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極薄電工鋼用于不同結(jié)構(gòu)鐵心的磁特性測量及磁場分析

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期：2025-08-22  瀏覽次數(shù)：2244
近年來，由于能源問題，電機(jī)被要求實(shí)現(xiàn)更高的效率和更低的損耗，并且需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)小型化和高功率化需求。在電機(jī)的高功率化中，傳統(tǒng)的鐵心材料會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱問題。日本文理大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了厚度為0.08mm的極薄電工鋼，并制作成卷繞式鐵心，通過研究表明其具有與傳統(tǒng)疊片鐵心相同甚至更佳的磁特性。除了對(duì)磁特性進(jìn)行評(píng)估外，他們還通過磁場解析探討了不同鐵心結(jié)構(gòu)對(duì)磁特性的影響，從而研究了卷繞鐵心的實(shí)用性。

兩種鐵心的磁特性測試
從磁滯回線可以看出，卷繞式鐵心的最大磁場強(qiáng)度比疊片鐵心小約64A/m。從頻率與鐵損曲線可以看出，卷繞式鐵心的鐵損低于疊片鐵心。由于兩種鐵心樣品都使用了極薄電磁鋼帶，因此鐵損隨頻率增加較為緩慢，這是其特點(diǎn)。


圖1 傳統(tǒng)疊片鐵心與卷繞式鐵心示意圖

圖2 疊片鐵心和卷繞式鐵心的磁滯回線和鐵損


三維磁場分析
分析對(duì)象

為了研究層疊方法對(duì)鐵心磁特性的影響，研究人員通過制作塊狀鐵心、疊片鐵心和卷繞式鐵心的分析模型，進(jìn)行了三維磁場分析（Mutech，µ-MF）。為了縮短計(jì)算時(shí)間，分析模型的尺寸設(shè)定為直徑5mm、內(nèi)徑1.8mm、高度1.09mm。疊片鐵心和卷繞式鐵心模型中電工鋼厚度設(shè)為0.1mm，分別疊10片和卷繞5層。假設(shè)填充率為90%。三種模型的材料選擇電磁鋼板（35H440）。

分析結(jié)果

從圖3顯示了各形狀鐵心模型的磁通密度分布（截面圖）。塊狀鐵心由于渦流的產(chǎn)生，內(nèi)部沒有磁通流動(dòng)，僅表面有分布。層疊鐵心的磁通可以流到鋼板內(nèi)部，內(nèi)徑側(cè)的磁通密度較高。卷繞式鐵心雖然鋼板內(nèi)部也有磁通流動(dòng)，但由于卷繞結(jié)構(gòu)的特殊性，在卷繞開始和結(jié)束部分磁通密度降低，導(dǎo)致整個(gè)鐵心的分布不均勻。

圖3 各形狀鐵心的磁密分布（截面圖）

結(jié)論
從實(shí)測結(jié)果來看，卷繞式鐵心相比傳統(tǒng)疊片鐵心具有更低的磁場強(qiáng)度和更低的鐵損。在研究分析中，盡管實(shí)際模型尺寸和材料數(shù)據(jù)存在差異，但卷繞式鐵心可以獲得與疊片鐵心相當(dāng)或更高的磁通密度。

特別提示：本信息由相關(guān)企業(yè)自行提供，真實(shí)性未證實(shí)，僅供參考。請(qǐng)謹(jǐn)慎采用，風(fēng)險(xiǎn)自負(fù)。


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