Изготовление пластинчатых магнитопроводов - Изготовление пластинчатых магнитопроводов

Пластинчатые магнитопроводы представляют собой пакеты, собранные из штампованных плоских пластин. Они бывают двух типов: броневые (а) и стержневые (б).

В качестве исходных магнитных материалов используют холоднокатаный и горячекатаный прокат из электротехнической стали и пермаллоя. Электротехнические стали применяют для силовых трансформаторов различной мощности. Пермаллои используют для изготовления магнитопроводов малогабаритных дросселей и трансформаторов, магнитных головок.

Типовой технологический процесс изготовления пластинчатых магнитопроводов состоит из следующих основных операций.

Резка материала на ленты или полосы необходимой ширины, ее осуществляют на дисковых ножницах.

Вырубка пластин магнитопроводов на быстроходных прессах - автоматах из полосы или ленты.

Правильный раскрой материала при массовом выпуске пластинчатых магнитопроводов дает большую экономию материала и снижает стоимость выпускаемых изделий. Правильность раскроя материала характеризуется коэффициентом использования материала

, 1)

Где n - число деталей из полосы; F - площадь вырубаемой детали; B - ширина полосы; l - длина полосы.

Снятие заусенцев - появление их объясняется затуплением режущих кромок пуансона и матрицы. Наличие заусенцев приводит к замыканию отдельных пластин, а значит к увеличению потерь на вихревые токи и снижению коэффициента заполнения пакета. Заусенцы снимают шлифовкой, вальцеванием или электрополировкой. Удаление заусенцев электрополированием обеспечивает повышение магнитной проницаемости на 10 - 12 % и снижение потерь на гистерезис на 10 - 15 % за счет снятия наклепа не только с краев пластин, но и по всей поверхности пластин, где имеет место наклеп.

Правка пластин Осуществляется для устранения их деформации при штамповке. Правку производят пропусканием через рихтующие вальцы или в специальных штампах для правки.

Отжиг. В результате вырубки, правки изменяется структура магнитного материала - материал наклепывается, и этот процесс особенно выражен по периметру пластин. Ширина наклепа находится в пределах 0,4 ? 4 мм. Процесс правки приводит к наклепу в объеме пластины. Исходная структура представляет собой кристаллические зерна правильной формы, а наклепанная зона - участки материала с зернами, вытянутыми по форме и ориентированными в направлении движения инструмента.

Изменение структуры в результате наклепа приводит к изменению формы петли гистерезиса, увеличению коэрцитивной силы, снижению магнитной проницаемости.

В результате отжига материал приобретает прежнюю кристаллическую структуру, напряжения снимаются, а магнитные свойства восстанавливаются. Температура отжига определяется температурой рекристаллизации. Процесс отжига состоит из трех этапов: подъем температуры с определенной скоростью; выдержка и медленное снижение. Температурный режим отжига зависит от типа магнитного материала и вида отжига. Различают следующие виды отжига.

Отжиг с ограниченным доступом воздуха, который осуществляют в специальных герметичных контейнерах. Отжигу подвергаются магнитные материалы из электротехнической стали. Одновременно с восстановлением магнитных свойств пластины покрываются оксидной пленкой, которая обеспечивает изоляцию пластин в собранном магнитопроводе. Отжиг осуществляют при температуре 780 - 820 ОС по определенному режиму (подъем температуры, выдержка и охлаждение).

Отжиг в восстановительной (водородной) среде способствует значительному росту кристаллических зерен, что увеличивает магнитную проницаемость. При этом магнитный материал очищается от вредных примесей за счет восстановления окислов железа, а примеси углерода и серы удаляются в виде газов по реакциям

С + 2Н2 > СН2

О + Н2 > Н2О

S + Н2 > Н2S.

В процессе водородного отжига не образуется изоляционная оксидная пленка. Отжигу в восстановительной среде подвергают пластины из электротехнической стали и некоторых марок пермаллоя при температуре 1000 - 1100 ОС.

Отжиг в вакууме производят в специальных установках при вакууме порядка 10-4 МПа. Отжиг в вакууме применяют для пластин из электротехнической стали при температуре 780 - 820 ОС, из низконикелевых пермаллоев (45Н) при температуре 1100 - 1250 ОС и высоконикелевых - 1100 - 1150 ОС.

Оксидная изоляционная пленка образуется при отжиге пластин из электротехнической стали при ограниченном доступе воздуха.

Изоляция пластин. Для уменьшения потерь на вихревые токи в магнитопроводе применяют три типа изоляции между пластинами: оксидная пленка; лакирование и фосфатирование пластин, причем фосфатная пленка обеспечивает более высокие электроизоляционные свойства и обеспечивает более высокую механическую прочность на продавливание при сборке. В настоящее время металлургические заводы выпускают листовой прокат из магнитных материалов с нанесенным термостойким изоляционным покрытием, что исключает операцию нанесения изоляции.

Сборка Магнитопроводов состоит из набора пластин в пакет и их скрепления. Различают сборку вперекрышку и встык, когда необходим немагнитный зазор между двумя частями магнитопровода, например в дросселях. Величина зазора регулируется толщиной изолирующих прокладок.

Стягивание пластин осуществляется шпильками, болтами или металлической обоймой или специальными обжимными скобами. Крепежные детали должны быть изолированы от магнитопровода. Для увеличения коэффициента заполнения магнитной цепи пакет подвергается сжатию с определенным усилием. Сжатие магнитной цепи из пластин вызывает изменение электрического сопротивления, магнитной проницаемости, потерь на вихревые токи и петли гистерезиса.

Как известно, в магнитной цепи существуют три вида потерь: потери на рассеивание; потери на вихревые токи; потери на перемагничивание. Потери на рассеивание велики при слабом сжатии и уменьшаются при увеличении давления сжатия. Потери на вихревые токи возрастают при сжатии из-за возможного разрушения пленки и увеличения точек соприкосновения. При этом электрическое сопротивление пакета резко падает.

Изменение потерь на перемагничивание при стягивании пакета обусловлено изменением магнитных свойств материалов, имеющих ненулевую магнитострикцию.

При сжатии пакета (это соответствует растягивающему усилию каждой пластины) у материалов с отрицательной магнитострикцией ухудшается, прямоугольность гистерезисной петли, и потери на перемагничивание увеличиваются. У материалов с положительной магнитострикцией прямоугольность петли улучшается, и потери на перемагничивание уменьшаются. При увеличении частоты, на которой работает магнитопровод, сила сжатия снижается. Из сказанного следует, что при сборке магнитопроводов усилие сжатия пакета зависит от материала магнитопровода и подбирается в результате экспериментальных исследований. Обычно сжатие пакетов осуществляется при давлении 2 - 5 МПа. Контроль качества изготовления проводится на последней операции изготовления и заключается в определении величины потерь (на рассеивание, гистерезис и вихревые токи), а также величины магнитной индукции, магнитной проницаемости и тока холостого хода.

Похожие статьи




Изготовление пластинчатых магнитопроводов - Изготовление пластинчатых магнитопроводов

Предыдущая | Следующая