【導讀】分析問(wèn)題我們先知道些基本的理論，這樣有助于我們理解。首先我們要知道兩個(gè)概念，一個(gè)是交變磁化舉個(gè)簡(jiǎn)單的說(shuō)法就是變壓器中鐵芯以及電機的定子或轉子齒中所發(fā)生的；一個(gè)是旋轉磁化性質(zhì)的，就是電機定子或者轉子軛部所產(chǎn)的。有很多文章從兩個(gè)點(diǎn)出發(fā)按照上述求解的方式根據不同的特征來(lái)計算電機的鐵耗。
影響基本鐵耗的因素
分析問(wèn)題我們先知道些基本的理論，這樣有助于我們理解。首先我們要知道兩個(gè)概念，一個(gè)是交變磁化舉個(gè)簡(jiǎn)單的說(shuō)法就是變壓器中鐵芯以及電機的定子或轉子齒中所發(fā)生的；一個(gè)是旋轉磁化性質(zhì)的，就是電機定子或者轉子軛部所產(chǎn)的。有很多文章從兩個(gè)點(diǎn)出發(fā)按照上述求解的方式根據不同的特征來(lái)計算電機的鐵耗。試驗表明，硅鋼片在兩種性質(zhì)磁化下存在以下現象：
磁通密度在1.7特斯拉以下時(shí)，旋轉磁化引起的磁滯損耗較之交變磁化引起的為大；當高于1.7特斯拉時(shí)，則相反。電機軛部磁通密度一般在1.0～1.5特斯拉，相應旋轉磁化磁滯損耗較之交變磁化磁滯損耗約大45～65%。
當然了上述的結論也是拿來(lái)的，個(gè)人沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)際的去驗證。另外，鐵芯中的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，在其中會(huì )感生電流，稱(chēng)為渦流，它引起的損耗稱(chēng)為渦流損耗。為了減少渦流損耗，電機鐵芯通常不能做成整塊的，而由彼此絕緣的鋼片沿軸向疊壓起來(lái)，以阻礙渦流的流通。具體的鐵耗的計算公式這里就不累贅了，大家百度鐵耗計算基本的公式以及意義就會(huì )很清晰了。下面分析幾個(gè)主要的影響我們鐵耗的關(guān)鍵點(diǎn)，這樣大家在實(shí)際的工程應用的時(shí)候也好正向或者倒推問(wèn)題之所在。
講完了上面的再說(shuō)下為什么沖片的制造為何會(huì )有影響鐵耗？沖孔工藝特性主要是根據不同形狀的沖床，根據不同類(lèi)型的孔、槽需求，確定相應的剪切模式以及應力水平，進(jìn)而保證疊片外圍的淺應力區域的條件。因為深度和形狀的關(guān)系，常常會(huì )受到銳角影響，以至于高應力水平會(huì )在淺應力區域造成極大的鐵損情況，特別是在疊片范圍內的剪切邊緣相對較長(cháng)的那個(gè)部分。具體來(lái)講，主要出現在齒槽區域內，故而在實(shí)際研究過(guò)程中，往往成為了研究的關(guān)注點(diǎn)。低損耗硅鋼片往往通過(guò)較大尺寸的晶粒加以確定，沖擊會(huì )在沖片底邊造成帶合成的毛刺和撕裂剪切，且沖擊的角度會(huì )對影響毛刺大小、變形區域造成明顯的影響。如若一個(gè)高應力區，其沿著(zhù)邊緣變形區一直延伸到材料的內部，那么這些區域內的晶粒結構勢必會(huì )發(fā)生相應的改變，會(huì )被扭曲或者是斷裂，并且沿著(zhù)撕裂的方向產(chǎn)生極度拉長(cháng)邊界，此時(shí)剪切方向內的應力區域晶界密度勢必會(huì )有所增加，進(jìn)而導致該區域內部的鐵損相應增加。所以，此時(shí)可以將應力區域內的材料當成是沿著(zhù)沖擊邊緣落在普通疊片之上的高損耗材料，這樣的話(huà)，就可確定下來(lái)邊緣材料的實(shí)際常數，利用鐵損模型對沖擊邊緣的實(shí)際損耗開(kāi)展進(jìn)一步確定。
1 退火工藝對鐵損影響
鐵損的影響條件主要存在于硅鋼片方面，并且機械與熱應力會(huì )隨著(zhù)自身的實(shí)際特性改變而影響硅鋼片，額外的機械應力會(huì )導致鐵損變化的情況。同時(shí)，電機內部溫度的不斷升高，同樣會(huì )促使鐵損問(wèn)題的出現。采取有效的退火措施，將額外的機械應力去除掉，會(huì )對電機內鐵耗的降低產(chǎn)生有利的影響。
2 制造工藝中造成損耗偏大的原因
硅鋼片作為電機的主要導磁材料，其性能符合性對電機性能影響極大，主要是保證硅鋼片的牌號符合設計要求，另外就是相同牌號的硅鋼片不同的廠(chǎng)家材料性能有一定的差異性，在選擇材料時(shí)應盡力選取好的硅鋼廠(chǎng)家的材料。下面說(shuō)些之前實(shí)際遇到的影響鐵耗的關(guān)鍵因素。
● 硅鋼片未進(jìn)行絕緣處理或未處理好。該類(lèi)問(wèn)題在硅鋼片的檢測過(guò)程可以發(fā)現，但不是所有的電機廠(chǎng)家都有該檢測項目，該問(wèn)題往往在電機廠(chǎng)家得不到較好識別。
● 片間絕緣受損或片與片之間的短路。該類(lèi)問(wèn)題發(fā)生在鐵芯的制造過(guò)程中。如果鐵芯疊壓時(shí)的壓力過(guò)大，使片間絕緣破壞；或沖片沖制后毛刺太大，通過(guò)打磨的方式清除毛刺，導致沖片表面絕緣嚴重受損；還有鐵芯疊壓完成后槽內不光，采用修銼方式；或因定子內膛不光、定子內膛與機座止口不同心等因素采用車(chē)削方式修正。這些電機生產(chǎn)加工過(guò)程的慣用用法實(shí)則對電機的性能，特別是鐵損有極大的影響。
● 用火燒或通電加熱等方法拆繞組時(shí)，造成鐵芯過(guò)熱，使導磁性能下降和片間絕緣損壞。該問(wèn)題主要出現在生產(chǎn)加工過(guò)程繞組的修理及電機的修理過(guò)程中。
● 疊裝焊接等工藝同樣會(huì )造成疊片之間絕緣的破壞，增加渦流損耗。
● 鐵重不足片間未壓實(shí)。最終的結果是鐵芯的重量不足，最為直接的會(huì )導致電流超差，同時(shí)會(huì )有鐵損超標的事實(shí)。
● 硅鋼片涂漆過(guò)厚致磁路過(guò)于飽和，此時(shí)空載電流與電壓的關(guān)系曲線(xiàn)彎曲得較嚴重。這也是硅鋼片生產(chǎn)加工過(guò)程的關(guān)鍵性要素。
● 鐵芯生產(chǎn)加工過(guò)程中會(huì )造成硅鋼片沖剪面附件晶粒取向發(fā)生破壞，導致同樣磁感下鐵損的增加；對于變頻電機還有考慮諧波帶來(lái)的額外鐵損；這是設計環(huán)節應綜合考慮的因素。
除以上因素外，電機鐵損的設計值應綜合鐵芯生產(chǎn)加工的實(shí)際，盡力做到理論值與實(shí)際值的契合。一般材料供應商提供的特性曲線(xiàn)按照愛(ài)潑斯坦方圈法測得，而電機中不同部位的磁化方向是不一樣的，這種特殊的旋轉鐵耗當前是無(wú)法考慮到的。這不同程度上會(huì )導致計算值與實(shí)測值的不一致性。
工程設計上降低鐵損耗的方法
工程上降低鐵耗的方式有很多，最重要的就是對癥下藥。當然不僅是鐵耗的問(wèn)題，其它的損耗都是這樣的。最根本的方式就是要知道鐵耗大的原因，是磁密高還是頻率大還是局部飽和過(guò)于嚴重等等的原因。當然了按照正常的方式是一方面要從仿真側盡量的去逼近真實(shí)，另一方面工藝配合技術(shù)降低附加的鐵耗。按照最常用的方式就是增加換用好的硅鋼片，不計成本的話(huà)可以選擇進(jìn)口的超級硅鋼。當然隨著(zhù)國內新能源驅動(dòng)技術(shù)的發(fā)展也帶動(dòng)了上下游更好的發(fā)展。國內鋼廠(chǎng)也有在推出專(zhuān)門(mén)的硅鋼產(chǎn)品。譜系針對不同的應用場(chǎng)景有比較好的產(chǎn)品的分類(lèi)。下面舉幾個(gè)遇到比較直接的方法：
● 優(yōu)化磁路
優(yōu)化磁路，準確的說(shuō)是優(yōu)化磁場(chǎng)的正弦性。這一點(diǎn)是很關(guān)鍵的，不僅是定頻的感應電機要做。變頻的感應電機 同步電機都是至關(guān)重要的。我就曾經(jīng)在做紡織機械行業(yè)的時(shí)候為了降成本做了兩個(gè)性能不同的電機，當然最主要的是有無(wú)斜極，導致的氣隙磁場(chǎng)的正弦性不一致。因為工作在高速工況，鐵耗占比較大，這樣兩臺電機的損耗相差就很大，最后經(jīng)過(guò)一些列的倒推演算由于控制算法下電機的鐵耗差了2倍多。這里也提醒大家再做變頻調速電機的時(shí)候一定要耦合控制算法去做。
● 減小磁密度
增加鐵芯的長(cháng)度或者增加磁路的導磁面積以降低磁通密度，但電動(dòng)機用鐵量隨之增加;
● 減少鐵芯片的厚度來(lái)減少感應電流的損失
如用冷軋硅鋼片代替熱軋硅鋼片可減小硅鋼片的厚度，但薄鐵芯片會(huì )增加鐵芯片數目和電機制造成本;
● 采用導磁性能良好的冷軋硅鋼片降低磁滯損耗;
● 采用高性能鐵芯片絕緣涂層;
● 熱處理及制造技術(shù)
鐵芯片加工后的剩余應力會(huì )嚴重影響電動(dòng)機的損耗，硅鋼片加工時(shí)，裁剪方向、沖剪應力對鐵芯損耗的影響較大。順著(zhù)硅鋼片的碾軋方向裁剪、并對硅鋼沖片進(jìn)行熱處理，可降低10%～20%的損耗等方法來(lái)實(shí)現。
來(lái)源：駭客電驅
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