Preskušanje elektromotorjev
Z napredovanjem elektrifikacije in s tem povezanim tehnološkim razvojem se nenehno izboljšujeta tudi učinkovitost in zmogljivost elektromotorjev. Novi tehnološki pristopi vodijo tudi do novih zahtev na področju preskušanja elektromotorjev. ZwickRoell ponuja vrsto rešitev, ki zagotavljajo, da elektromotorji izpolnjujejo najvišje standarde zmogljivosti in učinkovitosti. Poudarek je na inovativnih tehnologijah, kot sta tehnologija lasnic ali navijanja (pravokotne bakrene žice, izolirane s polimernim premazom) in preskušanje pločevine iz elektroelektričnega jekla, ki obe odločilno prispevata k učinkovitosti in zmogljivosti elektromotorjev.
Z inovativnimi rešitvami preskušanja za natančno karakterizacijo materialov in spremljanje celotnega proizvodnega procesa lahko ZwickRoell odločilno prispeva k optimizaciji električnih motorjev.
Preskus lasnic Preskušanje električnih jeklenih pločevin Zahtevajte posvet
Kaj točno je tehnologija lasnic?
Tehnologija lasnic je sodobna tehnika navijanja, ki uporablja pravokotne, izolirane bakrene žice, zaradi svoje oblike znane tudi kot "lasnice". Ta tehnologija nadomešča tradicionalne bakrene tuljave in pomaga znatno povečati učinkovitost električnih motorjev, hkrati pa zmanjša prostor za namestitev z znatnim izboljšanjem izkoriščenosti prostornine. Da bi to dosegli, se lasnice obdelujejo v zelo zapletenih postopkih navijanja in upogibanja. Da bi proizvodni procesi potekali robustno in dajali dobre rezultate, je treba temeljito razumeti tako obnašanje materiala kot vpliv procesnih parametrov. Prav za ta namen so potrebne ustrezne rešitve za preskušanje.
Preskušanje lasnic - nove zahteve glede preskušanja
Za zagotovitev stabilnega proizvodnega procesa statorja je natančno razumevanje mehanskih lastnosti bistvenega pomena – ne le za ohranjanje dosledne kakovosti, temveč, kar je še pomembneje, za preprečevanje zaustavitve proizvodnih procesov zaradi nedoslednosti materialov. Poleg lastnosti materiala je treba analizirati in razumeti tudi vplive proizvodnih parametrov.
ZwickRoell ponuja široko ponudbo preskušanj, posebej namenjenih karakterizaciji pravokotnih prevlečenih bakrenih žic, za celovito razumevanje materialov in procesov ter tako odločilno prispeva k nadaljnjemu razvoju tehnologije lasnih sponk in proizvodnih procesov statorjev z lasnimi sponkami. To vključuje:
- Visoko natančno določanje elastičnega obnašanja materiala, ki se lahko zaradi prevleke razlikuje od osnovnega materiala in je zaradi vzmetenja zelo pomembno za proizvodni proces.
- Obnašanje plastičnega materiala lasnic do preloma med nateznim preskusom
- Upogibno obnašanje za preverjanje upogibnega modula in vzmeti
- Simulacija proizvodnega procesa z uporabo torzijskih preskusov
- Natančna analiza koeficienta trenja prevleke
Natezni preskus lasnic
Tanka polimerna izolacija neposredno vpliva na oblikovnost bakrene žice, tudi glede vzmeti po upogibanju, kar posledično vpliva na dimenzijsko natančnost in lahko povzroči težave pri proizvodnji. Poleg tega ima izolacija tudi svoje zahteve: ne sme kazati razpok niti pri večji deformaciji. Biti mora obdelovalen in čim bolj tanek.
- Razumevanje elastičnosti je zato ključnega pomena. Za natančno določitev elastičnega območja izolirane žice pri nateznem preskusu ima ZwickRoell dvostranski ekstenziometer z zelo visoko ločljivostjo, ki lahko ločeno meri modul elastičnosti na obeh straneh vzorca. To zagotavlja visoko natančne rezultate preskusov.
- Za določitev plastične deformacije do preloma se deformacija vzorca zabeleži z ekstenziometrom macroXtens.
Upogibni preskus na lasnicah
S konvencionalnim 3-točkovnim preskusom upogibanja z ekstenziometrom je mogoče karakterizirati upogibno obnašanje. Po eni strani za določitev upogibnega modula, po drugi strani pa tudi za preverjanje vzmetenja. Ta preskus se lahko uporabi za nadzor kakovosti kot tudi za validacijo simulacijskih modelov.
Torzijski preskusi za simulacijo procesa izdelave lasnic
Za simulacijo proizvodnega procesa ima ZwickRoell sistem za torzijsko preskušanje, s katerim je mogoče simulirati torzijo lasnice pri dejanski proizvodni hitrosti z uporabo modularno nastavljivega orodja za upogibanje/torzijo.
- Preskusno orodje omogoča prilagodljive prilagoditve geometrije lasnic, kot tudi nastavitev različnih polmerov upogibanja, nastavitev različnih hitrosti upogibanja in celo merjenje kota vzmeti prek povezave preskusne programske opreme testXpert s strojem.
- To omogoča ločen ogled in analizo več parametrov procesa. Kombinacija z mehansko karakterizacijo omogoča vzpostavitev korelacij, s pomočjo katerih je mogoče bolje razumeti procese in s tem dodatno izboljšati kakovost.
Dinamični obremenitveni preskusi na električnih jeklenih pločevinah za elektromotorje
Jeklene pločevine za elektrotehniko so visoko specializirane jeklene pločevine, ki se uporabljajo pri proizvodnji električnih motorjev za prevajanje magnetnega toka in s tem povečanje učinkovitosti motorja. Njihove mehanske in magnetne lastnosti so ključne za delovanje motorja, zlasti pri visokih hitrostih in dinamičnih obremenitvah, kot so tiste v električnih vozilih.
V jeklarski industriji je razvoj novih, inovativnih pločevin iz elektrotehničnega jekla trenutno pomembna tema. Novi materiali vedno prinašajo nove pojave oblikovanja in obdelave, ki jih je treba natančno razumeti in karakterizirati.
Preskušanje električnih jeklenih pločevin je bistvenega pomena za karakterizacijo ne le njenih splošnih mehanskih lastnosti, temveč tudi njenega magnetnega obnašanja in utrujanja trdnosti. Okvarjene ali slabe magnetne lastnosti lahko znatno zmanjšajo učinkovitost motorja in povzročijo nepotrebne izgube energije. Praviloma se pločevine iz elektrotehnike izdelujejo s postopkom štancanja, nastali utrjeni rob pločevine pa lahko povzroči razpoke na robovih, tj. prezgodnjo odpoved, in vpliva tudi na magnetni pretok. Zato je potrebna dobra karakterizacija pločevine.
Dinamični obremenitveni preskusi: Pločevine iz elektrotehničnega jekla so podvržene dinamičnim obremenitvam, da se preskusi njihovo utrujanje trdnosti in odzivnost v dejanskih obratovalnih pogojih. V ta namen ZwickRoell ponuja servohidravlične kompaktne preskusne sisteme, ki so – zaradi preskusnih aktuatorjev, nameščenih v spodnji prečki – še posebej primerni za uporabo pri povišanih temperaturah.
Statično preskušanje elektrotehničnih jeklenih pločevin za električne motorje
Za zagotovitev mehanske funkcionalnosti električnih jeklenih pločevin v električnih motorjih med obdelavo in delovanjem imajo konvencionalne statične preskusne metode, kot je natezni preskus v skladu z ISO 6892-1 in ASTM E8, pomembno vlogo pri določanju parametrov materiala, vključno z modulom elastičnosti, mejo popuščanja, natezno trdnostjo in deformacijo pri porušitvi. Zagotavljajo temeljne informacije o mehanskem obnašanju materiala pri kvazistatični obremenitvi in so bistveni za izbiro materiala in zagotavljanje kakovosti materialov, na primer za statorje in rotorje v električnih motorjih.
Pločevine iz elektrotehničnega jekla so pogosto zelo tanke (običajno med 50 in 100 mikrometri) in zelo grobozrnate. To lahko privede do zelo kompleksnih deformacij in odpovedi.
- DIN 50154, ki določa natezni preskus tankih vzorcev z nazivno debelino manj kot 200 µm, je zato zelo primeren kot alternativna preskusna metoda za ISO 6892. Statične preskusne vrednosti same po sebi pogosto niso zadostne za napoved lokalnega obnašanja pri odpovedi v procesih oblikovanja. Obe standardni preskusni metodi sta že na voljo kot preskusna programa v programski opremi za preskušanje testXpert ZwickRoell, tako da so vsi pomembni preskusni parametri že prednastavljeni.
- Preskušanje pločevine pomaga raziskati obnašanje loma v realnih procesih oblikovanja (npr. globoko vlečenje) in zagotavlja informacije o oblikovalnosti in nagnjenosti k nastanku razpok.
- Pri preskusu raztezanja luknje je mogoče analizirati občutljivost pločevine iz elektrotehničnega jekla na razpoke na robu. RRR ponuja optično zaznavanje napake, podprto z umetno inteligenco, in tako zagotavlja visoko uporabniško neodvisne in obnovljive rezultate.
Znanstvena študija pločevine iz elektroelektričnega jekla
Večfunkcijska analiza mehanskih in magnetnih lastnosti pločevine iz elektroelektričnega jekla
Nemška raziskovalna fundacija (DFG) je financirala raziskovalni projekt, v katerega je bilo vključenih več univerz, in v katerem so bili sistemi ZwickRoell uporabljeni v več študijah. Raziskava je pokazala, da se lahko postopek žigosanja uporabi za namerno vnašanje preostalih napetosti v pločevino iz elektrotehničnega jekla. Te preostale napetosti vplivajo na magnetni tok v pločevini in lahko zato povečajo učinkovitost. Z uporabo orodja, razvitega kot del raziskovalnega projekta, je bilo mogoče obnašanje magnetnega materiala izmeriti na kraju z nateznim preskusom.
Glej sliko; primerjaj z raziskovalnim poročilom DFG »Povečana učinkovitost elektrotehničnega jekla s ciljno usmerjenim delovanjem na preostale napetosti«” Stran 206, razdelek 12.4
O AVTORJU:
Vodja globalnega upravljanja industrije
- Odgovoren za strateški razvoj preskusnih rešitev v sektorju mobilnosti in baterij pri ZwickRoellu
- Specialist za preskušanje mehanskih materialov in komponent v avtomobilski industriji
- Večletne raziskovalne izkušnje na Katedri za tehnologijo oblikovanja in livarstvo (UTG) na Tehnični univerzi v Münchnu
- Vodenje številnih bilateralnih raziskovalnih projektov z vodilnimi proizvajalci avtomobilov
- Znanstveno področje: Karakterizacija pločevinastih materialov in poskusi difrakcije na kraju samem
- Doktorska disertacija iz leta 2023 na temo: Elastično-plastična karakterizacija visokotrdnostnih jekel