硅钢片涂层表面绝缘电阻测试方案

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1、硅钢片涂层表面绝缘电阻测试装置1立题依据、科学意义及创新特色1.1背景分析及立题依据从1973年到20世纪末，世界终端能源消费总量增长了48.8％，其中电力的比重增加了58.8％。在中国，新能源仍是辅助能源，目前我国单位GDP和发达国家相比，1美元GDP产出所耗电能是美国的2.29倍，是德国的4．18倍，所以电力节能有相当可观的潜力。电动机作为耗用电能的产品广泛应用于工业、商业、公共设施和家电等各个领域。电动机用电量占工业总用电量2／3左右，约占总用电量的50％，提高电动机效率水平对降低电能消耗和节省能源具

2、有重要意义。硅钢被广泛用作电机及中小型变压器铁芯的原材料，在全球减少能源浪费，提高能源利用率的浪潮中扮演着重要角色。硅钢俗称矽钢片或硅钢片，是电力、电子和军事工业不可或缺的含碳极低的硅铁软磁合金，亦是产量最大的金属功能材料，其产量约占世界钢材产量的1%，它是含硅0.8%-4.8%的硅铁合金，经热、冷轧成厚度在1mm以下的硅钢薄板。加入硅可提高铁的电阻率和最大磁导率，降低矫顽力、铁芯损耗（铁损）和磁时效，主要用作各种电机、发电机和变压器的铁芯。对硅钢性能的要求主要是：①铁损低，这是硅钢片质量的最重要指标。各国

3、都根据铁损值划分牌号，铁损愈低，牌号愈高。②表面绝缘膜的附着性和焊接性良好，能防蚀和改善冲片性。③表面光滑、平整和厚度均匀，可以提高铁芯的填充系数。④冲片性好，对制造微型、小型电动机更为重要。⑤较强磁场下磁感应强度（磁感）高，这使电机和变压器的铁芯体积与重量减小，节约硅钢片、铜线和绝缘材料等。⑥基本无磁时效。涂层是硅钢片很重要的品质项目。硅钢片表面经化学涂层处理，而附着一层薄膜，可提供绝缘、防锈和润滑的功能。绝缘性防止铁芯叠片间发生短路而增大涡流损耗，提高其电磁性能；防锈性避免钢片在加工、储藏过程中生锈；润

4、滑性可改善硅钢片的冲片性及提升模具的寿命。因此，硅钢表面涂层需要具有良好的绝缘性和较高的层间电阻，而涂层作为一种改善材料性能的有力手段正日益受到大力推崇。硅钢片每片之间的要绝缘的原因：1、硅钢片本身也是导电体，在交流磁通的作用下，在铁心内也产生了感应电流。这是无法避免的。2、铁心是一个整体，相当于是一个面积很大的导体，电路又短，其电阻值非常的小，虽然感应的电压并不高，但电流却很大。这样产生了极大的涡流（环流）损耗。严重时，会将铁心发热局部熔化，俗称为铁心“失火”。3、每片之间涂了绝缘漆之后，使铁心在产生的那

5、个截面，被分割成很多的小截面的导体。这样其电阻就变大了。所以涂了漆的铁心，虽然也存在涡流损耗（属于铁耗的一部分），但也小了很多很多。4、硅钢片越薄，其损耗就越小。5、硅钢片在不同的用途下，对绝缘漆的要求也不同。硅钢片表面绝缘漆的检测就显得非常重要了，对后期硅钢片的加工，耐腐蚀，附着性，保护性，功能实现等各方面有着直接的影响。1.2国内外研究现状及发展趋势最早硅钢表面绝缘电阻的测量是基于万用电表的，这种测量是一种点测量，测量范围只涵盖了万用电表的触头与硅钢涂层所接触的那一点，由于硅钢片涂层厚度难以达到完全均匀

6、，所以硅钢片上点与点之间的表面绝缘电阻值难以达到一致，有时误差很大，因此用万用电表所得的硅钢片表面绝缘电阻测量值无法真实准确的反映出整块硅钢的绝缘电阻值，参考意义不大。目前，国内外使用的硅钢表面绝缘电阻设备主要使用以下两种方法来测量表面绝缘电阻：方法一：测试原理如图1图1.1硅钢表面绝缘电阻测试原理图一图中A为电流表，V为电压表。测量的一个电极是由10根带有极头（面积）的黄铜棒组成，10根黄钢棒并联连接，极头紧贴涂层表面；另一个电极由钻头和钢板基体组成（钻头穿透层与钢板基体连成一体）。方法二：测试原理如图2

7、图1.2硅钢表面绝缘电阻测试原理图二在规定的电压和压力条件下，将10个固定面积的金属触头（面积）加到钢板的一个涂层表面上。通过测试流过10个触头的电流来评定表面涂层绝缘的效能。连接在5Ω±1%电阻和钻头间的电压稳定在500mV± 0.5%，单个电极的分流电流在0 ~ 1A的范围。钻头起到与试样金属基板接触构成电流回路的作用。由于硅钢表面绝缘电阻测试是超精密装置，所以并不仅仅只知道了原理就可以造出来的，国内只有武钢和中国计量院成功研发出来了该装置，但都存在着设备价钱高，体积大，精度不够，重复性不好等问题。国外

8、硅钢表面绝缘电阻测试装置的精度、操作性，总体比国内高，特别是加拿大、日本发达国家。上述的国家的大公司都有标准的产品面市，国内也有代理商在销售他们的产品，但在价钱方面比国内产品高了几个档次。本装置在符合国标要求的情况下，使用最简单实用的电路，最易于操作的上位机软件，最轻便的机械加工，最耐用的控制板来完成硅钢涂层表面绝缘电阻的测试。1.3创新特色1.整套装置的机械单元、电路单元、软件控制单元三个部分的研制实现了自动控