驱动电机用无取向硅钢的应用解析

一、无取向硅钢的定义及发展历程

★定义

无取向电工钢，顾名思义，其磁性具有各向同性性（也叫各向同性电工钢），广泛应用于制造各类电机、电子变压器铁心。在我国，无取向电工钢的使用量约占整个电工钢使用量的90％。无取向电工钢重要发展历史：

1900年英国人Hadfield发现硅钢；

1903年美国开始生产热轧硅钢；

20世纪40年代初冷轧无取向硅钢开始生产；

1954年太钢开始生产热轧硅钢；

20世纪60年代主要工业发达国家陆续停止生产热轧硅钢；

1979年武钢按照新日铁技术开始生产冷轧无取向硅钢。

★硅钢的分类

电工钢按轧制工艺分为冷轧和热轧两大类，按磁性分取向和无取向两大类。热轧硅钢属于无取向硅钢，目前世界上只有我国生产。电工钢中Si≥0.5%也称为硅钢。

★取向与无取向硅钢磁各向异性的差异

无取向硅钢呈较好的磁各向同性（旋转电机需求），取向硅钢轧向磁性最好（静止器－变压器需求）。

★交变磁场下的损耗

磁滞损耗约等于磁滞回线的面积，材料越易磁化，磁滞回线面积越小，磁滞损耗越低。

涡流损耗跟材料的电阻和厚度密切相关。

★无取向电工钢生产工艺流程

炼钢工序→热轧工序→冷轧工序。

其中炼钢工序对成分的影响非常大，也关键工序之一。

冷轧之后的退火工序是硅钢生产的关键。

二、汽车驱动电机对硅钢产品的要求

★电动车成为全球汽车业竞争的新焦点

★电动汽车关键零部件

关键零部件:电机、电池和电控；

电机关键材料：硅钢、永磁材料。

电机：与工业电机相比，电动汽车动力系统对驱动电机的性能和使用条件要求更高。

电动汽车驱动电机通常有异步电机、开关磁阻电机和永磁同步电机，国内以永磁同步电机为主，国外特斯拉用的是异步电机，另外也有些机构在研究开着磁阻电机的应用。

★车用驱动电机用硅钢技术特征

★驱动电机用硅钢产品要求

简单地说，要求是低整下高磁感，高速下低铁损和高强度。

三、汽车驱动电机用无取向硅钢的研发

★频率、板厚对硅钢铁损的影响

随着车用驱动电机转速的提高，铁心材料的使用频率也逐步提高，造成电机在高频下的铁损急剧增加。

随着板厚的减薄，铁损P10/400逐渐降低，因此，车用驱动电机选择薄规格无取向硅钢是趋势。

★宝钢无取向硅钢产品涂层系列

自粘接Z涂层可避免铁心铆接和焊接时在硅钢片中产生的应力和层间短路等对电机的不利影响，提高了电机效率。

★应用技术研究装备

其中激光切割机可为用户提供样机制作服务。

四、提问环节

1. 汽车驱动电机现在用的是有取向还是无取向？现在主流都是什么系列来配套驱动电机？

目前还是无取向为主，用取向做这个，听说很多地方在研究，但还没见到有产品出来。

至于产品，大部分是AV和AHV系列；也有用0.35厚度常规系列的。

AV和AHV区别：主要在导磁性，一般相近牌号，AHV系列的磁感能高0.02-0.03T左右，另外APV系列能再提高0.02T左右。

至于产品，大部分是AV和AHV系列。也有用0.35厚度常规系列的。

AV和AHV区别：主要在导磁性，一般相近牌号，AHV系列的磁感能高0.02-0.03T左右，另外APV系列能再提高0.02T左右。

2. 无取向硅钢最高牌号是？性能有什么具体的要求？

目前最高牌号，常规牌号中，0.5厚度是230，0.35厚度有210，还有个200，不过不怎么成熟；高频系列中，0.35可以做到1700，0.30可以做到1400，0.27也是1400。

3.0.2的需要什么牌号？对性能有什么具体要求？

0.2的有1500，宝钢还有个1200牌号，此外还有B15AT1000。

4.单面涂敷的硅钢片成本？

一般钢厂出来，两面都是涂好的，半工艺是靠发蓝来绝缘的，但总体来说绝缘性能不太好，半工艺在美洲比较流行，亚洲比较少，单面涂一面有应力，板面不平。

5.目前在新能源汽车的60KW以上的驱动电机，用什么规格的硅钢？0.3mm规格的硅钢的屈服强度至少能保证多少呢？

说实话，材料选用，跟功率关系不是特别大，跟频率的关系更明显，比如同样60KW，中巴电机跟轿车用材就可能差别很大，就目前的情况来看，国内还是0.35厚度的比较多，国外倒是很多已经在要求0.3或0.27的厚度了。0.3厚度的，屈服强度在400Mpa以上。

6.宝钢取向硅钢片最薄的是多少？

取向最薄有0.18的，牌号是065，B18R065。

7.硅钢材料性能的测试，国内谁有能力测试呢？说说-40c、20c、100c、180c下的弹性模量，密度，泊松比，热导率，比热容量，延伸率，SN疲劳曲线，应力应变曲线。

宝钢部分能测，部分还需要一些条件，主要是要增加一些检测设备，需要一些时间。

8.取向和无取向有什么优势？我们需要500,1000hz下的铁损数据

前面说到过，取向在轧制方向上性能非常好，铁损可以轻松做到1瓦以下，而无取向做到2瓦都有难度。但取向在偏离轧制方向后，性能会大幅度下降。如果把各方向的性能平均考虑，则并不比无取向有明显优势，而取向的价格要贵得多。

因此，要在电机上应用取向硅钢，需要对电机的结构和工艺都作重大改变，这个方面还有很多需要探讨的地方。

End

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