[发明专利]Rm≥600MPa的优良磁性能无取向电工钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无取向电工钢及其生产方法，具体地属于一种Rm≥600MPa的优良磁性能无取向电工钢及其生产方法。 

背景技术

近年来地球环境问题日益突出，很多节能领域都在提倡节能产品，环境应对技术不断发展，汽车领域也不例外，低排放，减少燃料消耗技术取得了长足进步。而电动汽车和混合动力汽车领域是节能减排领域中非常突出的例子，汽车驱动电机的性能直接影响到这些电动汽车的性能。 

驱动电机铁芯多使用永磁体，定子和转子一起构成。最近，将永磁体嵌入转子内部的IPM电机已得到广泛使用，其使任意调节转子转速成为可能，使转子有向高速化发展，而转子高速旋转时由于离心力的作用，会导致嵌入的永久磁铁脱落，影响生产及设备安全，这对转子材料的机械性能提出了很高的要求。特别是当IPM电机得转子形状非常复杂时，必须考虑到转子材料的应力集中，离心力和应力变化等机械性能的要求。而且，机器人，工程机械用电机领域今后可能会和电驱动电机一样出现高速旋转的趋势。 

转子用无取向电工钢板的所有特性中，第一位的是机械特性，即屈服强度和抗拉强度，这是为了抑制转子高速旋转时产生变形，以及应力变化引起的疲劳破坏。近年来电动汽车，混合动力汽车驱动电机转子受到的平均应力达到250MPa，应力振幅达到150MPa。因此，从抑制变形的观点来看，至少要达到400 MPa以上,考虑到安全问题屈服强度甚至在500MPa以上比较合适。而且，从抑制上述应力状态产生的疲劳破坏的观点来看，抗拉强度至少要达到500MPa以上，考虑到安全问题抗拉强度甚至在600MPa以上比较合适。 

    转子用无取向电工钢板的第二特性就是磁通密度。IPM电机充分利用了磁阻转矩，电机转子用材料的磁通密度直接影响到转矩的大小，磁通密度低则无法得到理想的转矩。 

转子用无取向电工钢板的第三特性就是铁损，铁损是不可逆的畴壁运动引起的磁滞损耗和磁化引起的涡流损耗组成的，电工钢板的总损耗由这两种损耗的总合来评价。转子产生的损耗对电机的效率没有太大的影响，转子产生损耗时的发热对永磁体具有消磁的作用，间接的恶化了电机的性能。因此，转子用无取向电工钢板的铁损水平可以根据永磁体热退磁对应的耐热温度决定。比起定子使用的材料，转子用无取向电工钢板的铁损稍高是能够接受的。这是因为电机中的磁场波动分量主要集中于定子铁心，铁耗主要由定子铁芯产生，特别是定子齿。在转子铁芯和永磁体中磁通密度变化较小，而定子铁芯中磁通密度变化较大。因此相对于定子铁芯损耗，转子和永磁体中的损耗可以忽略。而且从谐波分析可以预计，转子中的谐波分量幅值很小，定子中的铁耗会远大于转子。 

近年来，随着原材料价格上涨，电机行业希望改善钢材的成品率，降低材料成本减少工艺流程，为此希望定子和转子采用同一种电磁钢板以减少工艺流程降低成本。定子转子加工一体化就是定子用材料在冲压完后废弃的中部剩余材料冲压成转子。因此材料的成品率显著提高。 

    然而，转子使用的电磁钢板要优先考虑强度而不是磁性能，比起定子使用的电磁钢板容许铁损高一些。高转速驱动电机转子用的电磁钢板必须满足必要的强度，定子和转子用材料一起进行加工，可能无法得到必要的定子磁性能，从而无法得到理想的电机效率，这是一个要考虑的问题。另一方面，定子对构件的强度要求本来就不高，必须优先满足必要的磁性能，这样定子和转子材料一起进行加工，就可能无法满足必要的强度水平，产生疲劳破坏，这也是一个问题。 

    因此，电磁钢板必须同时兼备制造高速旋转转子所必要的强度，制造定子所必要的磁性能，定转子采用同一种电磁钢板进行加工从而降低时间和材料成本是用户希望实现的目标。