Mätteknik för lokala magnetiska egenskaper hos motorjärnkärna

1. Teknisk bakgrund

Produktionsprocessen för motorkärnan inkluderar huvudsakligen stämpling, stämplingssortering, stapling och andra steg, som involverar vanliga processer som nitning, svetsning och buckling. Under bearbetningen av dessa processer har bearbetningsområdet för den elektriska stålplåten ofta problem såsom deformation, sprödhet och bildandet av en termisk reaktionszon, vilket resulterar i försämring av magnetiska egenskaper. Därför är det mycket viktigt att detektera den magnetiska prestandanivån för det lokala området av järnkärnan för att utvärdera prestanda hos järnkärnan och förbättra dess tillverkningsteknik.

Spolemetoden används för närvarande som en lokal magnetisk flödesmätningsmetod för järnkärnor, men denna metod kräver att man borrar hål i stålplåten, vilket kan påverka fördelningen av magnetisk flödestäthet. För att undvika detta problem har vi nyutvecklat och tillämpat en oförstörande mätmetod med hjälp av en nålsond. Denna metod använder en lokal magnetisk mätteknik som kombinerar sondteknik (avstånd mellan sonder: 3.5 mm) och mikro H-spoleteknologi (2 mm × 2 mm), vilket möjliggör oförstörande mätning utan att skada motorkärnan. Det lokala magnetiska flödet och magnetfältstyrkan hos den belagda oorienterade elektriska stålplåten, vilket är fördelaktigt för att studera påverkan av spänningar och töjningar som genereras i kärnproduktionsprocessen på de magnetiska egenskaperna.

2. Testmetod

Sond och H-spole. Beräkning av den lokala magnetiska flödestätheten för statorkärnan: det vill säga den inducerade spänningen mellan de nålformade sonderna placerade i kontakt med stålplåtens yta är lika med spänningen som induceras av det magnetiska flödet som passerar genom 1/2 av den stängda tvärsnittsarea under kontaktpunkten för sonden. Om man antar att avståndet mellan de två sonderna är 3.5 mm, beräknas den magnetiska flödestätheten med följande ekvation.

Bi = (2/SBi) ∫ eBi dt (i: x，y) (1)

Bland dem är SBi det effektiva området för sonderna för att detektera det magnetiska flödet, och eBi är potentialskillnaden mellan de nålliknande sonderna.

Med användning av den inducerade spänningen av H-spolen placerad på stålplåtens yta, beräknades fältstyrkan på stålplåtens yta genom följande ekvation.

Hi= (1/μ0SHiNHi)∫ eHi dt (i: x，y) (2)

Bland dem är μ0 vakuumpermeabiliteten, SHiNHi är H-spolens effektiva areavarv och eHi är H-spolens utspänning.

Figur 1 är ett schematiskt diagram av testmetoden som används för att mäta den magnetiska flödesfördelningen och magnetfältstyrkan runt svetsfogen på motorns statorkärna.

Mätteknik för lokala magnetiska egenskaper hos motorjärnkärna插图 — Fig.1 Schematiskt diagram av lokal magnetfältsmätningsmetod med hjälp av sond och H-spole

Figur 2 visar nålprobens H-spole och motordrivsystem. Motordrivsystemet använder en mekanism i vilken motorn som testas är kopplad till en extern drivmotor genom en remskiva, och motorn som testas roterar med en specificerad hastighet. Den testade motorn är en permanentmagnet synkronmotor (stator: 18 spår, rotor: 12 poler), med en statordiameter på ϕ 200 mm, en rotordiameter på ϕ 114 mm och en stapelhöjd på 30 mm. Fogarna mellan statorskikten fixeras genom svetsning.

Mätteknik för lokala magnetiska egenskaper hos motorjärnkärna插图1 — Fig. 2 Motordrivsystem för magnetisk sensor (b) med (a) nålsond och H-spole

3. Resultatanalys

Figur 3 visar den magnetiska flödestäthetsfördelningen mätt med sondtekniken. Värdet för varje mätpunkt är det maximala absoluta värdet av den magnetiska flödesvektorn under ett varv av rotorn. En punkt med låg magnetisk flödestäthet detekterades på baksidan av statorkärnan nära svetsen.

Figur 4 visar fältstyrkan uppmätt av H-spolen. Liksom i fallet med magnetisk flödestäthetsfördelning är värdet för varje mätpunkt det maximala absoluta värdet av magnetfältets intensitetsvektor när rotorn roterar ett varv, och magnetfältets intensitetsfördelning på baksidan av statorkärnan nära svetsen skiljer sig från den vid den icke-svetsade delen.

Mätteknik för lokala magnetiska egenskaper hos motorjärnkärna插图2

Figur 5 visar de numeriska analysresultaten av den magnetiska flödestäthetsfördelningen och fältstyrkefördelningen. I denna analys undersöks svetsningens inverkan på statorkärnans magnetiska egenskaper genom en kopplad analys av den termiska strukturen och det elektromagnetiska fältet. När påverkan av spänning inte beaktas ändras varken den magnetiska flödestäthetsfördelningen eller magnetfältets intensitetsfördelning runt svetsen. Däremot, när man beaktade den kvarvarande spänningen på grund av svetsning, upptäcktes försämring runt svetsen, och en fördelning liknande de uppmätta värdena för magnetisk flödestäthet och magnetfältstyrka erhölls.