工艺对电机效率的影响——退火

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随着电机设计和制造技术的发展 ，电机的能效标准要求越来越高 ，最新的国际标准是 IE4。就我国当前执行的 IE3 能效标准来说，要提升至 IE4 仅通过优化设计是很难实现的。在我们电机本体设计水平已达极致的情况下后，就需要综合提高材料性能、制造工艺水平来提高电机的效率。

铁损是电机损耗的主要成分，它来源于由硅钢片叠装而成的电机定、转子铁芯。铁芯是电机的主要构件之一，铁芯的退火工艺对电机的性能有什么影响呢？

上图是某公司做的电机进行退火与不退火性能比较，可以看出退火提升了电机效率及功率因数。为什么退火能提升电机效率及功率因数呢？

第一部分  硅钢晶体结构

硅钢的晶体结构是体心立方结构

第二部分   硅钢片的生产工艺

硅钢是“钢材中的艺术品＂，其生产工序多，生产工艺复杂，每一步生产工艺都需要严格控制，硅钢片的主要生产工序包括：熔炼、热轧、常化、酸洗、冷轧、退火、绝缘涂层、剪裁等。完美的每一步工序才能生产出优质的硅钢片产品。

第三部分   退火对硅钢性能的影响晶界，晶粒与晶粒间的接触面。

1) 晶界处点阵畸变、晶体缺陷 ( 空位和位错 ) 多 , 内应力大。

2) 在磁化过程中，磁畴在晶界处移动需要更多的能量。

3) 晶界越少 , 磁滞损耗 Ph 和矫顽力 Hc 就越小

从上图可以看出不同的热处理（工艺）会获得不同的晶粒排布，理想的退火工艺可以促进晶粒长大大和均匀排布，从而减小晶界的面积。

第四部分   冲剪对铁芯的影响

1) 冲剪边缘产生塑性变形

2) 冲剪产生内应力

3) 冲剪边缘晶体结构变差

小功率电机齿部宽度较小，受冲剪应力影响较大，磁感下降也大，使励磁电流增大。冲片铁损增大，将直接影响电机效率。小功率电机定、转子铜耗之和占电机总损耗的绝大部分，铁耗所占比例较少，因此所增加的损耗对小电机影响较小，而对大功率电机影响较大。

第五部分　退火对电机性能的影响退火的作用：

1) 消除钢板在冲剪过程中产生的应力

2）使硅钢片的变形组织经过再结晶退火

3)促使晶粒发生回复→再结晶→长大的变化过程

4)降低钢中碳的质量分数 ( 最好在 0.003 % 以下 )

基于以上作用，退火后的硅钢片损耗降低、磁感应强度提高。硅钢片的损耗降低即减小了电机的铁损，提升电机效率。磁感应强度提高之后，相同的磁场需要更小的励磁电流，促使功率因数提高，在一定程度上亦降低了铜耗，提高了电机效率。