电工带材制造技术

本发明专利技术涉及一种具有至少一层至少部分由铁磁性材料构成的功能层

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电工带材、电工带材的应用和电工带材的生产方法


[0001]本专利技术涉及一种具有至少一层至少部分由铁磁性材料构成的功能层和至少一层至少部分由非磁性材料构成的附加层的电工带材
。
本专利技术还涉及电工带材的应用和制造电工带材的方法
。

技术介绍

[0002]电工板材和电工带材广泛应用于各种电气系统，例如在发电机中的发电
、
变压器中的输电和配电
、
电动机和其他电机中的能量利用以及电气工程领域的其他应用
。
[0003]电工带材尤其被加工成电感元件，如电机的磁芯或变压器中的磁芯
。
一般而言，电工带材是指由磁性材料，如铁硅合金制成的轧制带材
。
在经过多级生产工艺，例如包括钢材制造
、
热轧带材或冷轧带材处理以及必要时的热处理和带材涂层，以及在调整设备中对带材的平整轧制和矫直
(
拉伸弯曲矫直
))
后，电工带材被纵向切割成使用宽度，并通过冲压
、
蚀刻
、
侵蚀
、
线蚀
、
切割
、
喷水切割或激光切割加工成电工板材，即电工带材的单个部件
。
[0004]在进一步的加工步骤中，这些电工板材被层合
、
封装和固定，以形成电磁组件，特别是板材层叠
。
这些电磁组件可用于例如发电机
、
变压器
、
电动机等电气系统和其他磁性应用中，作为定子
、
转子
、
变压器形式的磁芯，和继电器
、
开关
、
接触器
、
扼流圈
、
点火线圈
、
电表和可控偏转磁铁中的其他磁芯
。
[0005]电工板材的许多特性，如几何特性
、
机械技术特性和其他材料技术特性，对于在相关应用领域有针对性地使用电工板材具有重要意义
。
然而，对相应部件的功能尤为重要的是其在电磁场中的表现
。
电工板材通常由所谓的软磁材料制成，即在外部磁场中特别容易磁化，从而在电气系统中最佳利用能量的材料
。
[0006]材料的可磁化性通过取决于材料的绝对磁导率
μ
描述
。
作用在磁性材料上的磁场强度
H
与通过
H
在磁性材料中产生的磁通密度之间的关系如下
B
＝
μ
H。
在空旷空间中成立有
B
＝
μ0H
，其中
μ0是所谓的磁场常数
。
无量纲量
μ
r
＝
μ
/
μ0，称为磁导率数或相对磁导率，表征材料的磁性行为
。
铁磁性材料是指具有以下特性的材料：
μ
r
＞＞1，因此其可以在材料内部放大外部施加的磁场
。
对于电机制造，主要是铁磁材料因其磁场放大效应而占据重要地位
。
[0007]铁磁性材料的可磁化性可通过
B vs.H
走向来描述
。
磁场强度
H
的变化会导致磁畴
、
即铁磁性材料中的其中各个原子或分子磁性粒子在铁磁性材料内部以相同的方式定向的微观区域的移动和增长过程
。
由于在磁性材料内部进行的这些过程，随着磁场强度
H
的增大，出现了
B vs.H
走向，而该走向与随着磁场强度的减小而出现的
B vs.H
走向不同
。
这种偏离的走向称为磁滞
。
[0008]电工带材的类型由
B vs.H
的特性曲线的走向决定，其中特性曲线的上升分支，
B
随磁场强度
H
的增加时的走向，与特性曲线的下降分支，
B
随磁场强度的减小时的走向在端点处汇合形成磁滞回线
。
磁滞回线的面积描述了磁性材料再磁化所需的能量
。
[0009]当外部磁场
H
关闭时，磁通密度
B
由磁性材料引起的部分的磁极化
J
会保持特定值
。
该值称为顽磁
B
r
。
磁滞的宽度由矫顽场强
H
c
，即使磁通密度为零所需的场强决定
。
在再磁化
过程中，材料状态会通过闭合的磁滞回线，其面积代表了每个再磁化周期单位体积材料释放到环境中的能量
(
热量
)。
[0010]因此，电气系统中组件的磁性行为对其效率并由此对能耗有着决定性的影响
。
通过与应用相关的
、
尤其是在电工板材的磁性能方面，这里尤其是在磁芯损耗方面的优化可以提高效率，从而改善能量转换
。
磁性材料在交变磁场中由于磁化变化而产生的热损耗被称为磁芯损耗或铁损耗
。
磁化变化在此可由交变电流或磁场运动或磁性材料制成的部件引起
。
由此，直流电机的转子例如也会经历交变磁场
。
[0011]迄今为止，电工带材的厚度从
1mm
到
0.5mm
不等，有些甚至只有
0.1mm。
在磁通量不固定在任何特定方向上的电气机械制造应用中，就需要使用具有尽可能各向同性的电工带材
。
对于这种非晶粒取向
(NO)
电工带材，晶粒大小在
20
μ
m
到
200
μ
m
之间的多晶结构是最理想的结构
。
对于其中需要特别低的磁芯损耗，并且对磁导率或极化有特别高的要求的应用目的，通常会使用晶体纹理取向一致的电工带材，即晶粒取向
(KO)
电工带材
。
[0012]就磁芯损耗而言，主要区分涡流损耗和磁滞损耗
。
磁滞损耗是指磁性材料再磁化过程中移动磁畴所需的功
。
这种损耗与
B vs.H
曲线所经过的磁滞回路面积成正比，并通过以下公式描述：
P
hyst
＝
(k
H 4H
C B
max
f)/
ρ
，其中
k
H
表示形状系数，它取决于材料的几何形状和加工过程
(
如冲压
、
弯曲
、
拉伸
)
中的应力影响
。
此外，
H
c
表示矫顽场强，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
电工带材，具有
‑
至少一个至少部分由铁磁材料构成的功能层
(4)
，以及
‑
至少一个至少部分由不可磁化材料构成的附加层
(8)
，其特征在于，
‑
至少一个的所述功能层
(4)
和至少一个的附加层
(8)
通过利用原子扩散
(14)
的粘附结合
(12)
彼此连接
。2.
电工带材，具有
‑
至少一个至少部分由铁磁材料构成的功能层
(4)
，以及
‑
至少一个至少部分由不可磁化的材料构成的附加层
(8)
，
‑
其中至少一个的所述附加层
(8)
和至少一个的功能层
(4)
彼此连接，其特征在于，
‑
至少一个的所述功能层
(4)
的厚度在2到
100
μ
m
，优选2到
60
μ
m
的范围内
。3.
根据权利要求2所述的电工带材，其特征在于，
‑
至少一个的所述附加层
(8)
和至少一个的功能层
(4)
通过利用原子扩散
(14)
的粘附结合
(12)
彼此连接
。4.
根据权利要求1至3中任意一项所述的电工带材，其特征在于，至少一个的所述附加层
(8)
的厚度在2到
100
μ
m
，优选是2到
60
μ
m
的范围内
。5.
根据权利要求1至4中任意一项所述的电工带材，其特征在于，至少一个的所述附加层
(8)
至少部分
、
优选全部由金属材料构成
。6.
根据权利要求1至5中任意一项所述的电工带材，其特征在于，至少一个的所述附加层
(8)
具有铜
(Cu)
，优选具有质量分数在1‑
15
％之间的铜含量
。7.
根据权利要求1至6中任意一项所述的电工带材，其特征在于，至少一个的所述附加层
(8)
含有铝
(Al)
，优选具有质量分数在1‑
15
％之间，尤其是在3‑
15
％之间的铝含量
。8.
根据权利要求1至7中任意一项所述的电工带材，其特征在于，至少一个的所述附加层
(8)
的比热导率至少等于，优选大于至少一个的所述功能层
...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡丽娜，
申请(专利权)人：维克德威斯特法兰钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：