高效电机用硅钢片的选择探讨

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。

而对于功率较大的电机，由于空载电流所占满载电流的比例较小，铁耗在总损耗中已占相当大的比例，选用高导磁的硅钢片，对于提高效率并不明显，因此降低铁心材料的单位损耗将有助于减少铁耗。

由于电动机设计和制造的原因，电动机试验的铁耗大大超过按钢厂提供的单位铁损值所计算的数值，铁耗增加的原因主要是钢厂的单位铁损值是按Ep2stein方法对条料试品进行测试，但在材料经过冲剪叠压后，受到很大的应力而使冲片的导磁性能恶化和铁损增加，此外由于齿槽的存在引起气隙齿谐波磁场在铁心表面引起空载高频损耗，这些都将导致电动机产成后铁耗显著增加，因此除了选择较低单位铁损的磁性材料外，尚需控制叠片压力和采取必要的工艺措施以降低铁耗。

虽然早在2002 年底，国家提出要推广冷轧片，即“以冷代热”，但冷轧片的种种弊端(如冷轧片的失效期问题和对机械应力的敏感)，对于高效电机的研制始终是个障碍。目前，国内主要高效电机制造厂硅钢片采用的是热轧片，其牌号和相关电磁性能见表1 (此性能频率为50Hz) 。

该牌号硅钢片属高硅高碳、密度小、重量轻、材料稳定性好，基本无失效期，冲剪应力远小于冷轧片。从表1上看，其低场磁性并不是很好，但对于高效电机而言已经足够了，因为高效电机定子磁密在1. 0T～1. 5T之间，转子磁密在1. 0T～1. 6T之间。

如果采用冷轧片，要充分发挥其优点，必须解决其冲剪后的机械应力问题，解决冷轧片冲剪应力理论上的方法很多，其中最有效方法是选择合理的退火工艺。但目前，该项工艺因受设备和工艺参数的限制，在国内并没有推广，只是在小电机上采用过此工艺。

欧洲小电机制造商曾采用无硅钢片，虽然具有高的磁感应强度和与硅钢片相近的铁耗，但是，它的磁感应强度和铁耗对机械应力很敏感,需要采取合理的工艺来恢复其原有性能。

根据理论介绍和其它电机厂家的试验参数，结合家电出口产品，我们也进行了该项工艺的模拟尝试，由于设备限制，我们只是将冲剪后的硅钢片放在加热炉里，500℃保温了2小时。结果表明，退火后硅钢片的导磁性能恢复较好,铁耗有明显的改善，试验结果见表2。