Elektrik motor testi
Elektrifikasyon ilerledikçe ve buna bağlı teknolojik gelişmeler, elektrik motorlarının verimliliğini ve performansını artırmaya devam ettikçe, yeni teknolojik yaklaşımlar elektrik motoru test alanında da yeni gereksinimlere yol açmaktadır. Yeni teknolojik yaklaşımlar, elektrik motoru test alanında da yeni gereksinimlere yol açmaktadır. ZwickRoell, elektrik motorlarının en yüksek performans ve verimlilik standartlarını karşılamasını sağlamak için çeşitli çözümler sunmaktadır. Odak noktası, elektrik motorlarının verimliliğine ve performansına önemli katkı sağlayan Hairpin veya sargı teknolojisi (polimer kaplamalı yalıtımlı dikdörtgen bakır teller) gibi yenilikçi teknolojiler ve elektrik sac çeliklerinin test edilmesidir.
ZwickRoell, hassas malzeme karakterizasyonu ve tüm üretim sürecinin izlenmesi için yenilikçi test çözümleri ile elektrik motorlarının optimizasyonuna önemli bir katkı sağlar.
Hairpin teknolojisi nedir?
Hairpin teknolojisi, dikdörtgen şekilli yalıtımlı bakır tellerin kullanıldığı modern bir sargı tekniğidir. Bu teller, şekillerinden dolayı “saç tokası” olarak da adlandırılır. Bu teknoloji, geleneksel bakır bobinlerin yerini almakta ve hacim kullanımını önemli ölçüde iyileştirerek elektrik motorlarının verimliliğini önemli ölçüde artırırken aynı zamanda montaj alanını da azaltmaktadır. Bunun için Hairpin çok karmaşık sarma ve eğme işlemlerinden geçirilir. Üretim süreçlerinin sorunsuz bir şekilde ilerlemesi ve iyi sonuçlar vermesi için hem malzeme davranışı hem de süreç parametrelerinin etkisi tam olarak anlaşılmalıdır. Bunun için uygun test çözümleri gereklidir.
Hairpin testi - yeni test gereksinimleri
Stabil bir stator üretim sürecini sağlamak için, bir yandan tutarlı kaliteyi garanti etmek, daha da önemlisi malzeme hataları nedeniyle üretim sürecinin durmasını önlemek için mekanik özelliklerin tam olarak bilinmesi gerekir. Malzeme özelliklerinin yanı sıra, üretim parametrelerinin etkileri de analiz edilmeli ve anlaşılmalıdır.
ZwickRoell, özellikle dikdörtgen kaplamalı bakır tellerin karakterizasyonu için geniş bir test portföyü sunarak kapsamlı bir malzeme ve proses anlayışı sağlamakta ve böylece saç tokası teknolojisi ve Hairpin stator üretim süreçlerinin daha da geliştirilmesine belirleyici bir katkı sağlamaktadır. Bunlar arasında şunlar yer almaktadır
- kaplama nedeniyle temel malzemeden farklılık gösterebilen ve geri esneme nedeniyle üretim süreci için büyük öneme sahip olan elastik malzeme davranışının yüksek hassasiyetle belirlenmesi
- çekme testinde kırılana kadar Hairpin plastik malzeme davranışı
- eğme modülünü ve geri esnemeyi kontrol etmek için eğme davranışı
- torsiyon testleri ile üretim sürecinin simülasyonu
- kaplamanın sürtünme katsayısının hassas analizi
Hairpin üzerinde çekme testi
İnce polimer yalıtımın, eğme işleminden sonra geri yaylanma da dahil olmak üzere bakır telin şekillendirilebilirliği üzerinde doğrudan bir etkisi vardır; bu da boyut doğruluğunu etkiler ve üretimde sorunlara yol açabilir. Ayrıca, yalıtımın kendine özgü gereklilikleri de vardır: kapsamlı şekillendirme sırasında bile çatlaklar göstermemeli, işlenebilir olmalı ve mümkün olduğunca ince olmalıdır.
- Bu nedenle, elastikiyeti anlamak çok önemlidir. Çekme testlerinde yalıtımlı tellerin elastik aralığını hassas bir şekilde belirlemek için ZwickRoell, numunenin her iki tarafındaki elastikiyet modülünü ayrı ayrı ölçebilen, çok yüksek çözünürlüklü, çift taraflı bir ekstansometreye sahiptir. Bu, son derece hassas test sonuçları sağlar.
- Kırılmaya kadar plastik deformasyonu belirlemek için, numunenin uzamasını bir makroXtens sensör çatalları kullanılarak kaydedilir.
Hairpin üretim sürecini simüle etmek için burulma testleri
Üretim sürecini simüle etmek için ZwickRoell, modüler olarak ayarlanabilir bükme/burulma ekipmanı ile hairpin'in gerçek üretim hızında burulmasını simüle edebilen bir burulma test sistemine sahiptir.
- Test aracı, Hairpin geometrisine esnek ayarlamalar yapılmasına ve çeşitli eğme yarıçaplarının ayarlanmasına olanak tanır ve testXpert test yazılımı aracılığıyla cihaza bağlanarak farklı eğme hızlarının ayarlanmasını ve hatta geri esneme açısının ölçülmesini sağlar.
- Bu, birçok proses parametresinin ayrı ayrı görüntülenip analiz edilmesine olanak tanır. Mekanik karakterizasyon ile birleştirildiğinde, süreçlerin daha iyi anlaşılmasına ve böylece kalitenin daha da iyileştirilmesine olanak tanıyan korelasyonlar elde edilir.
Elektrik motoru elektrik sacı çeliklerinde dinamik yükleme testleri
Elektrik sacları, elektrik motorlarının üretiminde manyetik akıyı iletmek ve böylece motorun verimliliğini artırmak için kullanılan yüksek derecede özel çelik saclardır. Mekanik ve manyetik özellikleri, özellikle elektrikli araçlarda görülen yüksek devir ve dinamik yüklemelerde motorun performansı için çok önemlidir.
Çelik endüstrisinde, yeni ve yenilikçi elektrik sac çeliklerin geliştirilmesi şu anda büyük bir trend konusu. Yeni malzemeler her zaman yeni şekillendirme ve işleme fenomenlerini de beraberinde getirir ve bunların tam olarak anlaşılması ve karakterize edilmesi gerekir.
Elektrik sac çeliklerin test edilmesi, genel mekanik özelliklerinin yanı sıra manyetik davranışlarını ve yorulma direncini karakterize etmek için de gereklidir. Arızalar veya kötü manyetik özellikler motorun verimliliğini önemli ölçüde etkileyebilir ve gereksiz enerji kayıplarına neden olabilir. Genellikle elektrik sac çelikleri bir kesme işlemiyle üretilir ve bu işlemle sertleşen levhanın kenarı bir yandan kenar çatlaklarına, yani erken arızalara yol açabilir, diğer yandan manyetik akıyı etkileyebilir. Bu nedenle sacların iyi bir şekilde karakterize edilmesi gerekmektedir.
Dinamik yükleme testleri: Elektrik sac çelikleri, gerçek çalışma koşullarında yorulma dayanıklılıklarını ve tepkilerini test etmek için dinamik yüklere maruz bırakılır. Bu amaçla ZwickRoell, alt piston başlığına monte edilmiş test aktüatörleri sayesinde özellikle yüksek sıcaklıklarda kullanıma uygun servo hidrolik kompakt test sistemleri sunmaktadır.
Elektrik motoru laminasyonlarının statik malzeme testi
Elektrik motorlarındaki elektrik sac çeliklerinin işleme ve çalışma sırasında mekanik bütünlüğünü sağlamak için, ISO 6892-1 ve ASTM E8'e göre çekme testi gibi geleneksel statik test yöntemleri, elastikiyet modülü, germe sınırı, çekme mukavemeti ve kopma uzaması gibi malzeme özelliklerinin belirlenmesinde önemli bir rol oynar. Bunlar, yarı statik yükleme altında malzemenin mekanik davranışı hakkında temel bilgiler sağlar ve örneğin elektrik motorlarındaki stator ve rotorlar için malzeme seçimi ve malzeme kalite güvencesi için önemlidir.
Elektrik çelik sacları genellikle çok incedir (genellikle 50 ila 100 mikron arasında) ve çok iri tanelidir. Bu durum çok karmaşık dönüşümlere ve başarısız davranışlara yol açabilir.
- DIN 50154 standardı, nominal kalınlığı 200 µm'den az olan ince numuneler üzerinde çekme testi yapılmasını belirler ve bu nedenle ISO 6892 standardına alternatif bir test yöntemi olarak uygundur. Statik test değerleri tek başına, şekillendirme işlemlerinde yerel arıza davranışını tahmin etmek için genellikle yeterli değildir. Her iki standart test yöntemi de ZwickRoell'in testXpert test yazılımında test prosedürü olarak sunulmaktadır, böylece tüm önemli test parametreleri önceden ayarlanmıştır.
- Sac şekillendirme testi, gerçekçi şekillendirme süreçlerinde (örneğin derin çekme) kırılma davranışının incelenmesine yardımcı olur ve şekillendirilebilirlik ve çatlama eğilimi hakkında bilgi sağlar.
- Delik genişletme testinde, elektrik sac çeliklerinin kenar çatlama hassasiyeti analiz edilebilir. ZwickRoell, bu alanda yapay zeka destekli optik arıza tespiti sunarak, kullanıcıdan bağımsız ve tekrarlanabilir sonuçlar elde edilmesini sağlar.
Elektrik sac çelikleri konusunda bilimsel araştırma
Elektrik sac çeliklerin mekanik ve manyetik özelliklerinin çok fonksiyonlu analizi
Alman Araştırma Kurumu (DFG) tarafından yürütülen ve birçok üniversitenin katıldığı bir araştırma projesinde, ZwickRoell cihazları çeşitli testlerde kullanıldı. Elektrik sac çeliklerine damgalama işlemiyle hedefli olarak iç gerilimler uygulanabileceği gösterilmiştir. Bu iç gerilmeler sacdaki manyetik akıyı etkiler ve böylece verimlilik artırılabilir. Araştırma projesi kapsamında geliştirilen bir araç yardımıyla manyetik malzeme davranışı bir çekme testinde yerinde ölçüldü.
Resim bkz. DFG araştırma raporu “Hedefli Kalıntı Gerilim ile Elektrik Çeliğinin Verimliliğinin Artırılması” Sayfa 206 Bölüm 12.4
YAZAR HAKKINDA:
Küresel Endüstri Yönetimi Başkanı
- ZwickRoell'de mobilite ve batarya sektöründe test çözümlerinin stratejik geliştirilmesinden sorumlu
- Otomotiv endüstrisinde mekanik malzeme ve bileşen testi uzmanı
- Münih Teknik Üniversitesi Şekillendirme Teknolojisi ve Döküm Kürsüsü'nde (utg) kapsamlı araştırma deneyimi
- Önde gelen otomotiv üreticileriyle çok sayıda ikili araştırma projesine liderlik
- Bilimsel odak noktası: Sac malzemelerin karakterizasyonu ve yerinde kırınım deneyleri
- 2023 yılında doktora tezi konusu: Yüksek mukavemetli çeliklerin elastik-plastik karakterizasyonu