高效电机用硅钢片探讨

　　0　引言

　　目前,高效电机已成为中小型电机发展和应用的主流,尤其是欧美等工业发达国家对节约能源及环境保护非常关注,积极推行电动机能效标识行动,通过政府出台相关的财政优惠政策,强制推动高效电动机的开发、应用。为了扩大电机国际市场的占有份额,采用新技术、新工艺、新材料,尽可能的提高电机效率,已成为我国电机制造商迫在眉睫的任务。

　　由于电动机的损耗分布随功率大小和极数的不同而变化,应着重对不同功率和极数时的相关损耗分别采取措施,这其中导磁性材料的选择尤为重要,对定子铜耗、铁耗和其它性能影响较大,同时铁心材料费用又是构成电动机成本的主要部分,因此,适合高效电机硅钢片的选择是设计和制造高效率电动机的关键,应加以慎重选取。

　　1　硅钢片简介

　　硅钢片又名电工钢片,在铁内加入少量硅可以提高材料的电阻率并使磁老化显著改善,但材料的脆性增加,磁感应强度降低,因此硅的限度为4. 5%。硅钢片主要用于工频交流电磁器件中,如变压器、电机、互感器开关和继电器的铁心。我国习惯上把硅钢片分为热轧和冷轧硅钢片,而现行国际上,大多按晶粒取向分为无取向和晶粒取向硅钢片两大类。

　　热轧硅钢片是磁性无取向硅钢片,属硅铁合金。与冷轧片相比具有材料稳定性好、冲剪应力远低于冷轧片、比重小、同板差较大等特点。而冷轧片属低硅低碳合金,具有铁损小、磁感高、表面光滑、厚度均匀、同板差小等特点。电机铁心采用硅钢片代替碳钢板和纯铁,在历史上是一个巨大的进步,低损耗的硅钢片改善了电机性能,缩小了电机体积。现在用无硅钢片代替硅钢片的小型电机铁心,是因为现代技术冶炼的无硅钢片,不同于原来的低碳钢板,它不但具有高的磁感应强度,而且具有与硅钢片相近的铁耗。无论是冷轧硅钢片还是无硅钢片,它的磁感应强度和损耗对机械应力都非常敏感,因此冲制后如何恢复其原有导磁性能和铁损,是选用硅钢片时应考虑解决的问题。

　　2　高效电机硅钢片的选取

　　高效电机硅钢片的选择不要只追求高牌号,铁损低的,而事实上要综合考虑,虽然牌号越高铁损越低,但导磁能力会相对较差,而对于小型电机导磁能力尤为重要。如图1所示1. 5kW、15kW、150kW三台4极电动机的空载电流与满载电流的比值。从图1中可见, 1. 5kW电动机中因无功电流占定子电流的比例较大,因此空载电流(主要是磁化电流)在满载电流中占了相当大的比例,达到70%左右,随着功率的增加,空载电流所占满载电流的比例逐渐减小。因此对于功率较小的电机,定子铜耗所占总损耗的比例较大,应优先采用导磁性能好的电工钢片做为定子铁心,这样可以大大降低激磁电流,明显的改善铁耗和定子铜耗。