西莫论坛第六期研讨会——电机高效化及其对材料应用的影响

张老五

zptonghua 发表于 2014-4-15 13:25
1、既然退火能够降低铁损，为何能耗还相当的高，这个高指的是退货的能耗么？
2、退火温度控制到什么范 ...

1、这个能耗是指退火时的能耗，要知道退火需要加热，保温，能耗是很高的
2、一般推荐的退火工艺是加热到750度左右，保温2小时左右，具体要根据自身的工艺，特别是炉子的条件来定。退火时只有铁心（或者是散片），不影响绕组的绝缘
3、热处理有很多种，淬火、回火、退火都是其中的手段，至于结构件我不是太清楚，我只说硅钢（铁心）的退火
4、退火后磁感基本不变（实际上是略有下降，但变化很小），铁损么，这个就复杂了，既要看铁心尺寸，也要看退火工艺。理论上退火可以消除冲剪应力产生的铁损增加（冲剪增加的铁损在10-30%），同时有进一步降低铁损的空间，但能降低多少，也要看原来材料的性能，也要看材料的牌号和工艺规程。至少我就见过某钢厂的材料退火后性能基本没有改善的现象，也有改善很明显，可再降低20%的也有。

yjhou

enjoyingzk 发表于 2014-4-15 11:08
1. 这个技术是有没有全面推广，还是不是属于新技术？
2. 是不是像文中所说的那么有效？
3. 有没有 ...

非晶的难度到底在哪里啊？磁钢大家都能搞出来，为什么非晶不行？
既然是个好技术，为什么就搞不起来呢？

张老五

yjhou 发表于 2014-4-15 20:56
非晶的难度到底在哪里啊？磁钢大家都能搞出来，为什么非晶不行？
既然是个好技术，为什么就搞不起来呢？

非晶薄，非晶脆，非晶不能冲片，非晶不能受力，非晶窄，非晶贵
因为有这么一大堆缺点在，所以虽然非晶有明显的优势，但就是在电机上推广不开

yjhou

张老五 发表于 2014-4-15 21:16
非晶薄，非晶脆，非晶不能冲片，非晶不能受力，非晶窄，非晶贵
因为有这么一大堆缺点在，所以虽然非晶有 ...

老张搞起rap啦？{:soso_e113:}

为什么老美搞起来了？

咱这边是理论不行？工艺不行？材料不行？还是啥原因啊？

张老五

yjhou 发表于 2014-4-15 21:38
老张搞起rap啦？

为什么老美搞起来了？

莱特那个是特殊的结构和工艺，价格很贵的，至于性能么，还不好说，我也在找相关的资料，但感觉效率上并没有体现出明显的优势来
至于推广前景，还真是不太好说

ntboy

张老五 发表于 2014-4-14 22:22
就是退火啊
退火一方面能降低材料本身的损耗，另一方面能够减少由于冲片引起的材料性能劣化，所以能降低 ...

硅钢片退火的消耗的确不少啊，包括设备投入、电、气的日常消耗不少的。想知道自从以冷代热后，做三相电机的厂家，做高效电机时是否有采用退火工艺的吗？退火后的加工工艺性方面，也可讨论一下

张老五

ntboy 发表于 2014-4-16 09:33
硅钢片退火的消耗的确不少啊，包括设备投入、电、气的日常消耗不少的。想知道自从以冷代热后，做三相电 ...

做三相电机没怎么听说有退火的，也可能是我所知有限，但肯定是不多的
做压缩机电机的普遍做退火，但近期似乎也有不少厂家在向不退火发展，看来是环保和能耗的压力很大

enjoyingzk

yjhou 发表于 2014-4-15 20:56
非晶的难度到底在哪里啊？磁钢大家都能搞出来，为什么非晶不行？
既然是个好技术，为什么就搞不起来呢？

五哥说了非晶自身的一些问题，比如薄、窄、脆，使得不适合采用轴向叠片的传统电机结构，这恐怕是做非晶电机的难点所在。
如果只是简单的换个材料，电机结构、工艺都不大需要改，那恐怕非晶电机早就铺天盖地了，毕竟非晶的性能在变压器领域已经充分验证过了。

我认为是更深层次的问题，甚至是国家的大政策，人们思维习惯的问题。
先说硅钢叠片电机，100多年前，法拉第刚发明电机的时候，电机完全不是今天这个样子，估计当年的前辈们也遇到了我们今天搞非晶电机同样的问题，采用什么结构，什么工艺，能在性能和成本之间取得平衡；估计电工纯铁、硅钢片，或者其他导磁材料之间也经历过漫长的论证、尝试、竞争之后，才有今天硅钢片一统天下，轴向叠片的径向磁通电机。这个过程是漫长的，可能需要几年，几十年，竞争也是激烈，甚至残酷的。

今年我们遇到了同样的问题，采用什么结构，什么工艺，能让非晶电机在性能和成本之间取得平衡；同样需要漫长的论证、尝试、竞争。
说小点，是我不敢尝试，因为我怕失败。
说大点，在这样一个浮躁的社会，谁敢尝试，谁能承担的起失败后的损失。
企业讲的是效益，都是“不见兔子，不撒鹰”的；
国家是五年计划，自然基金是三年周期，到期了必须结题，谁会说科研失败，谁敢说。

最后问一下，莱特的电机在哪能买到？或者谁买过，做过测试，可能交流一下？

lidawei_zs

我也来参与参与。以三相7.5kw(4极)异步电机为例，效率IE1:86%,IE2:88.7%,IE3:90.4%，IE4:92.6%. 据《中小旋转电机设计手册》统计结果，我国大量生产的Y2系列相当于标准效率IE1的水平，如果我们想直接做到IE4的水平，效率需要提升6.6%，需提升的效率还是有些大的。建议大家看下黄国治教授的《中小旋转电机设计手册》。里面提出了几个措施，（1）放大定子冲片外径（借鉴了GE和 Baldor公司技术），其实是为了优化长径比。（2）加大定子气隙，（3）在增大冲片外径的基础上重新选择极槽配合。（4）绕组优化（采用单双层）。（5）转子外圆不加工（转子冲片在冲制时将气隙直接冲出）。（6）采用铸铜转子（南阳防爆电机厂云南铜业压铸科技有限公司）。

yjhou

enjoyingzk 发表于 2014-4-17 10:52
五哥说了非晶自身的一些问题，比如薄、窄、脆，使得不适合采用轴向叠片的传统电机结构，这恐怕是做非晶电 ...

赵博你们可以申请买个样机来研究研究 {:soso_e100:}

leepeter

五哥这一讲相当精彩啊，要好好学习消化下。

leepeter

enjoyingzk 发表于 2014-4-15 11:08
1. 这个技术是有没有全面推广，还是不是属于新技术？
2. 是不是像文中所说的那么有效？
3. 有没有 ...

非晶的电机没见识过，使用非晶的电抗器用过，个人感觉，非晶之所以损耗小，主要是因为片子很薄，极大降低了涡流损耗，但片子也很脆，容易损坏，没办法做成常规叠压形式，只能卷绕，而且材料很贵，电机也不会做很大。
另外，文中说“因此配合使用的磁铁可以不使用昂贵的钕磁铁，而使用便宜的铁氧体磁铁”值得商榷，感觉是说用了非晶就可以不用钕铁硼了，实际是非晶可以达到的磁密有限，铁氧体可能更合适，但这样也会造成电机功率密度有限，体积可能会比稀土永磁的大。

cqj76

张老五 发表于 2014-4-14 22:20
从目前的应用来看，硅钢片还是用0.5厚度的，并没有变薄
至于铸铜么，只是听说，从来没见过实物

铸铜我们已经试验，但是不如铜导条焊接

张老五

cqj76 发表于 2014-4-18 13:45
铸铜我们已经试验，但是不如铜导条焊接

这个“不如”怎么理解，是哪些地方不如？

wgs1120

张版主要讲的是硅钢片材料，还有漆包线、槽楔、导条、转子端环的材质对效率的影响也不容忽视。如果有时间，请张版将这几个方面对电机效率的影响深入地论述。

张老五

wgs1120 发表于 2014-4-22 07:48
张版主要讲的是硅钢片材料，还有漆包线、槽楔、导条、转子端环的材质对效率的影响也不容忽视。如果有时间， ...

对于那几个方面，没有认真研究过，还望指点

wgs1120

张老五 发表于 2014-4-22 08:20
对于那几个方面，没有认真研究过，还望指点

抛砖引玉，期待高手补充。例：采用新型材料——降低漆包线的电阻率；提高铝的纯度等。

张老五

wgs1120 发表于 2014-4-22 09:33
抛砖引玉，期待高手补充。例：采用新型材料——降低漆包线的电阻率；提高铝的纯度等。

这个，请教一下，漆包线的电阻率如何再降低？需要用银线么？

15395005761

可能具体应用要具体分析，日本人在硅钢片细节上的处理值得学习，个人浅见，勿笑
本田采用横向磁通电机结构减少电动车动力总成长度
2013-04-27 18:49:33   来源:盖世汽车网   
为了减少电动车中电机的轴向长度，本田目前正在开发一款横向磁通电机（Transverse Flux motor）。在2013汽车工程师年会上，工程师对这款新型三维磁通电机原理进行了阐述。
与传统使用铁芯定子和绕组线构成的电机相比，这款横向磁通电机由软磁复合材料（soft magnetic composite，SMC）定子和线圈组成。这款电机总共只有5个部件，此外，它引发了新的技术话题，即如何进一步提升电动机效率以及矩形波形线圈的生产开发技术。
本田的IMA混合动力系统在内燃机和无级变速箱之间安置了一个电机，由于电机的轴向长度使动力总成的宽度增加。为了使IMA混动系统能够在更多车辆架构中方便搭载，需要缩短电机的轴向长度，从而使动力总成整体宽度缩短。
为了缩短电机轴向长度，工程师决定从减少线圈末端长度着手，提出了横向磁通电机方案，由于线圈末端不直接提供扭矩，因此不会对电机性能造成影响。最初的横向磁通电机原型采用的是内部环形线圈。这项设计随后被用来应对磁性饱和短路现象。
凸极集中绕组电动机的定子中，包含110个齿牙，横向磁通电机通过三维定子磁芯以及两个矩形波浪形成简单的定子结构。
本田采用横向磁通电机结构减少电动车动力总成长度
然而，由于软磁性复合材料的铁损特性，原始设计的电机效率相对较低，电磁效率仅为79.1%。另外，矩形线圈的制造工艺与圆形线圈也有所不同。工程师因此利用矩形波浪线圈作为一个折中的方案。
为了提升电机效率，工程师对软磁性复合材料芯子的结构以及生产条件参数进行了研究，然后得到了减少磁性损失的方案，电机中的磁滞损耗和涡轮损耗带来的磁性损失将得到抑制。
要减少磁滞损耗，首先需要降低铁粉的矫顽力，矫顽力形成的主要因素是在压缩过程中铁粉的晶界以及压实过程中铁粉的张力所致。因此，他们试图通过将铁粉进行退火处理增加铁粉晶粒的体积，并通过增加压实后热处理的温度防止铁粉张力过高。
由于绝缘涂层在铁粉压实或650℃的热处理过程中会遭到破坏，因此需要减少电机的涡流损耗，必须使绝缘涂层的铁粉保持原始状态。
本田采用横向磁通电机结构减少电动车动力总成长度
采用矩形波浪线圈的横向磁通电机比传统横向磁通电机在长度上减少了32%
铁粉的压实过程会破坏氧化镁涂层，关于这一点，可以通过减少铁粉表面的粗糙度以及提升压实过程中的流动性得以缓解。因此，工程师利用离心粉碎机减少铁粉表面的粗糙度，并增加树脂粘合剂的体积以及使用润滑剂的量，以改善铁粉压实过程中的流动性。
研究者利用一层线圈保护膜满足矩形波浪线圈的成形性以及绝缘性的要求，同时他们开发出一种能够满足生产矩形波浪线圈需求的绕组和冲压成型工艺。
线圈膜利用压铸工艺制成，而其材料则选用全氟烷氧基树脂（perfluoroalkoxy resin，PFA），该材料具有良好的延展性并且在制造过程中能够帮助线圈膜成型更加快速。而线圈绕组在制造时，导线分别散绕在线圈外侧，工程师利用三维可移动冲压成型法将原来的圆形线圈弯曲成带有矩形波浪的线圈，因此在相同量的材料下，线圈的直径得到减小。
制造的得到的原型横向磁通电机，其峰值扭矩达到140牛·米，实验证明其电磁效率从79.1%提升至了83.7%。

张老五

好像没说明白，这个横向磁场到底是怎么走的？