大电机铁心叠片厚度方向不均匀压应力对磁性能的影响

发布日期：2023-07-12 浏览次数：2965

为了提高大功率电机的能源效率，降低损耗是关键性问题。然而，在电机设计中使用的材料模型中获得的预期损失与在制造的材料模型上测量的预期损失之间仍然存在差异。这是因为模型的测试中没有考虑到电机铁心制造过程中磁性能的劣化，电工钢板在层压过程中的堆叠和压下行为会影响其磁感和铁损性能，进而影响电机的能源效率。

关于这一点国内外研究较多的是切割、焊接、压紧或收缩装配、切削等工艺带来的影响。切削引起的退化效应主要位于切削边缘，而焊接可能引起较高的涡流损失，当定子被放置在壳体内时，收缩装配会引起影响磁性能的机械应力梯度。

对于大型发电机而言，电工钢板叠片制作定子和转子是由数个通风口隔开的，气孔叠片的表面大约占据磁路层压表面的10%，这意味着，在叠压过程中会存在不均匀的应力分布，从而产生局部应力。而在以往的研究中较少涉及这一块的研究。

H.Helbling等研究人员设计建立了一个模型来研究在实际工业工艺在叠压条件下叠层铁心的磁性能，通过在厚度方向的压应力下的实验表征，研究了非均匀压缩应力对环形样品厚度方向上磁性能的影响。

通过研究他们认为：

1.不均匀压缩应力相对于均匀压缩应力，具有更高的局部应力，对磁性能的影响更为显著，且主要在平均水平的磁通量密度(在B-H曲线的拐点区域)发生退化。

2.在低磁通密度水平和平均磁通密度水平下，磁滞损耗受压缩应力影响较大，这意味着即使涡流损耗不受应力影响，磁滞损耗的增大也会带来整个比总损耗的增加。

3.为了有效减小压应力对叠片铁心铁损的影响，大型发电机可以进行如下设计：首先电机在材料模型设计中应考虑压缩应力的影响因素，并通过改变通气孔隔离物的数量以及它们的形状来调整压应力的大小，位于定子齿和定子轭上的隔离物，其方向应垂直或平行于磁通量密度的路径方向。

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