Penerapan dan Teknologi Produksi Baja Silikon-Tidak Berorientasi-Kekuatan Tinggi

Apa itu Baja Silikon-Tidak Berorientasi-Kekuatan Tinggi?

Baja silikon non-berorientasi kekuatan-tinggi adalah kelas-baja listrik canai datar yang kekuatan leleh mekanisnya sengaja dinaikkan di atas level material kelas-motor standar, sementara sifat magnetik yang diperlukan untuk mesin berputar tetap dipertahankan. Bahan tersebut digunakan untuk inti stator dan rotor motor listrik, generator dan perangkat elektromagnetik lainnya, dimana laminasi harus menahan tekanan mekanis serta menghantarkan fluks magnet. Pada motor traksi kendaraan listrik, rotor berputar dengan kecepatan hingga 15.000 rpm atau lebih tinggi, dan gaya sentrifugal yang bekerja pada inti rotor meningkat seiring kuadrat kecepatan, sehingga-inti berkekuatan rendah akan berubah bentuk atau rusak.

Mengapa Kekuatan Penting dalam Motor Penggerak

Pada motor traksi-berkecepatan tinggi, laminasi rotor disatukan oleh poros dan keseimbangan rakitan. Tegangan sentrifugal pada tepi rotor sebanding dengan massa jenis material, kuadrat kecepatan putar, dan jari-jari rotor. Ketika kekuatan luluh laminasi tidak mencukupi, rotor berubah bentuk, celah udara menjadi tidak rata, dan motor menimbulkan getaran, kebisingan, dan kehilangan tambahan. Perataan-berkekuatan tinggi yang tidak berorientasi- mengatasi masalah ini dengan memberikan kekuatan luluh biasanya 400 MPa hingga 700 MPa, bergantung pada mutunya, tanpa mengorbankan kehilangan besi rendah yang membuat motor tetap efisien.

Desain Paduan dan Mekanisme Penguatan

Inti magnet dari motor penggerak harus menggabungkan kehilangan besi yang rendah pada frekuensi tinggi dengan kekuatan mekanik yang cukup. Desainnya menggunakan beberapa mekanisme secara bersamaan: penguatan larutan padat dengan silikon dan mangan, penguatan presipitasi dengan partikel yang terdispersi halus, dan pada beberapa tingkatan penambahan fosfor atau niobium yang meningkatkan kekuatan dengan efek terbatas pada sifat magnetik. Kandungan silikon seimbang terhadap resistivitas, karena lebih banyak silikon meningkatkan resistivitas dan menurunkan kehilangan arus eddy namun mengurangi kerapatan fluks saturasi dan membuat strip lebih sulit untuk digulung dingin. Sifat magnetik akhir dikendalikan oleh siklus anil, yang menentukan ukuran butir dan tekstur kristalografi dari strip akhir.

Teknologi Produksi

Pengerolan Panas dan Pengerolan Dingin

Baja diproduksi sebagai pelat cor kontinyu, digulung panas hingga ketebalan menengah dan kemudian digulung dingin dalam beberapa lintasan hingga ukuran akhir, biasanya 0,20 mm hingga 0,50 mm untuk aplikasi motor. Reduksi pengerolan dingin dan tahap anil perantara menentukan perilaku rekristalisasi produk akhir.

Annealing Akhir

Anil akhir dilakukan dalam tungku kontinu di bawah atmosfer terkendali, biasanya berupa campuran hidrogen-nitrogen. Temperatur anil dan kecepatan strip menentukan ukuran butir: butir yang lebih besar menghasilkan kehilangan histeresis yang lebih rendah, sedangkan persyaratan kekuatan mekanik membatasi pertumbuhan butir yang diizinkan. Tungku modern mengontrol suhu strip dan atmosfer secara tepat sehingga kehilangan besi dan kekuatan luluh kumparan tetap seragam dari ujung kepala hingga ujung.

Lapisan Isolasi

Lapisan tipis anorganik atau semi-organik diterapkan pada kedua permukaan strip. Lapisan ini memberikan isolasi interlaminar dari inti yang ditumpuk, tahan terhadap suhu anil, dan harus bertahan dalam operasi pengecapan dan penumpukan tanpa kerusakan. Kualitas pelapisan secara langsung mempengaruhi faktor penumpukan dan hilangnya arus eddy dari inti yang sudah jadi.

Aplikasi Khas

Motor traksi pada kendaraan listrik dan kendaraan hybrid, dimana rotornya membutuhkan kekuatan yang tinggi pada kecepatan putaran yang tinggi

Inti stator dan rotor dari-motor industri berefisiensi tinggi

Rotor generator dari-generator berkecepatan tinggi dan turbin gas mikro

Spindel-kecepatan tinggi dan kompresor yang digerakkan oleh motor magnet permanen

Dalam semua aplikasi ini, pemilihan grade merupakan suatu kompromi: grade kekuatan yang lebih tinggi membawa lebih banyak tegangan tetapi biasanya memiliki kehilangan besi yang sedikit lebih tinggi, sehingga perancang motor memilih grade yang memenuhi batas mekanis rotor dengan kerugian serendah mungkin.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa perbedaan antara baja silikon-berkekuatan tinggi dan baja silikon non--standar yang berorientasi?

Nilai kekuatan-tinggi diproses dengan elemen penguatan tambahan dan siklus anil terkontrol sehingga kekuatan luluh ditingkatkan hingga 400 MPa atau lebih, sedangkan nilai standar memprioritaskan kehilangan besi minimum dibandingkan kekuatan mekanis.

Mengapa inti rotor memerlukan kekuatan yang tinggi?

Gaya sentrifugal pada rotor bertambah seiring dengan kuadrat kecepatan putaran. Pada kecepatan yang dicapai oleh motor traksi,-inti berkekuatan rendah akan berubah bentuk dan motor akan menimbulkan getaran, kebisingan, dan tarikan magnet yang tidak seimbang.

Bagaimana cara mengukur kehilangan besi pada baja motor?

Kehilangan besi diukur dengan bingkai Epstein atau penguji-lembar tunggal sesuai dengan metode IEC 60404-2 atau GB/T 3655, pada frekuensi dan kerapatan fluks puncak yang ditentukan, biasanya 1,5 T dan 50 Hz atau 400 Hz untuk grade motor.

Apakah kekuatan yang lebih tinggi selalu berarti kehilangan zat besi yang lebih tinggi?

Secara umum ya, karena elemen penguat dan struktur butiran halus yang meningkatkan kekuatan luluh juga meningkatkan kehilangan histeresis. Pengembangan grade bertujuan untuk meningkatkan kekuatan dengan penalti sekecil mungkin dalam kinerja magnetik.

Berapa ketebalan yang digunakan untuk baja motor kendaraan listrik?

Pengukur tipis 0,20 mm hingga 0,35 mm merupakan tipikal untuk motor traksi. Strip yang lebih tipis mengurangi kehilangan arus eddy pada frekuensi listrik tinggi yang digunakan oleh motor yang diberi umpan inverter, dengan mengorbankan faktor penumpukan yang lebih rendah dan biaya produksi yang lebih tinggi.

Mengapa lapisan isolasi itu penting?

Lapisan ini mengisolasi laminasi satu sama lain, yang membatasi arus eddy yang mengalir melintasi tumpukan. Itu harus bertahan dari anil, stamping dan penumpukan, dan ini berkontribusi pada faktor penumpukan inti yang sudah jadi.