永磁电机(IPM)具有高转矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等优点。IPM马达的转子形状和高速旋转的要求。也就是要有效利用如前所述的磁阻扭矩导致转子形状有复杂的趋势,担心在高速旋转时由于应力集中而发生转子变形和疲劳破坏。
为了适应新能源汽车–电动车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)电机对高性能电工钢板的需求,日本住友金属工业有限公司应用位错强化方法,已经成功研制出一种具有高强度、低铁损的无取向电工钢,新产品690-780MPa、0.35mm厚的高强度无取向电工钢的磁性能和力学性能都优于980MPa双相高强度钢,并且成本非常低,因此得到新能源电动车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)用高效永磁(IPM)电机铁芯的广泛应用。
1、磁性能和力学性能
根据上述结果,添加固溶Si和Al元素是增加强度的基础。开发690MPa和780MPa不同厚度的高强度无取向电工钢板。冷轧无取向电工钢的磁性能和力学性能,双相钢以及开发的新产品的性能比较如表1所示。很明显新产品690-780MPa高强度电工钢在充分拉伸强度下与980MPa双相高强度钢相比,铁损减少了约70%,与冷轧无取向电工钢钢板相比(W10/400),约减少了50%,此外,并具有相当于0.5mm厚的JIS对应的无取向电工钢板的铁损,此磁性能完全满足IPM电机转子铁芯的要求,实用性非常高。其强度级别也完全可以充分抑制转子的变形和疲劳断裂。
表1:新产品的磁性能和机械性能
级别
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厚度,mm
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W10/400,W/Kg
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YS/MPaRD/TD
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TS/MPaRD/TD
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690MPa
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0.35
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46
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659/705
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768/766
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780MPa
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0.27
0.35
0.50
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49
51
53
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761/834
761/807
724/779
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842/851
833/855
818/837
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2、与DP钢的性能比较
冷轧无取向电工钢JIS-35A230的磁性能和力学性能和双相钢如表2所示,表中显示出JIS35A230的典型特性,虽然,冷轧无取向电工钢的屈服强度(YS)和拉伸强度(TS)很强,足以抵制转子铁芯疲劳性断裂,该铁损1.0T以及400Hz(W10/400)高出100W/kg,竟然是35A230典型性能的6倍。
表2:JIS-35A230和DP钢的磁性能、机械性能
钢种
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工艺状态
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W10/400,W/Kg
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YS/MPaRD/TD
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TS/MPaRD/TD
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JIS-35A230
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冷轧状态
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106
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1084/1140
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1122/1140
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成品
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17
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336/348
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464/472
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双相钢
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158
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667/651
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995/952
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收稿时间:2013年5月
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