Inline-Prüfung der Permeabilität in weichmagnetischen Komponenten

Inline testing of permeability in soft magnetic components

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  • Der Verursacher eines großen Teils der Verluste beim Betrieb elektrischer Maschinen ist das Blechpaket. Bereits bei der Herstellung der Halbzeuge, den Blechcoils, werden die grundsätzlichen elektromagnetischen Eigenschaften und die Verluste festgelegt. Die weitere Verarbeitung des Elektroblechs zu einem Stator- oder Rotorblechpaket generiert durch Trenn- und Fügeprozesse zusätzliche fertigungsinduzierte Verluste. Gegenstand der Forschungsarbeiten waren unterschiedliche Trenn- und Fügeverfahren, welche in ihren Prozessparametern variiert wurden, um anschließend die elektromagnetischen Eigenschaften messtechnisch zu erfassen. Die resultierenden maximalen Differenzen der jeweiligenDer Verursacher eines großen Teils der Verluste beim Betrieb elektrischer Maschinen ist das Blechpaket. Bereits bei der Herstellung der Halbzeuge, den Blechcoils, werden die grundsätzlichen elektromagnetischen Eigenschaften und die Verluste festgelegt. Die weitere Verarbeitung des Elektroblechs zu einem Stator- oder Rotorblechpaket generiert durch Trenn- und Fügeprozesse zusätzliche fertigungsinduzierte Verluste. Gegenstand der Forschungsarbeiten waren unterschiedliche Trenn- und Fügeverfahren, welche in ihren Prozessparametern variiert wurden, um anschließend die elektromagnetischen Eigenschaften messtechnisch zu erfassen. Die resultierenden maximalen Differenzen der jeweiligen Prozessparameter repräsentieren ein Potential zur optimierten betriebspunktgerechten Produktion, da sich hier durch entsprechende Parametereinstellung im Betrieb niedrigere Verluste Δ𝑃𝑉,𝑟𝑒𝑎𝑙 und somit ein höherer Wirkungsgrad erzielen lassen. Ein neues Messverfahren, welches die Veränderung der magnetischen Leitfähigkeit durch Fertigungseinflüsse erfasst, wurde durch die Forschungsarbeit erfolgreich evaluiert und qualifiziert. Durch Methoden der hochfrequenztechnischen Materialprüfung wird die komplexe Permeabilität als Grundlage für die Qualitätsbewertung herangezogen. Bei der vorgestellten Messmethode ist kein manuelles Aufbringen von Wicklungen nötig. Die Prüfkörper können automatisch in die Messeinrichtung eingelegt und vermessen werden. Die Messergebnisse stehen dem QMS und ERP/MES in elektronischer Form zur weiteren Verarbeitung direkt zur Verfügung.show moreshow less
  • The source of a large part of the losses in the operation of electrical ma-chines is the sheet metal package. The basic electromagnetic properties and losses are already determined during the production of the semi-finished products, the sheet metal coils. The further processing of the electrical sheet into a stator or rotor laminate generates additional production-induced losses through separation and joining processes. The subject of the research work was different separation and joining processes, which were varied in their process parameters in order to subsequently measure the electromagnetic properties. The resulting maximum differences of the respective process parameters represent aThe source of a large part of the losses in the operation of electrical ma-chines is the sheet metal package. The basic electromagnetic properties and losses are already determined during the production of the semi-finished products, the sheet metal coils. The further processing of the electrical sheet into a stator or rotor laminate generates additional production-induced losses through separation and joining processes. The subject of the research work was different separation and joining processes, which were varied in their process parameters in order to subsequently measure the electromagnetic properties. The resulting maximum differences of the respective process parameters represent a potential for optimised production in line with the operating point, since lower losses Δ𝑃𝑉,𝑟𝑒𝑎𝑙 and thus a higher efficiency can be achieved here through appropriate parameter setting during operation. A new measurement method, which records the change in relative permeability due to production influences, was successfully evaluated and qualified by the research work. Using methods of high-frequency material testing, the complex permeability is used as a basis for quality assessment. With the presented measurement method, no manual application of windings is necessary. The test specimens can be automatically inserted into the measuring device and measured. The measurement results are directly available to the QMS and ERP/MES in electronic form for further processing.show moreshow less

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Metadaten
Author:Michael Schneider
Persistent identifiers - URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-175874
Persistent identifiers - DOI:https://doi.org/10.25593/978-3-96147-466-0
ISBN:978-3-96147-466-0
Series (Volume number):FAU Studien aus dem Maschinenbau (378)
Publisher:FAU University Press
Place:Erlangen
Editor:Jörg Franke, Nico Hanenkamp, Tino Hausotte, Marion Merklein, Michael Schmidt, Sandro Wartzack
Referee:Jörg Franke, Klaus Helmreich
Advisor:Jörg Franke
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of publication:2021
Date of online publication (Embargo Date):2021/11/17
Publishing Institution:FAU University Press
Granting institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Acceptance date of the thesis:2021/04/27
Release Date:2021/11/23
Tag:Fertigungseinflüsse; Inline-Prüfung; Messtechnik; Qualitätssicherung; Weichmagnetische Materialien
SWD-Keyword:Weichmagnetischer Werkstoff; Elektroblech; Permeabilität; Ingenieurwissenschaften; Maschinenbau; Produktionstechnik
Length/size:xxi, 189 Seiten
Notes:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-465-3
Original publication:mb.fau.de/diss
Institutes:Technische Fakultät / Department Maschinenbau
Technische Fakultät / Department Maschinenbau / Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS)
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 60 Technik / 600 Technik, Technologie
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 67 Industrielle Fertigung / 670 Industrielle Fertigung
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - CC BY-NC - Namensnennung - Nicht kommerziell 4.0 International