1. Contesto tecnico
Il processo di produzione del nucleo del motore comprende principalmente lo stampaggio, lo smistamento per stampaggio, l'impilamento e altre fasi, che coinvolgono processi tradizionali come rivettatura, saldatura e deformazione. Durante la lavorazione di questi processi, l'area di lavorazione della lamiera di acciaio elettrico presenta spesso problemi come deformazione, infragilimento e formazione di una zona di reazione termica, con conseguente deterioramento delle proprietà magnetiche. Pertanto, è molto importante rilevare il livello di prestazione magnetica dell'area locale del nucleo di ferro per valutare le prestazioni del nucleo di ferro e migliorarne la tecnologia di produzione.
Il metodo della bobina è attualmente utilizzato come metodo di misurazione del flusso magnetico locale per nuclei di ferro, ma questo metodo richiede la perforazione di fori nella piastra di acciaio, che può influenzare la distribuzione della densità del flusso magnetico. Per evitare questo problema, abbiamo sviluppato e applicato un metodo di misurazione non distruttivo utilizzando una sonda ad ago. Questo metodo utilizza una tecnica di misurazione magnetica locale che combina la tecnologia delle sonde (distanza tra le sonde: 3.5 mm) e la tecnologia micro H-coil (2 mm × 2 mm), che consente misurazioni non distruttive senza danneggiare il nucleo del motore. Il flusso magnetico locale e l'intensità del campo magnetico della lamiera di acciaio elettrico non orientata rivestita, utile per studiare l'influenza dello stress e della deformazione generati nel processo di produzione del nucleo sulle proprietà magnetiche.
2. Metodo di prova
Sonda e bobina H. Calcolo della densità del flusso magnetico locale del nucleo dello statore: ovvero la tensione indotta tra le sonde aghiformi poste a contatto con la superficie della piastra di acciaio è uguale alla tensione indotta dal flusso magnetico che attraversa 1/2 del nucleo chiuso area della sezione trasversale sotto il punto di contatto della sonda. Supponendo che la distanza tra le due sonde sia 3.5 mm, la densità del flusso magnetico viene calcolata mediante la seguente equazione.
Bi = (2/SBi) ∫ eBi dt (i: x,y) (1)
Tra questi, SBi è l'area effettiva delle sonde per rilevare il flusso magnetico, ed eBi è la differenza di potenziale tra le sonde ad ago.
Utilizzando la tensione indotta dalla bobina H posizionata sulla superficie della piastra d'acciaio, l'intensità del campo sulla superficie della piastra d'acciaio è stata calcolata mediante la seguente equazione.
Hi= (1/μ0SHiNHi)∫ eHi dt (i: x,y) (2)
Tra questi, μ0 è la permeabilità al vuoto, SHiNHi è l'area effettiva delle spire della bobina H ed eHi è la tensione di uscita della bobina H.
La Figura 1 è un diagramma schematico del metodo di prova utilizzato per misurare la distribuzione del flusso magnetico e l'intensità del campo magnetico attorno al cordone di saldatura del nucleo dello statore del motore.
La Figura 2 mostra la bobina ad H della sonda ad ago e il sistema di azionamento del motore. Il sistema di azionamento del motore utilizza un meccanismo in cui il motore in prova è accoppiato a un motore di azionamento esterno tramite una puleggia e il motore in prova ruota a una velocità specificata. Il motore testato è un motore sincrono a magnete permanente (statore: 18 slot, rotore: 12 poli), con un diametro dello statore di ϕ 200 mm, un diametro del rotore di ϕ 114 mm e un'altezza dello stack di 30 mm. I giunti tra gli strati dello statore sono fissati mediante saldatura.
3. Analisi dei risultati
La Figura 3 mostra la distribuzione della densità del flusso magnetico misurata con la tecnica della sonda. Il valore di ciascun punto di misurazione è il valore assoluto massimo del vettore del flusso magnetico durante un giro del rotore. È stato rilevato un punto con bassa densità di flusso magnetico nella parte posteriore del nucleo dello statore vicino alla saldatura.
La Figura 4 mostra l'intensità del campo misurata dalla bobina H. Come nel caso della distribuzione della densità del flusso magnetico, il valore di ciascun punto di misurazione è il valore assoluto massimo del vettore dell'intensità del campo magnetico quando il rotore ruota di un giro e la distribuzione dell'intensità del campo magnetico nella parte posteriore del nucleo dello statore vicino alla saldatura è diverso da quello della porzione non saldata.
La Figura 5 mostra i risultati dell'analisi numerica della distribuzione della densità del flusso magnetico e della distribuzione dell'intensità del campo. In questa analisi, l'influenza della saldatura sulle proprietà magnetiche del nucleo dello statore viene studiata attraverso un'analisi accoppiata della struttura termica e del campo elettromagnetico. Quando non si considera l'influenza dello stress, non cambiano né la distribuzione della densità del flusso magnetico né la distribuzione dell'intensità del campo magnetico attorno alla saldatura. Al contrario, quando si considera la tensione residua dovuta alla saldatura, è stato riscontrato un deterioramento attorno alla saldatura ed è stata ottenuta una distribuzione simile ai valori misurati della densità del flusso magnetico e dell'intensità del campo magnetico.
