Este trabalho analisa o efeito da descarbonetação nas perdas magnéticas de aços elétricos semiprocessados, após recozimento final, descarbonetante e/ou não-descarbonetante. Neste trabalho foi utilizado um aço de baixo carbono (600ppm de C) encruado a 4-6% de deformação, tipo COSCORE 55O. Foi notado que o recozimento descarbonetante reduz rapidamente (poucos minutos de tratamento térmico) o teor de carbono do aço a níveis baixos (abaixo de 100ppm de C), reduzindo também as Perdas magnéticas totais (abaixo de 10W/Kg). Verifica-se que recozimentos de 20 e 40 minutos são tempos suficientes para produzir aços com baixas Perdas e baixo teor de C. É mostrado também que recozimento descarbonetante influencia na recristalização de aços carbono encruado. Verificou-se que, durante recozimento descarbonetante, o espaçamento entre as lâminas influenciou a microestrutura e as perdas magnéticas do material. A análise de Textura cristalográfica do material revela que quanto maior o nível de umidade do ensaio, maior a redução da intensidade de fibra Gama, (111)//DN, e aumento da intensidade de textura cristalográfica Goss, ou seja, grãos com orientação cristalográfica, (110)// de grande intensidade é obtido. / This work analyzes the effects of decarburizing annealing on the magnetic, microstructure and texture properties of semiprocessed electrical steels after annealing. A rolles low-carbon electrical steel (0,06%wt/wt Carbon) sheet was used in the experiments. It was verified that decarburizing annealings decrease quickly carbon content (after few minutes of thermal treatment) to levels lower than 100ppm, and after annealing the magnetic losses fastly decreases until below 10W/Kg. It was seen that decarburizing annealings for 20 and 40 minutes are enough to produce low magnetic losses and low carbon content steels. The annealings resulted in low magnetic losses steels whenever microstructure recrystallization has occurred, associated with decarburization. It was noticed that, during decarburizing annealing, the spacing between sheets affected the microstructure and magnetic losses of the material. Crystallographic texture analysis of material reveals that the bigger the annealing humidity, Gama fiber, (111)//DN, decreases and Goss texture, (110)//, increases.

Resources limitation in corporation renders the need for open innovation to advance their competence. Open innovation suggests utilization of outside resources can improve internal innovation and the internal IP¡¦s shall extend their usage beyond the boundary of firm to reach maximum benefit. The most remarkable open innovation paradigm in the history was IBM¡¦s release of its PC core software to give impetus to information revolution. Recently, Proctor and Gamble adapts the open innovation model and seek for external ideas which account for more than 50% of innovation of the company. Despite its phenomenal success in several cases, open innovation is not rooted in many industries. This study would investigate on the feasibility of the application of open innovation model to the electrical steel (ES) industry chain. Electrical steel is one of the most dedicated products in the steel industry. It¡¦s the crucial material in motors and transformers. China Steel holds more than 7% of the market share of ES of the world and influences the local motor markets greatly. Taiwan was once recognized the most important manufacturing base of small motors in the world. Nevertheless, motor industries in Taiwan have suffered huge decline in the past 20 years due to migrating to China whose economy reform provides much more attractive investment environment by lower wages and other operation costs. Until recently, soaring energy prices and tighter environment protection measures recently create growing worldwide need of high efficiency motors and provide new opportunity for the motor industry in Taiwan. Being the sole supplier of high quality ES in Taiwan, how China Steel takes advantage of this opportunity and enhances its competiveness is the main interest of this study. This study focuses on the industry chain of ES in Taiwan by systematic survey on its market, technology, and man power to understand its strength, weakness, facing threat and opportunity. An open innovation model is proposed and implemented in the ES industry chain by establishing a new platform, introducing new management paradigm and creating new efficacy indices. The model potentially allows continuous technology support to the chain and creates a sustainable business environment. Its feasibility is further discussed as to forming a healthy industry chain. The fast growing trend of global production volume of ES indicates the ever-increasing demand in the motor industry. The consumption rate of ES in Taiwan however did not appear the same order of growing rate as the rest of the world. This may imply the motor industry in Taiwan still faces tough challenge from China. Advancing and upgrading in design and analytical capability along with the competitive manufacturing bandwidth is the only solution to regain the competiveness. The proposed open innovation model is anticipated to promote the value of the ES industry chain, which in turn will increase China Steel¡¦s domestic market share for high quality ES.

Este trabalho analisa o efeito da descarbonetação nas perdas magnéticas de aços elétricos semiprocessados, após recozimento final, descarbonetante e/ou não-descarbonetante. Neste trabalho foi utilizado um aço de baixo carbono (600ppm de C) encruado a 4-6% de deformação, tipo COSCORE 55O. Foi notado que o recozimento descarbonetante reduz rapidamente (poucos minutos de tratamento térmico) o teor de carbono do aço a níveis baixos (abaixo de 100ppm de C), reduzindo também as Perdas magnéticas totais (abaixo de 10W/Kg). Verifica-se que recozimentos de 20 e 40 minutos são tempos suficientes para produzir aços com baixas Perdas e baixo teor de C. É mostrado também que recozimento descarbonetante influencia na recristalização de aços carbono encruado. Verificou-se que, durante recozimento descarbonetante, o espaçamento entre as lâminas influenciou a microestrutura e as perdas magnéticas do material. A análise de Textura cristalográfica do material revela que quanto maior o nível de umidade do ensaio, maior a redução da intensidade de fibra Gama, (111)//DN, e aumento da intensidade de textura cristalográfica Goss, ou seja, grãos com orientação cristalográfica, (110)// de grande intensidade é obtido. / This work analyzes the effects of decarburizing annealing on the magnetic, microstructure and texture properties of semiprocessed electrical steels after annealing. A rolles low-carbon electrical steel (0,06%wt/wt Carbon) sheet was used in the experiments. It was verified that decarburizing annealings decrease quickly carbon content (after few minutes of thermal treatment) to levels lower than 100ppm, and after annealing the magnetic losses fastly decreases until below 10W/Kg. It was seen that decarburizing annealings for 20 and 40 minutes are enough to produce low magnetic losses and low carbon content steels. The annealings resulted in low magnetic losses steels whenever microstructure recrystallization has occurred, associated with decarburization. It was noticed that, during decarburizing annealing, the spacing between sheets affected the microstructure and magnetic losses of the material. Crystallographic texture analysis of material reveals that the bigger the annealing humidity, Gama fiber, (111)//DN, decreases and Goss texture, (110)//, increases.

With the increasing environmental impact from the automotive industry, electric vehicles become more and more popular. This combined with the great breakthroughs in fast electronics the switched reluctance motor (SRM) has again gained popularity in recent years. Due to its cheap and rugged construction it is a good alternative to the permanent magnet motors and to the induction motor. The ́two main problems holding the SRM back are torque ripple and the acoustic noise generated from it. A lot of research is currently being performed in order to find a solution to these issues. This thesis has investigated different materials for the rotor in a high speed SRM. Different materials have been evaluated based on both mechanical and magnetic properties. This is done through simulations of the forces acting on the rotor combined with simulations of the magnetic field. The forces are simulate in the DASSULT SYSTEMS ABAQUS program and the magnetic field is simulate using AVL FIRE. Three different kinds of alloys are investigated, two different cobalt alloys are simulated as well as a silicon alloy with pure iron as a reference. The results show that the material needs to have a yield strength of at least 349 MPa to withstand the forces affecting the rotor. And that by using the high purity cobalt-iron alloy the generated torque could be increased with up to 20.9%, but with a cost increase of 3151.9% compared to the silicon alloy.

The aim of this thesis is to design a kilowatt three-phase step-down rotary transformer for a permanent magnet DC motor. The permanent magnet DC motor has an on-rotor drive system, and therefore requiring a power supply that can transfer power to its drive unit without mechanical contact. The rotary transformer has a detached magnetic coupling structure that qualifies it as a potential method for the wireless power transfer. This thesis studies the rotary transformer as a static device, focusing on its core loss. By using a transient finite element analysis of COMSOL Multiphysics and an iron loss prediction model, the rotary transformer was optimized in terms of efficiency and power density for the on-rotor drive system through proper material selection and geometry exploration. After this, a mechanical design, which based on a literature review of the influences of manufacturing processes on electrical steels, was proposed for realizing the core fabrication and the rotary transformer assembly. The results show that the rotary transformer can step down 400 V/50 Hz three-phase voltage to 13.15V in a Delta-wye connection and output 1.17kW power over an air-gap of 0.3mm with 95.94% overall efficiency. The proposed mechanical design enables the transformer to minimize the core loss and the manufacturing cost. Without using resonant inductive coupling, this transformer design simplifies the power supply for the motor, thereby decreasing the motor manufacturing and maintenance cost.

Este trabalho avalia o efeito da deformação plástica sobre as propriedades magnéticas em amostras de aço elétrico de grão não orientado. O material sob estudo foi extraído de uma bobina de aço elétrico GNO, com 0,8 % Si, em estado recozido, com densidade 7781 kg/m3 e tamanho de grão 20 µm. As chapas extraídas foram laminadas a frio para a produção de amostras com deformação real entre 0,03 e 0,29. A densidade de discordâncias desses corpos de prova foi estimada através de difração de raios-X. Através da análise da largura à meia altura dos picos de difração foi possível estimar a densidade de discordâncias das amostras. Os resultados descreveram maior taxa de aumento da densidade de discordâncias para pequenas deformações. A partir de 0,12 de deformação real o incremento foi pequeno. No que tange à caracterização magnética, para os ciclos de histereses obtidos em regime quase estático, verificou-se aumento da perda histerética com o crescimento da deformação plástica. Essa relação foi descrita de acordo com a lei de dependência onde a perda histerética cresce com a raiz quadrada da deformação real. Sobre o efeito da frequência de excitação na dissipação de energia por perdas magnéticas, o material não deformado mostrou-se mais sensível que os laminados a frio ao aumento da frequência. Pois se constatou que os materiais laminados apresentaram perda de excesso desprezível. Este comportamento pode ser explicado assumindo-se que com a deformação plástica eleva-se o número de paredes de domínio por unidade de volume, diminuindo assim as perdas de excesso. Dessa forma, para a faixa de VII frequências analisada, a perda histerética é a parcela que mais contribuiu para o aumento da perda magnética com a deformação. / This study evaluates the effect of plastic deformation on the magnetic properties of electrical steel in electrical steel samples. The material under investigation was obtained from a coil of non-oriented electrical steel sheets, 0.8% Si, annealed, with density 7781 kg/m3 and grain size of 20 µm. The material was cold rolled in order to produce samples with true strain ranging from 3 to 29%. The specimens dislocation density was estimated by X-ray diffraction. Analyzing the full width at half maximum of the diffraction peaks was possible to estimate the dislocation density of the samples. The results described a large increasing rate of dislocation density for small deformations and from 12% true strain the increment was small. On the magnetic characterization, the hysteresis loops obtained at quasi static regime shown a hysteresis loss increasing with true strain. This relationship is described according to the law of dependence where the increasing is linear with the square root of the true strain. All samples suffered total loss increasing with the frequency growth. It was observed that the hysteresis loss was the main contribution for the energy dissipation, for any true strain level. The undeformed material exhibited greather sensibility to frequency excitation than any strained sample. This result occurs due to the cold rolled sheets presented negligible excess loss. This behavior can be explained assuming the hypothesis that the number of domain walls per unit volume increase due to grain fragmentation, thus reducing excess loss.

Chapas de aço elétrico (0,7% Si e 0,3% Al) foram laminadas a diferentes graus de deformação e recozidas (760º C, 2h) de modo a obter diferentes tamanhos de grão por recristalização. Um outro conjunto de chapas do mesmo material foi recozido a tempos e temperaturas diferentes de modo a obter tamanho de grão variado por crescimento de grão. Os tamanhos de grão foram medidos pelo método dos interceptos e os parâmetros da distribuições de tamanho de grão determinados por um método semi-analítico que se baseia na medição das áreas individuais de cada grão na micrografia. A partir do ensaio quase-estático de histerese magnética no quadro de Epstein obtiveram-se os campos coercivos de cada amostra, a diferentes induções máximas (0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 e 1,5T). Notou-se que o conjunto dos dados se enquadra com menos de 4% de desvio médio absoluto uma lei fenomenológica do tipo: Hc aBmax^c /TG bBmax^d Na qual Hc é o campo coercivo, TG é o tamanho de grão, Bmax é a indução máxima do ensaio de histerese e a, b, c e d são os parâmetros de ajuste. A partir da inserção do efeito do campo desmagnetizante no contorno de grão no modelo físico de Mager obteve-se uma boa estimativa para os valores dos parâmetros independentes da indução a e b, além de propor um significado físico para os mesmos. Com a integração dos modelos Mager e Preisach, determinou-se uma equação diferente para o ajuste dos dados, a qual oferece um valor aproximado de c. Para que o modelo físico explique completamente a relação fenomenológica resta ainda elucidar o parâmetro d. / Electrical steel sheets (0,7% Si and 0,3% Al) were cold-rolled and annealed (760º C, 2h) in order to obtain different grain sizes through recrystallization. Another set of sheets from the same material were annealed at different temperatures and time-frames, so as to produce different grain sizes through grain growth. Grain size was measured through the intercept method and grain size distribution parameters were determined via a semi-analytical method based on measurement of individual grain areas upon micrographs. From quasistatic hysteresis measurements in an Epstein frame, the coercive field of each sample was determined at various maximum induction values (0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 e 1,5T). The data set fits with less than 4% average deviation a phenomenological law of the type: Hc aBmax^c /TG bBmax^d In which Hc is the coercive field, TG is the grain size, Bmax is the maximum induction value and a, b, c and d are the fitting parameters. By introducing the grain boundary demagnetizing field effect on Magers physical model, a good estimate of the values of a and b was obtained, as well as a reasonable explanation to their physical meaning. Integrating Mager and Preisach models, a different equation for the data was obtained, which offered an approximate value of c. In order for physical models do fully explain the phenomenological equation, there is still need to understand the parameter d.

Este trabalho visa discutir o efeito do tratamento térmico de recuperação nas propriedades magnéticas e mecânicas de aços elétricos, correlacionando variações em suas propriedades, com modificações em sua estrutura de deformação e na formação de subgrãos. O trabalho utilizou duas chapas laminadas de aço elétrico com 0,7% de silício, as chapas foram laminadas a frio com 5% e 10% de redução respectivamente. A partir dessas chapas foram realizados tratamentos térmicos a 300, 400, 500, 600 e 700°C para observar variações em suas propriedades. Para as medidas magnéticas, foram realizados ensaios em quadro de Epstein em esquema quase-estático e para ensaio em frequência. Os ensaios em frequência foram realizados para 25, 50, 60, 75, 100, 125, 150 e 175Hz com induções máximas de 1 e 1,5T. Quanto aos ensaios mecânicos, foi realizado ensaios de tração para a obtenção das propriedades mecânicas analisadas. A partir dos resultados obtidos, pode observar-se que as propriedades magnéticas são mais sensíveis à recuperação do que as propriedades mecânicas, isso se deu devido ao fato de que as propriedades mecânicas dependem mais da densidade de discordâncias, enquanto as propriedades magnéticas dependem tanto da densidade de discordâncias quanto da tensão interna do material. / The presented work aims to discuss the effect of recovery annealing on the mechanical and magnetic properties of electrical steels, analyzing the effects of the change in the dislocation structure and subgrain formation on the properties measured. In this thesis it was utilized two cold rolled sheets of silicon steel possessing 0.7% silicon, the sheets were cold rolled with 5 and 10% reduction respectively. Using these sheets, annealing at 300, 400, 500, 600 and 700°C were performed, so that variations of their properties could be observed. The magnetic properties were obtained using Epstein frame. The measures used frequencies of 25, 50, 60, 75, 100,125,150 and 175Hz and maximum inductions of 1 and 1.5T. The mechanical properties were obtained from the stress-strain curves generated from the tensile test. Observing the results it was noted that the magnetic properties are more sensitive to the recovery annealing than the mechanical ones, this occurred due to the magnetic properties being depended on the dislocation density and internal stress, while the mechanical properties are dependent only on the dislocation density.

Este trabalho visa discutir o efeito do tratamento térmico de recuperação nas propriedades magnéticas e mecânicas de aços elétricos, correlacionando variações em suas propriedades, com modificações em sua estrutura de deformação e na formação de subgrãos. O trabalho utilizou duas chapas laminadas de aço elétrico com 0,7% de silício, as chapas foram laminadas a frio com 5% e 10% de redução respectivamente. A partir dessas chapas foram realizados tratamentos térmicos a 300, 400, 500, 600 e 700°C para observar variações em suas propriedades. Para as medidas magnéticas, foram realizados ensaios em quadro de Epstein em esquema quase-estático e para ensaio em frequência. Os ensaios em frequência foram realizados para 25, 50, 60, 75, 100, 125, 150 e 175Hz com induções máximas de 1 e 1,5T. Quanto aos ensaios mecânicos, foi realizado ensaios de tração para a obtenção das propriedades mecânicas analisadas. A partir dos resultados obtidos, pode observar-se que as propriedades magnéticas são mais sensíveis à recuperação do que as propriedades mecânicas, isso se deu devido ao fato de que as propriedades mecânicas dependem mais da densidade de discordâncias, enquanto as propriedades magnéticas dependem tanto da densidade de discordâncias quanto da tensão interna do material. / The presented work aims to discuss the effect of recovery annealing on the mechanical and magnetic properties of electrical steels, analyzing the effects of the change in the dislocation structure and subgrain formation on the properties measured. In this thesis it was utilized two cold rolled sheets of silicon steel possessing 0.7% silicon, the sheets were cold rolled with 5 and 10% reduction respectively. Using these sheets, annealing at 300, 400, 500, 600 and 700°C were performed, so that variations of their properties could be observed. The magnetic properties were obtained using Epstein frame. The measures used frequencies of 25, 50, 60, 75, 100,125,150 and 175Hz and maximum inductions of 1 and 1.5T. The mechanical properties were obtained from the stress-strain curves generated from the tensile test. Observing the results it was noted that the magnetic properties are more sensitive to the recovery annealing than the mechanical ones, this occurred due to the magnetic properties being depended on the dislocation density and internal stress, while the mechanical properties are dependent only on the dislocation density.

Chapas de aço elétrico (0,7% Si e 0,3% Al) foram laminadas a diferentes graus de deformação e recozidas (760º C, 2h) de modo a obter diferentes tamanhos de grão por recristalização. Um outro conjunto de chapas do mesmo material foi recozido a tempos e temperaturas diferentes de modo a obter tamanho de grão variado por crescimento de grão. Os tamanhos de grão foram medidos pelo método dos interceptos e os parâmetros da distribuições de tamanho de grão determinados por um método semi-analítico que se baseia na medição das áreas individuais de cada grão na micrografia. A partir do ensaio quase-estático de histerese magnética no quadro de Epstein obtiveram-se os campos coercivos de cada amostra, a diferentes induções máximas (0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 e 1,5T). Notou-se que o conjunto dos dados se enquadra com menos de 4% de desvio médio absoluto uma lei fenomenológica do tipo: Hc aBmax^c /TG bBmax^d Na qual Hc é o campo coercivo, TG é o tamanho de grão, Bmax é a indução máxima do ensaio de histerese e a, b, c e d são os parâmetros de ajuste. A partir da inserção do efeito do campo desmagnetizante no contorno de grão no modelo físico de Mager obteve-se uma boa estimativa para os valores dos parâmetros independentes da indução a e b, além de propor um significado físico para os mesmos. Com a integração dos modelos Mager e Preisach, determinou-se uma equação diferente para o ajuste dos dados, a qual oferece um valor aproximado de c. Para que o modelo físico explique completamente a relação fenomenológica resta ainda elucidar o parâmetro d. / Electrical steel sheets (0,7% Si and 0,3% Al) were cold-rolled and annealed (760º C, 2h) in order to obtain different grain sizes through recrystallization. Another set of sheets from the same material were annealed at different temperatures and time-frames, so as to produce different grain sizes through grain growth. Grain size was measured through the intercept method and grain size distribution parameters were determined via a semi-analytical method based on measurement of individual grain areas upon micrographs. From quasistatic hysteresis measurements in an Epstein frame, the coercive field of each sample was determined at various maximum induction values (0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 e 1,5T). The data set fits with less than 4% average deviation a phenomenological law of the type: Hc aBmax^c /TG bBmax^d In which Hc is the coercive field, TG is the grain size, Bmax is the maximum induction value and a, b, c and d are the fitting parameters. By introducing the grain boundary demagnetizing field effect on Magers physical model, a good estimate of the values of a and b was obtained, as well as a reasonable explanation to their physical meaning. Integrating Mager and Preisach models, a different equation for the data was obtained, which offered an approximate value of c. In order for physical models do fully explain the phenomenological equation, there is still need to understand the parameter d.