｜馬達矽鋼片低鐵損劣化沖切製程研究

摘要：沖切製程，為生產馬達矽鋼片一種常用的製程，然而此生產方式將導致其電磁特性劣化。而沖切製程中，常用以改善沖切品質之參數有：沖切間隙、沖切速度、壓料力等。本研究選用中鋼之50CS290矽鋼片，藉由沖切間隙與壓料力之調整，降低其因沖切製程造成之鐵損劣化程度，以提供馬達設計與沖切製程之參考。

Abstract: In light of global energy shortages and the rapidly changing environment due to the impact of pollution, how to develop alternative energy sources and to reduce energy consumption are highly important current issues. The promotion of electric vehicles, as well as improving motor efficiency, is a top priority. Punching electrical steel is one commonly used method in the production of the motor. Parameters important to improving the punching quality are gap punching, cutting speed, and the force of the binder. In this study, the steel 50CS290 is used for comparison, and with appropriate adjustments to the punching parameters we can understand the impact of the deterioration of the iron loss in electrical steel.

關鍵詞：矽鋼片、鐵損、沖切

Keywords：Electrical steel, Iron loss, Punching

前言
感應馬達中轉子與定子的主要材料均是矽鋼片，佔40 %以上，且鐵損佔感應馬達總損失約30~50 %以上，而鐵損並非選定矽鋼片材料後即大致底定，若不當的沖切參數設計，也會造成鐵損增加到總損失的40~60 %以上，使馬達損失額外再增加。

其中，矽鋼片又稱電磁鋼片，相較於其他導磁材料，具有良好的低鐵損高導磁特性，因此大部分的馬達或變壓器鐵芯，都是由此材料製造而成。而大量製造鐵芯片的方式，又以沖切製程最有效率，因其具有以下優勢：

（1） 成本：
　　a. 適合大量生產，成本低、產能高。
　　b. 若模具妥善設計規劃，可減少廢料，並可回收再利用。
　　c. 沖床加工操作簡易，操作人員技術門檻低。

（2） 機械特性：
　　a. 輕量化、高剛性。
　　b. 成品尺寸，具有高度一致性。

然而，矽鋼片的低鐵損特性，卻會因加工過程中，因沖切造成之殘留應力，進而使鐵損劣化（如圖1所示） [1]；以往採取的補救措施，是將沖切成型後之鐵芯片，送進熱處理爐內進行退火以消除殘留應力。

由圖2可知，退火本身即是一費時又耗能的製程，且矽鋼片尺寸還可能因退火而使尺寸精度降低，或造成矽鋼片間絕緣保護層破壞，因此，為了確保矽鋼片上絕緣塗膜之完整性，必須在爐內環境進行充氮保護，或將爐內空氣抽真空等處理。射