Millaisia sähköteräksiä on saatavilla?
Dec 01, 2023
Jätä viesti
GNEE teräs sähkö teräs kela
Raesuuntautunut sähköteräs (GOES)
GOES:n valmistusprosessin kehitti amerikkalainen tutkija Norman P Goss 1930-luvulla. Teräslevyä valssataan tietyllä tavalla (ns. kriittisen paksuuden pienentämisellä), jolloin syntyy jyväsiemeniä, jotka on kohdistettu valssaussuuntaan. Seuraavan lämpökäsittelyn ja uudelleenkiteytymisen aikana jyvät kasvavat siemenistä, kunnes ne täyttävät koko tilavuuden.
Jokainen rake on siten kohdistettu ja magneettiset ominaisuudet maksimoituvat vierintäsuuntaa pitkin, jota kutsutaan myös "helppomagnetisoinnin suunnaksi". (Magnetisaatio 90º tähän suuntaan on "kovaa" ja 60º on "kovinta" – suora seuraus rakeiden suuntauksesta). Tämä tarkoittaa, että GOES on erittäin hyödyllinen sovelluksissa, joissa magneettivuo on ohjattava tiettyyn suuntaan, esimerkiksi muuntajan haaraan.
GOES sisältää yleensä noin 96,5 % rautaa, 3 % piitä ja 0,5 % muita alkuaineita. Pii vähentää häviöitä ja auttaa tasaamaan raekasvua. Magneettisesti optimaalinen piin määrä on itse asiassa 6,5 %, jossa häviöt ovat vielä pienemmät, läpäisevyys saavuttaa maksiminsa ja teräksessä ei esiinny magnetostriktiota, mikä on pääasiallinen syy muuntajien aiheuttamaan akustiseen kohinaan. Teräs, jonka piipitoisuus on 6,5 %, on kuitenkin niin hauras, ettei sitä voida leikata tai lävistää mekaanisesti, joten se on leikattava lasereilla tai muilla erikoistekniikoilla. Vaihtoehtoinen tapa on leikata tavallinen 3 % piimateriaali ja sitten lisätä siihen lisää piitä leikkauksen jälkeen.
Vuosien varrella GOES:n valmistusprosessiin on tehty monia muutoksia ja parannuksia, mikä tärkeintä on johtanut häviöiden vähentämiseen noin kymmenen kertaa. Nykyisessä tuotantoprosessissa on yli 20 vaihetta, mikä tarkoittaa, että GOES on paljon kalliimpaa kuin rakennusteräs. Se on kuitenkin edelleen paljon halvempi kuin muut magneettiset vaihtoehdot, kuten nikkeli ja kobolttilejeeringit.
Yksi tapa, jolla GOES:n magneettista suorituskykyä on parannettu, on erityinen päällystekerros, joka aiheuttaa vetojännityksen arkin pintaan. Tämä parantaa GOES:n läpäisevyyttä ja vähentää häviöitä. Tuloksena on, että tällä tavalla valmistettu teräs voi toimia suuremmalla magnetisaatiolla (B) kuin tavanomaisemmat teräslajit. Tätä menetelmää kutsutaan usein sen patentoidulla kaupallisella nimellä "Hi-B".
Laboratoriokokeita on myös tehty niin kutsutulla "kaksoissuuntautuneella" teräksellä, jolla on kaksi kohtisuoraa "helppoa" suuntaa, jotka on saavutettu sopivalla raekasvulla. Tämän valmistusprosessi on kuitenkin vielä kalliimpi, eikä materiaalille ole vielä löydetty volyymikaupallista sovellusta.
Kaupallisesti käytettyjen GOES-levyjen vallitsevat paksuudet ovat {{0}},35 mm (halvin), 0,27 mm ja 0,23 mm (kallein). Hinta on tyypillisesti muutama dollari kilolta.
NOESissa rakeet ovat paljon pienempiä, yleensä alle 0,1 mm. Niitä ei ole suunnattu mihinkään tiettyyn suuntaan. Päinvastoin – ne tulisi jakaa mahdollisimman satunnaisesti kuormitussymmetrian aikaansaamiseksi. Tämä johtuu siitä, että NOES:ia käytetään pyörivien koneiden ytimissä, joissa magneettivuo pyörii ja muuttaa asemaansa koko ajan laminointien "hampaissa". Valmistusprosessi on yksinkertaisempi kuin GOES ja teräs on siksi halvempaa – yleensä alle puolet hinnasta.
Koska NOES valmistetaan paksummissa levyissä (0,35 mm ja enemmän), lävistys on vaikeampaa ja leikkauksen aikana syntyy enemmän mekaanisia muodonmuutoksia ja jännityksiä. Tämä heikentää magneettista suorituskykyä, eikä sitä voida aina sietää. Näissä tapauksissa laminaatit on hehkutettava leikkauksen jälkeen niiden magneettisten ominaisuuksien parantamiseksi. Tämän seurauksena NOES:ia on saatavana kahta päätyyppiä: täysin prosessoituja, jotka eivät vaadi uudelleenhehkutusta, ja puolikäsitellyt, joita varten tarvitaan lopullinen lämpökäsittely.
Toinen tärkeä tekijä on myös piipitoisuus. Piin lisääminen vähentää hieman kyllästymismagnetisaatiota. Tämä on tärkeää pyörivissä koneissa, joissa hampaat voivat toimia kyllästetyissä olosuhteissa. Pyörivän koneen mekaaninen vääntömomentti on verrannollinen magnetisoinnin neliöön, joten pienikin parannus magnetoinnissa on perusteltua tuloksena oleville merkittäville vääntömomentin lisäyksille. Tästä syystä, kun mekaaninen suorituskyky on ensiarvoisen tärkeää, piipitoisuus pienenee usein paljon alhaisemmalle tasolle (joskus jopa alle 0,5 %). Tämä parantaa vääntömomenttia, mutta johtaa tietysti suurempiin pyörrevirtahäviöihin, joita voidaan vähentää vain vähentämällä käytettyjen laminointien paksuutta.
NOESia käytetään usein pienissä halvoissa kodinkoneiden muuntajissa, joissa laitteen hinta on ratkaiseva tekijä.