La principale materia prima per i nuclei dei motori è costituita da lamiere di acciaio al silicio. Attualmente, le più comunemente utilizzate sono le lamiere laminate a freddo 470, 600 e 800, tra le quali le lamiere 470 e 600 sono impiegate più frequentemente nei motori ad alta efficienza.
1. Bassa perdita.
La perdita nel nucleo a una determinata frequenza e intensità di induzione magnetica è un indicatore fondamentale per le lamiere di acciaio elettrico. La perdita nel nucleo è composta da due parti: perdita per isteresi e perdita per correnti parassite. La perdita per isteresi è il consumo di energia causato dalla magnetizzazione alternata del nucleo, che è correlata alla composizione del materiale e alla dimensione dei grani, e può essere rappresentata dall'area del ciclo di isteresi. La perdita per correnti parassite è la perdita di resistenza causata dalle correnti parassite generate durante la magnetizzazione alternata del nucleo, che è correlata alla resistività intrinseca del materiale e allo spessore. Pertanto, per ridurre la perdita nel nucleo, le lamiere di acciaio elettrico hanno uno spessore minore e una resistività maggiore.
2. Elevata conduttività magnetica.
Maggiore è la conduttività magnetica, minore sarà l'area della sezione trasversale del circuito magnetico che potrà essere ridotta a parità di flusso, con conseguente risparmio di rame nell'avvolgimento di eccitazione e riduzione delle dimensioni del motore.
3. Buone proprietà di laminazione.
Le lamiere di acciaio elettrico devono avere una durezza adeguata, né troppo fragili né troppo morbide. La superficie deve essere liscia, piana e di spessore uniforme (con il requisito del controllo della differenza di spessore delle lamiere), il che favorisce la punzonatura dello stampo e migliora il coefficiente di impilamento. Lo stesso stampo può essere utilizzato per le lamiere di acciaio laminate a freddo e la sua durata può essere notevolmente estesa rispetto alle lamiere di acciaio laminate a caldo. Alcune lamiere di acciaio elettrico laminate a freddo con rivestimenti inorganici o organici possono aumentare il numero di punzonature per passaggio dello stampo di quasi dieci volte dopo una rettifica. ●Basso costo e facilità d'uso. Oltre ai requisiti di cui sopra, alcuni motori spesso hanno requisiti più elevati per i materiali conduttivi magnetici. Ad esempio, bassa perdita di campo magnetico e bassa espansione magnetica. Questi requisiti sono vari e devono essere considerati in modo completo.
● Lamiera di acciaio al silicio
Si tratta di una lega di acciaio contenente silicio, laminata in sottili lamiere. Viene generalmente chiamata lamiera di acciaio al silicio. A seconda del processo di produzione, si distingue in lamiera di acciaio al silicio laminata a caldo (ormai in gran parte abbandonata) e lamiera di acciaio al silicio laminata a freddo. Quest'ultima può essere ulteriormente suddivisa in tipi orientati e non orientati. Attualmente, le lamiere di acciaio al silicio vengono fornite principalmente in forma di fogli. Per migliorare le proprietà magnetiche e ridurre la resistenza al taglio, le lamiere di acciaio al silicio prodotte in Cina sono state sottoposte a un trattamento di ricottura nel laminatoio.
●Lamiera di acciaio al silicio senza piombo
Il nucleo del motore utilizza lamierini di acciaio al silicio anziché piastre di acciaio a basso tenore di carbonio e ferro puro. Questo ha rappresentato un significativo progresso storico. I lamierini di acciaio al silicio a basse perdite hanno migliorato le prestazioni del motore e ne hanno ridotto le dimensioni. Oggi, invece di utilizzare lamierini di acciaio al silicio, si utilizzano lamierini di acciaio a basso silicio (noti anche come nastri di acciaio elettrico a basso tenore di carbonio o nastri di acciaio elettrico in ferro puro) per realizzare i nuclei dei motori di piccole dimensioni, poiché i moderni lamierini di acciaio a basso silicio prodotti con tecnologie all'avanguardia presentano caratteristiche diverse rispetto alle originali piastre di acciaio a basso tenore di carbonio. Questi lamierini non solo hanno un'elevata forza di induzione magnetica, ma anche perdite nel ferro simili a quelle dei lamierini di acciaio al silicio. I piccoli motori a corrente alternata progettati e realizzati con lamierini di acciaio a basso silicio possono ulteriormente ridurre le dimensioni, il peso e i costi. Inoltre, poiché i lamierini di acciaio a basso silicio sono più morbidi, consentono di aumentare la velocità di punzonatura e di prolungare la durata degli stampi. Attualmente, i lamierini di acciaio a basso silicio sono ampiamente utilizzati come materiale per i nuclei dei motori di piccole dimensioni in molti paesi esteri. Nei paesi industrializzati, il loro utilizzo rappresenta circa il 50-60% della produzione totale di lamiere di acciaio elettrico.
Attualmente, esistono due situazioni in cui le fabbriche di motori utilizzano lamiere di acciaio non al silicio. La prima prevede che le lamiere di acciaio non al silicio, dopo la laminazione a freddo, vengano punzonate direttamente in lamiere e successivamente sottoposte a ricottura in fabbrica; la seconda prevede che le lamiere di acciaio ricotte fornite dall'acciaieria vengano punzonate e utilizzate direttamente dalla fabbrica di motori. Le lamiere di acciaio non al silicio sono materiali ad alta conduttività magnetica e la loro intensità di induzione magnetica e le perdite sono molto sensibili alle sollecitazioni meccaniche. Pertanto, dopo la punzonatura e prima dell'utilizzo, l'eliminazione della ricottura di rinforzo è una misura importante per migliorare le prestazioni magnetiche. Il trattamento termico delle lamiere di acciaio non al silicio richiede attrezzature specializzate, ma la maggior parte delle fabbriche di motori nel nostro paese non dispone ancora di tali attrezzature. Questo è un problema che deve essere risolto quando si utilizzano lamiere di acciaio non al silicio.
● Il contenuto di silicio e le impurità di silicio hanno un'influenza decisiva sulle prestazioni delle lamiere di acciaio al silicio. Dopo l'aggiunta di silicio al ferro, la resistività aumenta e si favorisce anche la separazione delle impurità di carbonio dannose. Generalmente, quando al ferro puro viene aggiunto silicio, l'intensità dell'induzione magnetica diminuisce leggermente, ma le perdite di ferro si riducono significativamente. Con l'aumentare del contenuto di silicio, aumentano la durezza e la fragilità, il che rende difficili la laminazione, la stampatura, il taglio e la lavorazione meccanica. Attualmente, il contenuto di silicio delle lamiere di acciaio al silicio non supera generalmente il 4,5%. Se il contenuto di silicio è superiore, la laminazione e la lavorazione risultano difficoltose.
●Spessore.Considerando che la perdita per correnti parassite nel nucleo di ferro è proporzionale al quadrato dello spessore della lamiera d'acciaio, per lo stesso tipo di lamiera d'acciaio al silicio, minore è lo spessore, minori sono le perdite nel nucleo di ferro, ma aumentano i tempi di produzione del nucleo e diminuisce il coefficiente di impilamento. Generalmente, i motori utilizzano lamiere d'acciaio al silicio con uno spessore di 0,5 millimetri, mentre quando i requisiti di perdita nel nucleo di ferro dei grandi generatori a turbina a vapore sono molto stringenti, si utilizzano lamiere d'acciaio al silicio con uno spessore di 0,35 millimetri.
●Stress.Durante i processi di taglio, impilamento o avvolgimento del nucleo di ferro, si generano tensioni che deteriorano le prestazioni magnetiche e aumentano le perdite di ferro. In un raggio di circa 1 millimetro su entrambi i lati della linea di taglio (o rottura), si forma una zona di tensione residua visibile, di colore nero. Generalmente, si può ricorrere a un trattamento di ricottura per eliminare le tensioni e ripristinare le prestazioni magnetiche originali; le prestazioni magnetiche delle lamiere di acciaio al silicio laminate a freddo ad alte prestazioni sono più sensibili alle tensioni.
Data di pubblicazione: 4 marzo 2026