微電機結構工藝系列講座
第二講 軟磁鐵心的結構與工藝
宋立偉，尚 靜．張子忠
(哈爾濱工業大學，黑龍江哈爾濱 150001)
軟磁鐵心是電機主要的功能部件之一，它的性能直接影響電機的性能，因此軟磁鐵心的結構與工藝是微電機結構工藝中的重要組成部分。
l軟磁鐵心材料的主要種類、性能與選用
在微電機中，常用的軟磁鐵心材料包括：硅鋼片、電工純鐵、鐵鎳合金、鐵鋁合金和軟磁鐵氧體等，與硬磁材料不同，軟磁材料的矯頑力Hc值都很小。在這些軟磁材料中，硅鋼片是應用****泛的，按制造工藝的不同，硅鋼片可分為冷軋和熱軋兩大類，熱軋硅鋼片分低硅鋼片和高硅鋼片，低硅鋼片含硅量在百分之一點八～百分之二點八，高硅鋼片含硅量在百分之二點八～百分之四點八；冷軋硅鋼片分各向同性(無取向)和各向異性(有取向)兩種，冷軋無取向硅鋼片按含硅量分為低硅鋼片和高硅鋼片，低硅鋼片含硅量低于百分之零點五，高硅鋼片含硅量高于百分之零點五。
軟磁材料的基本磁性能由磁化曲線、磁導率曲線和磁滯回線等3條曲線來說明。磁化曲線是指磁性材料在磁化過程中磁感應強度B隨磁場強度H變化的關系曲線。在磁化曲線上任意一點的B和H的比值為該點的磁導率μ，磁導率曲線是指μ和H的關系曲線，磁導率曲線上的****值μm和初始值μi分別稱為****磁導率和初始磁導率，如圖1所示。當連續緩慢地改變外磁場的磁場強度一個循環周期，形成的B—H閉合磁化曲線，即為材料的磁滯回線，當H=O時，B有剩磁Br,使B降為0時所加的反向磁場強度的****值為材料的矯頑力Hc，如圖2所示。軟磁材料有小的磁滯回線面積、小的Br和Hc值，因而有較小的磁滯損耗。
軟磁材料的物理機械性能包括材料的密度、電阻率、導熱系數、機械強度、彈性、硬度和延伸率等，不同種類的軟磁材料物理機械性能有很大差異，常用軟磁鐵心的材料種類、特點和應用如表1所示。
在選用軟磁鐵心材料時應從以下兒方而考慮：
(1)磁場性質。電機鐵心磁路中的磁場有恒定磁場和交變磁場兩類，工作在恒定磁場中的鐵心，可用磁導率和飽和磁密高的電工純鐵或10號鋼等；工作在交變磁場中的鐵心應考慮既保證磁導率和飽和磁密，又保證鐵損的要求。
(2)沖片鐵心磁導率的方向性和均勻性。硅鋼片又有取向和無取向兩類，通常電機鐵心采用無取向硅鋼片，但即使是無取向硅鋼片，相對軋制方向不同，材料的磁性能也有一定差異，因此對于各向同性要求較高的電機鐵心，應采取設置記號槽和沖裁后錯槽疊片等措施。
(3)電機鐵心工作磁密的高低。電機鐵心工作磁密可分高低兩類，功率電機鐵心工作磁密高．信號電機鐵心工作磁密低，對工作磁密高(如B)1～1．5T)的鐵心可選用硅鋼片或電工純鐵，對工作磁密低(如B<0．75T)的控制及信號類微電機鐵心可選用鐵鎳臺金材料等。
(4)鐵心損耗的大小。結構工藝對鐵心損耗的影響應從兩方面考慮，一是硅鋼片厚度的選擇，薄片鐵損小，但疊片數增加，沖裁和疊壓的工作量增加；厚片鐵損增加，但沖裁和疊片的工作量減小，因此應綜合考慮；二是電機欽心重量大小的考慮，對大功率電機應選用小鐵損值的軟磁材料，對小功率電機鐵心總質量小，鐵心材料的單位鐵損值可以適當放寬。
(5)價格。材料的價格也是很重要的一個方面，選用時應根據電機的成品價格選擇棚應價格水平的鐵心材料。
2鐵心沖片與鐵心的結構與技術要求
2．1沖片與鐵心的結構
軟磁鐵心是微電機的主要功能部件，其結構型式對整臺電機的總體結構有重要影響，微電機的軟磁鐵心從結構上可分為整體式鐵心和疊片式鐵心。
(1)整體式鐵心是由整體軟磁材料加工而成的，其中一類工作在恒定磁場中，一般采用電工純鐵或鐵鎳合金棒料、鍛材等加工而成；另一類工作在交變磁場中，一般采用欽鎳臺金、煅壓型材或粉末壓制軟磁鐵氧體等加工而成。
(2)疊片式鐵心由娃鋼片等板利首先經冷沖壓加工成沖片，然后根據要求疊壓成鐵心，疊片式鐵心按沖裁及疊壓方式不同又可分為疊裝式、卷疊式和卷繞式等，其中疊裝式鐵心應用****。疊裝式鐵心常用的幾種定轉子沖片見圖3、圖4， |
