實日定子鐵芯損耗大的原因對策有那些呢？

       小S負責產品研發，最近找Ms.參幫忙分析電機定子鐵芯損耗問題。事情緣由是小S主導設計的低壓大功率電機鐵耗試驗值偏大，搞不清究什么原因引起。

       在低壓大(da)功率(lv)和(he)高壓電(dian)(dian)機諸多損(sun)耗(hao)中電(dian)(dian)機定子鐵(tie)芯(xin)損(sun)耗(hao)占(zhan)比較大(da)，是影響電(dian)(dian)機效率(lv)的關(guan)鍵因(yin)素之一。Ms.參(can)對照分析了(le)電(dian)(dian)磁計算單和(he)型式試驗結果(guo)，查看產品圖，發現鐵(tie)耗(hao)試驗值反常的主要原(yuan)因(yin)是硅鋼片牌號(hao)與設計不(bu)符。

      電機鐵損包括由主磁場在定子鐵芯中發生變化產生的基本鐵耗、空載時鐵芯中的附加(或雜散)損耗以及由于定子或轉子的工作電流所產生的漏磁場和諧波磁場在定子鐵芯里引起的損耗。后兩項一般歸入難以準確定量計算的雜散耗，試驗結果分析計算中或按標準給出的推薦值或實測確定，與定轉子間氣隙大小關聯密切，鐵耗分析不計入。

影(ying)響基本(ben)鐵(tie)耗的(de)因素

       基本(ben)鐵耗因主磁場在定(ding)(ding)子鐵芯(xin)中發生(sheng)(sheng)變(bian)化而產生(sheng)(sheng)。這(zhe)種變(bian)化可以是(shi)交變(bian)磁化性質的(de)，如由電(dian)(dian)機定(ding)(ding)子或轉(zhuan)子齒中所發生(sheng)(sheng)的(de)；也可以是(shi)所謂(wei)旋轉(zhuan)磁化性質的(de)，如電(dian)(dian)機的(de)定(ding)(ding)子或轉(zhuan)子鐵軛中所發生(sheng)(sheng)的(de)。不論是(shi)交變(bian)磁化還是(shi)旋轉(zhuan)磁化，均會在鐵芯中引起(qi)磁滯和(he)渦(wo)流損耗。

磁滯損耗(hao)

      單(dan)位鐵(tie)磁(ci)(ci)物(wu)質內交(jiao)變磁(ci)(ci)化(hua)引起的磁(ci)(ci)滯損耗ph稱為磁(ci)(ci)滯損耗系(xi)數，與(yu)交(jiao)變磁(ci)(ci)化(hua)的頻率(lv)f和(he)磁(ci)(ci)通密度振幅B有(you)關(guan)，可準確用下式表示：ph=(aB+bB2)f式(shi)中(zhong)a，b為材料性能決(jue)定的(de)常數(shu)。

      電機鐵芯內磁通(tong)密度范(fan)圍通(tong)常(chang)在1.0～1.6特斯拉或10000～16000高(gao)斯的(de)情況(kuang)下(xia)，系數(shu)a接(jie)近于0，故而ph=bB2f

      由旋轉磁(ci)化(hua)引(yin)起(qi)的(de)磁(ci)滯損耗(hao)大(da)小不(bu)同(tong)于(yu)由交變磁(ci)化(hua)引(yin)起(qi)的(de)。試驗表明(ming)，硅鋼(gang)片在兩種性質磁(ci)化(hua)下(xia)存在以下(xia)現象：磁(ci)通密度在1.7特(te)斯(si)拉(la)以下(xia)時，旋轉磁(ci)化(hua)引(yin)起(qi)的(de)磁(ci)滯損耗(hao)較(jiao)之交變磁(ci)化(hua)引(yin)起(qi)的(de)為(wei)大(da)；當高于(yu)1.7特(te)斯(si)拉(la)時，則相反。電機軛部磁(ci)通密度一般在1.0～1.5特斯(si)拉(la)，相應旋轉(zhuan)磁(ci)化磁(ci)滯損(sun)耗較之交(jiao)變磁(ci)化磁(ci)滯損(sun)耗約大(da)45～65%。

渦(wo)流損耗

      鐵(tie)芯中(zhong)的(de)磁場(chang)發(fa)生變化時，在(zai)其中(zhong)會感生電流，稱(cheng)為(wei)(wei)渦流，它引起的(de)損耗(hao)(hao)稱(cheng)為(wei)(wei)渦流損耗(hao)(hao)。為(wei)(wei)了(le)減少渦流損耗(hao)(hao)，電機鐵(tie)芯通常(chang)不能做成(cheng)整塊的(de)，而(er)由彼此絕緣的(de)鋼片沿軸(zhou)向疊壓起來，以阻(zu)礙渦流的(de)流通。

       通(tong)常(chang)采用0.5或0.35的(de)(de)(de)電工鋼片作為(wei)鐵芯的(de)(de)(de)材料。對于一(yi)般電機中遇到的(de)(de)(de)頻率范(fan)圍，磁場在鋼片截(jie)面上(shang)可以認為(wei)是(shi)均(jun)勻分布的(de)(de)(de)，此時鋼片的(de)(de)(de)渦流損耗(hao)理論上(shang)可以按下(xia)式準(zhun)確計算：pe=π2(ΔfeBf)2/(6ρdfe)式中 pe—渦流損耗系數，Δfe—硅(gui)鋼片(pian)厚度，B—磁(ci)通密度，f—頻率，ρ—電阻(zu)率，dfe—硅(gui)鋼片(pian)密度。

由上式可知(zhi)，渦流損耗(hao)與磁(ci)通(tong)密度、頻率及材料的厚度的平方(fang)成正比(bi)。

鐵芯(xin)損耗(hao)偏大(da)的(de)原因分析

       鐵(tie)芯(xin)(xin)損耗主要(yao)取決于(yu)基本鐵(tie)耗，鐵(tie)芯(xin)(xin)損耗偏(pian)(pian)大或因(yin)材(cai)質偏(pian)(pian)離設計或因(yin)生產中諸多(duo)不良因(yin)素導(dao)致磁通(tong)密(mi)度(du)(du)偏(pian)(pian)高、硅(gui)鋼片(pian)片(pian)間短(duan)路使硅(gui)鋼片(pian)厚度(du)(du)變相增大等。

硅鋼片質量不符合要(yao)求

      硅鋼(gang)片(pian)(pian)作為電(dian)(dian)機的(de)(de)主要導磁材料，其性能符合(he)(he)性對電(dian)(dian)機性能影響極大，詐要是保證硅鋼(gang)片(pian)(pian)的(de)(de)牌(pai)號符合(he)(he)設計要求，另外(wai)就是相(xiang)同牌(pai)號的(de)(de)硅鋼(gang)片(pian)(pian)不同的(de)(de)廠家(jia)材料性能有一(yi)定的(de)(de)差異性，在選擇材料時應盡力選取好(hao)的(de)(de)硅鋼(gang)廠家(jia)的(de)(de)材料。

定子鐵芯片間絕(jue)緣不好

      導致(zhi)片間(jian)絕緣不好的(de)因(yin)素較(jiao)多，有(you)硅鋼片本身(shen)的(de)質量問題(ti)，也有(you)鐵芯生產制造過程(cheng)中導致(zhi)的(de)人為性(xing)因(yin)素。

       ● 硅鋼片未進(jin)行絕緣處(chu)(chu)理(li)或未處(chu)(chu)理(li)好。這(zhe)是(shi)硅鋼片的(de)材質問(wen)題，該(gai)類問(wen)題在硅鋼片的(de)檢(jian)測過程可以發現，但不(bu)是(shi)所有的(de)電機廠(chang)家都有該(gai)檢(jian)測項(xiang)目，該(gai)問(wen)題往往在電機廠(chang)家得不(bu)到較好識別。

       ● 片(pian)間(jian)絕(jue)緣受損或(huo)片(pian)與片(pian)的(de)(de)(de)短路。該類問題發生在鐵(tie)(tie)芯(xin)的(de)(de)(de)制造過程中。如果鐵(tie)(tie)芯(xin)疊壓時的(de)(de)(de)壓力過大，使片(pian)間(jian)絕(jue)緣破壞；或(huo)沖片(pian)沖制后毛刺太大，通(tong)過打(da)磨的(de)(de)(de)方(fang)式清除毛刺，導致沖片(pian)表面絕(jue)緣嚴重受損；還有鐵(tie)(tie)芯(xin)疊壓完成后槽內(nei)不(bu)光，采用(yong)(yong)修銼方(fang)式；或(huo)因定子內(nei)膛不(bu)光、定子內(nei)膛與機(ji)座止口(kou)不(bu)同心(xin)等因素采用(yong)(yong)車削方(fang)式修正(zheng)。這些(xie)電機(ji)生產加(jia)工過程的(de)(de)(de)慣用(yong)(yong)用(yong)(yong)法實則對電機(ji)的(de)(de)(de)性(xing)能，特別是鐵(tie)(tie)損有極大的(de)(de)(de)影響。

       ● 用火燒或通電加(jia)熱等方法拆繞組時，造成鐵芯過熱，使導磁性能下降和片間絕緣損壞。該問題主要出現(xian)在生(sheng)產加(jia)工過程(cheng)繞組的修理(li)及電機的修理(li)過程(cheng)中(zhong)。

       ● 疊裝焊接(jie)等工藝同樣會造(zao)成疊片之間絕(jue)緣的破(po)壞，增加渦流損耗。

       ● 鐵(tie)重不足(zu)(zu)片(pian)間未壓實。最終的結果是鐵(tie)芯的重量不足(zu)(zu)，最為直(zhi)接的會導致電流超(chao)差，同(tong)時會有(you)鐵(tie)損超(chao)標的事實。

     ;  ● 硅鋼(gang)片涂漆過(guo)厚致磁(ci)路過(guo)于飽和(he)，此時空載電(dian)流與電(dian)壓(ya)的關系曲線(xian)彎(wan)曲得較嚴重。這(zhe)也是硅鋼(gang)片生(sheng)產加工過(guo)程的關鍵性要素(su)。

       ● 鐵(tie)(tie)芯(xin)生(sheng)產加工(gong)過(guo)程中會造成硅鋼片沖(chong)剪面附件晶粒取向發生(sheng)破壞，導致同(tong)樣磁感下鐵(tie)(tie)損的(de)增加；對于變頻電機還有(you)考慮諧波帶來(lai)的(de)額外鐵(tie)(tie)損；這是設(she)計環節應綜合考慮的(de)因素。

       ● 其他。除以(yi)上因(yin)素外，電(dian)機鐵損的設計(ji)(ji)值(zhi)應綜合(he)鐵芯生產加工的實(shi)際，盡力做到理(li)論(lun)值(zhi)與實(shi)際值(zhi)的契(qi)合(he)。一般材料供(gong)應商提(ti)供(gong)的特性曲(qu)線按照(zhao)愛潑斯坦方圈法測得(de)，而電(dian)機中不同(tong)部(bu)位的磁化方向是(shi)不一樣的，這(zhe)種特殊的旋轉鐵耗當前(qian)是(shi)無法考慮到的。這(zhe)不同(tong)程度上會(hui)導致(zhi)計(ji)(ji)算值(zhi)與實(shi)測值(zhi)的不一致(zhi)性。