3、无取向电工钢板的磁畴结构和影响磁畴壁移动的因素
取向电工钢板的晶粒直径为几毫米到几十毫米，晶粒取向集中于{110}〈001〉的轧制方向，磁畴结构单一，是180°畴壁磁畴并列排列结构。无取向电工钢板的晶粒直径为十几微米到几百微米，晶粒取向无序化，磁畴结构复杂。无取向电工钢板50H290冲片加工成直径22mm圆板后，从圆板表面观察到的磁畴结构发现，远离加工影响区的部分是未受加工应变影响的区域，与该区域相比，加工影响区磁畴结构发生了变化。加工影响区的宽度约为钢板厚度的3倍。
4、电机制造时应力、应变对铁芯电磁特性的影响
根据国际标准IEC60400-2的规定，电工钢板的电磁性能的测定条件是，对无应力试样施加单一方向的均匀交变磁场，磁通量按正弦波变化，但实际电机铁芯的使用状态不同于标准规定的测定状态。电工钢板冲片加工和铁芯固定会产生应力、铁芯结构会使磁场不均匀、转子的转动引起的旋转磁场、高次谐波引起的应变励磁等都是使铁损增加的原因。其中，应变和应力在电机铁芯制造过程中是不可避免产生的。图3是用回转铁损模拟器对铁损评价的结果。评价的对象是线切割加工和冲片加工制作的外径120mm、24个鸠尾槽的定子铁芯。回转铁损模拟器是日本新日铁开发的装置，可以用一片铁芯直接测定出多片叠压铁芯的铁损。从图中可以看出，虽然不同牌号的电工钢板铁损增加值不同，但总之冲片加工会使铁损增加。
图3：冲片加工使电机铁芯铁损增加
为评价塑性应变引起的无取向电工钢板电磁性能下降情况，制作了3%Si无取向电工钢板冷轧后的直流磁化曲线。与冷轧前的磁化曲线相比，施加2.7%塑性变形的磁化曲线的倾斜度急剧变小，说明导磁率μ（=B/H）下降。塑性变形量由2.7%增加到19.6%，导磁率缓慢下降。
此外，对无取向电工钢板进行剪切加工，也会导致导磁率的下降，虽然下降幅度不像冷轧变形那么大，但要获得需要的磁感应强度，也必须增加磁场强度。19.6%变形量的冷轧电工钢板的硬度与切断端面加工硬化硬度相同，可用该冷轧电工钢板的导磁率来推断剪切导致导磁率下降的区域。电工钢板切断端面加工硬化区约为钢板厚度的1/2，但电工钢板切断使导磁率降低的区域大于加工硬化区域，可达钢板厚度的几倍。这与对磁畴观察的结果基本一致。
5、电磁场的数值解析
近年来，在电机设计中采用数值解析方法对电机铁芯形状和励磁条件进行优化设计。在设计中，为对电机性能进行精确评价，解析计算中必须考虑到上述使铁损增加的因素。
图4是考虑了磁各向异性、应变、应力、高次谐波对铁损影响的解析结果。如将未考虑这些影响因素的铁损解析值与全部考虑这些影响因素的铁损解析值之差设定为100%，那么应变、应力是影响程度最大的因素。此外，与取向电工钢板相比，虽然无取向电工钢板的磁各向异性小，但在制造方法中受到某种影响也会产生一定程度的磁各向异性。组合式铁芯，因其构造特点，铁损受到磁各向异性的影响较大。在数值解析中，通过对应变、应力作用下的电磁特性和不同方向角度的电磁特性的测定，可获得精度更高的电磁特性结果。
图4：电机铁芯铁损的电磁场解析结果
6、结语
随着HEV、EV市场的扩大和车种的增加，驱动电机小型化、高效率化也在不断推进。电机铁芯用电工钢板为满足不同的特性要求，不断开发出新的产品。因使用条件不同，对电工钢板电磁特性的影响因素也不同，因此应根据驱动状态选用电工钢板。此外，电机的结构对电机性能有很大影响，因此采用数值解析方法对电机性能进行评价是十分重要的，这时的数值评价方法中应考虑到电机铁芯的结构、加工和固定方法以及电工钢板电磁特性的影响因素。
收稿时间：2013年2月
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