Исследование магнитных свойств магнитомягких и магнитотвердых материалов важных для применения в высокоэффективных вентильных двигателях

Аннотация

В работе изучались зависимости потерь тонколистовых электротехнических сталей в магнитных полях высокой интенсивности и частоты, а также изучалась возможнолсть получения анизотропных порошков на основе соединения (Sm, Zr)(Co,Cu,Fe)z, чьи магнитные свойства были бы приближены к традиционным спеченным магнитам на основе соединения Sm₂CO₁₇.

Полученные результаты

1. Усовершенствован и апробирован набор экспериментальных методик для исследования магнитных свойств анизотропных магнитотвердых порошков и тонколистовых электротехнических сталей, применимых в конструкции современных вентильных электродвигателей.
2. Проведены исследования влияния условий термообработки на магнитные свойства магнитотвердых анизотропных порошков на основе соединения (Sm, Zr) (Co, Cu, Fe)z. Изучение шлифов образцов, прошедших термообработку, показало, что наибольшие значения коэрцитивной силы при высокой степени прямоугольности петли гистерезиса наблюдаются у порошков, полученных из образцов с характерным размером субзерен 10-20 мкм. У образцов с сильно неравномерным распределением субзерен наблюдается ухудшение прямоугольности петли гистерезиса.
3. Проведены исследования влияния технологических процессов обработки на магнитные свойства электротехнической стали. Измерения, проведенные на образцах разной ширины, показали, что гидроабразивная резка создает поврежденный слой, который локализован в небольшой окрестности края среза, в то время как воздействие лазером формирует гораздо более протяженной поврежденной слой.
4. Изучено влияние параметров температурного отжига в вакууме на восстановление магнитных свойств образцов листовой электротехнической стали, подвергнутых различным методам обработки. Наилучшие результаты были получены для отжига при температуре 900 ℃ на протяжении 2 часов. Достигнуто почти двукратное снижение магнитных потерь в сильно поврежденных образцах.
5. Для анализа полученных частотных зависимостей энергии потерь на один цикл перемагничивания в диапазоне частот до 5 кГц и индукций до 1,7 Тл была применена модель «дополнительных потерь» Бертотти. Также при расчете классических потерь на индукционные токи учитывались эффекты неполного проникновения магнитного поля в образец. Модель показывает хорошее количественное соответствие с экспериментальными данными при малых индукциях (до 1 Тл) на термически восстановленных или слабо поврежденных образцах.
6. Показана применимость апробированных методик определения магнитных свойств магнитомягких и магнитотвердых материалов для расчета и предсказания параметров современных вентильных электрических двигателей.