตอร์แบบนับขั้วสูงอาจมี 48 หรือมากกว่า

แกนกลางจะต้องบรรลุเป้าหมายการแข่งขันสองประการพร้อมกัน: การซึมผ่านของแม่เหล็กสูง (เพื่อพาฟลักซ์ที่มีความต้านทานน้อยที่สุด) และ การสูญเสียแกนกลางต่ำ (เพื่อลดพลังงานที่กระจายไปเป็นความร้อนในแต่ละรอบแม่เหล็กให้เหลือน้อยที่สุด) โครงสร้างเหล็กซิลิคอนเคลือบเป็นโซลูชันทางวิศวกรรมที่ปรับให้เหมาะสมทั้งภายในข้อจำกัดด้านการผลิตในทางปฏิบัติ

เหตุใดจึงมีการเคลือบมอเตอร์ไฟฟ้า: ฟิสิกส์ของการสูญเสียแกนกลาง

ถ้าแกนสเตเตอร์ถูกกลึงจากเหล็กกล้าแข็งก้อนเดียว มันจะนำไฟฟ้าได้ตลอดปริมาตร สนามแม่เหล็กสลับที่ผ่านแกนกลางจะทำให้เกิดกระแสหมุนเวียน - กระแสไหลวน - ภายในวัสดุเทกอง เหมือนกับที่ฟลักซ์ที่แตกต่างกันของหม้อแปลงเหนี่ยวนำกระแสในขดลวดทุติยภูมิ กระแสน้ำวนเหล่านี้ไหลเป็นวงปิดตั้งฉากกับทิศทางฟลักซ์แม่เหล็ก และเนื่องจากเหล็กมีความต้านทานไฟฟ้า จึงกระจายพลังงานเป็นความร้อน I²R

พลังงานที่สูญเสียไปกับกระแสน้ำวนจะแปรผันตาม กำลังสองของทั้งความหนาของการเคลือบและความถี่ในการทำงาน . การลดความหนาของการเคลือบลงครึ่งหนึ่งจะช่วยลดการสูญเสียกระแสไหลวนได้ประมาณ 75% ความสัมพันธ์นี้ทำให้ความหนาของชั้นเคลือบเป็นหนึ่งในตัวแปรการออกแบบที่เป็นผลสืบเนื่องมากที่สุดในวิศวกรรมมอเตอร์ไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความถี่ในการทำงานเพิ่มขึ้นในไดรฟ์แบบปรับความเร็วได้และการใช้งานความเร็วสูง

การสูญเสียแกนโดยรวมในการเคลือบสเตเตอร์มีสององค์ประกอบ:

• การสูญเสียปัจจุบันของ Eddy: สัดส่วนกับกำลังสองของความถี่และกำลังสองของความหนาแน่นฟลักซ์ ควบคุมโดยความหนาเคลือบและความต้านทานไฟฟ้าของเหล็กเป็นหลัก
• การสูญเสียฮิสเทรีซิส: Energy dissipated in reversing the magnetic domains within the steel with each AC cycle. สัดส่วนกับความถี่และความหนาแน่นของฟลักซ์เพิ่มขึ้นเป็นกำลังประมาณ 1.6–2.0 (เลขชี้กำลังสไตน์เมตซ์ ขึ้นอยู่กับวัสดุ) ควบคุมโดยการวางแนวเกรนเหล็ก ปริมาณซิลิกอน และการอบอ่อน

โดยการตัดแกนออกเป็นแผ่นบางๆ ที่หุ้มฉนวนไฟฟ้าจากกัน ทางเดินของกระแสน้ำวนจะถูกจำกัดอยู่ที่แผ่นบางๆ แต่ละแผ่น พื้นที่หน้าตัดที่มีอยู่สำหรับการไหลเวียนของกระแสไหลวนจะลดลงอย่างมาก และความสูญเสียก็ลดลงตามไปด้วย การเคลือบซ้อนกันหนา 0.35 มม. จะแสดงออกมาประมาณนี้ การสูญเสียกระแสไหลวนลดลง 25–30 เท่า กว่าแกนตันที่มีมิติเท่ากันซึ่งทำงานที่ความถี่เดียวกัน

วัสดุเคลือบสเตเตอร์: เกรดและการเลือกเหล็กซิลิคอน

วัสดุที่โดดเด่นสำหรับการเคลือบสเตเตอร์คือ เหล็กไฟฟ้า — ตระกูลโลหะผสมเหล็ก-ซิลิกอนที่คิดค้นขึ้นสำหรับการใช้งานด้านแม่เหล็กโดยเฉพาะ ปริมาณซิลิคอน (โดยทั่วไป 1–4.5% โดยน้ำหนัก) มีจุดประสงค์ 2 ประการ: เพิ่มความต้านทานไฟฟ้าของเหล็ก (ลดการสูญเสียกระแสไหลวน) และลดสนามแม่เหล็ก (เหล็กที่เปลี่ยนมิติเกิดขึ้นในระหว่างการทำให้เป็นแม่เหล็ก ซึ่งเป็นแหล่งที่มาหลักของเสียงฮัมของมอเตอร์และเสียงที่ได้ยิน)

เหล็กกล้าไฟฟ้าที่ไม่เน้นเชิงกับเกรน

เหล็กไฟฟ้าผลิตได้เป็นสองประเภทกว้างๆ เหล็กกล้าไฟฟ้าที่ไม่มุ่งเน้น (NO) มีโครงสร้างเกรนแบบสุ่ม ทำให้มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กสม่ำเสมอในทุกทิศทางภายในระนาบของแผ่น ไอโซโทรปีนี้จำเป็นสำหรับการหมุนสเตเตอร์ของเครื่องจักร โดยที่ฟลักซ์แม่เหล็กหมุนผ่านแกนในขณะที่มอเตอร์ทำงาน วัสดุจะต้องทำงานได้ดีเท่ากันโดยไม่คำนึงถึงทิศทางของฟลักซ์ การเคลือบสเตเตอร์มอเตอร์เกือบทั้งหมดใช้เกรดที่ไม่เน้น

เหล็กกล้าไฟฟ้าแบบเกรน (GO) ในทางตรงกันข้าม ได้รับการประมวลผลเพื่อจัดแนวเกรนตามแกนเดียว (ทิศทางการหมุน) ทำให้สูญเสียแกนกลางในทิศทางนั้นต่ำมาก ส่วนใหญ่จะใช้ในแกนหม้อแปลงซึ่งมีทิศทางฟลักซ์คงที่ และไม่เหมาะสำหรับการหมุนสเตเตอร์ของเครื่องจักร

ความหนาในการเคลือบมาตรฐานและการใช้งาน

การเลือกความหนาของการเคลือบคือความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการสูญเสียแกนและต้นทุนการผลิต การเคลือบที่บางลงจะช่วยลดการสูญเสียแต่เพิ่มจำนวนแผ่นที่ต้องการ เพิ่มต้นทุนการปั๊มและการซ้อน และต้องการความคลาดเคลื่อนของมิติที่เข้มงวดมากขึ้น

วัสดุขั้นสูง: แกนอสัณฐานและนาโนคริสตัลไลน์

สำหรับการใช้งานที่ต้องการการสูญเสียคอร์ขั้นต่ำแน่นอน — โดยเฉพาะมอเตอร์ความถี่สูงที่สูงกว่า 1 kHz — โลหะผสมอสัณฐาน (เช่น Metglas 2605SA1) มีการสูญเสียแกนต่ำกว่าเกรดเหล็กซิลิคอนทั่วไปที่ดีที่สุดประมาณ 70–80% โลหะอสัณฐานเกิดจากการแข็งตัวอย่างรวดเร็วจากการหลอม ซึ่งป้องกันการเกิดเม็ดผลึก และสร้างโครงสร้างอะตอมคล้ายแก้วซึ่งมีการสูญเสียฮิสเทรีซีสต่ำเป็นพิเศษ ข้อเสียคือริบบิ้นอสัณฐานผลิตขึ้นในแถบบางมาก (โดยทั่วไปคือ 0.025 มม.) เปราะ และมีราคาแพงกว่ามากและประทับตราได้ยากกว่าเหล็กไฟฟ้าทั่วไป โลหะผสมนาโนคริสตัลไลน์มีพื้นกลาง — การสูญเสียแกนกลางต่ำกว่าเหล็กซิลิกอน และสามารถแปรรูปได้ดีกว่าวัสดุอสัณฐานเต็มที่

การผลิตการเคลือบสเตเตอร์: การตอก การตัด และการซ้อน

การผลิตการเคลือบสเตเตอร์เกี่ยวข้องกับขั้นตอนการผลิตที่มีการควบคุมอย่างใกล้ชิดหลายขั้นตอน ซึ่งแต่ละขั้นตอนจะส่งผลต่อความแม่นยำของมิติและประสิทธิภาพทางแม่เหล็กของแกนที่เสร็จแล้ว

การปั๊มแม่พิมพ์แบบก้าวหน้า

การประทับตราแบบก้าวหน้า เป็นวิธีการผลิตที่โดดเด่นสำหรับการเคลือบสเตเตอร์ในปริมาณมาก ขดลวดเหล็กเส้นไฟฟ้าจะถูกป้อนผ่านเครื่องมือกดแบบหลายขั้นตอนซึ่งจะเจาะช่องเปิดของช่อง โปรไฟล์ด้านนอก รูกุญแจ และคุณสมบัติอื่น ๆ อย่างต่อเนื่องในสถานีต่อเนื่อง ก่อนที่การเคลือบเสร็จแล้วจะถูกปิดที่สถานีสุดท้าย ความเร็วในการตอก 200–600 จังหวะต่อนาทีเป็นเรื่องปกติสำหรับการเคลือบเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 200 มม. การเคลือบขนาดใหญ่ต้องใช้อัตราที่ช้าลงเพื่อรักษาความแม่นยำของมิติ

Die clearance — the gap between punch and die — is critical for lamination quality. ระยะห่างที่มากเกินไปทำให้เกิดครีบบนขอบตัด ซึ่งจะเพิ่มการสัมผัสระหว่างชั้น และสร้างเส้นทางลัดวงจรสำหรับกระแสเอ็ดดี้ระหว่างการเคลือบที่อยู่ติดกัน ส่งผลให้ประสิทธิภาพการสูญเสียแกนลดลงโดยตรง มาตรฐานอุตสาหกรรมกำหนดให้มีเสี้ยนอยู่ด้านล่าง 0.05มม สำหรับการใช้งานการเคลือบมอเตอร์ส่วนใหญ่ ขีดจำกัดที่เข้มงวดยิ่งขึ้นใช้กับการเคลือบความถี่สูงแบบบาง

การตัดด้วยเลเซอร์และ Wire EDM สำหรับต้นแบบ

สำหรับการผลิตการเคลือบต้นแบบและการเคลือบชุดเล็ก ตัดด้วยเลเซอร์ และการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าด้วยลวด (EDM) เป็นทางเลือกหลักแทนการปั๊ม การตัดด้วยเลเซอร์ให้การตอบสนองที่รวดเร็วและไม่มีค่าใช้จ่ายด้านเครื่องมือ แต่โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนตามขอบตัดจะปรับเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคของเหล็กไฟฟ้า ทำให้สูญเสียแกนกลางเฉพาะที่ 15–30% ที่ขอบตัด ผลกระทบนี้มีความสำคัญมากกว่าตามสัดส่วนในฟันแคบ โดยที่โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนแสดงถึงเศษส่วนที่มากกว่าของหน้าตัดทั้งหมด การอบอ่อนหลังการตัดที่อุณหภูมิ 750–850°C ในบรรยากาศที่มีการควบคุม สามารถฟื้นฟูประสิทธิภาพที่สูญเสียไปได้มาก

การประสาน การเชื่อม และการเชื่อมปล่อง

การเคลือบแต่ละชั้นจะต้องรวมเข้าด้วยกันเป็นชั้นแกนแข็ง วิธีการหลักคือ:

• ประสาน (กอด): แถบเล็กๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างการปั๊มประสานกันโดยมีร่องที่สอดคล้องกันในการเคลือบที่อยู่ติดกัน โดยยึดปึกเข้าด้วยกันโดยกลไก รวดเร็วและต้นทุนต่ำ แต่อินเทอร์ล็อคสร้างความเข้มข้นของความเค้นเฉพาะจุด ซึ่งสามารถเพิ่มการสูญเสียแกนกลางได้ 3–8% เมื่อเทียบกับสแต็คที่ไม่มีการผูกมัด
• การเชื่อมด้วยเลเซอร์: ตะเข็บเชื่อมตามเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกหรือบริเวณแอกด้านหลังจะหลอมรวมกองซ้อน ความร้อนจากการเชื่อมสร้างโซนที่เสื่อมโทรมด้วยสนามแม่เหล็กตามแนวเชื่อม โดยทั่วไปแล้วการสูญเสียแกนกลางทั้งหมดจะเพิ่มขึ้น 5–15% ใช้โดยที่ความแข็งแรงทางกลมีความสำคัญเป็นอันดับแรก
• การติดกาว (ชั้นเคลือบติดกาว): การเคลือบแต่ละครั้งจะถูกเคลือบด้วยกาวเทอร์โมเซตติงบาง ๆ ก่อนวางซ้อนกัน การประกอบจะหายขาดภายใต้ความกดดัน ชั้นประสานมีประสิทธิภาพการสูญเสียแกนที่ดีที่สุดในบรรดาวิธีการรวมเข้าด้วยกัน (ไม่มีความเค้นเชิงกล ไม่มีความเสียหายจากความร้อน) และมีการใช้กันมากขึ้นในมอเตอร์ EV ประสิทธิภาพสูง ความหนาของสารเคลือบกาว — โดยทั่วไปคือ 2–5 µm — ยังทำหน้าที่เป็นฉนวนระหว่างลามิเนตอีกด้วย
• สลักเกลียว / สลักเกลียว: สลักเกลียวลอดผ่านรูที่เรียงชิดกันในปึก เรียบง่ายและทนทานสำหรับมอเตอร์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ แต่เกิดความเค้นอัดและไฟฟ้าลัดวงจรแม่เหล็กที่อาจเกิดขึ้นที่ตำแหน่งโบลต์

การออกแบบการเคลือบสเตเตอร์: เรขาคณิตของช่องและผลกระทบต่อสมรรถนะของมอเตอร์

รูปทรงร่องและฟันของการเคลือบสเตเตอร์เป็นหนึ่งในการตัดสินใจออกแบบที่เป็นผลสืบเนื่องมากที่สุดในวิศวกรรมมอเตอร์ มันส่งผลต่อปัจจัยการเติมทองแดง การกระจายความหนาแน่นของฟลักซ์แม่เหล็ก การเหนี่ยวนำการรั่วไหล แรงบิดฟันเฟือง และเสียงรบกวนไปพร้อมๆ กัน ทำให้การออกแบบช่องเป็นปัญหาในการเพิ่มประสิทธิภาพที่สร้างความสมดุลให้กับข้อกำหนดการแข่งขันหลายประการ

Open vs. Semi-Closed vs. Closed Slots

การเปิดช่อง — ช่องว่างระหว่างปลายฟันที่อยู่ติดกันที่พื้นผิวช่องว่างอากาศ — เป็นตัวแปรการออกแบบที่สำคัญ เปิดช่อง ช่วยให้สามารถใส่คอยล์ที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้าได้อย่างง่ายดาย แต่สร้างการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของฟลักซ์ขนาดใหญ่ที่ช่องว่างอากาศ (ฮาร์โมนิคแบบร่อง) เพิ่มแรงบิดกระเพื่อมและเสียงรบกวน ช่องกึ่งปิด (ปลายฟันที่เชื่อมบางส่วน) ช่วยลดผลกระทบจากการเซาะร่อง โดยต้องเสียค่าใช้จ่ายในการใส่ขดลวดที่ยากขึ้นเล็กน้อย ช่องปิด ลดฮาร์โมนิคของ slotting ให้เหลือน้อยที่สุด แต่ต้องร้อยลวดคดเคี้ยวผ่านช่องเปิดขนาดเล็ก จำกัดขนาดตัวนำ และลดแฟกเตอร์การเติมที่ทำได้

สำหรับมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) ที่ใช้ในแอปพลิเคชัน EV ช่องกึ่งปิดที่มีความกว้างปลายฟันที่เลือกไว้เพื่อลดการทำงานร่วมกันของแรงบิดฟันเฟืองกับแม่เหล็กโรเตอร์เป็นวิธีปฏิบัติมาตรฐาน โดยทั่วไปการเปิดช่องจะถูกตั้งค่าเป็น 1–2 เท่าของระยะพิทช์ของขั้วแม่เหล็กหารด้วยหมายเลขช่อง ซึ่งเป็นความสัมพันธ์ที่ได้มาจากการวิเคราะห์ฮาร์มอนิกของความหนาแน่นฟลักซ์ของช่องว่างอากาศ

ปัจจัยการซ้อนและผลกระทบ

ปัจจัยการซ้อน (เรียกอีกอย่างว่าปัจจัยการเติมการเคลือบ) คืออัตราส่วนของปริมาตรเหล็กแม่เหล็กจริงต่อปริมาตรเรขาคณิตรวมของแกน ซึ่งพิจารณาถึงการเคลือบฉนวนระหว่างการเคลือบ ปัจจัยการซ้อนโดยทั่วไปสำหรับการเคลือบมอเตอร์ที่ผลิตอย่างดีคือ 0.95–0.98 — หมายถึง 95–98% ของหน้าตัดแกนกลางเป็นวัสดุแม่เหล็กแอคทีฟ

ปัจจัยการซ้อนที่ต่ำกว่าที่คาดไว้ — เกิดจากครีบที่มากเกินไป การเคลือบฉนวนหนา หรือการปฏิบัติในการซ้อนที่ไม่ดี — ช่วยลดส่วนตัดขวางของฟลักซ์ที่มีประสิทธิผลของแกน ส่งผลให้เหล็กต้องทำงานที่ความหนาแน่นฟลักซ์สูงกว่าที่ออกแบบไว้ สิ่งนี้จะขับเคลื่อนแกนกลางให้สูงขึ้นตามเส้นโค้ง B-H ไปสู่ความอิ่มตัว เพิ่มทั้งการสูญเสียแกนกลางและกระแสแม่เหล็กที่เพิ่มขึ้น รวมถึงตัวประกอบกำลังและประสิทธิภาพที่ลดลง

การเคลือบสเตเตอร์ในมอเตอร์ EV และมอเตอร์ประสิทธิภาพสูง: แนวโน้มปัจจุบัน

การเติบโตอย่างรวดเร็วของยานพาหนะไฟฟ้าและการเข้มงวดของมาตรฐานประสิทธิภาพมอเตอร์ระดับโลก (IEC 60034-30-1 ซึ่งกำหนดระดับประสิทธิภาพ IE3 และ IE4) ได้ผลักดันความก้าวหน้าที่สำคัญในเทคโนโลยีการเคลือบสเตเตอร์ในทศวรรษที่ผ่านมา

• การเคลือบบางลงเพื่อการทำงานที่ความเร็วสูง: มอเตอร์ฉุด EV ทำงานมากขึ้นที่ความเร็วพื้นฐาน 6,000–12,000 RPM โดยสนามอ่อนลงถึง 18,000–20,000 RPM ทำให้เกิดความถี่ไฟฟ้าพื้นฐานที่ 400–1,000 Hz ที่ความถี่เหล่านี้ การเคลือบ 0.35 มม. ซึ่งเพียงพอสำหรับมอเตอร์อุตสาหกรรม 50/60 Hz จะทำให้เกิดการสูญเสียแกนกลางที่ยอมรับไม่ได้ ผู้ผลิต EV ชั้นนำ รวมถึง Tesla, BYD และ BMW ได้เปลี่ยนไปใช้การเคลือบที่มีความหนา 0.25–0.27 มม. สำหรับมอเตอร์ฉุดหลัก โดยการออกแบบรุ่นต่อไปบางรุ่นจะใช้ความหนา 0.20 มม.
• เกรดซิลิคอนสูงและเกรดไม่เน้น: เกรดต่างๆ เช่น M250-35A และ M270-35A (การกำหนดแบบยุโรป) หรือ 35H270 (JIS) ที่มีการสูญเสียแกน 2.5–3.5 W/kg ที่ 1.5T, 50 Hz จะถูกแทนที่ด้วยการใช้งานระดับพรีเมียมด้วยเกรดที่มีการสูญเสียต่ำเป็นพิเศษซึ่งมีต่ำกว่า 1.5 W/kg JFE Steel, Nippon Steel และ Voestalpine มีเกรดเชิงพาณิชย์ที่มีปริมาณซิลิคอนเกือบ 4.5% ซึ่งใกล้ขีดจำกัดในทางปฏิบัติซึ่งเกินกว่าที่เหล็กจะเปราะเกินกว่าจะประทับตราได้อย่างน่าเชื่อถือ
• การออกแบบสเตเตอร์แบบแบ่งส่วนและแบบโมดูลาร์: เพื่อปรับปรุงปัจจัยการเติมของขดลวดและเปิดใช้งานการพันอัตโนมัติของคอยล์เข้มข้น การออกแบบมอเตอร์บางประเภทใช้แกนสเตเตอร์แบบแบ่งส่วน — ส่วนของฟันและร่องแต่ละส่วนที่พันแยกกัน จากนั้นประกอบเข้ากับวงแหวนสเตเตอร์ที่สมบูรณ์ การแบ่งส่วนทำให้ปัจจัยการเติมทองแดงอยู่ที่ 70–75% เทียบกับ 40–55% สำหรับขดลวดแบบกระจายในแกนต่อเนื่อง
• สถาปัตยกรรมมอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกน: มอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกน (แพนเค้ก) ใช้ชั้นการเคลือบสเตเตอร์ที่มีรูปทรงดิสก์ แทนที่จะเป็นแกนทรงกระบอก เส้นทางฟลักซ์แม่เหล็กที่สั้นกว่าและความหนาแน่นของแรงบิดที่สูงขึ้นต่อหน่วยปริมาตร ทำให้พวกมันน่าสนใจสำหรับการใช้งานแบบขับเคลื่อนโดยตรงและมอเตอร์ในล้อ และรูปทรงการเคลือบ — แผลเป็นเกลียวหรือกองดิสก์แบบแบ่งส่วน — ต้องใช้วิธีการปั๊มและการขึ้นรูปที่แตกต่างจากการออกแบบฟลักซ์รัศมีทั่วไป

การควบคุมคุณภาพและการทดสอบการเคลือบสเตเตอร์ของมอเตอร์

ประสิทธิภาพทางแม่เหล็กของแกนสเตเตอร์ที่เสร็จแล้วสามารถเบี่ยงเบนไปจากคุณสมบัติของแผ่นเหล็กไฟฟ้าดิบได้อย่างมาก เนื่องจากความเสียหายจากการผลิต - ความเค้นจากการประทับตรา เสี้ยน ความร้อนจากการเชื่อม และการจัดการ การควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวดในแต่ละขั้นตอนถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าแกนประมวลผลมีประสิทธิภาพตามที่ออกแบบไว้

• การทดสอบเฟรม Epstein: วิธีการทางห้องปฏิบัติการมาตรฐาน (IEC 60404-2) สำหรับการวัดการสูญเสียแกนกลางในแถบเหล็กไฟฟ้า ตัวอย่างที่ตัดจากคอยล์การผลิตจะได้รับการทดสอบก่อนการปั๊มเพื่อตรวจสอบว่าวัสดุที่เข้ามาตรงตามข้อกำหนด
• เครื่องทดสอบแผ่นเดียว (SST): วัดการสูญเสียแกนบนแผ่นแต่ละแผ่นหรือการเคลือบที่มีการประทับตรา ช่วยให้สามารถตรวจสอบภายหลังการประทับตราได้ มีประโยชน์สำหรับการตรวจจับการสูญเสียเพิ่มเติมที่เกิดจากกระบวนการปั๊มขึ้นรูป
• การวัดความสูงของเสี้ยน: วิชันซิสเต็มอัตโนมัติหรือโพรฟิโลมิเตอร์แบบสัมผัสจะวัดความสูงของเสี้ยนบนการเคลือบที่มีการประทับตรา เสี้ยนสูงเกิน 0.05 มม ทำให้เกิดการปฏิเสธหรือการทำงานซ้ำ เนื่องจากครีบที่มากเกินไปส่งผลต่อฉนวนระหว่างชั้นและปัจจัยการซ้อน
• การวัดปัจจัยซ้อน: กองแกนที่ประกอบแล้วจะถูกชั่งน้ำหนักและเปรียบเทียบกับน้ำหนักทางทฤษฎีที่คำนวณจากพื้นที่การเคลือบ จำนวน และความหนาแน่นของเหล็ก การเบี่ยงเบนที่สำคัญบ่งชี้ถึงการเกิดครีบที่ผิดปกติ ความหนาของชั้นเคลือบที่เปลี่ยนแปลง หรือการเคลือบที่เสียหาย
• การทดสอบความต้านทานระหว่างชั้น (การทดสอบแฟรงคลิน): การทดสอบมาตรฐาน (IEC 60404-11) ที่วัดความต้านทานไฟฟ้าระหว่างการเคลือบที่อยู่ติดกัน โดยการกดชุดโพรบกับพื้นผิวแกนภายใต้แรงควบคุม ค่าความต้านทานต่ำบ่งชี้ถึงความเสียหายหรือการเคลือบฉนวนไม่เพียงพอ และคาดการณ์การสูญเสียกระแสไหลวนที่เพิ่มขึ้นในการให้บริการ