电器铁心制造.ppt

第一节 铁心材料 电器制造工艺 主讲:林 琦 副教授 宁德职业技术学院机电工程系 第十章 电器铁心制造 本章基本教学要求 1.了解影响铁心材料磁性能的因素和减少磁时效的影响的方法; 2.熟悉铁心的结构型式、铁心制造工艺、铁心退火处理； 3.熟悉交直流铁心结构型式特性和铁心制造主要工艺； 4.掌握铁心的质量分析、电磁系统温升处理方法。 本章教学重难点 重点：铁心的结构型式、铁心制造工艺、铁心退火处理和铁心的质量分析。 难点：铁心制造工艺、铁心的质量分析。 一、概述 电器铁心材料与电机铁心材料基本相同，电器常用的铁心材料主要有硅钢片、电工纯铁、铁镍合金、铁铝合金、铁钴合金及永磁材料等。 二、影响铁心材料磁性能的因素 1.晶格结构和晶粒的大小　 ①晶格结构对金属磁化的影响。 铁心材料的磁性能与材料的组织结构、化学成分和机械加工过程等因素有密切的关系。　 体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格 有利的影响 变压器铁心硅钢片的导磁性能沿扎制方向显著提高，提高变压器的效率 不利的影响 在深冲杯形工件时，容易出现制耳现象，导致杯口边沿不齐，造成废品 冷轧硅钢片或晶粒取向硅钢片又称为戈斯结构钢片，是1934年首先由N.P.戈斯采用冷轧方法制成。它沿轧制方向具有优良的磁性。晶粒取向的结构钢片不仅在强磁场中具有高的饱和磁通密度和低的铁损，而且在弱磁场中也有良好的磁性（初始磁导率大）。这是由于冷轧工艺过程使钢片中杂质含量降低，并在钢片中造成粗大晶粒。晶粒粗大会使磁导率增大，减小磁滞损耗。冷轧钢片使晶粒的立方体棱边(最易磁化方向)沿轧制方向排列，有利于磁化的进行。这种材料称为单取向硅钢片。现也能制造多方向易磁化的硅钢片（即无取向硅钢片）。 电机与电器工业大量使用厚度为0.35～0.50mm的硅钢片；在电信高频技术中常用0.05~0.20mm的薄带钢片,以便更有效地降低涡流损耗。热轧硅钢片厚度为0.35～0.50mm，密度为7.55～7.70g/cm3,多用于大、中、小型交、直流电动机；冷轧无取向硅钢片厚度为0.35～0.50mm，密度为7.65～7.75g/cm3，多用于大型交流发电机、电动机，大、中、小型交、直流电动机；冷轧单取向硅钢片厚度为0.35mm，密度为7.65g/cm3,多用于电力变压器、电抗器、磁放大器等；冷轧单取向薄带厚度为0.05～0.20mm，多用于无线电高频变压器。 ②影响磁性能各向异性的因素。 单晶体的磁性能各向异性，只有在较纯净的晶体中才强烈地表现出来。在普通工程用电工钢中，杂质的影响超过了各向异性的影响，磁性能的各向异性可显示不出。　 ③晶粒的大小对磁性能的影响。 晶粒的大小，对磁性能有显著的影响。晶粒粗大，晶界缩短，磁性就有很大的提高。热处理规范的选择，会直接影响到晶粒的大小。 例如:当变形金属再结晶完成之后，若继续加热保温，则新生晶粒之间还会大晶粒吞并小晶粒，使晶粒长大。 2.杂质及含硅量　 由于杂质常常析出在晶粒的边界，故增大了晶粒间的磁阻，使磁性能变坏。常见的杂质有碳、氧、氮、硅等 。 ①杂质对硅钢片性能的影响。 碳、硫、氧被认为是硅钢片中的三害。这些元素会增加软磁材料的矫顽力，并使硅钢片的磁滞损耗增大。此外，含氮过多也会妨碍晶粒成长，导致磁滞损耗和矫顽力增加。含铝过多(超过0.5％)的硅钢片脆性太大,很难加工。所以应消除这些对硅钢片有不良影响的杂质元素。 ②含硅量对硅钢片性能的影响。 硅是钢的良好脱氧剂。它和氧结合,使氧转变为稳定的不为碳还原的SiO2,避免了因氧原子掺杂而使铁的晶格畸变。硅在α 铁中成为固溶体后使电阻率剧增，同时有助于将有害杂质碳分离出来。因此，一般含杂质的铁加入硅后能提高磁导率，降低矫顽力和铁损,但含硅量增加又会使材料变硬变脆,导热性和韧性下降，对散热和机械加工不利，故一般硅钢片的含硅量不超过4.5％。 3.机械应力对磁性能的影响 　 机械应力有拉应力和压应力之区别。由于铁心材料磁致伸缩的性能有差异，机械应力对不同的铁心材料有着完全不同的影响。以镍的磁致伸缩性能为例，它在外磁场作用的方向，长度缩短，所以它在受拉应力时，磁性能降低。而受压应力时，磁性能提高。 磁致伸缩:磁性材料磁化过程中发生沿磁化方向伸长(或缩短)，在垂直磁化方向上缩短(或伸长)的现象。 4.机械加工对磁性能的影响 　 软磁材料经过切削加工或冷冲压等加工后，由于在机械力作用下，使材料的表面或周边发生塑性变形，形成一层冷作硬化层，从而改变了材料原有的力学性能和物理性能。 注:经过冷冲压加工的软磁材料的冷作硬化层厚度与模具间隙的大小有关。 三、铁心材