Tehnologia de aplicare și de producție a oțelului siliconic de înaltă{0}}rezistență ne-orientat

Ce este oțelul siliconic de înaltă{0}}rezistență ne-orientat?

Oțelul siliciu-ne-orientat de înaltă rezistență este un tip de oțel electric laminat-plan, în care limita de curgere mecanică este ridicată în mod deliberat peste nivelul materialului standard de calitate pentru motor-, în timp ce proprietățile magnetice necesare pentru mașinile rotative sunt păstrate. Materialul este utilizat pentru miezurile statorului și rotorului motoarelor electrice, generatoarelor și altor dispozitive electromagnetice, unde laminatele trebuie să reziste la stres mecanic, precum și să conducă fluxul magnetic. La motoarele de tracțiune pentru vehicule electrice, rotorul se rotește la viteze de până la 15000 rpm sau mai mare, iar forța centrifugă care acționează asupra miezului rotorului crește odată cu pătratul vitezei, astfel încât un miez de -rezistență scăzută s-ar deforma sau s-ar defecta.

De ce este importantă forța în motoarele de antrenare

Într-un motor de tracțiune cu viteză mare-, laminările rotorului sunt ținute împreună de arbore și de echilibrul ansamblului. Tensiunea centrifugă la marginea rotorului este proporțională cu densitatea materialului, pătratul vitezei de rotație și raza rotorului. Când limita de curgere a laminatului este insuficientă, rotorul se deformează, golul de aer devine neuniform, iar motorul dezvoltă vibrații, zgomot și pierderi suplimentare. Gradele de înaltă-rezistență ne-orientate rezolvă acest lucru oferind o limită de curgere de obicei de 400 MPa până la 700 MPa, în funcție de grad, fără a sacrifica pierderea scăzută de fier care menține motorul eficient.

Proiectare aliaje și mecanisme de consolidare

Miezul magnetic al unui motor de antrenare trebuie să combine o pierdere scăzută de fier la frecvență înaltă cu o rezistență mecanică suficientă. Designul folosește mai multe mecanisme împreună: întărirea soluției solide cu siliciu și mangan, întărirea precipitațiilor prin particule fin dispersate și, în unele grade, adaosuri de fosfor sau niobiu care cresc rezistența cu un efect limitat asupra proprietăților magnetice. Conținutul de siliciu este echilibrat cu rezistivitatea, deoarece mai mult siliciu îmbunătățește rezistivitatea și scade pierderea curenților turbionari, dar reduce densitatea fluxului de saturație și face banda mai greu de rulat la rece. Proprietățile magnetice finale sunt controlate de ciclul de recoacere, care stabilește dimensiunea granulelor și textura cristalografică a benzii finite.

Tehnologia de producție

Laminare la cald și laminare la rece

Oțelul este produs ca o placă turnată continuu, laminată la cald până la o grosime intermediară și apoi laminată la rece în mai multe treceri până la ecartamentul final, de obicei 0,20 mm până la 0,50 mm pentru aplicații cu motor. Reducerea prin laminare la rece și etapele intermediare de recoacere determină comportamentul de recristalizare a produsului final.

Recoacerea finală

Recoacere finală este efectuată într-un cuptor continuu sub atmosferă controlată, de obicei un amestec de hidrogen-azot. Temperatura de recoacere și viteza benzii stabilesc dimensiunea granulelor: un bob mai mare dă o pierdere mai mică de histerezis, în timp ce cerințele de rezistență mecanică limitează creșterea admisibilă a boabelor. Cuptoarele moderne controlează temperatura benzii și atmosfera cu precizie, astfel încât pierderea de fier și puterea de curgere a bobinei să rămână uniforme de la cap la coadă.

Acoperire de izolare

Un strat subțire anorganic sau semi{0}}organic este aplicat pe ambele suprafețe ale benzii. Acoperirea asigură izolarea interlaminară a miezului stivuit, rezistă la temperatura de recoacere și trebuie să supraviețuiască operațiunilor de ștanțare și stivuire fără deteriorare. Calitatea acoperirii afectează direct factorul de stivuire și pierderea cu curent turbionar a miezului finit.

Aplicații tipice

Motoare de tracțiune ale vehiculelor electrice și vehiculelor hibride, unde rotorul necesită rezistență ridicată la viteză mare de rotație

Miezuri de stator și rotor ale motoarelor industriale de înaltă{0}}eficiență

Rotoare ale generatoarelor de-generatoare de mare viteză și microturbine cu gaz

Axuri și compresoare cu viteză mare-acționate de motoare cu magnet permanenți

În toate aceste aplicații, selecția calității este un compromis: un grad de rezistență mai mare implică mai multă solicitare, dar de obicei are o pierdere de fier puțin mai mare, astfel încât proiectantul motorului selectează gradul care îndeplinește limita mecanică a rotorului cu cea mai mică pierdere posibilă.

Întrebări frecvente

Care este diferența dintre oțelul siliconic de înaltă-rezistență și cel standard ne-orientat?

Calitățile de înaltă{0}}rezistență sunt prelucrate cu elemente de întărire suplimentare și un ciclu de recoacere controlat, astfel încât limita de curgere să fie crescută la 400 MPa sau mai mult, în timp ce calitățile standard acordă prioritate pierderii minime de fier față de rezistența mecanică.

De ce un miez de rotor are nevoie de o rezistență ridicată?

Forța centrifugă asupra rotorului crește cu pătratul vitezei de rotație. La vitezele atinse de motoarele de tracțiune, un miez-de rezistență scăzută s-ar deforma, iar motorul ar dezvolta vibrații, zgomot și tracțiune magnetică dezechilibrată.

Cum se măsoară pierderea de fier a oțelului pentru motor?

Pierderea de fier este măsurată cu un cadru Epstein sau cu un tester cu o singură foaie-conform metodelor IEC 60404-2 sau GB/T 3655, la frecvența și densitatea de flux de vârf specificate, de obicei 1,5 T și 50 Hz sau 400 Hz pentru tipurile de motoare.

O rezistență mai mare înseamnă întotdeauna pierderi mai mari de fier?

În general, da, deoarece elementele de întărire și structura granulației mai fine care măresc limita de curgere măresc și pierderea prin histerezis. Dezvoltarea gradului urmărește să împingă puterea în sus cu cea mai mică penalizare posibilă în performanța magnetică.

Ce grosime se folosește pentru oțelul pentru motorul vehiculelor electrice?

Calibrele subțiri de 0,20 mm până la 0,35 mm sunt tipice pentru motoarele de tracțiune. Banda mai subțire reduce pierderea curenților turbionari la frecvențele electrice înalte utilizate de motorul alimentat cu invertor-, cu costul unui factor de stivuire mai mic și al unui cost de producție mai mare.

De ce este important stratul de izolare?

Acoperirea izolează laminatele una de cealaltă, ceea ce limitează curenții turbionari care curg prin stivă. Trebuie să supraviețuiască recoacerii, ștanțarii și stivuirii și contribuie la factorul de stivuire al miezului finit.