يُطلق على نوع الأسلاك المستخدمة في الغالب في المحركات الكهربائية سلك المغناطيس ، ويشار إليه أيضًا على أنه سلك متعرج أو سلك مملس. تم تصميم بنائه الفريد خصيصًا للتعامل مع مطالب التطبيقات الكهرومغناطيسية.

مادة الموصلات: عادة ما يصنع جوهر الأسلاك المغناطيسية من النحاس. يتم اختيار النحاس بسبب الموصلية الكهربائية الممتازة ، مما يقلل من فقدان الطاقة (وبالتالي توليد الحرارة) أثناء تشغيل المحرك. على الرغم من أنه أقل شيوعًا ، إلا أنه يمكن أيضًا استخدام الألومنيوم كموصل ، وخاصة في التطبيقات التي يكون فيها الوزن أو التكلفة اعتبارات رئيسية ، على الرغم من أن الموصلية أقل من النحاس.
العزل: هذه هي السمة المميزة لأسلاك المغناطيس. على عكس الأسلاك الكهربائية العادية التي تحتوي على سترة بلاستيكية سميكة أو مطاطية للعزل ، فإن سلك المغناطيس يحتوي على طبقة رقيقة للغاية ، ولكنها متينة للغاية من العزل المطبقة مباشرة على الموصل. الغرض من هذا العزل أمر بالغ الأهمية: منع الدوائر القصيرة بين المنعطفات الفردية للأسلاك داخل لفات المحرك ، مما يسمح بتوليد المجال المغناطيسي بفعالية.
المواد العازلة الشائعة هي أفلام بوليمر مختلفة ، والتي يمكن تطبيقها في طبقات واحدة أو متعددة. تشمل بعض البوليمرات الأكثر استخدامًا:
بولي فينيل الرسمي (FormVar): عزل أقدم ولكن لا يزال يستخدم ، معروف بخصائص ميكانيكية جيدة.
البولي يوريثان: يوفر قابلية لحام ممتازة ، مما يسهل إنهاء الاتصالات دون تجريد العزل.
البولي أميد: يوفر قوة ميكانيكية جيدة ومقاومة التآكل.
البوليستر: عزل شائع للأغراض العامة مع مقاومة حرارية وكيميائية جيدة.
البوليستر-إيميد وإيميد البولي أميد (إيميد أميد): غالبًا ما تستخدم في تقييمات درجات الحرارة الأعلى وتحسين المقاومة الميكانيكية والكيميائية ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات الحركية المتطلبة.
بوليميد: معروف بمقاومة درجات الحرارة العالية بشكل استثنائي وقوة عازلة ممتازة ، يتم استخدامه في المحركات التي تعمل في البيئات الحرارية المتطرفة. ما وراء أفلام البوليمر ، يمكن العثور على مواد عزل أخرى في تطبيقات محددة ، وخاصة في المحركات أو المحولات الأكبر:
غزل الألياف الزجاجية مع الورنيش: يوفر قوة ميكانيكية جيدة ومقاومة حرارية.
ورق aramid (على سبيل المثال ، Nomex): يوفر الاستقرار الحراري الممتاز والصلابة الميكانيكية.
ورقة Kraft: تستخدم في بعض تطبيقات الجهد الأقدم أو المتخصص.
MICA و Polyester Film: يمكن أيضًا استخدامها لخصائصها الكهربائية والحرارية المحددة.

أشكال الأسلاك: على الرغم من أن الشكل الأكثر شيوعًا للأسلاك المغناطيسية مستديرة ، إلا أنه يمكن أيضًا تصنيعه في أشكال أخرى لتحسين استخدام المساحة والأداء ضمن تصميم المحرك. وتشمل هذه:
مستطيل: غالبًا ما يستخدم في المحركات الأكبر أو لتصميمات الملف المدمجة حيث يكون مساحة ملء المساحة بكفاءة أمرًا بالغ الأهمية.
المربع: على غرار مستطيلة ، مما يوفر عامل ملء مساحة جيدة.
الشريط (شقة): يستخدم في التطبيقات المتخصصة للغاية حيث يلزم لفها المنخفض للغاية.

الوظيفة الأساسية: الغرض الأساسي من سلك المغناطيس في محرك كهربائي هو تسهيل التحويل الفعال للطاقة الكهربائية إلى الطاقة المغناطيسية (والعكس صحيح). عن طريق لف هذه الأسلاك المعزولة بدقة ، تتشكل الملفات الكهرومغناطيسية. عندما يتدفق التيار عبر هذه الملفات ، فإنه يولد الحقول المغناطيسية التي تتفاعل لإنتاج قوة الدوران (عزم الدوران) اللازمة للعمل.

يعد اختيار نوع معين من الأسلاك المغناطيسية ، وخاصة مادة العزل الخاصة به ، أمرًا بالغ الأهمية ويعتمد على عوامل مختلفة مثل درجة حرارة تشغيل المحرك ، وتصنيف الجهد المطلوب ، والضغط الميكانيكي الذي ستستمر فيه ، وأي تعرض للمواد الكيميائية أو الرطوبة. تساهم تقنيات العزل المتقدمة بشكل كبير في كفاءة المحرك وموثوقيته وعمره.
أنت تطلب شرحًا أكثر تفصيلاً لنوع الأسلاك المستخدمة في المحركات الكهربائية ، باللغة الإنجليزية. إليك شرح موسع:

يُعرف السلك المتخصص المستخدم في المحركات الكهربائية في المقام الأول باسم سلك المغناطيس ، والذي يسمى أيضًا سلك اللف أو الأسلاك الموسمية. هذا النوع من الأسلاك أمر أساسي تمامًا لتشغيل أي محرك كهربائي ، لأنه يشكل الملفات التي تولد الحقول المغناطيسية المسؤولة عن تحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية.

دعنا نقوم بتفكيك خصائصها الرئيسية ولماذا هو مهم للغاية:
مادة الموصل: النحاس في المقام الأول (مع الألومنيوم كبديل)
النحاس: بأغلبية ساحقة ، يتكون سلك المغناطيس من النحاس النقي للغاية. يتم اختيار النحاس لتوصيله الكهربائي الاستثنائي ، مما يعني أنه يوفر مقاومة منخفضة للغاية للتدفق الحالي. هذا يقلل من فقدان الطاقة كحرارة (خسائر I²R) ، مما يجعل المحرك أكثر كفاءة. تعد ليونةها (القدرة على رسمها إلى أسلاك رقيقة) وقابليتها للتخلي (القدرة على تشكيلها في لفائف) مزايا رئيسية.
الألومنيوم: في حين يتم استخدام سلك مغناطيس الألمنيوم الأقل شيوعًا في بعض التطبيقات ، وخاصة في المحركات والمحولات الأكبر ، في المقام الأول لتوفير التكاليف وتقليل الوزن. ومع ذلك ، فإن الألومنيوم لديه توصيل أقل من النحاس ، مما يعني أن هناك حاجة إلى منطقة مستعرضة أكبر من سلك الألومنيوم لتحقيق نفس المقاومة الكهربائية. يقدم الألمنيوم أيضًا تحديات مع الاتصالات بسبب الأكسدة.

العزل: الطبقة الرقيقة الحاسمة
هذا هو ما يحدد حقا سلك المغناطيس. على عكس الأسلاك المعزولة المنتظمة (مثل أسلاك المنزل) ، التي تحتوي على غمد بلاستيكي أو مطاطي سميك نسبيًا ، فإن سلك المغناطيس لديه طبقة رقيقة للغاية ، ولكنها صعبة للغاية ، عزلية مباشرة مطبق على الموصل. هذا الطلاء "الموهن" ليس ميناًا زجاجيًا (مثل على الفخار) ولكنه فيلم بوليمر متخصص.
الغرض من العزل: العزل أمر حيوي لمنع الدوائر القصيرة بين المنعطفات المجاورة للأسلاك داخل اللفات المحركية المعبأة بإحكام. بدون هذا العزل ، فإن التيار الكهربائي يتجاوز المسار المطلوب ، مما يؤدي إلى عدم الكفاءة ، والارتفاع درجة الحرارة ، وفشل المحرك.
مواد العزل الشائعة: يتم تصميم البوليمرات المستخدمة لخصائص حرارية وميكانيكية وكيميائية محددة. تشمل الأنواع الشائعة:
بولي فينيل الرسمي (FormVar): عزل أقدم ولكن لا يزال يستخدم معروفًا بالالتصاق والمرونة الجيدة.
بوليستر/بوليستر-إيميد: يستخدم على نطاق واسع بسبب الخصائص الحرارية والميكانيكية الجيدة.
البولي أميد إيميد (PAI): غالبًا ما يستخدم كطبق أعلى على البوليستر أو البوليستر-إيميد لتعزيز مقاومة التآكل والمقاومة الكيميائية ، وخاصة في درجات الحرارة الأعلى.
Polyimide (ML): يوفر مقاومة ممتازة عالية الحرارة ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات الصعبة مثل الفضاء الجوي والمحركات عالية الأداء.
سماكة البناء: يأتي العزل في "بنيات" مختلفة (على سبيل المثال ، مفردة ، ثقيلة/مزدوجة ، ثلاثية) ، في إشارة إلى سمك طبقة العزل. توفر البناء السميك قوة عازلة أفضل (قدرة العزل) ولكن تقليل عامل ملء النحاس (أقل من النحاس في حجم معين).
الفئة الحرارية: يتم تصنيف العزلات بواسطة "فئة حرارية" ، مما يشير إلى الحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل المستمرة التي يمكنهم تحملها دون تدهور. تشمل الفئات الشائعة 130 درجة مئوية (الفئة ب) ، 155 درجة مئوية (الفئة F) ، 180 درجة مئوية (الفئة H) ، و 200 درجة مئوية (الفئة N). تعد الطبقات الحرارية العليا ضرورية للمحركات التي تولد حرارة كبيرة أثناء التشغيل.

أشكال الأسلاك: ما وراء الجولة
السلك المستدير: هذا هو الشكل الأكثر شيوعًا ، المستخدم في غالبية اللفات الحركية.
سلك مستطيل/مربع/شريط: بالنسبة للتطبيقات التي يزيد فيها "عامل التعبئة" (كمية النحاس المعبأة في مساحة معينة) أمر بالغ الأهمية ، أو من أجل تبديد حراري أفضل ، يمكن تزويد سلك المغناطيس في المقاطع العرضية المستطيلة أو المربعة أو المسطحة. هذا يسمح لأنماط لف كثافة.

كيف يعمل في محرك:
تعتمد المحركات الكهربائية على تفاعل الحقول المغناطيسية. يتم سلك المغناطيس في لفائف حول قلب مغناطيسي (غالبًا ما يكون الصلب مغلصًا). عندما يتدفق التيار الكهربائي عبر هذه الملفات ، فإنه يخلق مجالًا كهرومغناطيسيًا.
نمط اللف الدقيق وعدد المنعطفات هي معلمات التصميم الحرجة التي تحدد قوة وخصائص المجال المغناطيسي ، والتي بدورها تملي سرعة المحرك وعزم الدوران والكفاءة.
يتيح العزل الرقيق أن يتم تعبئة آلاف المنعطفات من الأسلاك بشكل وثيق دون دائرة قصيرة ، مما يتيح إنشاء حقول مغناطيسية قوية ومدمجة.

Magnet Wire هو منتج هندسي للغاية مصمم خصيصًا لتلبية المتطلبات الصعبة للمحركات الكهربائية. يتيح مزيجه من موصل عالي التوصيل (عادةً النحاس) وعزل البوليمر الرفيع والقوي التحويل الفعال للطاقة الكهربائية إلى الطاقة المغناطيسية ، وهو المبدأ الأساسي وراء تشغيل المحرك الكهربائي.