硅鋼片的案例
電機用電工鋼取向硅鋼片和無取向硅鋼片的區別
1968年
日本新日鐵工廠開始工業化生產高導磁密度取向硅鋼片，它的商用名是“OrientcoreHi-B”，簡稱“Hi-B”；1972年，開發出大晶格高導磁取向硅鋼片；1981年又進而開發出小晶格高導磁取向硅鋼片；1982年，日本開始生產表面激光照射處理（ZDKH）的高導磁取向硅鋼片，進一步降低了鐵損。
1988年
日本又開發出采用機械方法形成微小應力法（ADMH）的高導磁取向硅鋼片。日本新日鐵公司取向硅鋼片的發展見。50年代，幾個國家單取向硅鋼片的性能。·1955-1975年間，日本取向硅鋼片及無取向硅鋼片的質量變遷。
展開 變壓器硅鋼片詳解！
冷軋片厚度均勻、表面質量好、磁性較高，因此，隨著工業發展，熱軋片有被冷軋片取代之趨勢（我國已經明確要求停止使用熱軋硅鋼片，也就是前期所說的“以冷代熱”)。
（2）硅鋼片性能指標
A、鐵損低。質量的最重要指標，世界各國都以鐵損值劃分牌號，鐵損越低，牌號越高，質量也高。
B、磁感應強度高。在相同磁場下能獲得較高磁感的硅鋼片，用它制造的電機或變壓器鐵芯的體積和重量較小，相對而言可節省硅鋼片、銅線和絕緣材料等。
C、疊裝系數高。硅鋼片表面光滑，平整和厚度均勻，制造鐵芯的疊裝系數提高。
D、沖片性好。對制造小型、微型電機鐵芯，這點更重要。
E、表面對絕緣膜的附著性和焊接性良好。
F、磁時效G、硅鋼片須經退火和酸洗后交貨。
（一）電工用熱軋硅鋼薄板（GB5212-85）電工用熱軋硅鋼薄板以含碳損低的硅鐵軟磁合金作材質，經熱軋成厚度小于1mm的薄板。電工用熱軋硅鋼薄板也稱熱軋硅鋼片。熱軋硅鋼片按其合硅量可分為低硅（Si≤2.8％）和高硅（Si≤4.8％）兩種鋼片。
（二）電工用冷軋硅鋼薄板（GB2521-88）用含硅0.8％-4.8％的電工硅鋼為材質，經冷軋而成。冷軋硅鋼片分晶粒無取向和晶粒取向兩種鋼帶。冷軋電工鋼帶具有表面平整、厚度均勻、疊裝系數高、沖片性好等特點，且比熱軋電工鋼帶磁感高、鐵損低。用冷帶代替熱軋帶制造電機或變壓器，其重量和體積可減少0％-25％。
若用冷軋取向帶，性能更佳，用它代替熱軋帶或低檔次冷軋帶，可減少變壓器電能消耗量45％-50％，且變壓器工作性能更可靠。用于制造電機和變壓器。
展開 【分析】被忽視的隱患：電力變壓器用可再生硅鋼片鐵心
可再生硅鋼片分為新片和油片，新片是利用大型電力變壓器鐵心裁切過程中鐵軛和芯柱的三角余料，這類取向硅鋼片由于未經使用，性能良好，是加工制造小型電源變壓器、電感器鐵心的很好的原材料。
材料可按硅鋼片方向性取材進行裁切，由大改小，對原材料的性能不會改變。這種再生材料是行業內鼓勵利用的，能有效緩解市場材料緊張的壓力，更能夠合理使用再生資源。
油片也稱二次硅鋼片，主要指從廢舊變壓器上拆卸的取向硅鋼片，這種硅鋼片可以用來重新加工制作變壓器鐵心。
油片是經過多年使用的，在使用過程中鐵心所產 生的溫度一定程度上使硅鋼片表面絕緣層老化；
更有部分硅鋼片鐵心本來可能就是變壓器燒毀時高溫已對涂層產生破壞；
甚至有的廢舊硅鋼片在被加工過程中，用干沙來擦拭附著于其表面的油污等雜物，這必然會對涂層造成破壞。
這類硅鋼片被再次應用于變壓器后，雖然硅鋼片之間涂有絕緣漆，但其絕緣電阻很小，只能隔斷渦流而不能阻止高壓感應電流。
展開 電機NVH結構仿真 | 硅鋼片層疊效應對電機模態的影響
南京安世亞太公司
電機的定子結構通常是硅鋼片層疊而成，在研究定子動力特性的時候，材料本構的定義對分析結果無疑是非常重要的。將定子的本構模型考慮為各向同性材料還是橫觀各向同性材料，它們對分析結果的影響又是什么樣的？這是值得思考的問題。
橫觀各向同性材料
電機結構的定子或轉子一般由硅鋼片層疊而成，在電機的動力學分析實踐中，工程師往往會把硅鋼片層疊結構的本構模型簡化為各向同性，也就是忽略了層疊效應。相比各向同性，橫觀各向同性本構模型更符合硅鋼片結構的實際情況。設定子層疊方向標記為1，其它兩個方向標記為2和3，則6個材料參數如下，由于G23可由E2(E3)和v23推導得出，所以獨立的材料參數為5個。
在Workbench中的材料參數設置
設層疊方向為X，假設硅鋼材料本身的彈性模量是200GPa，假設層疊方向的彈性模量為150GPa，假設各個方向的泊松比都為0.3，硅鋼材料剪切模量Shear Modulus YZ可按各向同性材料公式計算，其它兩個剪切模量假設為0.9倍硅鋼剪切模量。（材料參數來源于論文數據）
橫觀各向同性本構
設硅鋼的彈性模量為200GPa，泊松比為0.3。
展開 
電機NVH結構仿真 | 硅鋼片層疊效應對電機模態的影響
電機的定子結構通常是硅鋼片層疊而成，在研究定子動力特性的時候，材料本構的定義對分析結果無疑是非常重要的。將定子的本構模型考慮為各向同性材料還是橫觀各向同性材料，它們對分析結果的影響又是什么樣的？這是值得思考的問題。
橫觀各向同性材料
電機結構的定子或轉子一般由硅鋼片層疊而成，在電機的動力學分析實踐中，工程師往往會把硅鋼片層疊結構的本構模型簡化為各向同性，也就是忽略了層疊效應。相比各向同性，橫觀各向同性本構模型更符合硅鋼片結構的實際情況。設定子層疊方向標記為1，其它兩個方向標記為2和3，則6個材料參數如下，由于G23可由E2(E3)和v23推導得出，所以獨立的材料參數為5個。
在Workbench中的材料參數設置
設層疊方向為X，假設硅鋼材料本身的彈性模量是200GPa，假設層疊方向的彈性模量為150GPa，假設各個方向的泊松比都為0.3，硅鋼材料剪切模量Shear Modulus YZ可按各向同性材料公式計算，其它兩個剪切模量假設為0.9倍硅鋼剪切模量。（材料參數來源于論文數據）
橫觀各向同性本構
設硅鋼的彈性模量為200GPa，泊松比為0.3。
展開 技術解析節能型變壓器鐵芯材料
二、硅鋼片的剪切要求
發電機、變壓器、電動機上用的硅鋼片的毛刺對它的電磁性有影響，硅鋼片的毛刺會影響電磁的特性、電機輸出功率、發電機壽命，疊片的時候毛刺會造成片間搭接短路引起漩渦損耗的增加，同時要降低疊片填充系數，所以要保證剪切后的硅鋼片基本上沒有毛刺。硅鋼片經過沖壓剪裁會產生內應力，導致晶粒變形磁導率下降，比鐵損增加，所以要保證消除內應力，保證原有性。硅鋼片在剪切的范圍內不允許帶有材料的表面有絕緣損傷，片料邊緣不能有損傷，因為會影響鐵芯的質量。剪切以后的硅鋼片必須沒有明顯的波浪，否則硅鋼片會嚴重變形，磁疇結構被破壞，損耗會增加。硅鋼下料工作一般在機械壓力機上利用沖壓磨具進行，硅鋼片的沖壓磨具是有凹凸磨具組成，安裝在沖壓機上，將硅片沖壓成電機或變壓器的定子和轉子的鐵芯片上，刃口部分要承受沖擊力、剪切力、彎曲力，同時又受到硅鋼片的擠壓和摩擦，硅鋼片的表面有特殊涂料，這樣又加強了刃口的摩擦和磨損，造成磨具制造間隙過大，當磨具制造間隙過大時，在沖裁的時候硅鋼片會受到擠壓產生變形，沖片的邊沿就會形成毛刺。硅鋼片的沖模的正常失效主要的原因就是刃口的磨損，而且磨具制造的花費高，研制周期長，這就引起了一種新的切割技術的，那就是激光切割。
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硅鋼片的發展經歷了三個階段，早期的是熱軋硅鋼片，它的含硅量低，損耗高，在二十世紀四十年代左右就出現了冷軋無取向硅鋼片，這種硅鋼片含硅量高，而且損耗低，一推出就得到廣泛的應用，隨著研究的不斷深入，科學界發現鐵的結晶方向容易磁化，1934年美國采用冷軋和高溫熱處理結合的方法使得硅鋼片中的晶體沿著方向有規律的排序，使得它具有優良的磁性，并且逐步向工業化生產，雖然到目前為止硅鋼片的鐵損較大，鐵芯容易飽和，但因為它的生產工藝相對簡單，成本不高，所以現在硅鋼片仍然是電力變壓器比較常見的鐵芯材料。
二、硅鋼片的剪切要求
發電機、變壓器、電動機上用的硅鋼片的毛刺對它的電磁性有影響，硅鋼片的毛刺會影響電磁的特性、電機輸出功率、發電機壽命，疊片的時候毛刺會造成片間搭接短路引起漩渦損耗的增加，同時要降低疊片填充系數，所以要保證剪切后的硅鋼片基本上沒有毛刺。
展開 【科普】變壓器鐵芯的分類介紹
其常用組合如錳鋅(Mn Zn)系列、鎳鋅(Ni Zn)系列及鎂鋅(Mg Zn)系列.此種材具有高導磁率和阻抗性的物性，其使用頻率范圍由1kHz到超過200kHz.
2.低頻類：硅鋼片(LAMINATION)
硅鋼片用于低頻變壓器,其種類很多,按其制作工藝不同可分為A：鍛燒(黑片)、 N：無鍛燒(白片)兩種.按其形狀不同可分為：EI型、UI型、C 型、口型.
口型硅鋼片常在功率較大的變壓器中使用,它絕緣性能好,易于散熱,同時磁路短,主要用于功率大于500~1000W 和大功率變壓器.由兩個C型硅鋼片組成一套硅鋼片稱為CD 型硅鋼片，用CD型硅鋼片制作的電源變壓器在截面積相同的條件下，窗口愈越高，
變壓器功率越大.于鐵芯兩側可以分別安裝線圈，因此變壓器的線圈匝數可分配在兩個
線包上，從而使每個線包的平均匝長較短，線圈的銅耗減小.另外如果把要求對稱的兩個線圈分別繞在兩個線包上，可以達到完全對稱的效果.
由四個C型硅鋼片組成一套硅鋼片稱為ED 型硅鋼片.ED型硅鋼片制成的變壓器外形呈扁寬形，在功率相同的條件下ED 型變壓器比CD 型變壓器矮些，寬度大些，另外由于線圈安裝在硅鋼片中間，有外磁路， 因此漏磁小，對整體干擾小.但是它所有線圈都繞在一個線包上，線包較厚，故平均匝長較長，銅耗較大.
C 型鐵芯性能優異所制作之變壓器體積小、重量輕、效率高，裝配的角度來看，C型硅鋼片零件很少，通用性強，因此生產效率高，但是C型硅鋼片加工工序較多，作較復雜，需用專用設備制造，因而目前成本還較高.
展開 變壓器鐵心電磁振動仿真及影響因素研究
3 鐵心振動影響因素
大量實驗研究表明，加載勵磁電壓后鐵心振動的大小主要取決于硅鋼片的材料特性，在硅鋼片材料方面主要表現在磁致伸縮增量與等效彈性模量。材料在外加磁場狀態下會發生磁致伸縮應變，且這種應變隨著外界應力載荷變化而變化，直接關系到鐵心的振動大小。同時鐵心在疊片方向上的等效彈性模量也不容忽視，不同的外界載荷條件會使得硅鋼片層間結合面特性發生變化，其疊片方向上的等效彈性模量發生變化，進而間接影響鐵心的振動大小。鐵心的裝配工藝主要改變了鐵心層間夾緊力大小，不同的裝配載荷會改變硅鋼片鐵心的磁致伸縮以及彈性模量，下面分別對這兩種影響因素進行分析。
3. 1 硅鋼片磁致伸縮增量
對鐵心進行夾件裝配夾緊時，硅鋼片主要受到壓應力的影響。以往的研究表明［7］，硅鋼片磁致伸縮幅值隨壓應力變化很大，拉應力對其影響程度很小，壓應力變大，磁致伸縮增長迅速，不同應力條件下的硅鋼片磁致伸縮增量如圖 8 所示。
隨著預緊壓應力增大，磁致伸縮增量比值增大。利用磁致伸縮增量比值修正鐵心材料的磁致伸縮單值曲線，并導入到鐵心結構場中進行分析，計算得到不同磁致伸縮增量條件下鐵心的振動量。
圖 9 所示為鐵心不同磁致伸縮增量條件下鐵心各方向上的振動速度均值。
從圖 9 中可以看出，隨著壓應力增大，鐵心材料的磁致伸縮增量比值逐漸增大，鐵心在各方向上的振動均明顯增大且增速明顯。
3. 2 疊片方向彈性模量
由于鐵心為疊片結構，疊片方向彈性模量遠小于硅鋼片材料屬性。
展開 【收藏】全面了解配電變壓器的材料和構造
②較強磁場下磁感應強度（磁感）高，這使電機和變壓器的鐵心體積與重量減小，節約硅鋼片、銅線和絕緣材料等。
③表面光滑、平整和厚度均勻，可以提高鐵心的填充系數。
④沖片性好，易于加工。
⑤表面絕緣膜的附著性和焊接性良好，能防蝕和改善沖片性。
⑥基本無磁時效。
硅鋼片的分類及牌號定義
變壓器通常采用冷軋取向硅鋼片，以確保其空載的能效水平。冷軋取向硅鋼片按照性能和加工方式，又可分為普通冷軋取向硅鋼片、高導磁硅鋼片（或高磁感硅鋼片）、激光刻痕硅鋼片。通常，將50Hz，800A交變磁場（峰值）下，鐵心所達到的最小磁極化強度B800A=1.78T～1.85T的硅鋼片稱為普通硅鋼片，記為“CGO”，而B800A=1.85T以上的硅鋼片記為高導磁硅鋼片（高磁感硅鋼片），記為“Hi-B鋼”，Hi-B鋼其與常規硅鋼片的主要區別在于：Hi-B鋼的高斯方位織構度非常高，即在易磁化方向上的硅鋼晶粒排列位向整齊度非常高，工業上采用二次再結晶過程制造含硅量為3%的硅鋼片，Hi-B鋼的晶粒位向與軋制方向的平均偏差為3°，而普通硅鋼片為7°，從而使得Hi-B鋼有更高的磁導率，通常其B800A可達到1.88T以上，提高了高斯方位織構度以及磁導率可降低鐵損。
展開 【探討】10kV干式變壓器之我見——運行中的噪音
（5）變壓器本身的鐵心發出過大的聲響，這是變壓器最主要的噪音來源，干變鐵心所用的材料目前來看主要還是硅鋼片，硅鋼片型號不同，質量也不同，鐵心在導磁過程中會引起硅鋼片的磁致伸縮。
所謂硅鋼片的磁致伸縮就是當鐵心勵磁時，沿磁力線方向硅鋼片的尺寸要增加，而垂直于磁力線方向硅鋼片的尺寸要縮小。當鐵心中磁通密度達到一定數值時，每米長度下的硅鋼片磁致伸縮的尺寸一般為10 -7 ～10 -5 ｍｍ。
磁致伸縮使得鐵心隨著勵磁頻率的變化而周期地振動。鐵心硅鋼片隨著勵磁的工頻電壓會發生100次的磁致伸縮。所以減小因硅鋼片磁致伸縮而引起的噪聲的方法有：
①使用優質硅鋼片。優質硅鋼片的含硅量較高，具有較好的磁致伸縮，磁致伸縮通常用ε 表示，它等于勵磁時硅鋼片片長的變化量與片長的比值：ε ＝ΔＬ／Ｌ。
ε 大小取決于勵磁時硅鋼片中的轉動情況，而冷軋取向硅鋼片可使97％的硅鋼片中的晶粒有最佳方向，故而ε 值較小，有利于降低變壓器噪聲。
②降低鐵心的磁通密度Ｂ。實驗表明，一般磁通密度Ｂ 在1.5-1.8T 范圍內，如果鐵心中的磁通密度Ｂ 降低0.1T，鐵心的噪聲可降低2 -3 個ｄＢ（W），不過這樣會增加變壓器制造成本。
③改變結構。目前多數用的鐵心是疊片式的，搭接部位不好也會增加鐵心的噪音，而最新研制的立體型干式變壓器改變了傳統的平面結構，這種鐵心采用三相對稱立體式結構，采用卷繞方式沒有了搭接，使三相鐵心磁路對稱，三相電壓完全平衡，勵磁電流空載損耗顯著降低，從而使運行噪聲更低。
1.2 變壓器外部結構引起的噪音及解決方法
（1）干式變壓器一般都帶有風機冷卻系統，干式變壓器的異常噪音，也常常是風機系統的故障所引起的。
展開 
配電變壓器的主要材料及其構造
硅鋼片的分類及牌號定義
變壓器通常采用冷軋取向硅鋼片，以確保其空載的能效水平。冷軋取向硅鋼片按照性能和加工方式，又可分為普通冷軋取向硅鋼片、高導磁硅鋼片（或高磁感硅鋼片）、激光刻痕硅鋼片。通常，將50Hz，800A交變磁場（峰值）下，鐵心所達到的最小磁極化強度B800A=1.78T～1.85T的硅鋼片稱為普通硅鋼片，記為“CGO”，而B800A=1.85T以上的硅鋼片記為高導磁硅鋼片（高磁感硅鋼片），記為“Hi-B鋼”，Hi-B鋼其與常規硅鋼片的主要區別在于：Hi-B鋼的高斯方位織構度非常高，即在易磁化方向上的硅鋼晶粒排列位向整齊度非常高，工業上采用二次再結晶過程制造含硅量為3%的硅鋼片，Hi-B鋼的晶粒位向與軋制方向的平均偏差為3°，而普通硅鋼片為7°，從而使得Hi-B鋼有更高的磁導率，通常其B800A可達到1.88T以上，提高了高斯方位織構度以及磁導率可降低鐵損。Hi-B鋼的另一個特點是鋼片表面附有的玻璃膜和絕緣涂層的彈性張力為3~5N/mm2，較普通取向硅鋼片的1~2 N/mm2更優，鋼帶表面的高張力層可減少磁疇寬度，減少異常渦流損耗。
展開 變壓器為什么要一點接地，多點接地不是更可靠嗎？
因為鐵芯的硅鋼片相互之間是絕緣的，這是為了防止產生較大的渦流，因此，切不可將所有的硅鋼片都接地或多點接地，否則，將造成較大的渦流而使鐵芯嚴重發熱。
變壓器的鐵芯接地，通常是將鐵芯的任意一片硅鋼片接地。因為硅鋼片之間雖然絕緣，但其絕緣電阻數值是很小的，不均勻的強電場和強磁場，可以使硅鋼片中感應的高壓電荷通過硅鋼片從接地處流向大地，但卻能阻止渦流從一片流向另一片。所以，只要將鐵芯的任意一片硅鋼片接地，那么，就等于將整個鐵芯都接地了。
需要注意的是：變壓器的鐵芯必須是一點接地，不能是兩點接地，更不能多點接地，因為多點接地是變壓器的常見故障之一。
變壓器鐵芯為什么不能多點接地？
因為變壓器鐵芯疊片之所以只能一點接地，是因為假如有兩點以上接地，這樣接地點之間就可能形成回路。當主磁道穿過此閉合回路的時候，就會在其中產生了循環電流，造成內部過熱引發事故。燒熔的局部鐵芯會形成鐵芯片間的短路故障，使得鐵損變大，嚴重會影響變壓器的性能和正常工作，只能更換鐵芯硅鋼片加以修復，因此變壓器不允許多點接地只能有且只有一點接地。
多點接地容易形成環流，易發熱
變壓器在運行過程中，其鐵芯以及夾件等金屬部件均處在強電場之中，因為靜電感應會在鐵芯及金屬部件上產生懸浮電位，而這一電位會對地放電，這當然是不行的，所以，鐵芯以及其夾件等都必須正確和可靠地接地（只有穿心螺栓的除外）。而鐵芯只允許一點接地，如果有兩點或者多點接地，鐵芯就會與接地點和大地構成了閉合的回路。變壓器運行的時候，有磁通就會穿過此閉合回路，就會產生所謂的環流，引起鐵芯的局部過熱，甚至燒毀金屬部件以及絕緣層。
綜上所述：變壓器的鐵芯只能一點接地，不能兩點或者多點接地。
展開 【科普】變壓器空載損耗具體介紹
影響變壓器空載性能的因素很多，如硅鋼片的材料性能，加工工藝及裝備、鐵芯的結構形式等。要制造出空載損耗更低的變壓器，一方面要用單位損耗更低的硅鋼片；另一方面要改進結構和提高制造工藝水平。但不能單純靠使用單位損耗更低的硅鋼片來降低空載損耗，這樣會增加鐵芯制造成本。而通過改進結構和提高制造工藝水平降低空載損耗，既能夠節約材料，又能節約成本和能源，只有在結構和工藝水平已經改進還不能滿足性能需要的情況下，才采用單位損耗更低的硅鋼片。
變壓器為什么要一點接地，多點接地不是更可靠嗎？
因為鐵芯的硅鋼片相互之間是絕緣的，這是為了防止產生較大的渦流，因此，切不可將所有的硅鋼片都接地或多點接地，否則，將造成較大的渦流而使鐵芯嚴重發熱。
變壓器的鐵芯接地，通常是將鐵芯的任意一片硅鋼片接地。因為硅鋼片之間雖然絕緣，但其絕緣電阻數值是很小的，不均勻的強電場和強磁場，可以使硅鋼片中感應的高壓電荷通過硅鋼片從接地處流向大地，但卻能阻止渦流從一片流向另一片。所以，只要將鐵芯的任意一片硅鋼片接地，那么，就等于將整個鐵芯都接地了。
需要注意的是：變壓器的鐵芯必須是一點接地，不能是兩點接地，更不能多點接地，因為多點接地是變壓器的常見故障之一。
■ 變壓器鐵芯為什么不能多點接地。
因為變壓器鐵芯疊片之所以只能一點接地，是因為假如有兩點以上接地，這樣接地點之間就可能形成回路。
當主磁道穿過此閉和回路的時候，就會在其中產生了循環電流，造成內部過熱引發事故。
燒熔的局部鐵芯會形成鐵芯片間的短路故障，使得鐵損變大，嚴重會影響變壓器的性能和正常工作，只能更換鐵芯硅鋼片加以修復，因此變壓器不允許多點接地只能有且只有一點接地。
■ 多點接地容易形成環流，易發熱。
變壓器在運行過程中，其鐵芯以及夾件等金屬部件均處在強電場之中，因為靜電感應會在鐵芯及金屬部件上產生懸浮電位，而這一電位會對地放電，這當然是不行的，所以，鐵芯以及其夾件等都必須正確和可靠地接地（只有穿心螺栓的除外）。
而鐵芯只允許一點接地，如果有兩點或者多點接地，鐵芯就會與接地點和大地構成了閉合的回路。
變壓器運行的時候，有磁通就會穿過此閉合回路，就會產生所謂的環流，引起鐵芯的局部過熱，甚至燒毀金屬部件以及絕緣層。
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