Une brève analyse des besoins en matériaux pour les tôles du noyau du moteur

En tant que composant essentiel de la conversion de l'énergie électromagnétique, les propriétés matérielles du noyau du moteur déterminent directement l'efficacité du moteur, l'augmentation de la température, le niveau de bruit et la fiabilité opérationnelle à long terme. Qu'il soit utilisé dans des moteurs rotatifs, des systèmes d'entraînement industriels ou comme structure de base pour des composants électromagnétiques tels que des noyaux de fer de relais et des noyaux d'électro-aimants, la sélection et la qualité de traitement du matériau du noyau sont toujours des aspects cruciaux de la conception et de la fabrication du moteur.

 

D'un point de vue technique, les principales exigences de qualité pour les matériaux de stratification des noyaux de moteur se concentrent sur trois aspects : les performances électromagnétiques, l'usinabilité et la-rentabilité. Parmi ceux-ci, une faible perte de fer, une perméabilité magnétique élevée et une bonne adaptabilité à l’emboutissage sont particulièrement importantes.

 

 

L'un des principaux indicateurs des tôles d'acier électriques est la perte du noyau dans certaines conditions de fréquence et d'intensité d'induction magnétique. La perte du noyau se compose principalement de deux parties : la perte par hystérésis et la perte par courants de Foucault.

 

La perte d'hystérésis provient de la consommation d'énergie provoquée par la magnétisation et la démagnétisation répétées des matériaux dans un champ magnétique alternatif. Son ampleur est étroitement liée à la composition chimique du matériau, à la taille des grains et à la structure du domaine magnétique, et est généralement mesurée par la zone de la boucle d'hystérésis. Des grains plus gros et moins d'impuretés entraînent une perte d'hystérésis plus faible.

 

La perte par courants de Foucault, quant à elle, est causée par le courant induit dans le noyau de fer dû au flux magnétique alternatif, qui est converti en énergie thermique dans la résistance du matériau. Son ampleur est étroitement liée à la résistivité et à l'épaisseur du matériau. Une épaisseur plus petite et une résistivité plus élevée entraînent une perte par courants de Foucault plus faible. Par conséquent, des plaques d'acier électrique -de faible épaisseur sont couramment utilisées dans les noyaux de moteurs, et l'alliage est utilisé pour augmenter la résistivité du matériau.

 

Dans les applications sensibles à l'énergie- et à la réponse-telles que les noyaux de fer magnétique doux pour relais ou les noyaux pour relais électromagnétiques, le contrôle des pertes de fer est particulièrement important, car il affecte directement la vitesse d'engagement et la stabilité du relais.

 

 

Une perméabilité magnétique élevée signifie que la section transversale-du circuit magnétique peut être réduite dans les mêmes conditions de flux magnétique, réduisant ainsi la quantité de cuivre utilisée dans l'enroulement d'excitation et permettant une miniaturisation et une réduction de poids du moteur. Cette caractéristique est cruciale non seulement dans les moteurs de moyenne et grande taille-, mais également dans les petits actionneurs électromagnétiques tels que les noyaux de bobines de relais et les noyaux de fer pur.

 

De plus, le matériau doit posséder une dureté modérée. Une fragilité excessive entraîne des fissures de poinçonnage, tandis qu'une douceur excessive entraîne une augmentation des bavures et une diminution de la stabilité dimensionnelle. La qualité de surface nécessite que la tôle d'acier soit plate, lisse et d'épaisseur uniforme pour améliorer le facteur d'empilement et prolonger la durée de vie de la matrice. La pratique montre que les tôles d'acier électrique laminées à froid-sont nettement supérieures aux matériaux laminés à chaud-en termes de cohérence d'emboutissage et de durée de vie des matrices, ce qui les rend particulièrement adaptées aux applications de poinçonnage de précision.

 

 

Les tôles d'acier au silicium sont le matériau le plus largement utilisé dans les noyaux de moteurs. Il s’agit essentiellement de fines tôles d’acier formées en ajoutant une certaine proportion de silicium à une matrice de fer puis en la laminant. Selon le processus de fabrication, ils peuvent être divisés en -tôles d'acier au silicium laminées à chaud et en tôles d'acier au silicium laminées à froid- ; Les tôles d'acier au silicium laminées à froid-sont divisées en tôles d'acier au silicium orientées et en tôles d'acier au silicium non-orientées.

 

Pour améliorer les propriétés magnétiques et réduire la résistance au poinçonnage, les tôles d'acier au silicium nécessitent généralement un recuit après le laminage pour éliminer les contraintes de traitement et stabiliser la microstructure. Ce traitement s'applique également à l'optimisation ultérieure du processus de matériaux en fer pur magnétique doux tels que le noyau de fer DT4C et le noyau de fer pur pour électricien.

 

 

1. Contenu en silicium et contrôle des impuretés

Le silicium est un facteur clé affectant les performances des tôles d'acier au silicium. À mesure que la teneur en silicium augmente, la résistivité du matériau augmente, la perte de fer diminue considérablement, mais l'intensité de l'induction magnétique diminue, tandis que la dureté et la fragilité augmentent, rendant le laminage et le poinçonnage plus difficiles. Par conséquent, dans les applications d’ingénierie, la teneur en silicium est généralement contrôlée en dessous de 4,5 % pour équilibrer les propriétés magnétiques et la transformabilité.

 

2. Épaisseur du matériau

La perte par courants de Foucault est proportionnelle au carré de l’épaisseur de la tôle d’acier. Dans le même système de matériaux, les feuilles plus minces présentent des pertes de noyau plus faibles, mais le temps de fabrication augmente et le facteur d'empilement peut diminuer. Les moteurs électriques conventionnels utilisent généralement des tôles d'acier au silicium de 0,5 mm-d'épaisseur, tandis que les équipements de production d'énergie à grande échelle-avec un contrôle des pertes extrêmement élevé utilisent des tôles de 0,35 mm, voire plus fines.

 

3. Influence du stress de traitement

Des contraintes résiduelles sont inévitablement introduites lors du poinçonnage, de l'empilement ou du bobinage, entraînant une diminution des propriétés magnétiques et une augmentation des pertes de fer. Une zone de concentration de contraintes importante se forme généralement à proximité de la section poinçonnée. Le recuit peut éliminer efficacement ces contraintes, rétablissant les propriétés magnétiques du matériau à un niveau proche de leur état d'origine. Pour les tôles d'acier au silicium laminées à froid-à hautes-performances, leurs propriétés magnétiques sont particulièrement sensibles aux changements de contraintes.

 

4. Caractéristiques d'orientation des grains

L'acier au silicium est un matériau polycristallin cubique, chaque grain ayant plusieurs directions de magnétisation faciles. Des processus spéciaux peuvent rendre l'orientation des grains plus uniforme, améliorant ainsi considérablement les performances de magnétisation dans une direction particulière. Les tôles d'acier au silicium orienté ont des propriétés magnétiques optimales dans le sens de laminage, adaptées aux applications de flux unidirectionnel telles que les transformateurs ; Les tôles d'acier au silicium non orientées - ont des propriétés magnétiques plus équilibrées dans toutes les directions, ce qui les rend plus adaptées aux noyaux de moteurs en rotation.

 

De plus, les tôles d'acier au silicium à double-orientation possèdent d'excellentes propriétés magnétiques dans deux directions mutuellement perpendiculaires, mais leur processus de fabrication est complexe et coûteux, limitant actuellement leur utilisation à des applications spécifiques-haut de gamme.

 

 

Bien que les noyaux de moteur et les noyaux de relais diffèrent par leur structure et leur taille, ils partagent un degré élevé de cohérence dans la logique de sélection des matériaux. Qu'il s'agisse du noyau en acier Relay, du noyau Pure Iron Relay ou du noyau en fer pour relais de contrôle industriel, tous mettent l'accent sur les propriétés magnétiques douces, les faibles pertes, la faible rémanence et la bonne cohérence du traitement.

 

Dans le domaine des relais, notamment pour les produits-forgés à froid tels queNoyau de fer de relais DT4CPour le forgeage à froid et le noyau de relais de forgeage à froid, les exigences en matière de pureté des matériaux, de plasticité et de stabilité magnétique sont encore plus strictes pour garantir une fiabilité d'engagement à long terme et une réponse électromagnétique cohérente.

 

 

En résumé, la sélection des matériaux pour les tôles du noyau du moteur est un projet d'ingénierie complet, nécessitant un équilibre entre les performances électromagnétiques, la technologie de traitement, les exigences structurelles et le contrôle des coûts. Les tôles d'acier au silicium, avec leur système de matériaux matures et leurs propriétés magnétiques stables, restent le choix principal pour les noyaux de moteurs. Dans les relais, les actionneurs électromagnétiques et d'autres domaines, les noyaux de fer magnétiques doux pour relais et les matériaux magnétiques doux de haute -pureté jouent des rôles tout aussi irremplaçables.

 

Dans les applications pratiques d’ingénierie, les propriétés des matériaux n’existent pas de manière isolée. Une évaluation systématique, prenant en compte le processus d'emboutissage, le traitement de recuit et les conditions de fonctionnement finales, est essentielle pour obtenir l'adéquation optimale entre les performances du noyau et la fiabilité globale de la machine.