更加高效!無取向矽鋼在電機效率提升中的作用

引 言

電機的主要損耗有定子銅耗、轉子鋁耗、鐵耗、機械損耗和雜散損耗五類,要提高電機效率必須降低這五類損耗。

研究表明,隨著電機功率的減小,鐵芯損耗所佔總損耗的比例下降,而定子銅耗所佔的比例增加,對於小功率的電機,應優先採用導磁性能好的電工鋼片作為定子鐵芯,這樣可以大大降低激磁電流,明顯地改善鐵耗和定子銅耗。基於上述原因,中小型電機用無取向硅鋼的選取,單一地追求高牌號不僅增加成本,而且提高功率的作用有限。而使用低牌號無取向電工鋼,磁感雖有所提高,但是鐵損太高,對提高功率的作用也不大。高效電機用鋼的出現,解決或緩解了中低牌號無取向電工鋼存在的鐵損和磁感相互矛盾的問題,它與傳統產品相比,相同鐵損下磁感更高,相同磁感下鐵損較低。

表1所示為普通無取向電工鋼與高效電機用鋼主要參數的對比。高效電機用鋼的使用可以有效提高電機效率,降低能源損耗,並可縮小鐵芯截面積,滿足了電器產品高效率、小型化的要求。

表1 高效電機用鋼與普通無取向電工鋼主要參數的對比

更加高效!無取向硅鋼在電機效率提升中的作用

20世紀80年代以來,日本的新日鐵、川崎、NKK、住友和德國EBG等公司都先後推出了高效電機用無取向電工鋼系列產品。各公司為達到性能要求所採用的方式有所不同:新日鐵主要在純淨鋼質的基礎上降低Si含量提高Mn含量;JFE主要是調整Si、Al成分、降低夾雜物含量和控制冷軋前織構;住友主要是加入特殊元素、控制成品織構和減薄產品厚度;川崎則是添加Al和稀土元素、控制夾雜物大小及分佈。

高效電機用鋼製造工藝制定的目標是以改善晶體織構、使晶粒快速長大到合適晶粒尺寸為原則,其製造工藝具有以下幾個特點:

(1)低溫加熱。其目的是減少MnS和AlN等第二相粒子的固溶及其在熱軋之後的彌散析出,從而減小晶粒長大阻力。一般加熱溫度不高於1150℃,最好為1100℃。

(2)熱軋板常化或預退火處理。熱軋板常化和預退火的主要目的是改善成品的晶粒組織和織構。對低硅無取向電工鋼研究的結果表明,冷軋前晶粒組織的粗大化將使冷軋板經最終退火後{111}織構組分減弱,對磁性有利的{110}織構組分增強,同時析出物粗化使晶粒更容易長大,從而使磁感和鐵損得到了改善。

(3)採用平整或第二次臨界壓下冷軋。無塗層半工藝型電工鋼最終退火後要經過平整或採用臨界壓下率軋製,這對沖剪的鐵芯片進一步退火時晶粒粗大化、降低鐵損十分有效。


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