Основным сырьем для сердечников электродвигателей являются листы кремнистой стали. В настоящее время наиболее часто используются холоднокатаные листы марок 470, 600 и 800, причем листы марок 470 и 600 чаще всего применяются в высокоэффективных электродвигателях.
1. Низкие потери.
Потери в сердечнике при определенной частоте и интенсивности магнитной индукции являются основным показателем электротехнической стали. Потери в сердечнике состоят из двух частей: гистерезисных потерь и вихревых токов. Гистерезисные потери — это потребление энергии, вызванное переменным намагничиванием сердечника, которое зависит от состава материала и размера зерна и может быть представлено площадью петли гистерезиса. Вихревые токи — это потери сопротивления, вызванные вихревыми токами, генерируемыми при переменном намагничивании сердечника, которые зависят от собственного удельного сопротивления и толщины материала. Поэтому для уменьшения потерь в сердечнике электротехнические стальные листы имеют меньшую толщину и более высокое удельное сопротивление.
2. Высокая магнитная проводимость.
Чем выше магнитная проводимость, тем меньше площадь поперечного сечения магнитной цепи можно уменьшить при постоянном магнитном потоке, что позволяет экономить медь, используемую в обмотке возбуждения, и уменьшать габариты двигателя.
3. Хорошие ламинирующие свойства.
Электротехнические стальные листы должны обладать соответствующей твердостью, не быть ни слишком хрупкими, ни слишком мягкими. Поверхность должна быть гладкой, плоской и равномерной по толщине (с требованием контроля разницы между листами), что способствует штамповке в пресс-форме и улучшает коэффициент укладки. Одна и та же пресс-форма может использоваться для холоднокатаных стальных листов, и срок их службы может быть значительно увеличен по сравнению с горячекатаными стальными листами. Некоторые холоднокатаные электротехнические стальные листы с неорганическими или органическими покрытиями после однократной шлифовки могут увеличить количество проходов штамповки за один оборот пресс-формы почти в десять раз. ● Низкая стоимость и простота использования. В дополнение к вышеуказанным требованиям, некоторые двигатели часто предъявляют более высокие требования к магнитопроводящим материалам. Например, малый магнитный разрыв и малое магнитное расширение. Эти требования разнообразны и должны быть всесторонне учтены.
● Лист из кремниевой стали
Легированная сталь, содержащая кремний, которая прокатывается в тонкие листы. Обычно ее называют листовой кремниевой сталью. В зависимости от процесса производства она классифицируется на горячекатаную листовую кремниевую сталь (производство которой в значительной степени прекращено) и холоднокатаную листовую кремниевую сталь. Холоднокатаная листовая кремниевая сталь может быть дополнительно разделена на ориентированную и неориентированную. В настоящее время листовая кремниевая сталь в основном поставляется в виде листов. Для улучшения магнитных свойств листовой кремниевой стали и снижения ее прочности на сдвиг, отечественные листы кремниевой стали подвергаются отжигу на прокатном стане.
●Беслистовая кремниевая сталь
В сердечниках электродвигателей вместо низкоуглеродистой стали и чистого железа используются листы кремниевой стали. Это стало значительным шагом вперед в истории. Листы кремниевой стали с низкими потерями улучшили характеристики двигателя и уменьшили его размеры. Сейчас вместо листов кремниевой стали для изготовления сердечников маломощных двигателей используются листы низкокремниевой стали (также известные как полосы из низкоуглеродистой электротехнической стали или полосы из чистого железа), поскольку современные технологии производства листов низкокремниевой стали отличаются от исходных низкоуглеродистых стальных пластин. Они не только обладают высокой магнитной индукцией, но и имеют потери в железе, аналогичные потерям в листах кремниевой стали. Маломощные двигатели переменного тока, разработанные и изготовленные с использованием листов низкокремниевой стали, позволяют еще больше уменьшить размеры, снизить вес и стоимость. Кроме того, поскольку листы низкокремниевой стали мягче, они позволяют увеличить скорость штамповки и продлить срок службы пресс-форм. В настоящее время листы низкокремниевой стали широко используются в качестве материала сердечника для маломощных двигателей в зарубежных странах. В промышленно развитых странах на их использование приходится приблизительно 50-60% от общего объема производства электротехнической листовой стали.
В настоящее время на заводах по производству электродвигателей используются два типа листовой стали без содержания кремния. Первый – это прямое штампование листов из стали без содержания кремния после холодной прокатки с последующей термообработкой на заводе; второй – это штамповка и непосредственное использование на заводе отожженных листов стали, поставляемых металлургическим комбинатом. Листовая сталь без содержания кремния обладает высокой магнитной проводимостью, а интенсивность и потери магнитной индукции очень чувствительны к механическим напряжениям. Поэтому после штамповки и перед использованием важной мерой для улучшения магнитных характеристик является термообработка для устранения напряжений. Термообработка листовой стали без содержания кремния требует специализированного оборудования, но большинство заводов по производству электродвигателей в нашей стране пока не располагают такими условиями. Это проблема, которую необходимо решить при использовании листовой стали без содержания кремния.
● Содержание кремния и наличие примесей кремния оказывают решающее влияние на характеристики листов кремниевой стали. После добавления кремния к железу увеличивается удельное сопротивление, а также происходит отделение вредных примесей углерода. Как правило, при добавлении кремния к чистому железу интенсивность магнитной индукции незначительно снижается, но потери железа значительно уменьшаются. С увеличением содержания кремния возрастает твердость и хрупкость, что затрудняет прокатку, штамповку, резку и механическую обработку. В настоящее время содержание кремния в листах кремниевой стали обычно не превышает 4,5%. При более высоком содержании кремния прокатка и обработка становятся затруднительными.
●Толщина.Учитывая, что потери от вихревых токов в железном сердечнике пропорциональны квадрату толщины стального листа, для одного и того же типа кремнистой стали, чем меньше толщина, тем меньше потери в железном сердечнике, но при этом увеличивается время изготовления железного сердечника и уменьшается коэффициент укладки. Обычно в двигателях используются листы кремнистой стали толщиной 0,5 миллиметра, а когда требования к потерям в железном сердечнике крупных паротурбинных генераторов очень строгие, используются листы кремнистой стали толщиной 0,35 миллиметра.
●Стресс.В процессе резки, укладки или намотки железного сердечника возникают напряжения, которые ухудшают магнитные свойства и увеличивают потери в железе. В диапазоне примерно 1 миллиметра по обе стороны от линии разреза (разрыва) образуется видимая черная полоса остаточных напряжений. Как правило, для устранения напряжений и восстановления первоначальных магнитных свойств может быть применена термическая обработка; магнитные свойства высокопрочных холоднокатаных листов из кремнистой стали более чувствительны к напряжениям.
Дата публикации: 04.03.2026