1. Technischer Hintergrund
Der Produktionsprozess des Motorkerns umfasst hauptsächlich Stanzen, Stanzen, Sortieren, Stapeln und andere Schritte, darunter gängige Prozesse wie Nieten, Schweißen und Knicken. Bei der Verarbeitung dieser Prozesse treten im Verarbeitungsbereich des Elektrostahlblechs häufig Probleme wie Verformung, Versprödung und die Bildung einer thermischen Reaktionszone auf, was zu einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften führt. Daher ist es sehr wichtig, das magnetische Leistungsniveau des lokalen Bereichs des Eisenkerns zu ermitteln, um die Leistung des Eisenkerns zu bewerten und seine Herstellungstechnologie zu verbessern.
Die Spulenmethode wird derzeit als lokales Verfahren zur Messung des magnetischen Flusses für Eisenkerne verwendet. Bei diesem Verfahren müssen jedoch Löcher in die Stahlplatte gebohrt werden, was die Verteilung der magnetischen Flussdichte beeinträchtigen kann. Um dieses Problem zu vermeiden, haben wir ein neues zerstörungsfreies Messverfahren mit einer Nadelsonde entwickelt und angewendet. Dieses Verfahren verwendet eine lokale magnetische Messtechnik, die Sondentechnologie (Abstand zwischen den Sonden: 3.5 mm) und Mikro-H-Spulentechnologie (2 mm × 2 mm) kombiniert, wodurch eine zerstörungsfreie Messung ohne Beschädigung des Motorkerns ermöglicht wird. Der lokale magnetische Fluss und die magnetische Feldstärke des beschichteten, nicht kornorientierten Elektrostahlblechs sind hilfreich, um den Einfluss von Spannungen und Dehnungen, die beim Kernherstellungsprozess entstehen, auf die magnetischen Eigenschaften zu untersuchen.
2. Testmethode
Sonde und H-Spule. Berechnung der lokalen magnetischen Flussdichte des Statorkerns: Das heißt, die induzierte Spannung zwischen den nadelförmigen Sonden, die in Kontakt mit der Stahlplattenoberfläche gebracht werden, ist gleich der Spannung, die durch den magnetischen Fluss induziert wird, der durch 1/2 der geschlossenen Querschnittsfläche unter dem Kontaktpunkt der Sonde fließt. Unter der Annahme, dass der Abstand zwischen den beiden Sonden 3.5 mm beträgt, wird die magnetische Flussdichte mit der folgenden Gleichung berechnet.
Bi = (2/SBi) ∫ eBi dt (i: x，y) (1)
Dabei ist SBi die effektive Fläche der Sonden zur Erkennung des magnetischen Flusses und eBi die Potentialdifferenz zwischen den nadelförmigen Sonden.
Mithilfe der induzierten Spannung der auf der Stahlplattenoberfläche platzierten H-Spule wurde die Feldstärke auf der Stahlplattenoberfläche mit der folgenden Gleichung berechnet.
Hi= (1/µ0SHiNHi)∫ eHi dt (i: x，y) (2)
Dabei ist μ0 die Vakuumdurchlässigkeit, SHiNHi die effektive Windungsfläche der H-Spule und eHi die Ausgangsspannung der H-Spule.
Abbildung 1 ist eine schematische Darstellung der Testmethode, die zum Messen der magnetischen Flussverteilung und der magnetischen Feldstärke rund um die Schweißnaht des Motorstatorkerns verwendet wird.
Abbildung 2 zeigt die H-Spule der Nadelsonde und das Motorantriebssystem. Das Motorantriebssystem verwendet einen Mechanismus, bei dem der zu testende Motor über eine Riemenscheibe mit einem externen Antriebsmotor gekoppelt ist und sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit dreht. Der getestete Motor ist ein Permanentmagnet-Synchronmotor (Stator: 18 Schlitze, Rotor: 12 Pole) mit einem Statordurchmesser von ϕ 200 mm, einem Rotordurchmesser von ϕ 114 mm und einer Stapelhöhe von 30 mm. Die Verbindungen zwischen den Statorschichten werden durch Schweißen fixiert.
3. Ergebnisanalyse
Abbildung 3 zeigt die mit der Sondentechnik gemessene Verteilung der magnetischen Flussdichte. Der Wert jedes Messpunkts ist der maximale Absolutwert des magnetischen Flussvektors während einer Umdrehung des Rotors. An der Rückseite des Statorkerns in der Nähe der Schweißnaht wurde ein Punkt mit geringer magnetischer Flussdichte erkannt.
Abbildung 4 zeigt die von der H-Spule gemessene Feldstärke. Wie bei der Verteilung der magnetischen Flussdichte ist der Wert jedes Messpunkts der maximale Absolutwert des magnetischen Feldstärkevektors bei einer Umdrehung des Rotors, und die Verteilung der magnetischen Feldstärke an der Rückseite des Statorkerns in der Nähe der Schweißnaht unterscheidet sich von der im nicht geschweißten Bereich.
Abbildung 5 zeigt die Ergebnisse der numerischen Analyse der Verteilung der magnetischen Flussdichte und der Feldstärke. In dieser Analyse wird der Einfluss des Schweißens auf die magnetischen Eigenschaften des Statorkerns durch eine gekoppelte Analyse der thermischen Struktur und des elektromagnetischen Felds untersucht. Wenn der Einfluss der Spannung nicht berücksichtigt wird, ändert sich weder die Verteilung der magnetischen Flussdichte noch die Verteilung der magnetischen Feldstärke um die Schweißnaht herum. Im Gegensatz dazu wurde bei Berücksichtigung der Restspannung durch das Schweißen eine Verschlechterung um die Schweißnaht herum festgestellt und eine Verteilung erhalten, die den gemessenen Werten der magnetischen Flussdichte und der magnetischen Feldstärke ähnelt.
