非晶合金在电机中的应用
非晶合金材料的研究及其应用
非晶合金材料的研究及其应用近年来,非晶合金材料在科技领域中引起了越来越多的关注,其特殊的物理和化学特性使其在各种应用中具有广泛的潜力。
本文将介绍非晶合金材料的研究和应用,并展示其未来的发展趋势。
一、什么是非晶合金材料非晶合金材料,也称为非晶态金属材料或非晶态合金,是一种特殊的金属材料,其晶体结构是无序的。
与传统的金属材料不同,非晶合金材料的原子排列没有规则性,是一种凝固态的无定形物质。
因此,非晶合金材料具有一些非常特殊的物理和化学特性。
二、非晶合金材料的制备非晶合金材料的制备通常使用高温快速冷却(也称为快速凝固)技术。
这种技术可以将金属材料从液态状态快速冷却到固态状态,从而防止其结晶。
通过这种方法,可以制备出具有非晶态结构的金属材料。
三、非晶合金材料的特性非晶合金材料具有一些非常特殊的物理和化学特性,包括优异的高温稳定性、高强度和高韧性、优异的磁性和可挠性、良好的耐腐蚀性等。
与这些特性相对应的是,非晶合金材料在制备和形态控制方面的技术难度和成本也较高。
四、应用领域非晶合金材料在航空、汽车、电子等领域具有广泛的应用。
在航空航天领域,非晶合金材料可用于制造高温引擎涡轮叶片、热交换器、弹簧等部件。
在汽车工业中,非晶合金材料可用于制造发动机涡轮叶片、变速器零件等。
在电子产业中,非晶合金材料可用于制作头部、磁芯等。
此外,非晶合金材料还在医疗、环保、能源等领域具有广泛的应用。
例如,在医疗领域,非晶合金材料可用于制造支架、人工关节等。
在能源领域,非晶合金材料可用于制造太阳能电池板、风力发电机及储能等。
五、未来的发展趋势虽然非晶合金材料有广泛的应用前景,但目前仍存在一些问题。
其中,成本是当前最大的阻碍因素之一,同时,非晶合金材料的特性和性质也需要进一步提高和改进,以满足更广泛的应用需求。
因此,未来的发展趋势将主要集中在以下两个方面:一是降低成本和提高质量。
二是进一步完善材料设计和工艺技术,以满足更多领域的应用需求,如高温高压、耐腐蚀等方面的应用。
硅钢与非晶合金
硅钢与非晶合金硅钢是一种特殊的冷轧电工钢,由于其独特的结构和性能,被广泛应用于电机、变压器等电器设备中。
而非晶合金是一种具有非晶态结构的金属材料,具有优异的磁性能和导电性能。
本文将从两个方面介绍硅钢和非晶合金的特点和应用。
一、硅钢硅钢,也称为电工钢或冷轧硅钢片,是由硅和铁等元素组成的合金材料。
其主要特点是具有高磁导率、低磁滞损耗和低涡流损耗,能够有效降低电机和变压器的能耗和噪音。
硅钢的高磁导率是由于其晶格结构中含有较高比例的硅元素,硅元素能够有效地提高材料的磁导率。
而低磁滞损耗和低涡流损耗则是由于硅钢在冷轧过程中形成了细小的晶粒和高度平行排列的晶粒方向,减小了磁矩的旋转和磁畴壁的移动,从而降低了磁滞损耗和涡流损耗。
硅钢主要用于电机和变压器的铁芯部分。
在电机中,硅钢能够提高电机的效率和功率因数,减少能源损耗和发热量,使电机更加节能和可靠。
在变压器中,硅钢能够降低变压器的空载损耗和负载损耗,提高变压器的效率和稳定性。
二、非晶合金非晶合金是一种具有非晶态结构的金属材料,也称为非晶态金属。
与晶态金属相比,非晶合金具有更高的硬度、更低的磁滞损耗和更高的饱和磁感应强度。
非晶合金是通过快速凝固或快速冷却的方式制备得到的。
在快速冷却的过程中,金属原子没有足够的时间进行有序排列,从而形成非晶态结构。
非晶合金具有无定形的凝固结构,没有晶界和晶粒,从而具有较高的硬度和强度。
非晶合金的磁性能是其重要的特点之一。
由于非晶合金中没有晶界和晶粒,磁矩的旋转和磁畴壁的移动受到阻碍,从而降低了磁滞损耗。
同时,非晶合金具有较高的饱和磁感应强度,能够承受更高的磁场强度,具有更广泛的应用前景。
非晶合金主要应用于磁传感器、磁记录材料和电力传输等领域。
在磁传感器中,非晶合金能够高灵敏地检测和测量磁场强度,广泛应用于磁力计、磁传导计等设备中。
在磁记录材料中,非晶合金具有高饱和磁感应强度和低磁滞损耗,能够提高磁盘的存储密度和读写速度。
在电力传输中,非晶合金能够减小电力传输过程中的磁损耗,提高电能的传输效率。
非晶材料的应用原理及举例
非晶材料的应用原理及举例1. 引言非晶材料是一种特殊的材料结构,其原子排列无规律,表现出非晶态或准非晶态的特性。
非晶材料具有一些独特的物理、化学和电子性质,在各个领域有着广泛的应用。
本文将介绍非晶材料的应用原理,并给出一些举例进行说明。
2. 非晶材料的应用原理非晶材料的应用原理可以概括为以下几点:2.1 高硬度和强韧性非晶材料具有高硬度和强韧性的特点,这使得它们在制造工具、刀具和导电材料中有广泛的应用。
由于非晶材料的结构无规则,原子相互之间的结合力较大,因此具有较高的硬度;而且非晶材料的结构中存在着大量的缺陷,这使得非晶材料表现出较高的强韧性。
2.2 优异的磁性能非晶材料在磁性材料中具有广泛的应用。
与晶态材料相比,非晶材料在磁性性能方面表现出更高的饱和磁化强度、更低的磁滞回线以及较高的磁导率。
这使得非晶材料在电感器、传感器和电动机等领域有着重要的应用。
2.3 优良的光学特性非晶材料具有一系列的优良光学特性,例如透明性、抗紫外线性能和抗辐射性能。
这使得非晶材料在光学器件、光学传感器和光纤通信中具有广泛的应用。
2.4 高温稳定性和耐腐蚀性非晶材料在高温和腐蚀环境下具有较好的稳定性和耐腐蚀性。
这使得非晶材料在航空航天、核工程和化学工业等领域有着重要的应用。
3. 非晶材料的应用举例下面将举例介绍一些非晶材料的应用:3.1 钠钙玻璃钠钙玻璃是一种常见的非晶材料,具有优异的光学特性和耐腐蚀性。
它被广泛应用于光学器件、光学传感器和光纤通信中。
另外,钠钙玻璃还可以作为医用材料,用于制造人工骨骼和牙科修复材料。
3.2 铁基非晶合金铁基非晶合金具有优异的磁性能和高温稳定性。
它们被广泛应用于电感器、变压器和电动机等领域。
铁基非晶合金还可以用作磁存储材料,用于制造高密度的硬盘驱动器。
3.3 金属玻璃金属玻璃是一种特殊的非晶材料,具有高硬度和强韧性。
它被广泛应用于制造工具、刀具和导电材料。
金属玻璃还可以用来制备纳米材料和先进的材料合金。
非晶合金技术在电气行业中的应用
非晶合金技术在电气行业中的应用随着工业的发展,电气行业的需求也在不断增加。
为了满足这些需求,科学家们不断研发新的材料和技术来提高电器的性能。
其中,非晶合金技术就是一个重要的方向。
本文将探讨非晶合金技术在电气行业中的应用,并阐述其优点和局限性。
什么是非晶合金?非晶合金是指在快速冷却条件下制备的结构无序、凝固速度极快的材料。
由于制备过程中迅速冷却使原子无法排列有序,因此其结构呈现无序的凝固态,不同于传统材料中的化学结晶或有序的晶体结构。
这种材料具有高硬度、高弹性、高磁导率和良好的防腐蚀性能等特点。
非晶合金在电气行业中的应用1. 传感器非晶合金是一种优良的传感材料,在电气行业中广泛应用于各种型号的传感器中。
它具有灵敏度高、精度高等特点,能够很好地检测各种电气信号。
同时,由于其防腐和耐磨损的能力,非晶合金传感器的使用寿命也相对较长。
2. 电源变压器非晶合金材料承受大电流的能力非常强。
而电源变压器在工业中起着非常重要的作用。
现在的一些新型变压器制造材料中加入了非晶合金,以替代传统的电解铜线圈。
这种材料可以大大提高变压器的效率,并且可以减少体积并提高电机的使用寿命。
3. 磁芯非晶合金材料也被广泛应用于电子磁芯。
它的应用使磁芯具有了更好的磁性能和稳定性。
同时,由于其高导磁率,可以将磁芯的重量和尺寸缩小,使磁芯的效率得到大幅提升。
4. 电机非晶合金材料也被广泛应用于各种型号的电机中,比如空调电机、电扇电机等。
这种材料的优点在于可以有效减少电机的损耗,同时提高电机的效率。
基于非晶合金材料制作的电机比传统的电机具有更加强大的动力。
非晶合金技术的局限性虽然非晶合金技术在电气行业中有着广泛的应用前景,但是它仍然存在某些限制和局限性。
比如制备非晶合金材料的设备成本较高,对制造条件要求很高。
另外,非晶合金在高温下容易失去原有的优异物理性能,这一点会给其应用增加一定的限制。
结论总的来说,非晶合金技术在电气行业中有着广泛的应用前景,可以用于制造各种前沿材料和器件。
非晶合金材料发展趋势及启示
非晶合金材料发展趋势及启示摘要:金属材料的发展与人类文明和进步息息相关。
非晶合金材料是一类原子结构长程无序,具有独特优异性能的新型金属材料。
近年来,非晶合金材料的研发、相关科学问题的研究、在高新技术领域的应用得到快速发展,并对金属材料的设计和研发、结构材料、绿色节能材料、磁性材料、催化材料、信息材料等领域产生深刻的影响。
为此,文章在回顾非晶合金材料研究和研发历史过程的基础上,分析了当前其学科的前沿科学问题、发展方向,以及我国在该领域发展的问题、机遇和挑战,并提出相应的启示和建议,以期为加快新金属材料的发展,特别是在高新技术领域的应用提供管窥之见。
金属材料与人类万年文明发展史息息相关,金属材料的开发和使用,往往成为划分人类不同文明时代的里程碑,如青铜时代、铁器时代、钢铁时代等。
每次金属材料的发展都会极大地推动人类社会文明和生产力的巨大进步。
非晶合金是近几十年来通过现代冶金新技术——快速凝固技术和熵调控理念——抑制合金熔体原子的结晶,保持和调控熔体无序结构特征而得到的一类新型金属材料,也称金属玻璃,或液态金属。
这种材料是通过调制材料结构“序”或“熵”这一全新途径和理念而合成的,兼具玻璃、金属、固体、液体等物质特性的新金属材料;其颠覆了传统金属材料从成分和缺陷出发设计和制备的思路(图1),突破金属材料原子结构有序的固有概念,把金属材料的强度、韧性、弹性、抗腐蚀、抗辐照等性能指标提升到前所未有的高度,改变了古老金属结构材料的面貌。
非晶、高熵等无序合金在基础研究和技术应用中已表现出重要意义和战略价值,在能源、信息、环保节能、航空航天、医疗卫生和国防等高新技术领域发挥着愈加重要作用。
无序合金领域的基础研究将继续推动材料科技革命和对材料行为的更深入理解,并能产生新的材料设备和系统。
图1非晶合金等无序材料探索途径和传统晶态材料探索途径的比较1非晶合金材料的研发态势及进展1.1非晶合金研发态势非晶合金材料的研发出现过4次高峰,已研发出铁、铜、锆和稀土基等近百种非晶合金体系。
非晶合金研究及其在材料上的应用
非晶合金研究及其在材料上的应用从古至今,材料科学一直是人类发展的重要领域。
随着科技的不断发展,材料的种类也越来越多样化。
其中,非晶合金材料成为近年来研究的热点之一。
本文将介绍非晶合金的基本概念和研究现状,以及其在材料领域中的应用。
一、非晶合金的基本概念非晶合金又称块体非晶态合金或非晶态合金,是一种材料的组织形态,其物理形态类似于固态玻璃,没有晶体结构。
它既不是晶态物质,也不是液态物质。
在非晶合金中,原子的排列无序,存在于纳米级别的有序区域和无序区域之间,因此也被称为纳米软玻璃体。
与传统的晶态合金相比,非晶合金具有许多独特的性质,如高硬度、高强度、高韧性、高导电性、高磁导率等。
非晶合金材料的制备需要控制镀层的生长速度和温度等制造过程中的参数,并采用特殊的制备方法。
二、非晶合金的研究现状非晶态合金的研究开始于20世纪60年代,当时主要研究镍、钴、铁等元素形成的非晶合金。
然而由于材料制备过程的复杂性以及技术水平的限制,当时制备出的非晶合金样品稳定性不够,无法广泛应用。
近年来,随着材料科学的发展,非晶合金研究取得了飞跃性进展。
目前,非晶合金应用领域正在向多个方向拓展。
研究人员已通过改进非晶合金制备方法和提高材料稳定性等手段,制备出了多种具有较好性能的非晶合金材料。
三、非晶合金在材料领域的应用1、采用非晶合金制造金属结构材料在汽车、航空、机器制造等领域,金属结构材料一直是主流。
非晶合金材料可以用来制造金属结构材料。
相比于传统金属材料,非晶合金材料具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性等特点,因此可以应用于制造航空航天器飞行器、高速列车、船舶以及各种工业机械等领域。
2、采用非晶合金制造磁性材料非晶合金还可以制造各种高性能的磁性材料,具有广泛的应用前景。
如镍基、铁基、钴基的非晶合金材料在电机、变压器、传感器等高性能电磁学器件中得到了广泛应用。
而钒铁铝、钒硼铁、铱铁等稀土非晶合金在高级磁盘和计算机存储领域的应用也逐渐增多。
非晶纳米晶磁性材料在汽车上的应用研究
.7.
4.1. 非晶态材料制备方法
.8.
4.2. 非晶态合金的软磁特性
u 研究一种铁基非晶、纳米晶软磁材料。该材料具有:(1) 铁损很低,特 别是高频铁损很低,以保证高节能。(2) 磁致伸缩小,几乎为零,高频化 时噪音很小,以保证在噪音标准内设计磁感高。(3) 高磁感,磁化时铁损 低、噪音低,以发挥软磁材料磁感方面的最大潜力,保证软磁材料最大限度 内的磁感应强度。(4) 导磁率高,以电动机小型轻便化。 u 研究具有上述性能的软磁材料带材块状化的技术方法。 u 研究上述磁性材料在汽车电动机上应用的可行性。
据报道,深圳华任公司宣称,其公司生产的非晶电机的效率为92~98%的,而电机 体积和重量却大大减小,从而极大的提升能源和资源的利用率。也就是说同样的电动汽 车,如果使用了非晶电机可以增加其行驶里程30%以上,而同样的行驶里程设计下,电 池可以节省30%的费用。
.3.
1. 中心电动机方案
公司自主D530混动卡车开发计划,使用的电机2种方案为:交流感应式 电机和开关磁阻电机,无论哪种都在使用工频(50HZ)的无取向硅钢片。
≥60000 —
P1.3/50 ≤0.20 ≤0.30 ≤0.30
— — — — — — ≤0.25 — — —
铁损/(W/kg)
P0.4/10K —
P0.5/20K —
—
—
—
—
≤35
—
≤30
—
≤25
—
电机专用铁基非晶
电机专用铁基非晶合金是一种特殊的非晶态合金材料,具有优异的磁性能和机械性能,适用于电机和变压器等领域。
以下是关于电机专用铁基非晶的一些特点和应用:
低磁滞:电机专用铁基非晶合金具有低磁滞特性,即在外加磁场作用下,其磁化过程相对较快,磁滞损耗较低。
这使得它们在高频应用中表现出色,能够提供更高的转速和功率密度。
高饱和感应:电机专用铁基非晶合金具有高饱和感应磁场强度,可提供较高的磁能储存密度。
这使得电机能够在较小的体积中提供更大的磁场和转矩输出。
低损耗:由于其低磁滞特性和优异的磁导率,电机专用铁基非晶合金在交变磁场中表现出较低的涡流损耗和磁滞损耗。
这有助于提高电机的效率和节能。
优异的热稳定性:电机专用铁基非晶合金具有良好的热稳定性,能够在高温环境下保持稳定的磁性能和机械性能。
这使得它们适用于高温应用,如电机和变压器。
好的加工性能:电机专用铁基非晶合金具有较好的可塑性和可加工性,可以通过注塑成型、粉末冶金等工艺制备各种形状和尺寸的组件,提供灵活的设计和制造选择。
电机专用铁基非晶合金常用于高性能电机、变压器和电感器等领域,能够提供更高的效率、节能和功率密度。
通过合理的设计和应用,这些材料可以在电力领域中起到重要作用。
浅析永磁同步电动机采用的非晶材料
浅析永磁同步电动机采用的非晶材料摘要:电机作为国民生产中主要的动力源在生产生活中占有重要的地位,其效率的大小一直备受关注。
随着电机技术的日趋成熟,想提高电机效率变得越来越困难。
非晶合金是一种新型功能材料,它具有高饱和磁感应强度、低损耗及低矫顽力等优点,目前已经广泛应用于变压器中并取得很好的效果。
如果把非晶合金应用于电机定子铁心能降低定子铁耗从而提高电机的效率。
本文浅析一台应用于电动汽车的永磁同步电机定子铁心采用非晶材料时电机的性能。
关键词:非晶合金永磁同步电机电机性能1.1研究背景随着全球能源危机加重,如何降低能源消耗,提升能源使用效率已经成为各国关注的焦点。
世界许多国家推行电动汽车,因此电动汽车用永磁同步电机的效率就非常关键。
然而随着电机制造技术的日益成熟,想要通过优化电机结构来提高效率变得越发困难。
非晶材料作为一种新型材料,具有诸多优点,由于其有低损耗的优异特性已经被广泛地应用在变压器上,每年节约大量的能源,带来可观的经济效益。
如果能将其成功应用在永磁同步电机上就可以降低电机损耗,提高电机效率,对电动汽车的推行和降低能源消耗带来巨大帮助。
1.2国内外的发展现状1.2.1电动汽车用永磁同步电机的研究现状永磁同步电机有众多优点,比如无电刷结构、运行可靠、调速性能好等。
由于其没有励磁绕组,因而用永磁同步电机能够做到较小体积,较高的功率密度。
使用合理的磁路设计可以提高电机的调速范围,能很好地契合电动汽车使用,永磁同步电机技术已经成为电驱动技术发展的重要研讨方向,随着研究的不断深入,电动汽车用永磁同步电机技术也越来越成熟,它的应用前景也会越来越广阔。
因为永磁同步电机拥有优异的特性,刚一问世就吸引全世界各国关注的目光,并成为研究的热点问题。
我国永磁同步电机应用于电动汽车的研究是响应我国新能源汽车研发计划,通过了国家“863”计划。
在各个大学的努力研究下已经取得重要成果,目前永磁同步电机已经成功应用于电动轿车、电动公交客车和能量存储装置等。
非晶合金的应用领域
非晶合金的应用领域引言非晶合金是一种具有无定形结构的材料,具有许多优异的性质,例如高强度、高硬度、优异的磁性能等。
这些特性使得非晶合金在许多领域得到了广泛应用。
本文将探讨非晶合金在不同应用领域中的具体应用情况。
电子领域1. 电子元件非晶合金具有优异的导电性能和磁性能,因此在电子元件中有广泛的应用。
例如,非晶合金可以用于制造高性能的电感器、变压器和电感元件。
此外,非晶合金还可以用于制造高精度的电阻器和电容器,用于提高电子元件的性能和稳定性。
2. 磁性材料非晶合金具有优异的软磁性能,因此在磁性材料中有重要的应用。
非晶合金可以用于制造高性能的磁芯、传感器和电动机等。
非晶合金的高磁导率和低磁滞损耗使得磁性材料具有更高的效率和更小的尺寸。
3. 电池技术非晶合金在电池技术中也有广泛的应用。
非晶合金可以用于制造高性能的电池电极材料,提高电池的能量密度和循环寿命。
此外,非晶合金还可以用于制造电池的隔膜材料,提高电池的安全性和稳定性。
机械领域1. 制造业非晶合金在制造业中有重要的应用。
由于非晶合金具有高硬度和高强度,可以用于制造高性能的刀具、模具和零件等。
非晶合金的高耐磨性和高耐腐蚀性使得制造业的产品更加耐用和可靠。
2. 航空航天非晶合金在航空航天领域中也有广泛的应用。
由于非晶合金具有优异的力学性能和耐高温性能,可以用于制造航空发动机的叶片、涡轮和喷嘴等关键部件。
此外,非晶合金还可以用于制造航天器的结构材料,提高航天器的性能和可靠性。
3. 汽车工业非晶合金在汽车工业中有重要的应用。
由于非晶合金具有高强度和优异的韧性,可以用于制造汽车的车身结构和发动机零件等。
非晶合金的高耐磨性和低摩擦系数使得汽车的零部件更加耐用和节能。
医疗领域1. 医疗器械非晶合金在医疗器械中有广泛的应用。
由于非晶合金具有优异的生物相容性和耐腐蚀性,可以用于制造医疗器械,如手术器械、植入物和诊断设备等。
非晶合金的高强度和高硬度还可以提高医疗器械的使用寿命和可靠性。
非晶合金的应用领域
非晶合金的应用领域一、前言非晶合金是一种新型材料,具有优异的物理、化学和机械性能,因此在各个领域都有广泛的应用。
本文将从电子、机械、化工等方面介绍非晶合金的应用领域。
二、电子领域1. 磁性材料非晶合金具有高饱和磁感应强度和低磁滞损耗,因此被广泛应用于电子产品中的磁性材料。
例如,它可以用于制造高性能的变压器芯片、电感器和电源变换器等。
2. 传感器非晶合金还可以用于制造传感器。
例如,在温度测量方面,利用非晶合金的热敏特性制造温度传感器;在压力测量方面,利用其磁敏特性制造压力传感器。
3. 存储介质非晶合金还可以作为存储介质使用。
例如,在硬盘中使用非晶合金材料作为读写头部分的导体材料,以提高数据读取速度和稳定性。
三、机械领域1. 刀具材料由于非晶合金具有高硬度、高强度和高耐磨性等特点,因此可以用于制造刀具。
例如,它可以用于制造高速钻头、铣刀和车刀等。
2. 弹性材料非晶合金还可以作为弹性材料使用。
例如,在弹簧领域,由于非晶合金的高弹性模量和长期稳定性,可以制造出高质量的弹簧。
3. 粉末冶金材料非晶合金也可以作为粉末冶金材料使用。
例如,在汽车零部件中使用非晶合金粉末冶金材料制造出轻量化和高强度的零部件。
四、化工领域1. 催化剂载体非晶合金具有大比表面积和良好的稳定性,因此可以用作催化剂载体。
例如,在有机催化反应中使用非晶合金作为催化剂载体,能够提高反应效率和选择性。
2. 氢气存储材料由于非晶合金具有较大的氢气吸附容量和较低的吸附温度,因此被广泛应用于氢气存储材料中。
例如,在氢能源汽车中使用非晶合金作为氢气存储材料,可以提高氢气的存储密度和释放速度。
3. 防腐材料非晶合金还可以用作防腐材料。
例如,在海洋工程领域中,非晶合金可以制造出高性能的防腐涂层,以延长海洋工程设备的使用寿命。
五、总结综上所述,非晶合金是一种具有广泛应用前景的新型材料。
它在电子、机械、化工等领域都有着重要的应用价值。
随着科技的不断进步和发展,相信非晶合金在更多领域中也将得到广泛应用。
非晶材料在电机中的应用及发展
电动机
1880s 特 斯拉发明 第一台交 流感应电 动机,为 工业革命 奠定基础
1906 发 明硅钢片, 促进现代 电机发展
1980s 现 代稀土永 磁材料出 现,促进 电机发展
目前非晶 合金作为 新型磁性 材料将会 使现有市 场地位受 到挑战
.16.
.10.
传统电机
在高频工 作的状态 下,硅钢电 机铁芯的 损耗严重, 甚至造成 电机的过 热损坏。
低损耗
非晶电机
损耗可降低 为硅钢的 1/3~1/5 。
可长时间应 用于高频工 作
.11.
传统电机
体积大 不易应用 到高科技 领域
重量轻
非晶电机
重量轻,耗 材少(8.5%) 总体能耗降 低
.12.
传统电机
.21.
3
国家节能减排需要 。国家电机总的容 量约17亿KW,高 效电机占比不足 3%,综合效率比 国外低20.
.19.
针对非晶电机的招商思路
.20.
突破思维、积极探索、走在行业前列、 引领行业发展
1. 建立战略联盟,共同推进产业发展 2. 联合国内企业,合作共同研发 3. 促成国外技术成熟企业与国内企业合作共建 4. 先引进、再扶持
发展背景
ü 自2005年起-2012年,日本日立公司也锁定家电和小型工业驱动领域, 研发出了相关的非晶电机,但一直未推向市场。
ü 2011年,湘电集团与美国莱特工程技术公司共同投资成立湘电莱特电气 有限公司,引进美方具有国际先进水平的非晶电机制造技术,并于2012 年3月15日成功生产出第一批非晶电机。
• 美国通用电气公司在1978年便申请了制造非晶合金定子铁心的专利,并 于1982年开发了首台在文献资料公开发表的非晶合金电机。
非晶合金的发展及应用
先进制导技术
非晶合金的发展概况
二,非晶合金发展历史
非晶的历史当以1960年美国Duwez教授发明用快淬工艺制备非晶态 合金为始.其间,非晶软磁合金的发展大体上经历了两个阶段: 第一个阶段从1967年开始,直到1988年.1984年美国四个变压器 厂家在IEEE会议上展示实用非晶配电变压器则标志着第一阶段达到高 潮,到1989年,美国Allied Signal公司(现被Honeywell公司兼并) 已经具有年产6万吨非晶带材的生产能力,全世界约有100万台非晶配 电变压器投入运行,所用铁基非晶带材几乎全部来源于该公司. 这个阶段以美国为主,除美国之外,日本和德国在非晶合金应用 开发方面也拥有自己的特色,重点是电子和电力电子元件,例如高级 音响磁头,高频电源(含开关电源)用变压器,扼流圈,磁放大器等.
2010-6-7
R c 102~103K.s-1 T 10mm Zr-Al-Ni-Cu R c 102~103K.s-1 D 16mm&30mm Zr55Al10Ni5Cu30 P 50~200MPa D 15mm Ln- &10mm MgL 300mm W 12mm H 10mm Zr-Al-Ni-Cu-Pd
六,块体纳米材料的制备
目前制备块体纳米材料常用的方法是通过大塑性变形使经理尺寸 细化至纳米级,由于这种方法的结果是晶界处残留了很大的内应力, 因此在改善材料某些性能的同时牺牲了别的一些性能.通过合理的退 火工艺,大块非晶合金的基体上能够析出均匀分布的一定大小的纳米 晶粒,这种纳米结构材料也称之为非晶基复合材料,它们可以达到此 非晶合金更为优良的综合性能. 2010-6-7 Hongkang Yao TYUST 先进制导技术
非晶合金粉末及应用
非晶合金粉末及应用非晶合金粉末是由非晶合金材料制成的粉末。
非晶合金,也称为非晶态金属或非晶态合金,是一类具有非晶态结构的金属材料。
与晶态金属材料相比,非晶合金具有更高的硬度、强度、韧性和耐磨性。
非晶合金粉末由于其特殊的性能,被广泛应用于不同领域。
非晶合金粉末在电子技术领域具有重要应用。
由于非晶合金具有较高的饱和磁感应强度和低的磁滞损耗,非晶合金粉末常被用于制造磁性元件如变压器、感应线圈和电感器。
此外,非晶合金粉末还可以用于制造磁盘驱动器中的读写头和电池电极。
非晶合金粉末在汽车制造领域也有广泛应用。
非晶合金粉末具有良好的弹性模量和耐磨性,可以用于制造汽车发动机的曲轴、气缸套和齿轮等零部件。
此外,非晶合金粉末还可以制造高速转子,用于汽车制动系统中的制动盘。
非晶合金粉末还可以应用于航空航天领域。
由于非晶合金具有较高的抗腐蚀性和耐高温性能,非晶合金粉末常被用于制造航空发动机中的涡轮叶片和燃烧室。
此外,非晶合金粉末还可以应用于火箭发动机的喷嘴和导航系统。
在能源领域,非晶合金粉末可以应用于制造太阳能电池和燃料电池。
非晶合金粉末具有优异的电子导电性能和光吸收性能,可以提高太阳能电池的光电转换效率。
此外,非晶合金粉末还可以提高燃料电池的催化性能,提高电池的能量转换效率。
除了以上应用之外,非晶合金粉末还可以应用于制造耐磨涂层、高效电感器、弹性形状记忆合金等。
此外,非晶合金粉末还可以应用于制备复合材料,如非晶合金粉末与高分子材料复合制备的复合材料可以用于制造弹性体。
总之,非晶合金粉末具有多种优异的性能和应用,广泛应用于电子技术、汽车制造、航空航天、能源等领域。
随着科技的不断发展,非晶合金粉末的应用还将不断拓宽。
非晶电机
工作报告一、三相异步电机的工作原理:将定子三相绕组通入三相电流后产生的旋转磁场用一对旋转的磁极来表示,它以同步转速n0顺时针方向旋转。
于是,转子绕组切割磁感线而产生感应电动势。
由于转子绕组是闭合的,在交变的感应电动势作用下,其中就有交变的感应电流流动。
各导体中感应电流的有功分量和感应电动势同向,两者的方向一致。
导体中电流的有功分量和旋转磁场相互作用而产生电磁力F,这些电磁力将对转子产生电磁转矩,推动转子沿着旋转磁场的旋转方向转动。
二、非晶合金材料矫顽力很小(Hc<102A/m)的铁磁材料叫软磁材料。
因为矫顽力小,所以软磁材料就容易磁化,也容易退磁,磁滞损耗小,适宜用于交变的磁场中。
非晶合金材料就是一种软磁材料。
非晶态合金即金属玻璃,固态时具有短程有序、长程无序的特征,是一种亚稳态结构,其原子在三维空间呈拓扑无序排列,并在一定温度范围保持这种状态相对稳定。
金属玻璃作为一种新型材料,不仅具有极高的强度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性,而且表现出优良的软磁性和超导性。
铁基非晶合金由80%Fe及20%Si,B类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度(1.56T)。
与硅钢相比,在磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片,特别是铁损低(为取向硅钢片的1/3-1/5)。
铁基非晶在非晶合金中突出优点的应用:最高的饱和磁感应强度--缩小器件体积∙低矫顽力--提高器件效率低铁损--减小器件温升∙可变的磁导率--通过不同的铁芯热处理工艺来满足不同的应用要求良好的稳定性--可在130 o C 长时间工作三、非晶电机近年来,能源危机已迫在眉睫,而世界能源消费每年却以巨速增长。
电机是世界上最主要的能耗设备,而采用传统材料及工艺制作的电机,成本高,能耗大,而且传统硅钢电机在频率高于基频的情况下铁损急剧增加,铁芯温度迅速升高,导致电机不能正常工作,所以迫切需要高效节能新型电机的问世。
鉴于以上非晶材料的优点,用铁基非晶代替硅钢做电机的定子和转子。
非晶合金在电子行业中的应用
非晶合金在电子行业中的应用随着科技的不断发展,电子行业也迅速进步。
在这一行业中,材料的选择对于产品的性能和性价比有着直接的影响。
近年来,非晶合金作为新型材料受到越来越多的关注和应用。
一、什么是非晶合金非晶合金是一种在快速冷却过程中形成的非晶态金属材料,具有无定形(非结晶)的微观结构。
它的制造过程往往比普通金属材料更为复杂。
其中,非晶化主要通过两种方式实现:一种是快速冷却(约10^6 K/s以上),另一种是沉淀法。
非晶合金具有很多优异的物理、化学和机械性能。
例如,非晶合金比普通金属材料的硬度更高,耐腐蚀性和抗疲劳性也更强。
同时,非晶合金还具有较高的导电性和磁导率,可以应用于电子行业。
二、非晶合金在电子行业中的应用1. 磁记录材料非晶合金的高磁导率和低磁留量使其成为一种重要的磁记录材料。
目前,非晶合金已被广泛应用于计算机硬盘驱动器、磁带以及音像带等储存媒体中。
2. 电子元件非晶合金的高导电性和耐腐蚀性使其成为电子元件的理想选择。
例如,非晶合金可以用于电阻器、电容器、电感器、接头、电子管和场效应管等电子元件的制造。
此外,非晶合金的物理和力学性质也使其成为一种对热冲击、振动和机械冲击具有较高耐久性的材料。
3. 电池非晶合金还可以用于太阳能电池的制造。
某些非晶合金中的元素有很高的吸光度,可以吸收太阳光并将其转化为电能。
同时,非晶合金的稳定性和低成本也使其成为一种备受欢迎的太阳能电池材料。
4. 光学材料非晶合金还可以用于光学材料的制造。
由于非晶合金具有极高的折射率和色散性,可以用于制造透镜及其它光学元件,并被广泛应用于光通信和光纤通信技术中。
三、非晶合金在电子行业中的未来非晶合金作为一种新型材料,具有广阔的应用前景。
随着电子行业的不断进步和发展,非晶合金可以在更多的领域中发挥其优异的性能。
例如,在制造集成电路中使用非晶合金将有助于提高电路的速度和稳定性,并且可以减少功耗和热量产生。
此外,非晶合金的高强度和超高温稳定性还有望用于航空航天、汽车制造和医疗器械等领域。
非晶材料的应用
非晶材料的应用非晶材料是一种新兴的材料,由于其独特的物理、化学性质以及微结构,正在得到广泛的关注。
在许多领域中,非晶材料已经被应用,同时也有许多领域正在探索其应用。
本文将介绍非晶材料的应用。
1. 超强韧性合金非晶合金是由三个或更多的金属元素组成的合金。
它们的母材料具有无序的原子结构,这使它们比晶体材料具有更高的强度和硬度。
这些材料通常用于制造抗腐蚀、耐磨损和高温应用的部件,如飞机发动机、汽车制动器、航空航天部件等。
非晶合金还可以用于制造集成电路、计算机芯片等应用。
2. 太阳能电池板非晶硅薄膜太阳能电池板在光能转换效率上较晶体硅略低,但其可以制备成大尺寸、灵活性好、可弯曲性高等特点。
该类电池模组随着先进制造技术的应用,有望取代传统的晶体硅太阳能电池板。
3. 记忆合金非晶合金在形状记忆方面可以被制成许多形状,具有高形状记忆效应、高能量储存特性和高循环稳定性。
这些特性使得非晶合金可以广泛应用于电子、机械、医疗器械等领域。
例如,非晶合金可以作为心脏手术器械、医疗外科器械、自动控制输油管道阀门、智能头发卷等。
4. 功能性玻璃非晶材料可以制成功能性玻璃,由于其优异的光学性能,可以用于制造光学器件,如液晶、液晶显示器等。
同时,非晶玻璃还可以制成防爆材料、装饰玻璃、声学材料等。
5. 磁性材料非晶合金在磁性材料领域已经得到广泛应用,由于其微观结构的非晶性质,使得非晶合金具有相对应的特殊磁性。
非晶合金可以应用于转变、传动装置中,例如大型的磁力发电机、磁力轴承、传动器等。
6. 纳米颗粒非晶材料可以制造出大小只有纳米尺度的微小颗粒。
这些纳米颗粒具有很多优异的性能,包括高强度、高韧性、高稳定性等。
这些优异性质使得非晶材料的纳米颗粒被应用于制造高性能材料、生物医学领域、传感器等。
总之,非晶材料的应用在不同领域中各不相同,但其独特的物理和化学性质使其能够在制造高性能材料、电子器件、磁性材料、生物医学器械等领域得到广泛应用。
随着技术的发展,我们相信非晶材料将在更多领域被应用。
非晶合金材料及其在电子领域中的应用研究
非晶合金材料及其在电子领域中的应用研究第一章概述随着科技的不断发展,材料科学成为了现代科学发展的重要组成部分,并极大地推动了人类社会的进步。
非晶合金材料由于其独特的物理性质,在科技领域中逐渐引起人们的重视。
本文将从概述非晶合金材料的基本性质、特点、制备方法等方面,探讨非晶合金材料在电子领域中的应用研究。
第二章非晶合金材料的基本性质和特点非晶合金材料是指一类由于内部结构呈现无序分散状态的材料。
因为其结晶时没有形成能量最小的结晶网络,而是形成了一种非晶态,所以又被称为无序结构材料。
非晶合金材料具有以下几个特点:1.硬度高:非晶合金材料的硬度可以高达6到7吉帕。
这是由于合金内的结构松弛程度低,故该合金的摩擦系数要比晶体材料低,更有利于减少磨损。
2. 韧性好:非晶合金材料的韧性表现较好。
因为合金内静态和瞬时点至其自身的复杂交错的机构特征,非晶合金材料的韧性较坚硬的晶体材料更优秀。
3. 优异的机械性能:非晶合金材料具有较大的弹性模量和高强度。
这使得非晶合金材料在精密机械中得到广泛的应用。
第三章非晶合金材料的制备方法非晶合金材料的制备需要采用一定的方法。
一般有下列方法:1. 快速凝固法:这是一种晶体材料难以制备非晶态的新方法。
典型的快速凝固过程有淬火、离子束淀积和物理气相沉积。
2. 溶液超熔法:这是一种通过淬火法将混合未溶性金属的液态合金突然降温而形成非晶态的方法。
3. 均匀滴落淬火法:是通过一定的装置、将合金熔体滴落到高速旋转的冷却轮上进行淬火制备非晶合金材料。
第四章非晶合金材料在电子领域中的应用研究非晶合金材料在电子领域中具有广泛的应用,主要表现在以下几个方面:1. 消除磁子计:非晶合金材料具有高密度和高导磁率,被广泛用于制造硬盘、磁头、磁存储电机等。
2. 热敏元件:由于非晶合金材料在高温条件下的电阻会突然变化,所以它们被广泛应用于热敏元件的制造中。
3. 传感器:由于非晶合金材料的磁敏感性,被广泛应用于智能传感器、微型加速器和地震计等方面。
非晶态材料在电子信息技术中的应用
非晶态材料在电子信息技术中的应用随着电子信息技术的发展,人们对于材料的要求也越来越高。
而非晶态材料作为一种独特的材料形态,正逐渐成为电子信息技术的热门应用材料。
本文将围绕着这一主题展开,阐述非晶态材料在电子信息技术中的应用。
一、什么是非晶态材料非晶态材料是指没有明显的长程周期性结构,而是存在一定程度上的短程有序的材料。
相较于晶态材料,非晶态材料在物理性质和化学性质上都有着独特的特点。
常见的非晶态材料包括非晶合金、非晶碳、非晶硅等。
二、非晶态材料的特性非晶态材料有着一些独特的特性,其中最为突出的是其物理性质和化学性质的不同于晶态材料。
在物理性质方面,非晶态材料往往具有较高的硬度和强度,且具有较好的耐磨性和耐腐蚀性。
在化学性质方面,非晶态材料具有优异的导电性和导热性,还具有较好的光学性能,适合制作光学器件等。
三、非晶态材料在电子信息技术中的应用1.非晶合金在电子信息技术中,非晶合金是应用最为广泛的非晶态材料之一。
非晶合金在磁学方面具有非常独特的性质,可以制作高性能磁性材料,用于制作磁盘、电源变压器、电动机、传感器等。
非晶合金还可以制作高灵敏度的磁传感器,应用在地震监测、交通安全等方面。
2.非晶碳非晶碳是一种具有独特结构和性质的碳材料,其微观结构和性质类似于非晶合金。
非晶碳具有高导电性、高热导率和高合成活性等特性,适用于制作纳米电子器件、超级电容器、锂离子电池等。
此外,非晶碳还可以作为高效的吸附材料,应用于环境治理。
3.非晶硅非晶硅是一种以硅为主要成分的非晶态材料。
它具有高导电性、高透明性和优异的光学性能等特点,适合制作显示屏、太阳能电池、光电传感器等。
非晶硅还可以用于制作晶体管,可应用于电子计算机中。
四、非晶态材料的优缺点非晶态材料因其独特的结构和性质,被广泛应用于电子信息技术领域。
与晶态材料相比,非晶态材料更加均匀、稳定、耐腐蚀等,且具有较高的硬度和强度,因此适用于制作高性能电子元件。
但是,非晶态材料也存在一些缺点,如其加工难度较大,因而生产成本较高等。
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1引言1.1非晶合金促进电机产业发生重大变革节能环保、发展绿色低碳经济已受到人们的广泛重视,国家“十二五”规划明确提出了以环境保护为重点的经济发展要求,2012年下半年出台的节能减排“十二五”规划进一步提出了推动节能减排技术创新和推广应用的要求。
电机是应用量大、使用范围广的高耗能动力设备,据统计,我国电机耗电约占工业用电总量的70%左右。
因此,推行电机节能具有重要的经济效益和社会效益。
非晶合金作为一种新型软磁材料,具有优异的电磁性能(高磁导率、低损耗)。
将非晶合金材料应用于电机铁心来替代常规硅钢片材料,能够显著降低电机的铁耗、提高电机效率,节能效果显著,尤其对于铁耗占主要部分的高频电机应用场合(如电动车驱动电机、高速电主轴、航空发电机、舰船发电机和其他军事领域等),节能效果更好,具有广阔的应用前景。
从长远看,非晶合金材料的逐步推广应用,必将会使现有硅钢片电机的市场地位受到挑战。
图1为电机发展历程中的几个重大节点。
1.2非晶合金带材的主要特点非晶材料作为一种新型软磁功能材料,具有典型的“双绿色”节能特征。
表1给出了非晶合金带材和冷轧硅钢片的性能对比。
从对比数据中可以看出非晶合金带材突出的优点是铁耗极低,仅为冷轧硅钢片的1/5~1/10,甚至1/15,将非晶合金材料应用于电机铁心来替代常规硅钢片材料,能够显著降低电机的铁耗。
但是其应用于电机时有两个弱点:①物理性能薄、脆、硬,且磁性能对应力非常敏感,需要开发新的拓扑结构和制造工艺;②饱和磁密低,目前仅1.56T,工作磁密小于1.3T。
如果电机定子铁心的工作磁密设计值高于1.3T,需增加定子铁心的尺寸。
2非晶合金电机的研发动态2.1研发过程随着变频器的发展和大量应用,非晶合金电机的运行频率从早期的50Hz、60Hz发展到如今的几百甚至上千赫兹。
非晶合金材料在不断发展,非晶合金电机的制造工艺、拓扑结构和优化设计技术也在不断深入,电机的性能也在不断提高。
美国通用电气公司(GE)早在1978年便申请了制造非晶合金定子铁心的专利,非晶带材一边开槽一边卷绕成圆柱形铁心。
GE的研究人员于1982年开发了一台额定功率250W的非晶合金(牌号Met.glass2605SC)异步电机样机,这是首次在文献资料公开发表的非晶合金电机⋯。
美国莱特公司(LE)是目前世界上非晶合金电机做得最成功的企业之一,也是最早实现非晶电机产业化的公司,其产品均为轴向磁通非晶永磁电机。
LE公司自1996年开始研究非晶合金在电机中的应用,从1998年到2001年,该公司处于技术积累阶段。
从2001年到2004年,该公司开始开发原型样机和铁心模型,并于2003年形成了一套适用于非晶合金轴向磁通电机定子铁心加工的工艺体系心。
从2004年到2006年,该公司开始进行非晶合金电机整机工艺和技术开发,并着手寻找适宜的应用场合。
从2007年到2009年,LE公司开始将非晶合金轴向磁通永磁电机推向市场,进行初步的产品化。
图2为LE公司开发的典型非晶合金电机产品——双定子、单转子轴向磁通永磁电机的拓扑结构。
LE公司以定子加工技术为核心,通过提高非晶电机极数和频率以及优化每极每相槽数和控制等手段,使其生产的非晶电机具有高效率、高转矩和高功率密度等优势,在灯塔等移动发电机、电动车驱动电机等领域得到了一定规模的应用。
1999年美国Honeywell公司兼并了Allied Sig—nal公司,成立了非晶体业务部门——非晶体金属公司(Metglas),2003年日本13立公司收购了Metglas,成为世界上最大的非晶合金材料制造商,同时研发出一批非晶合金电机。
日立公司在2010年采用铁心卷绕模块拼接技术设计了一台200W、2000r/min的非晶合金轴向磁通永磁电机,该电机的应用场合定位为小型家用电器或工业驱动行业。
2011年日立公司对铁心拼接技术进行了改进以提高电机空间的利用率并减小了非晶合金定子的涡流损耗,改进后的技术成功应用于一台150W、2000r/min的样机,该电机效率达到了90%,相比于上述2010年的非晶合金样机效率提高了5个百分点M1。
2011年日立公司又开发了一种定子铁心不开槽的400W、15000r/min的小型高速轴向磁通永磁电机,定子铁心直接由非晶带材卷绕而成但不进行开槽”1,13立公司于2012年采用该技术设计了一台功率等级相对较大的11kW非晶合金轴向磁通电机旧1。
综上所述,从2005年开始一直到2012年,日立公司的非晶合金电机开发经历了径向磁通电机、卷绕铁心轴向磁通电机、切割成型铁心轴向磁通电机三个不同的阶段,形成了三种不同的定子铁心结构,样机主要面向家电和小型工业驱动领域。
除了各公司企业对非晶合金电机的研发攻关外,各高校科研院所也展开了非晶合金电机的攻关任务。
1992年,美国威斯康辛大学麦迪逊分校的T.A.Lipo教授采用卷绕非晶合金铁心设计制造了一台无刷直流电机"1。
电机采用双转子单定子的轴向磁通拓扑结构,定子铁心用非晶带材卷绕而成,不需要后续加工,因此降低了加工成本。
该功率375W、转速1800r/min的非晶合金轴向磁通电机经过优化设计,效率大于90%,而相同规格异步电机的效率当时只有75%~80%。
除了上述几家具有代表性的单位外,在非晶合金电机领域还有很多机构都进行了技术攻关。
在非晶合金径向磁通电机领域,日本东京理科大学、东京工业大学、波兰罗兹工业大学、波兰有色金属研究所以及国内的安泰科技有限公司等都有样机制造;在非晶合金轴向磁通电机领域,澳大利亚阿德莱德大学、悉尼科技大学以及我国湘电莱特电气有限公司(湘电莱特)、深圳华任兴科技有限公司(华任兴)、实能高科动力有限公司(实能高科)、精进电动科技有限公司(精进电动)等都对非晶合金轴向磁通电机进行了研究与生产。
2.2初步解决定子铁心难于加工和增加损耗的难题2.2.1轴向结构LE公司于2003年形成了一套适用于轴向磁通非晶合金电机定子铁心加工的工艺体系。
该工艺首先将非晶带材卷绕成固定尺寸的三维环形铁心,经退火、浸漆及固化处理后再铣削成定子铁心,铣削过程如图3所示。
2005年日立公司将传统的径向磁通电机定子结构进行了改造,使定子齿和轭分离,定子齿通过鸽尾键槽配合镶嵌在定子轭上。
通过将定子齿换成非晶合金材料、定子轭仍采用硅钢片材料,形成了日立公司第一代非晶合金电机,如图4所示。
2010年日立公司设计了一台200W、2000r/min的轴向磁通非晶合金永磁电机,电机的叠压系数约为0.9,该电机的定子铁心由若干个铁心模块拼接而成,每个铁心模块采用非晶带材卷绕的方式制成,并且在树脂中进行真空压力浸漆,以使得非晶层间良好绝缘;然后在铁心模块外围套入预先绕制好的线圈;最后将沿圆周方向排布好的铁心模块通过环氧树脂固定成一个整体。
为了进一步减小铁心模块中的涡流损耗,在铁心模块的一个侧面切出一道狭缝,以切断涡流路径。
该电机的具体结构如图5所示。
该结构可以看作是日立公司第二代非晶合金电机。
日立公司于2011年提出了一种新的轴向磁通电机定子铁心模块结构H1。
该铁心加工工艺简述如下:先将非晶合金带材卷绕成环形铁心;再切割形所要求数量和尺寸的定子铁心模块;最后将绕制好的线圈套于铁心模块上。
具体流程如图6所示。
与卷绕铁心相比切割成型铁心的涡流路径被切断,因而涡流损耗大大减小。
作为一种尝试,日立公司于2011年开发了一种无齿槽结构的电机,其实物图如图7所示¨1。
电机的定子铁心直接由非晶带材卷绕成环形而不进行开槽,为了方便嵌线,将定子铁心圆环分成两部分,分别套人线圈,再用树脂将两部分粘在一起。
这种铁心结构工艺简单、生产效率高,但是气隙增大导致转矩密度较低。
该结构可以看作是日立公司第三代非晶合金电机的另外一种探索和尝试。
2.2.2径向结构Metglas公司在其2000年申请的专利(专利号:US696086081)中,提出三种制作径向磁通非晶电机定子铁心的方法,如图8所示。
第一种方法是首先以卷绕成环形非晶铁心作为电机的轭部,然后在环形铁心内部粘结齿模块,该方法制作的非晶铁心磁路中包含多个气隙,磁阻增大,同时也存在轭部涡流损耗增大、结构稳定性较差等问题。
第二种方法是将铁心齿部和相应齿联轭叠成预定形状,用环氧树脂或金属带进行固定,形成单个铁心模块,再进行拼接。
该制作方法和第一种方法类似,也存在附加气隙、轭部铁心涡流损耗较大和稳定性差等问题;第三种方法是使用不同长度的非晶带材进行冲压,制成弓形的拼接模块,树脂铸型后拼接成非晶定子铁心,该方法制备的非晶铁心结构稳定性好,但是轭部磁路会出现横穿非晶带材的情况,局部磁阻过高,影响非晶定子铁心性能。
安泰科技在非晶合金铁心加工工艺方面开展了大量的研究工作,目前已经制备了几台径向磁通非晶合金电机的定子铁心,针对非晶合金加工制造方面存在的问题,不断改进加工制造工艺。
2008年,安泰科技的卢志超、李山红和李德仁等人在专利中介绍了一种用于高速电机的非晶合金定子铁心的制备方法。
但上述工艺流程中,浸漆、固化等加工工序将在非晶合金铁心中引入应力,导致铁心磁化性能和损耗性能显著降低。
安泰科技也在尝试一些新的工艺,包括不进行浸漆和固化、而是用机械固定取代浸漆工艺,以解决层间粘接导致层间易断裂、粘接应力无法消除导致铁心性能下降等问题。
安泰科技所开发的两种办H-r_i艺的基本流程对比情况如图9所示。
2.3进行优化设计。
充分发挥非晶合金在提高功率密度方面的优势(1)极数多可以提高转矩密度,但单位体积的铁耗加大论是径向磁通电机还是轴磁通电机,极数增多每极磁通减小,电机的定子轭尺寸可以相应减少,同样功率的电机可以减小体积,提高电机的转矩密度;但是同时,相同转速下,极数增加使得频率增大,单位体积的铁耗随之增大。
而且受变频器最高频率的限制,要求变频器电压和电机感应电动势都近似正弦波。
这些都需要综合考虑,使总损耗最低。
(2)采用分数槽集中绕组分数槽集中绕组的主要特点有:①节距Y=1,单齿绕,槽数少,减少制造难度;②绕组端部短,铜耗低;③线圈间不重叠,容错能力强,而且电抗大,短路电流小;④谐波含量大,引起杂散损耗大,温升高;⑤谐波引起振动噪声大。
非晶电机利用分数槽优点,采用多极少槽结构(例如2极3槽,每极每相槽数为0.5),并且应该从冷却系统和定子结构上采取措施克服分数槽的缺点,更要求变频器提供正弦波电流以及采用H级绝缘等进行优化设计,充分发挥非晶合金的优势。
3非晶合金电机的优缺点基于以上对国内外文献的综述,总结非晶电机优缺点各有两条,其优点是效率高、功率密度高,缺点是生产成本高、振动噪声大。
3.1优点3.1.1效率高非晶合金电机的高效率得益于非晶合金材料的低损耗特性。
与传统电机所采用的硅钢片材料相比,非晶合金材料具有较大的电阻率,其电阻率一般为130UQ/cm,为传统硅钢片电阻率的3倍。