1. Техническая подготовка
Процесс производства сердечника двигателя в основном включает штамповку, сортировку штампов, штабелирование и другие этапы, включающие основные процессы, такие как клепка, сварка и коробление. При обработке этими процессами в зоне обработки листа электротехнической стали часто возникают такие проблемы, как деформация, охрупчивание и образование зоны термической реакции, что приводит к ухудшению магнитных свойств. Поэтому очень важно определить уровень магнитных характеристик локальной области железного сердечника, чтобы оценить характеристики железного сердечника и улучшить технологию его изготовления.
Метод катушки в настоящее время используется в качестве метода локального измерения магнитного потока для железных сердечников, но этот метод требует сверления отверстий в стальной пластине, что может повлиять на распределение плотности магнитного потока. Чтобы избежать этой проблемы, мы разработали и применили метод неразрушающего измерения с использованием игольчатого зонда. В этом методе используется метод локального магнитного измерения, сочетающий технологию датчиков (расстояние между датчиками: 3.5 мм) и технологию микро H-катушки (2 мм × 2 мм), что позволяет проводить неразрушающие измерения без повреждения сердечника двигателя. Локальный магнитный поток и напряженность магнитного поля листа неориентированной электротехнической стали с покрытием, что полезно для изучения влияния напряжений и деформаций, возникающих в процессе производства сердечника, на магнитные свойства.
2. Метод испытания
Зонд и H-катушка. Расчет локальной плотности магнитного потока сердечника статора: то есть наведенное напряжение между игольчатыми щупами, контактирующими с поверхностью стальной пластины, равно напряжению, наведенному магнитным потоком, проходящим через 1/2 замкнутого площадь поперечного сечения под точкой контакта зонда. Предполагая, что расстояние между двумя зондами составляет 3.5 мм, плотность магнитного потока рассчитывается по следующему уравнению.
Bi = (2/SBi) ∫ eBi dt (i: x，y) (1)
Среди них SBi — эффективная площадь зондов для обнаружения магнитного потока, а eBi — разность потенциалов между игольчатыми зондами.
Используя индуцированное напряжение H-катушки, помещенной на поверхность стальной пластины, напряженность поля на поверхности стальной пластины рассчитывалась по следующему уравнению.
Hi= (1/μ0SHiNHi)∫ eHi dt (i: x，y) (2)
Среди них μ0 — вакуумная проницаемость, SHiNHi — эффективная площадь витков катушки H, а eHi — выходное напряжение катушки H.
На рисунке 1 представлена принципиальная схема метода испытаний, используемого для измерения распределения магнитного потока и напряженности магнитного поля вокруг сварного шва сердечника статора двигателя.
На рис. 2 показаны H-катушка игольчатого зонда и система моторного привода. В системе моторного привода используется механизм, в котором испытуемый двигатель соединен с внешним приводным двигателем через шкив, и испытуемый двигатель вращается с заданной скоростью. Испытываемый двигатель представляет собой синхронный двигатель с постоянными магнитами (статор: 18 пазов, ротор: 12 полюсов) с диаметром статора φ 200 мм, диаметром ротора φ 114 мм и высотой пакета 30 мм. Соединения между слоями статора фиксируются сваркой.
3. Анализ результатов
На рис. 3 показано распределение плотности магнитного потока, измеренное зондовым методом. Значение каждой точки измерения представляет собой максимальное абсолютное значение вектора магнитного потока за один оборот ротора. В задней части сердечника статора возле сварного шва была обнаружена точка низкой плотности магнитного потока.
На рисунке 4 показана напряженность поля, измеренная H-катушкой. Как и в случае с распределением плотности магнитного потока, значением каждой точки измерения является максимальное абсолютное значение вектора напряженности магнитного поля при вращении ротора на один оборот, а распределение напряженности магнитного поля в задней части сердечника статора вблизи сварного шва отличается от такового на несварной части.
На рис. 5 показаны результаты численного анализа распределения плотности магнитного потока и распределения напряженности поля. В этом анализе влияние сварки на магнитные свойства сердечника статора исследуется посредством совместного анализа тепловой структуры и электромагнитного поля. Если не учитывать влияние напряжений, ни распределение плотности магнитного потока, ни распределение напряженности магнитного поля вокруг сварного шва не изменяются. Напротив, при рассмотрении остаточного напряжения из-за сварки был обнаружен износ вокруг сварного шва и получено распределение, аналогичное измеренным значениям плотности магнитного потока и напряженности магнитного поля.
