Veränderung des weichmagnetischen Verhaltens von Fe-Si Elektroblech unter mechanisch-zyklischer Langzeitbeanspruchung

In den letzten Jahren hat die Entwicklung von Elektrofahrzeugen stark zugenommen. Bei zukünftigen Antriebskonzepten spielen Elektromotoren eine entscheidende Rolle, da von Ihnen die Effizienz des Antriebs abhängt. Der aktuelle Trend geht zu immer kleiner werdenden Elektromotoren mit höheren Drehgeschwindigkeiten, in welchen das Material besonders in den Fokus rückt. Bei den einge-setzten Elektroblechen treten durch stetige Drehzahlwechsel hohe Flieh- und Magnetkräfte auf die zu lokalen Spannungen führen und damit die lokalen magnetischen Eigenschaften beeinträchtigen.
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In dieser Arbeit werden die magnetischen Eigenschaften von taillier-ten Fe-Si Blechstreifen nach zyklischer Beanspruchung für Ober-spannungen unterhalb der Streckgrenze untersucht. Die magnetische Charakterisierung erfolgt nach einem genormten Messverfahren mit einem speziell für die Messung von taillierten Blechstreifen konzipier-ten Single Sheet Tester. Bei der Charakterisierung werden die stati-schen Kommutierungskurven sowie die statischen und dynamischen Hysteresen gemessen. Mittels Verlustseparation werden die Einflüs-se mechanischer Zyklierung für die Hysterese-, Wirbelstrom- und Anomalieverluste bewertet. Zusätzlich zur spannungskontrollierten mechanischen Zyklierung wird der Einfluss einer dehnungskontrol-lierten Zyklierung bewertet. Als weiteres wird auch der Einfluss verschiedener Spannungs-verhältnisse und der Temperatureinfluss bei der mechanischen Zyklierung auf die magnetischen Eigenschaf-ten untersucht. Aus den gewonnenen Kennwerten wird eine Korrelati-on zwischen der Mechanik, der Magnetik und der Mikrostruktur abgeleitet. Unter Verwendung der Rasterelektronenmikroskopie und der Transmissionselektronenmikroskopie wird hierfür das Gefüge und die Versetzungsstruktur untersucht.

In recent years, the amount of research and development work on electric vehicles has increased greatly. Future concepts on driving, such as electric motors, will play a crucial role in electric vehicles, as their efficiency impacts the performance of the engine. The cur-rent trend moves towards small electric motors with high-speed rotations. Particularly in these types of engines, the soft magnetic material becomes a center of the focus. Internal rotors with embed-ded permanent magnets get effected the most due to the electrical sheet formed by the load-bearing element. ... mehrDue to smaller cross-sectional areas, centrifugal and magnetic forces increase, which subsequently causes higher local mechanical stress. This effect must be taken into account when designing the rotor geometry.
In this work, the magnetic properties of waisted Fe-Si electrical steel strips are investigated after application of cyclic stress with upper load limits below the yield strength. The magnetic characterization was carried out according to a standardized measuring method with a single sheet tester specifically designed for the measurement of waisted steel strips. To investigate the influence after cyclic stress, the static commutation curve as well as the static and dynamic hysteresis were measured. Loss separation is used to evaluate the effects of mechanical cycling on hysteresis, eddy current, and ex-cess losses. In addition to load-controlled mechanical cycling, the influence of strain-controlled cycling was evaluated. Furthermore, the influence on the magnetic properties of different stress ratios and temperature during the mechanical cycling were also investigated. From the obtained characteristic values, a correlation was observed between the mechanics, the magnetics and the microstructure. To further characterize the effects of this stress, a research on the microstructure and the dislocation structure was performed using scanning and transmission electron microscopy.