超薄软磁钢和先进的层压工艺有望提升电机的性能？

无论是用于小型或大型家用电器，还是用于驱动混合动力和/或电动汽车，或者应用于工业领域，电机以一个前所未有的全球增长趋势。电机效率一直是一个关键的发展因素，长期以来，家用电器、汽车等领域对电机的高效性越来越重视。 组件制造商、生产商和最终用户关注电机技术的创新和应用，他们不仅致力于降低成本，而且致力于优化性能和追求最高效率。这一挑战直接涉及构成电动汽车核心的材料， 铁芯作为电机的重要活动部件，影响电机的电、磁、机械性能。

超薄材料的挑战

与过去相比，对价值较低的原材料（低含量硅）和“高”厚度（甚至0.65毫米）需求的减少。用于旋转机械的材料，必须保证在构成铁磁芯的叠片平面图的所有方向上以各向同性方式，依靠改进的晶体结构意味着提高磁导率以达到更高的应用效率。在“白色商品”领域，芯片厚度在0.5至0.35mm之间，钢的硅含量更高。除了选择清洁/纯净的钢（即不含第二非金属相）之外，还包括对晶体微观结构的更高关注和控制。内部低水平材料的清洁和纯度，加上缺陷和第二相的分布，增加了在磁化过程中限制磁畴运动的可能性，这意味着磁损耗、功率损耗的损失增加，导致电机效率降低。

材料的厚度与纯度

厚度和电阻率（由于硅、铝和锰的含量）是汽车环境中的决定因素，在其他领域，通常考虑可变频率和高频，层压特性的参考系数达到400赫兹。传统的最佳磁钢材料具有磁损耗（在1.5特斯拉–50赫兹的工作感应下测量，参考厚度为0.35毫米），其值约为2瓦/千克。相反，参考类似材料的特性，为汽车应用优化（在400赫兹下测量），该值显著增加，高达14-15瓦/千克。因此，总的趋势是在损耗和晶体结构方面寻求更好的解决方案，以提高它们的极化率，即磁导率。

所有材料似乎都倾向于越来越薄的材料，但其机械性能较差，因此在某些环境下可能更难应用。另一个方面由提高材料中所含电阻率（首先是硅）的元素百分比表示的，合金含量高的材料来改善损耗，这在本质上阻碍了提高磁导率的机会。

叠片后处理对材料的影响

设计电机时，实际上往往通过选择极数、齿数等来获得最佳性能，从而制造出一块毛坯来实现定子组，甚至是复杂的（有多个切口、槽等），体积小巧。材料必须在尽可能好的状态下生产，不存在对磁性产生负面影响的内部残余机械应力。很明显，在冲裁操作和装配过程，产生机械应力和残余变形，它们恶化了材料，其作用与原料的高磁质量成比例地严重化。以较低成本制造的材料，通常硅含量相对较低，不是以成品状态供应，而是经过退火、未脱碳和进一步冷轧，变形水平非常低。用户对组装好的芯进行连续静态退火，以完成材料净化并获得所需的晶体显微结构。通过退火（根据法律规定的特殊处理和参数进行）改善了固有特性，从而改变内部结构，解决了由切割和组装操作引起的残余应力问题。

铁芯层压技术

铁芯层压的生产在过去已经面临着创新和发展，在冲压技术已经采取了通过切割、腐蚀或冲孔来生产层压件，叠片的最后的工作是铆接。后来，焊接和联锁技术发展了起来。冲压技术遵循这一趋势，现在在电机产品组合中采用这些层压技术。

目前，叠片叠层的粘接越来越普遍，粘合层压叠层的优点是：叠层精度高，机械刚度高，便于搬运，甚至加工叠层（例如钻孔），叠层之间绝缘，很少有短路，无缓冲，液体和吸油量少。由于采用了新的生产工艺，叠片叠层更能满足客户的要求。它从层压几何开始，考虑冲压工艺和层压技术，继续到装配加工，不是单一层压的特性，而是整个叠层的特性。

结论

开发具有改进织构的产品，可能限制合金含量以获得更好的磁导率，在其他方面采取措施，如钢材清洗、厚度和表面质量等，以改善损失。由于有时需要进行关键的必要加工和更复杂的工艺管理，市场上并不总是积极采用“超薄”的趋势。

叠层工艺对电机性能的影响与叠层材料的选择相同，叠片领域的专业技术和层压技术能够同批量生产的工艺相结合，不仅在技术上，而且在商业上，都将使电动机具有竞争优势。一个早期和全面的观点也将降低成本，因为更好的工艺设置，更少的废品，更少的质量控制，更少的存储条件。