叠片定子铁芯的磁性测试及品质管理.doc

叠片锭子铁芯的磁性测试及品质管理 品品质管理 刘湘林广东美芝制冷设备有限公司摘 要 :本文就电机类叠片锭子铁芯的磁性测试技术，提出了自动判断的检测方法，并结合一些磁性材料的测试方式，对锭子铁芯生产中的各阶段品质管理提供参考依据。本文所提出的测试方法，是电机类锭子铁芯现场测试的良好品质管理方法之一。希望本文所提出的品质管理方法能对本公司的电机类锭子铁芯现场测试提供一点帮助。关 键 词:定子铁芯 磁性测试 品质管理Abstract: The article provides the automatic judgment method for testing the Lamination Stator of the motors and as a reference, indicates the quality management of producing Lamination Stator based on some processes to test magnetic materials. The testing method described in this article, is a good quality managing method for measuring the Lamination Stator of the motors on production. I exepect that quality management of the article assist for measuring the lamination stator of the motors on production of GMCC. Keywords: Lamination Stator Magnetic Test Quality Management 前 言电机产品的质量检测，不少是采用对成品的各项指标进行最终综合测试，如通常的综合测试包括高压脉冲-直流电阻-交流绝缘耐压-转向-绕组温升测试等项目，对特殊用途的电机，如压缩机等，还需增加热效率及寿命等的测试指标。电机的产品质量涉及到包括设计-加工-叠片-绕线-组装等各个环节，最终反映出包括铜损-铁损-机械损-间隙漂移-漏电流损耗等在内的综合性能。这些损耗越小，电机的效率就越高，电机产品的质量就越好。如果缺少对产品中间环节的测试，最终发现产品的缺陷时，由于需要修复甚至报废，造成很大的人力物力浪费。叠片锭子铁芯是电机的重要组成部分，由于铁芯的损耗包括铁损和漂移损耗在内的磁性材料引起的损耗，作为不可避免的损耗内容，是一项非常重要的损耗指标。对铁芯的测试是一项不可缺的测试项目，尤其是对锭子铁芯的测试。磁性电气钢板(包括材料和成型产品)完整的品质管理，应当从硅钢片生产开始到流通过程，以及加工成型等各个环节进行质量检测。如对片状材料可以采用铁损测试仪，或B-H-W交流磁性测试设备对其进行分阶段检验。电机的铁芯生产，即使是原材料质量没有问题，也不能保证随后的冲压成型和叠片-热处理等过程不会出问题。若要保证产品质量，必须进行检测。本文就电机锭子铁芯在最终叠片完成后的质量检验提出可行的测试技术，通过该测试方式，可以发现由于片状的冲压加工，或叠片工序，以及进行必要的退火热处理后出现的质量问题。同时，就叠片锭子铁芯的品质管理，综合一般经验，从单片硅钢片的测试入手，依据原有的同类磁性检测设备，对铁芯的生产过程的各环节检测进行分析探讨，指出其必要性和实用性，供我公司在产品生产和研发中参考。 叠片锭子铁芯的品质管理锭子铁芯的加工生产，和一般产品一样，由各元件组合完成。从钢厂出厂的带状单片硅钢片到流通领域或直接到使用厂家，从单片硅钢片通过冲压成型到叠片及热处理，严格的质量管理，是对每个环节都进行必要的检测，可以从中及早发现质量问题。如图1所示，以铁芯加工组装生产的过程为例，如果不对加工及过程，元件及配件进行检测，在最后的合格品检验中遇到不良品的产生，造成大量的人力和物力的浪费。为了实现零不良品的目标，近年来，对产品质量的不断重视，除了最终成品检测外，越来越多地重视和加强对中间过程的检测。对于锭子铁芯的加工和组装，应当从以下几个方面入手，控制产品质量。 对钢厂出厂的硅钢片的检测。一般钢厂出厂有相应的质量保证证明，钢厂一般采用爱普斯坦方法或单片交流磁性测试设备。 在流通过程中的检测。采用单片磁性测试设备或铁损仪。对于没有出厂证明及边角料或不知名的硅钢片，检测尤为重要，杜绝和防止以次充好。 冲压加工后的检测。检验加工过程及进一步确认原材料的可靠性。采用可调节式的铁损测试仪。 对锭子叠片完成或热处理后的检测。本文所提出的叠片锭子铁芯的测试方法。图1中表示的各“元件及配件”，以及各“加工及组装”的过程中，除了上述硅钢片材料的磁性测试以外，还包括一些零配件的检验。中间的每道“检测”都是为了提高锭子铁芯最终测试的成品合格率。“测试设备”包括本文所提出的对锭子铁芯的测试过程。这样，对随后的绕线组装及电机成品化（加上对绕线-绝缘材料-及其他配件的检测）过程中，可以尽量减少由于铁芯造成的电机不合格品的产生。 叠片定子硅钢片的单片测试单片测试包括硅钢片冲压前的片状原材料测试和冲压成型后的复杂形状的单片测试。（1）未加工冲压的单片硅钢片测试通常可采用下列方法： 爱普斯坦标准法测试。是目前国际上采用的标准测试方法，需要制作一定数量的规则单片，费工费时，但所得到的是多片的平均值。一般由钢厂或大批量相同材质原材料使用的厂家采用。 单片交流磁性测试。需要制造一定长方形面积的标准样片，可同时测试磁通量(B)-磁场强度(H)-铁损值(W)等三个指标，精度高，是比较全面的测试设备，但比较费工费时。对硅钢片综合性能有要求的或大批量相同材质原材料使用的厂家采用。直读式铁损测试。只测试铁损值的一项指标，使用简单的探头便可获得铁损值，简便快速。成本低，携带方便，是目前普遍采用的测试方法。（2）加工冲压后的单片硅钢片测试目前只能采用直读式铁损仪进行测试。测试铁损值的指标，使用可调节式的新型铁损测试仪，获得铁损值，简便快速。“直读式铁损测试仪”(简称铁损仪)和传统的爱普斯坦方圈法所测得的平均值比较，通常所能达到的精度在5%以内，克服了标准方法对变压器-电机等冲压后形成非规则复杂形状无法采样的缺点。给硅钢片的品质管理提供了重要、快捷有效的参考依据。目前的新型铁损仪，以DAC-IR-2C型，其突出优点是可以任意设定样片的宽度和厚度，取其实际有效面积，对各种复杂形状和尺寸的样品（原料、热处理过程及冲压后的成品等）均可直接读取铁损值。该仪器除利用附属的两块标准铁板（取向和无取向）对仪器校准外，还采用了利用计量部门现有的标准仪表对测试仪进行直接校准。 叠片定子铁芯的检测原理及实用功能通过上述单片测试，结合叠片测试，可以减少不合格产品进入下一道绕线及组装工序。结合日本SOKEN公司的技术，最近开发的叠片定子铁芯的检测设备可以满足各种大小规格的测试需要。可同时测试B-H-W指标，并实现合格与否的自动判断。 测试原理简介如图2所示，本测试设备采用在环状铁芯上绕制一定圈数的测试线圈，通过对铁芯的励磁线圈N1施加一定的电流I(A)，产生磁场强度为H(A/m)，磁路长为L(m)，则H=N1I/L。此时铁芯内部产生的磁场强度为B=E2/4.44fSN2(其中f为磁化电源的频率，S为磁路的断面积=磁路宽W x 叠片厚度T)。磁化后产生磁通量（单位面积）B(Tesla)时的铁芯铁损值Wi(W/kg)=E2Icos/SL(其中为E2和I的相位角，为铁芯的比重)。一般可通过回路所测得的电流值除以磁路长度得出磁场强度，通过铁芯断面面积除所测得的电压值获得磁通量，通过铁芯总重量除所测得的功率值获得铁损值。作为实际使用的叠片定子测试设备，属于专用测试仪。其基本原理是，在设定测试铁芯试样尺寸的前提下，以单位铁芯的磁路长度换算出磁场强度值(A/m)，并测试单位面积的磁通量值(Tesla-Wb/m2)，以单位重量换算得到铁损值(W/kg)。图3为叠片铁芯测试及基本原理。 测试设备的校准作为质量控制的测试设备，需要有一定的校准依据。如前所示，爱普斯坦方圈法可以采用有标准校验依据的电压表-电流表-功率表等进行校准，这是比较简单地使用了通常有校准依据的校验设备。如果增加了其它电子回路，必须提出相应可行的对应校准方法。如图4所示，本测试设备采用对测试回路产生的误差补偿的方法实现对磁通量(B)和磁场强度(H)的校准，校准时使用标准的电压表-电流表等校验设备。铁损(W)误差的校准采用内置电源和标准电阻的方法进行校准。实际使用功能本测试设备采用与正常标准铁芯的比较方法，按下列两种判断方式对相同种类的叠片铁芯进行测试判断。 以一定的磁通量的前提下判断磁场强度值。值越小，说明在一定磁通量的前提下产生较小的磁场强度，铁芯的质量越好。同时，铁损值也越小越好。以一定的磁场强度的前提下判断磁通量的大小。值越大，说明在相同磁场强度的条件下获得更多的磁通，铁芯的质量越好。此时，铁损值越小越好。可以通过上限值的百分比设定，与正常标准铁芯的实际值相比较，进行自动判断。并附带报警装置。增加自动判断和合格与否的报警输出信号，可以结合系统测试。 结 论综上所述，为了保证中间产品的合格率，不致造成很大的人力和物力的浪费，甚至影响到产品和企业声誉，叠片定子铁芯的测试是定子铁芯不可缺的测试手段。叠片定子铁芯的制作过程中，品质管理并非以该测试手段为唯一的依据，应该通过对元件、配件和组装等各个环节实行检测，才能减少成品制作完成后的废品率。叠片定子铁芯测试设备对品质要求高的铁芯检测，以及退火热处理后的铁芯检测尤为重要。【参考文献】1) 单片电工钢片(带)比总损耗测试仪的行业标准(JB/T5469-91)中国电子机械工业部19912) 铁损测试仪的校准方法之研究叶芬斌等 电子质量 杂志 2003/10-11 3) Suzuki, others : “The Simple Measuring Instrument of the Magnetic Characteristic” Japan MAG-71-4 4) JIS C-2550 The National Standard Documents Japan 5) Yamashita and Asai: “Direct Reading Iron Loss Tester” Magnetic Material Study Group Documents, Ja