压电陶瓷片
王立涛;夏雪兰;施立发
【摘 要】研究变频电机硅钢片在不同频率下的铁损,探讨退火过程中退火温度和时间对其在不同频率条件下铁损的影响规律.结果表明:变频电机的频率变化对硅钢片铁损中涡流损耗比例有显著影响,而且退火处理后,退火时间对工频和高频段磁滞损耗的影响呈不同的规律;高频(400 Hz)条件下,涡流损耗比例显著高于工频(50 Hz)条件下涡流损耗比例;在980℃退火,工频时铁损最低,退火温度的升高会导致高频时铁损增加;随退火时间的延长,表现出有利于减少高频条件下的磁滞损耗,但会增加工频条件下的磁滞损耗.上述结果可为变频电机硅钢片铁损的控制提供了研究基础.%Iron loss of silicon steel sheet for converter motor at the condition of different frequencies was studied. The effect of annealing temperature and time on the iron loss at the condition of different frequencies was discussed. The results show that frequency variation of the motor has obviously effect on the ratio eddy current loss to total iron loss of silicon steel sheet, and the effect of annealing time on the hysteresis loss of power frequency and high frequency is different rules. At the condition of high frequency (4 00 Hz), the eddy current loss ratio is significantly higher than that of the power frequency (50 Hz). Annealing at 980℃, the iron loss at the condition of power frequency is the lowest , while the increase of annealing temperature can lead to the increase of iron loss at high frequency. With the increase of annealing time, the hysteresis loss at the high frequency can be reduced, but the hysteresis loss can be increased. The above results can provide research foundation for the control of the iron loss of silicon steel for converter motor.
【期刊名称】《安徽工业大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2017(034)002
【总页数】4页(P120-123)
【关键词】跆拳道护具变频电机;硅钢;磁性
【作 者】王立涛;夏雪兰;施立发
【作者单位】马鞍山钢铁股份有限公司技术中心,安徽马鞍山243000;马鞍山钢铁股份有限公司技术中心,安徽马鞍山243000;马鞍山钢铁股份有限公司技术中心,安徽马鞍山243000
【正文语种】中 文
【中图分类】通用机关零件TG142.1
随着变频技术的不断成熟，变频电机的使用领域越来越广泛[1-2]。20世纪90年代以来，越来越多的研究者投入到变频电动机的设计研究中[3-5]。硅钢片作为制造电机铁芯的主要材料，在变频条件下的铁损规律与变频电机的综合质量存在直接关系。国内外对变频电机用硅钢片的生产技术与铁损控制技术进行了一些研究[6-7]，如文献[8]对高硅钢的生产技术进行了探索和分析；文献[9-10]研究如何通过优化热处理工艺提高硅钢片的磁性能和电机的效率；文献[11-12]通过实验室模拟的方式对连续退火及罩退与铁损之间的关系进行探讨；文献[13-14]采取实验室模拟与数值模拟相结合的方法对硅钢薄带的磁性能进行了研究。但是，不同产品由于生产流程和生产设备等因素的作用，可能造成其磁损耗变化规律的差异。本文以工业生产的变频电机用硅钢片为研究对象，对硅钢片在高频(400 Hz)和工频(50 Hz)的铁损进行分析研究，并探讨退火过程中退火温度和时间对不同频率条件下磁损耗的影
响规律，以期为变频电机用硅钢生产技术的发展提供基础。
实验选用的硅钢片为工业生产的冷硬板，其主要成分如表1。采用超低C、超低S的设计，保证硅钢材料杂质元素尽可能少，避免由杂质元素带来的硅钢磁性恶化现象。
钢板的生产过程为：经顶底复吹转炉冶炼，并浇铸成连铸坯，然后热轧到2.3 mm的热轧板，中间经常化处理后，冷轧到0.35 mm厚；试样的退火温度处于900～1 040℃范围内，退火时间为35～50 s。试样在日本SK300交直流磁性测量仪上采用16片艾泼斯坦方圈的方法进行磁性测量。
铸造工艺流程
图1是不同频率下试样铁损P1.5/50与P1.0/400随退火温度的变化情况。其中：P1.5/50表示磁感应强度为1.5 T、频率为50 Hz时的铁损；P1.0/400表示磁感应强度为1.0 T、频率为400 Hz时的铁损。从图1可以看到：当退火温度低于980℃时，P1.5/50随着退火温度的升高而降低；当退火温度高于980℃时，P1.5/50随着退火温度的升高而升高；400 Hz时，在900～1 040℃范围内，铁损P1.0/400随着退火温度的升高均呈增加趋势，这是由于随温度变化铁损中磁滞损耗和涡流损耗的变化不同所致。
冷轧无取向硅钢的铁损P主要由磁滞损耗Ph和涡流损耗Pe组成。P既取决于材料本身化学成分，也取决于该材料在交变磁场中的工作频率f。Ph与 f成正比，Pe与 f2成正比，故
其中a和b是与 f无关的常数。随着频率的提高，Pe在总铁损P中的比例增加，因此，和低频铁损相比，高频铁损中Pe的比例随着频率的升高而逐渐增加，如图2所示。
图3 为不同频率条件下(50，400 Hz)试样磁滞损耗和涡流损耗的变化规律。由图3可以看出：退火温度每升高20℃，50 Hz试样磁滞损耗随着退火温度的升高而降低；而在400 Hz下，当退火温度低于960℃时，试样磁滞损耗随着退火温度的升高而降低，但当退火温度高于980℃时，试样磁滞损耗随着退火温度的升高而出现升高的趋势，所以硅钢片的总损耗随着退火温度的升高呈快速升高的趋势。
图4给出了不同退火时间对试样低频P1.5/50和高频P1.0/400磁滞损耗和涡流损耗变化的规律。由图4可以看出：低频下总损耗P1.5/50中，磁滞损耗为主，随着退火时间的增加，磁滞损耗呈增加趋势，而涡流损耗呈降低趋势；高频下总损耗P1.0/400中，涡流损耗为主，随着退火时间的增加，涡流损耗呈增加趋势，而磁滞损耗呈降低趋势。由此可以推测当退火温度达到合适的值时，退火时间也应该有一个对应的值，退火时间过长会导致生产效率
过低却不能明显降低硅钢片的总损耗。
图5 是硅钢在不同频率下铁损的变化规律。由图5可见，随着频率的提高，涡流损耗明显增加，涡流损耗Pe在总铁损P的比例明显增加，频率从50 Hz提高到400 Hz时，涡流损耗占总损耗比例从10%提高至50%以上。因此，和低频铁损相比，高频铁损中Pe的比例将随着频率的升高而急剧增加。所以，当电机在高频率下运转时，由于硅钢片的铁损会急剧升高，直接导致电机的内外部温度升高明显，也意味着电机此时运转时电能转化成热能的比例上升，该类电机所用硅钢片在高频下的铁损要尽可能低。
1)电机运转频率不同时，硅钢片铁损中涡流损耗比例差异明显，频率升高，涡流损耗比例明显上升。
2)980℃退火时，硅钢片在工频频率下的铁损最低，在高频频率下，硅钢片的铁损随退火温度的升高而增加。
3)低频下总损耗P1.5/50中，以磁滞损耗为主，随着退火时间的增加，磁滞损耗呈增加趋势，而涡流损耗呈降低趋势；高频下总损耗P1.0/400中，以涡流损耗为主，随着退火时间的增加，涡流损耗呈增加趋势，而磁滞损耗呈降低趋势。
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