影响电工钢性能的因素
磁感应强度和铁损是电工钢磁性的根本特性。
影响磁感应强度的因素
影响磁感应强度的因素有:
无取向电工钢的磁感应强度主要与硅含量和晶体织构有关。硅含量提高,磁感应强度Bso值降低。 无取向电工钢基本为混乱织构,但调整成分和改善制造工艺,可使织构中(100)和(110)位向组分加强,(111)组分减弱,Bso值提高; 钢中杂质和夹杂物含量增高,以及成品晶粒尺寸增大,也使Bso值降低。
影响铁损的因素
影响铁损Pt的因素多且复杂,因为影响组成Pt的磁滞损耗Ph涡流损耗Pe和反常损耗Pa的因素各不相同,而且其中一些因素对这三种铁损组分具有完全相反的影响,只能较终看表现在Pt值上的综合效果。 无取向电工钢铁损Pt中,Ph占60%一80%,主要是降低Ph。
影响磁致损耗Ph的因素
影响Ph的因素就是影响磁畴壁移动的因素,它们是:
(1) 晶体织构。取向硅钢(110)[001)取向度提高或无取向电工钢中(100)位向组分增高,则Ph降低。
(2) 杂质、夹杂物和内应力。它们使晶格发生畸变,位错密度增高,阻碍磁畴壁移动,所以Ph增高。
(3) 晶粒尺寸。晶界的晶格是畸变的,晶体缺陷多,使磁畴壁移动阻力增大,所以晶粒小晶界面大,Ph增高。
(4) 板厚。成品厚度减薄,表面自由磁较能量(静磁能)增大,磁畴壁移动阻力增加,Ph增高。
(5) 表面状态。钢板表面平滑,表面自由磁较减少,磁畴壁移动阻力减小,Ph降低。
取向硅钢设计Bm高达1.7~1.80T,接近B8值,因此以B8作为磁感保证值。电机设计Bm约为1.5T,接近冷轧无取向电工钢B50值,因此冷轧无取向硅钢以B50作为磁感保证值。热轧硅钢的磁感更低,通常以B25作为保证值。
对磁各向异性的要求:电机是在运转状态下工作,铁芯是用带齿圆形冲片叠成的定子和转子组成,要求电工钢板为磁各向同性,因此用无取向冷轧电工钢或热轧硅钢制造。一般要求纵横向铁损差值8%,磁感差值10%。变压器是在静止状态下工作。这样可保证沿电工钢板轧制方向下料和磁化,因此都用冷轧取向硅钢制造。
冲片性良好:用户使用电工钢板时冲剪工作量很大,因此要求电工钢板应具有良好的冲片性,这对微、小型电机尤为重要。冲片性好可以提高冲模和剪刀寿命,保证冲剪片尺寸精确以及减小冲剪片毛刺。
影响冲片性的因素主要有:1)冲模或剪刀材料。如硬质合金冲模的冲片性比工具钢冲模提高一倍以上。2)冲头与冲模的间距。合适的间距一般为钢板厚度的5%~6%。3)冲片用润滑油种类。4)冲片形状。5)钢板表面绝缘膜种类和质量。6)钢板的硬度等。后两个因素与电工钢板质量有关。
硅钢板表面光滑、平整和厚度均匀:要求电工钢板表面光滑、平整和厚度均匀,主要是为了提高铁芯的叠片系数。叠片系数高可使铁芯有效利用空间增大,空气隙减小,使激磁电流减小。电工钢板的叠片系数每降低1%相当于铁损增高2%,磁感降低1%。
绝缘薄膜性能好:为防止铁芯叠片间发生短路而增大涡流损耗,冷轧电工钢板表面涂一薄层无机盐或无机盐+**盐的半**绝缘膜。对绝缘膜有以下要求:1)耐热性好。在750~800℃消除应力退火时不会破坏。2)绝缘膜薄且均匀。3)层间电阻高。4)附着性好。5)冲片性好。6)耐蚀性和防锈性好。7)焊接性好。用途不同,对绝缘膜的要求也有差异。
磁时效现象小:铁磁材料的磁性随使用时间而变化的现象称为磁时效。这种现象主要是材料中碳和氮等杂质元素引起的。电工钢板中碳和氮含量小于0.0035%时,磁时效明显减小。