การใช้งานและเทคโนโลยีการผลิตเหล็กซิลิคอนชนิดไม่มีความแข็งแรงสูง-

เหล็กซิลิคอนชนิดไม่เน้น-ที่มีความแข็งแรงสูงคืออะไร

เหล็กกล้าซิลิกอนที่มุ่งเน้น-ความแข็งแรงสูงที่ไม่ใช่-เป็นเกรดเหล็กไฟฟ้าแบบรีด-ที่มีความแข็งแรงสูง โดยจงใจให้ความแข็งแรงของผลผลิตทางกลเพิ่มขึ้นเหนือระดับของวัสดุเกรดมอเตอร์มาตรฐาน- ในขณะที่คุณสมบัติทางแม่เหล็กที่จำเป็นสำหรับเครื่องจักรที่หมุนจะยังคงอยู่ วัสดุนี้ใช้สำหรับแกนสเตเตอร์และโรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าอื่นๆ ซึ่งการเคลือบจะต้องต้านทานความเครียดทางกลและนำฟลักซ์แม่เหล็กด้วย ในมอเตอร์ฉุดลากของรถยนต์ไฟฟ้า โรเตอร์จะหมุนด้วยความเร็วสูงถึง 15,000 รอบต่อนาทีหรือสูงกว่า และแรงเหวี่ยงที่กระทำต่อแกนโรเตอร์จะเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความเร็ว ดังนั้นแกนที่มีกำลังต่ำ-จะเสียรูปหรือล้มเหลว

เหตุใดความแข็งแกร่งจึงมีความสำคัญในมอเตอร์ขับเคลื่อน

ในมอเตอร์ฉุดความเร็วสูง- การเคลือบโรเตอร์จะถูกยึดเข้าด้วยกันโดยเพลาและโดยความสมดุลของชุดประกอบ ความเค้นจากแรงเหวี่ยงที่ขอบโรเตอร์เป็นสัดส่วนกับความหนาแน่นของวัสดุ กำลังสองของความเร็วในการหมุน และรัศมีของโรเตอร์ เมื่อความแข็งแรงครากของการเคลือบไม่เพียงพอ โรเตอร์จะเสียรูป ช่องว่างอากาศไม่สม่ำเสมอ และมอเตอร์จะเกิดการสั่นสะเทือน เสียงรบกวน และการสูญเสียเพิ่มเติม เกรดที่ไม่มุ่งเน้น-ความแข็งแกร่งสูง-ช่วยแก้ปัญหานี้โดยให้ความแข็งแกร่งของผลผลิตโดยทั่วไปที่ 400 MPa ถึง 700 MPa ขึ้นอยู่กับเกรด โดยไม่สูญเสียการสูญเสียธาตุเหล็กต่ำซึ่งช่วยให้มอเตอร์มีประสิทธิภาพ

การออกแบบโลหะผสมและกลไกการเสริมความแข็งแกร่ง

แกนแม่เหล็กของมอเตอร์ขับเคลื่อนจะต้องรวมการสูญเสียธาตุเหล็กต่ำที่ความถี่สูงเข้ากับความแข็งแรงเชิงกลที่เพียงพอ การออกแบบใช้กลไกหลายอย่างร่วมกัน: การเสริมสารละลายของแข็งด้วยซิลิคอนและแมงกานีส การเสริมการตกตะกอนด้วยอนุภาคที่กระจัดกระจายอย่างประณีต และการเติมฟอสฟอรัสหรือไนโอเบียมในบางเกรดที่เพิ่มความแข็งแรงโดยมีผลจำกัดต่อคุณสมบัติทางแม่เหล็ก ปริมาณซิลิคอนมีความสมดุลกับความต้านทาน เนื่องจากซิลิคอนมากขึ้นจะปรับปรุงความต้านทานและลดการสูญเสียกระแสไหลวน แต่ลดความหนาแน่นของฟลักซ์อิ่มตัว และทำให้แถบรีดเย็นยากขึ้น คุณสมบัติทางแม่เหล็กขั้นสุดท้ายจะถูกควบคุมโดยวงจรการหลอม ซึ่งจะกำหนดขนาดเกรนและพื้นผิวผลึกของแถบที่เสร็จแล้ว

เทคโนโลยีการผลิต

การรีดร้อนและการรีดเย็น

เหล็กถูกผลิตขึ้นเป็นแผ่นคอนกรีตหล่ออย่างต่อเนื่อง รีดร้อนให้มีความหนาปานกลาง จากนั้นจึงรีดเย็นในหลายรอบจนถึงเกจสุดท้าย โดยทั่วไปคือ 0.20 มม. ถึง 0.50 มม. สำหรับการใช้งานมอเตอร์ การลดการรีดเย็นและขั้นตอนการอบอ่อนขั้นกลางจะกำหนดพฤติกรรมการตกผลึกซ้ำของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

การหลอมขั้นสุดท้าย

การหลอมขั้นสุดท้ายจะดำเนินการในเตาเผาแบบต่อเนื่องภายใต้บรรยากาศที่มีการควบคุม ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นส่วนผสมของไฮโดรเจน-ไนโตรเจน อุณหภูมิการอบอ่อนและความเร็วของแถบจะกำหนดขนาดของเกรน: เกรนที่ใหญ่ขึ้นจะช่วยลดการสูญเสียฮิสเทรีซิสที่ต่ำกว่า ในขณะที่ข้อกำหนดด้านความแข็งแรงเชิงกลจะจำกัดการเจริญเติบโตของเกรนที่อนุญาต เตาเผาสมัยใหม่จะควบคุมอุณหภูมิของแถบและบรรยากาศอย่างแม่นยำ เพื่อให้การสูญเสียธาตุเหล็กและความแข็งแรงของผลผลิตของคอยล์มีความสม่ำเสมอตั้งแต่หัวจรดท้าย

การเคลือบฉนวน

มีการใช้สารเคลือบอนินทรีย์หรือกึ่ง-อินทรีย์บางๆ กับพื้นผิวทั้งสองของแถบ การเคลือบเป็นฉนวนระหว่างชั้นของแกนที่ซ้อนกัน ทนทานต่ออุณหภูมิการหลอม และต้องทนต่อการตอกและซ้อนโดยไม่มีความเสียหาย คุณภาพการเคลือบส่งผลโดยตรงต่อปัจจัยการซ้อนและการสูญเสียกระแสไหลวนของแกนสำเร็จรูป

การใช้งานทั่วไป

มอเตอร์ฉุดลากของรถยนต์ไฟฟ้าและรถยนต์ไฮบริด โดยที่โรเตอร์ต้องการความแข็งแรงสูงที่ความเร็วรอบสูง

แกนสเตเตอร์และโรเตอร์ของมอเตอร์อุตสาหกรรมประสิทธิภาพสูง-

โรเตอร์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าความเร็วสูง-และกังหันก๊าซขนาดเล็ก

สปินเดิลและคอมเพรสเซอร์ความเร็วสูง-ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์แม่เหล็กถาวร

ในการใช้งานทั้งหมดเหล่านี้ การเลือกเกรดต้องประนีประนอม: เกรดที่มีความแข็งแรงสูงกว่าจะรับภาระได้มากกว่า แต่มักจะมีการสูญเสียธาตุเหล็กสูงกว่าเล็กน้อย ดังนั้นผู้ออกแบบมอเตอร์จึงเลือกเกรดที่ตรงตามขีดจำกัดทางกลของโรเตอร์โดยมีการสูญเสียน้อยที่สุดที่เป็นไปได้

คำถามที่พบบ่อย

อะไรคือความแตกต่างระหว่าง-เหล็กกล้าซิลิกอนที่มีความแข็งแรงสูงกับ-เหล็กซิลิกอนที่ไม่มุ่งเน้นมาตรฐาน?

เกรดที่มีความแข็งแรงสูง-ได้รับการประมวลผลด้วยองค์ประกอบเสริมความแข็งแกร่งเพิ่มเติมและรอบการอบอ่อนที่ควบคุม เพื่อให้ความแข็งแรงของผลผลิตเพิ่มขึ้นเป็น 400 MPa หรือมากกว่า ในขณะที่เกรดมาตรฐานให้ความสำคัญกับการสูญเสียเหล็กขั้นต่ำมากกว่าความแข็งแรงเชิงกล

ทำไมแกนโรเตอร์จึงต้องมีความแข็งแรงสูง?

แรงเหวี่ยงบนโรเตอร์จะเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความเร็วในการหมุน ที่ความเร็วของมอเตอร์ฉุด แกนที่มีกำลังต่ำ-จะเสียรูป และมอเตอร์จะเกิดการสั่น เสียงรบกวน และแรงดึงแม่เหล็กที่ไม่สมดุล

การสูญเสียธาตุเหล็กของเหล็กมอเตอร์วัดได้อย่างไร?

การสูญเสียธาตุเหล็กวัดด้วยเฟรม Epstein หรือเครื่องทดสอบแผ่นเดียว-ตามวิธีการของ IEC 60404-2 หรือ GB/T 3655 ที่ความถี่และความหนาแน่นฟลักซ์สูงสุดที่ระบุ โดยทั่วไปคือ 1.5 T และ 50 Hz หรือ 400 Hz สำหรับเกรดมอเตอร์

ความแข็งแกร่งที่สูงขึ้นหมายถึงการสูญเสียธาตุเหล็กที่สูงขึ้นหรือไม่?

โดยทั่วไปแล้วใช่ เพราะองค์ประกอบเสริมความแข็งแกร่งและโครงสร้างเกรนที่ละเอียดกว่าซึ่งเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิตยังเพิ่มการสูญเสียฮิสเทรีซีสอีกด้วย การพัฒนาเกรดมีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งโดยมีค่าปรับที่น้อยที่สุดที่เป็นไปได้ในประสิทธิภาพของแม่เหล็ก

เหล็กกล้ามอเตอร์ไฟฟ้าของรถยนต์ไฟฟ้ามีความหนาเท่าใด?

เกจวัดบางขนาด 0.20 มม. ถึง 0.35 มม. เป็นเรื่องปกติสำหรับมอเตอร์ฉุด แถบที่บางลงจะช่วยลดการสูญเสียกระแสไหลวนที่ความถี่ไฟฟ้าสูงที่ใช้โดยมอเตอร์ป้อนอินเวอร์เตอร์- โดยมีต้นทุนจากปัจจัยการซ้อนที่ต่ำกว่าและต้นทุนการผลิตที่สูงขึ้น

ทำไมการเคลือบฉนวนจึงมีความสำคัญ?

การเคลือบจะป้องกันชั้นเคลือบจากกันและกัน ซึ่งจำกัดกระแสน้ำวนที่ไหลผ่านปึก มันจะต้องรอดจากการหลอม การตอก และการเรียงซ้อน และมีส่วนช่วยในการเรียงซ้อนของแกนที่เสร็จแล้ว