Кратък анализ на изискването за материал за ламиниране на ядрото на двигателя

Като основен компонент за преобразуване на електромагнитна енергия, свойствата на материала на сърцевината на двигателя директно определят ефективността на двигателя, повишаването на температурата, нивото на шума и дългосрочната{0}}оперативна надеждност. Независимо дали се използва във въртящи се двигатели, промишлени задвижващи системи или като основна структура за електромагнитни компоненти като сърцевини на релета и електромагнити, изборът и качеството на обработка на материала на сърцевината винаги са решаващи аспекти на дизайна и производството на мотора.

 

От инженерна гледна точка, основните изисквания за качество на ламинираните материали за сърцевината на двигателя са концентрирани в три аспекта: електромагнитни характеристики, обработваемост и-ефективност на разходите. Сред тях особено важни са ниските загуби на желязо, високата магнитна пропускливост и добрата адаптивност при щамповане.

 

 

Един от основните показатели на листовете от електротехническа стомана е загубата в сърцевината при определени условия на честота и интензитет на магнитна индукция. Загубата в сърцевината се състои основно от две части: загуба на хистерезис и загуба на вихров ток.

 

Загубата на хистерезис произтича от консумацията на енергия, причинена от многократно намагнитване и демагнетизиране на материали в променливо магнитно поле. Големината му е тясно свързана с химичния състав на материала, размера на зърната и структурата на магнитния домейн и обикновено се измерва чрез площта на хистерезисния контур. По-големите зърна и по-малкото примеси водят до по-ниска загуба на хистерезис.

 

Загубата на вихров ток, от друга страна, се причинява от индуцирания ток в желязното ядро ​​поради променлив магнитен поток, който се преобразува в топлинна енергия в съпротивлението на материала. Големината му е значително свързана със съпротивлението и дебелината на материала. По-малката дебелина и по-високото съпротивление водят до по-ниски загуби от вихрови токове. Поради това тънките-плочи от електротехническа стомана обикновено се използват в сърцевините на двигателя и се използва сплав за увеличаване на съпротивлението на материала.

 

В чувствителни- и реакция-приложения, като меки магнитни железни сърцевини за релета или сърцевини за електромагнитни релета, контролът на загубата на желязо е особено важен, пряко засягащ скоростта и стабилността на зацепване на релето.

 

 

Високата магнитна пропускливост означава, че площта на напречното-сечение на магнитната верига може да бъде намалена при същите условия на магнитния поток, като по този начин се намалява количеството мед, използвано във възбуждащата намотка, и се постига миниатюризация на двигателя и намаляване на теглото. Тази характеристика е от решаващо значение не само за двигатели със среден и голям-размер, но и за малки електромагнитни задвижващи механизми, като сърцевини на релейни бобини и сърцевини от чисто желязо.

 

Освен това материалът трябва да има умерена твърдост. Прекомерната крехкост води до пукнатини при пробиване, докато прекомерната мекота води до увеличаване на неравностите и намалена стабилност на размерите. Качеството на повърхността изисква стоманеният лист да бъде плосък, гладък и с еднаква дебелина, за да се подобри коефициентът на подреждане и да се удължи живота на матрицата. Практиката показва, че студеновалцуваните листове от електротехническа стомана значително превъзхождат горещовалцуваните материали по отношение на консистенцията на щамповане и живота на матрицата, което ги прави особено подходящи за приложения с прецизно щанцоване.

 

 

Листовете от силиконова стомана са най-широко използваният материал в сърцевините на двигателя. По същество те са тънки стоманени листове, образувани чрез добавяне на определена пропорция силиций към желязна матрица и след това валцоване. В зависимост от производствения процес те могат да бъдат разделени на горещо валцувани листове от силициева стомана и студено валцувани листове от силициева стомана; студено{4}}валцуваните листове от силициева стомана се разделят допълнително на ориентирани листове от силициева стомана и не-ориентирани листове от силициева стомана.

 

За да се подобрят магнитните свойства и да се намали устойчивостта на пробиване, листовете от силициева стомана обикновено изискват отгряване след валцуване, за да се елиминира напрежението при обработката и да се стабилизира микроструктурата. Това третиране е приложимо и за последваща оптимизация на процеса на меки магнитни материали от чисто желязо, като DT4C Iron Core и Electrician Pure Iron Core.

 

 

1. Съдържание на силиций и контрол на примесите

Силицият е ключов фактор, влияещ върху работата на листовете от силициева стомана. С увеличаването на съдържанието на силиций съпротивлението на материала се повишава, загубата на желязо намалява значително, но интензитетът на магнитната индукция намалява, докато твърдостта и крехкостта се увеличават, което прави валцуването и щанцоването по-трудни. Следователно в инженерните приложения съдържанието на силиций обикновено се контролира под 4,5%, за да се балансират магнитните свойства и възможността за обработка.

 

2. Дебелина на материала

Загубата на вихров ток е пропорционална на квадрата на дебелината на стоманения лист. При същата материална система по-тънките листове имат по-ниски загуби в сърцевината, но времето за производство се увеличава и коефициентът на подреждане може да намалее. Конвенционалните електродвигатели обикновено използват 0,5 mm-дебели силициеви стоманени листове, докато широко-оборудването за производство на електроенергия с изключително висок контрол на загубите използва 0,35 mm или дори по-тънки листове.

 

3. Влияние на напрежението при обработка

Остатъчното напрежение неизбежно се въвежда по време на щанцоване, подреждане или навиване, което води до намаляване на магнитните свойства и увеличени загуби на желязо. В близост до щанцования участък обикновено се образува значителна зона на концентрация на напрежение. Отгряването може ефективно да елиминира тези напрежения, възстановявайки магнитните свойства на материала почти до първоначалното им състояние. За високоефективните-студеновалцовани-силициеви стоманени листове, техните магнитни свойства са особено чувствителни към промени в напрежението.

 

4. Характеристики на ориентацията на зърното

Силициевата стомана е кубичен поликристален материал, като всяко зърно има множество лесни посоки на намагнитване. Специалните процеси могат да направят ориентацията на зърната по-равномерна, като значително подобряват характеристиките на намагнитване в определена посока. Ориентираните силициеви стоманени листове имат оптимални магнитни свойства по посока на валцоване, подходящи за приложения с еднопосочен поток като трансформатори; не-ориентираните силициеви стоманени листове имат по-балансирани магнитни свойства във всички посоки, което ги прави по-подходящи за сърцевини на въртящи се двигатели.

 

Освен това, двойно{0}}ориентираните силициеви стоманени листове притежават отлични магнитни свойства в две взаимно перпендикулярни посоки, но техният производствен процес е сложен и скъп, което в момента ограничава употребата им до конкретни приложения от висок{1}}клас.

 

 

Въпреки че сърцевините на двигателя и релейните сърцевини се различават по структура и размер, те споделят висока степен на последователност в логиката за избор на материал. Независимо дали става въпрос за релейна стоманена сърцевина, релейна сърцевина от чисто желязо или желязна сърцевина за промишлено контролно реле, всички подчертават меките магнитни свойства, ниските загуби, ниската остатъчна устойчивост и добрата последователност на обработката.

 

В областта на релетата, особено за студено{0}}ковани продукти като напрDT4C релейно ядроСтудено коване и релейно ядро ​​за студено коване, изискванията за чистота на материала, пластичност и магнитна стабилност са още по-строги, за да осигурят дългосрочна-надеждност на зацепване и последователна електромагнитна реакция.

 

 

В обобщение, изборът на материали за ламиниране на сърцевината на двигателя е цялостен инженерен проект, изискващ баланс между електромагнитни характеристики, технология на обработка, структурни изисквания и контрол на разходите. Листовете от силиконова стомана, със своята зряла система от материали и стабилни магнитни свойства, остават основният избор за сърцевините на двигателя. В релетата, електромагнитните задвижващи механизми и други полета сърцевините от меко магнитно желязо за релета и високо-чистите меки магнитни материали играят еднакво незаменими роли.

 

В практическите инженерни приложения свойствата на материала не съществуват изолирано. Систематичната оценка, като се има предвид процеса на щамповане, обработката на отгряване и крайните работни условия, е от съществено значение за постигане на оптимално съответствие между производителността на сърцевината и цялостната надеждност на машината.