电驱动系列:四、 软磁材料及电机中用到的硅钢片

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-08-07

软磁材料:交流领域的高效守护者</


软磁材料,以其卓越的性能定义了现代电力系统中的关键角色。这类材料具有高饱和磁感应强度</,这使得它们在保持小型化的同时,能有效节省材料资源。更为重要的是,它们具备极小磁损耗</,对涡流、磁滞和剩余损耗有着严格的控制,确保了电机和变压器的高效运行。


磁损耗的剖析:</



  • 涡流损耗</:由电磁感应引发的电流,其大小与频率的平方、材料的电阻率以及径向尺寸密切相关。通过优化这些参数,可以有效减小涡流损耗。

  • 磁滞损耗</:磁化过程中产生的能量损失,与磁滞回线的面积成正比。设计上,通过选择磁滞回线面积较小的材料来降低这部分损耗。

  • 剩余损耗</:扣除涡流和磁滞损耗后的损耗部分,低频时主要表现为磁后效损耗。优化材料性能和结构,可以进一步减小这部分损耗。


影响因素与损耗公式:</



  • 涡流损耗与频率的平方、电阻率和材料厚度成反比,通过精细设计可降低其影响。

  • 磁滞损耗与磁滞回线面积相关,材料选择和磁化工艺对损耗有直接影响。


揭秘硅钢的魅力:</


硅钢,主要由铁和硅组成,其中碳含量低,硅含量在1.5%-4.5%之间。0.2-0.5mm的薄片设计有助于降低涡流损耗。在电机铁芯应用中,冷轧无取向硅钢片因其优异性能而常用。


硅钢片的分类与特性:</



  • 冷轧硅钢片磁感应强度高,铁损低;

  • 无取向硅钢片具有良好的各向同性;

  • 取向硅钢片则定向排列,以优化磁性能。


关键性能参数,如电阻率、饱和磁感应强度、密度以及磁致伸缩系数等,都对硅钢片的性能起着决定性作用。而叠片系数,如绝缘涂层的厚度,可有效抑制涡流,进一步提高效率。


提升效率的关键:叠片系数与厚度</


每提升1%的叠片系数,可实现约2%的损耗降低,而磁感应强度的微小提升也能带来显著效果。影响因素包括绝缘层质量、厚度以及材料的平整度。在实际应用中,薄而优化的硅钢片可达97%-98%的叠片系数,显示出其在降低损耗方面的强大潜力。


厚度与铁损的关系:</


图4.8揭示了不同厚度硅钢片的铁损对比,厚度的减小直接对应铁损的下降,这是优化电机性能的重要策略。


硅钢片的命名体系:</


如DW310-35,其中“310”代表损耗等级,而“35”则指示材料的厚度。宝钢的牌号示例,如图4.9所示,提供了更多选择和理解的关键信息。