微电机结构工艺系列讲座
第二讲 软磁铁心的结构与工艺
宋立伟，尚 静．张子忠
(哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨 150001)
软磁铁心是电机主要的功能部件之一，它的性能直接影响电机的性能，因此软磁铁心的结构与工艺是微电机结构工艺中的重要组成部分。
l软磁铁心材料的主要种类、性能与选用
在微电机中，常用的软磁铁心材料包括：硅钢片、电工纯铁、铁镍合金、铁铝合金和软磁铁氧体等，与硬磁材料不同，软磁材料的矫顽力Hc值都很小。在这些软磁材料中，硅钢片是应用****泛的，按制造工艺的不同，硅钢片可分为冷轧和热轧两大类，热轧硅钢片分低硅钢片和高硅钢片，低硅钢片含硅量在百分之一点八～百分之二点八，高硅钢片含硅量在百分之二点八～百分之四点八；冷轧硅钢片分各向同性(无取向)和各向异性(有取向)两种，冷轧无取向硅钢片按含硅量分为低硅钢片和高硅钢片，低硅钢片含硅量低于百分之零点五，高硅钢片含硅量高于百分之零点五。
软磁材料的基本磁性能由磁化曲线、磁导率曲线和磁滞回线等3条曲线来说明。磁化曲线是指磁性材料在磁化过程中磁感应强度B随磁场强度H变化的关系曲线。在磁化曲线上任意一点的B和H的比值为该点的磁导率μ，磁导率曲线是指μ和H的关系曲线，磁导率曲线上的****值μm和初始值μi分别称为****磁导率和初始磁导率，如图1所示。当连续缓慢地改变外磁场的磁场强度一个循环周期，形成的B—H闭合磁化曲线，即为材料的磁滞回线，当H=O时，B有剩磁Br,使B降为0时所加的反向磁场强度的****值为材料的矫顽力Hc，如图2所示。软磁材料有小的磁滞回线面积、小的Br和Hc值，因而有较小的磁滞损耗。
软磁材料的物理机械性能包括材料的密度、电阻率、导热系数、机械强度、弹性、硬度和延伸率等，不同种类的软磁材料物理机械性能有很大差异，常用软磁铁心的材料种类、特点和应用如表1所示。
在选用软磁铁心材料时应从以下儿方而考虑：
(1)磁场性质。电机铁心磁路中的磁场有恒定磁场和交变磁场两类，工作在恒定磁场中的铁心，可用磁导率和饱和磁密高的电工纯铁或10号钢等；工作在交变磁场中的铁心应考虑既保证磁导率和饱和磁密，又保证铁损的要求。
(2)冲片铁心磁导率的方向性和均匀性。硅钢片又有取向和无取向两类，通常电机铁心采用无取向硅钢片，但即使是无取向硅钢片，相对轧制方向不同，材料的磁性能也有一定差异，因此对于各向同性要求较高的电机铁心，应采取设置记号槽和冲裁后错槽叠片等措施。
(3)电机铁心工作磁密的高低。电机铁心工作磁密可分高低两类，功率电机铁心工作磁密高．信号电机铁心工作磁密低，对工作磁密高(如B)1～1．5T)的铁心可选用硅钢片或电工纯铁，对工作磁密低(如B<0．75T)的控制及信号类微电机铁心可选用铁镍台金材料等。
(4)铁心损耗的大小。结构工艺对铁心损耗的影响应从两方面考虑，一是硅钢片厚度的选择，薄片铁损小，但叠片数增加，冲裁和叠压的工作量增加；厚片铁损增加，但冲裁和叠片的工作量减小，因此应综合考虑；二是电机钦心重量大小的考虑，对大功率电机应选用小铁损值的软磁材料，对小功率电机铁心总质量小，铁心材料的单位铁损值可以适当放宽。
(5)价格。材料的价格也是很重要的一个方面，选用时应根据电机的成品价格选择棚应价格水平的铁心材料。
2铁心冲片与铁心的结构与技术要求
2．1冲片与铁心的结构
软磁铁心是微电机的主要功能部件，其结构型式对整台电机的总体结构有重要影响，微电机的软磁铁心从结构上可分为整体式铁心和叠片式铁心。
(1)整体式铁心是由整体软磁材料加工而成的，其中一类工作在恒定磁场中，一般采用电工纯铁或铁镍合金棒料、锻材等加工而成；另一类工作在交变磁场中，一般采用钦镍台金、煅压型材或粉末压制软磁铁氧体等加工而成。
(2)叠片式铁心由娃钢片等板利首先经冷冲压加工成冲片，然后根据要求叠压成铁心，叠片式铁心按冲裁及叠压方式不同又可分为叠装式、卷叠式和卷绕式等，其中叠装式铁心应用****。叠装式铁心常用的几种定转子冲片见图3、图4， |
