1. Nền tảng kỹ thuật

Quy trình sản xuất lõi động cơ chủ yếu bao gồm dập, phân loại dập, xếp chồng và các bước khác, bao gồm các quy trình chính như tán đinh, hàn và uốn. Trong quá trình xử lý các quy trình này, khu vực xử lý của tấm thép điện thường gặp các vấn đề như biến dạng, giòn, hình thành vùng phản ứng nhiệt, dẫn đến suy giảm tính chất từ ​​tính. Do đó, việc phát hiện mức hiệu suất từ ​​tính của khu vực cục bộ của lõi sắt là rất quan trọng để đánh giá hiệu suất của lõi sắt và cải tiến công nghệ sản xuất của nó.

Phương pháp cuộn dây hiện được sử dụng làm phương pháp đo từ thông cục bộ cho lõi sắt, nhưng phương pháp này yêu cầu phải khoan lỗ trên tấm thép, điều này có thể ảnh hưởng đến sự phân bố mật độ từ thông. Để tránh vấn đề này, chúng tôi mới phát triển và áp dụng phương pháp đo không phá hủy bằng đầu dò kim. Phương pháp này sử dụng kỹ thuật đo từ tính cục bộ kết hợp công nghệ đầu dò (khoảng cách giữa các đầu dò: 3.5 mm) và công nghệ cuộn dây micro H (2 mm × 2 mm), cho phép đo không phá hủy mà không làm hỏng lõi động cơ. Từ thông cục bộ và cường độ từ trường của tấm thép điện không định hướng được phủ, có lợi cho việc nghiên cứu ảnh hưởng của ứng suất và biến dạng sinh ra trong quá trình sản xuất lõi đến tính chất từ.

2. Phương pháp kiểm tra

Đầu dò và cuộn dây H. Tính mật độ từ thông cục bộ của lõi stato: tức là điện áp cảm ứng giữa các đầu kim hình kim đặt tiếp xúc với bề mặt tấm thép bằng điện áp cảm ứng do từ thông cảm ứng đi qua 1/2 phần kín diện tích mặt cắt ngang dưới điểm tiếp xúc của đầu dò. Giả sử khoảng cách giữa hai đầu dò là 3.5 mm thì mật độ từ thông được tính theo phương trình sau.

Bi = (2/SBi) ∫ eBi dt (i: x,y) (1)

Trong đó, SBi là diện tích hiệu quả của các đầu dò để phát hiện từ thông và eBi là hiệu điện thế giữa các đầu dò dạng kim.

Sử dụng điện áp cảm ứng của cuộn dây H đặt trên bề mặt tấm thép, cường độ trường trên bề mặt tấm thép được tính theo phương trình sau.

Hi= (1/μ0SHiNHi)∫ eHi dt (i: x，y) (2)

Trong đó, μ0 là độ thấm chân không, SHiNHi là diện tích vòng dây hiệu dụng của cuộn H và eHi là điện áp đầu ra của cuộn H.

Hình 1 là sơ đồ của phương pháp thử nghiệm được sử dụng để đo sự phân bố từ thông và cường độ từ trường xung quanh đường hàn của lõi stato động cơ.

Hình 2 cho thấy đầu dò kim H-cuộn dây và hệ thống truyền động động cơ. Hệ thống truyền động động cơ sử dụng cơ cấu trong đó động cơ được thử nghiệm được ghép nối với động cơ truyền động bên ngoài thông qua một ròng rọc và động cơ được thử nghiệm quay ở tốc độ xác định. Động cơ được thử nghiệm là động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (stator: 18 khe, rôto: 12 cực), có đường kính stato ϕ 200 mm, đường kính rôto ϕ 114 mm và chiều cao ống khói 30 mm. Các mối nối giữa các lớp stato được cố định bằng phương pháp hàn.

3. Phân tích kết quả

Hình 3 cho thấy sự phân bố mật độ từ thông được đo bằng kỹ thuật thăm dò. Giá trị của mỗi điểm đo là giá trị tuyệt đối lớn nhất của vectơ từ thông trong một vòng quay của rôto. Một điểm có mật độ từ thông thấp được phát hiện ở phía sau lõi stato gần mối hàn.

Hình 4 cho thấy cường độ trường được đo bằng cuộn dây H. Như trong trường hợp phân bố mật độ từ thông, giá trị của mỗi điểm đo là giá trị tuyệt đối cực đại của vectơ cường độ từ trường khi rôto quay một vòng và phân bố cường độ từ trường ở phía sau lõi stato gần mối hàn khác với phần không hàn.

Hình 5 thể hiện kết quả phân tích bằng số của phân bố mật độ từ thông và phân bố cường độ trường. Trong phân tích này, ảnh hưởng của hàn đến tính chất từ ​​của lõi stato được nghiên cứu thông qua phân tích kết hợp cấu trúc nhiệt và trường điện từ. Khi ảnh hưởng của ứng suất không được xem xét, phân bố mật độ từ thông cũng như phân bố cường độ từ trường xung quanh mối hàn đều không thay đổi. Ngược lại, khi xem xét ứng suất dư do hàn, người ta nhận thấy sự hư hỏng xung quanh mối hàn và thu được sự phân bố tương tự như các giá trị đo được về mật độ từ thông và cường độ từ trường.