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電機鐵心預(yù)組裝鐵心損耗測量技術(shù)的研究（二）——新型測量技術(shù)
發(fā)布日期：2025-07-28 瀏覽次數(shù)：2574
近年來鐵心損耗測量技術(shù)的進步顯著提升了測量精準度。這得益于高精度傳感器、寬頻帶電氣設(shè)備的運用以及建模技術(shù)的創(chuàng)新。使用形狀接近實際電機鐵心的測試樣本對確保測量結(jié)果的準確性至關(guān)重要。例如，使用帶有疊片和定子齒的完整定子鐵心作為測試樣本，因其經(jīng)歷了所有制造工序，能夠更精確地反映實際鐵心損耗。
以下是幾種新測量方法：
槽繞定子鐵心法：通過在定子背鐵和槽中繞制初級和次級繞組，產(chǎn)生交變磁通，測量定子背鐵中的鐵心損耗。
C形磁化線圈法：利用兩個C形磁化軛對定子齒進行勵磁，測量整個定子鐵心（包括齒和軛部分）的損耗。
旋轉(zhuǎn)磁場激勵法：通過產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場來模擬電機運行時的電磁能量轉(zhuǎn)換，測量鐵心在旋轉(zhuǎn)磁場下的損耗。
在工業(yè)應(yīng)用方面，鐵心損耗測量是電機制造中的關(guān)鍵質(zhì)量保證手段，對提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。例如，Brockhaus BST-L測試儀采用C形磁化線圈法，結(jié)合自動化和先進的控制系統(tǒng)，能夠快速、準確地測量定子鐵心的鐵心損耗。該測試儀可在不同激勵條件下（如正弦波、脈寬調(diào)制和自由曲線激勵）進行測量，從而更全面地評估鐵心損耗。
這些先進的鐵心損耗測量方法和技術(shù)不僅提高了測量的準確性，還能夠更好地反映實際操作條件下的鐵心損耗。這對于優(yōu)化電機設(shè)計、提高電機效率和可靠性具有重要意義。通過這些方法，可以更有效地識別和解決制造過程中對鐵心損耗的影響，從而提升電機的整體性能。
先進鐵心損耗測量法在工業(yè)中的應(yīng)用
鐵損測試在電機制造中用于質(zhì)量管控，能檢測鐵心缺陷，如疊片短路。精確測量鐵損對電機高效設(shè)計和可靠運行至關(guān)重要。Brockhaus、Veer Electronics、Phenix Technologies和Jenkins Electric等廠商提供的產(chǎn)品可用于硅鋼及電機鐵心鐵損特性評估。以下是部分高級鐵損測量方法。
大批量生產(chǎn)的二線感應(yīng)法：在大批量生產(chǎn)中，常采用兩線感應(yīng)法快速測量鐵心損耗。該方法通過初級繞組激勵鐵心，從次級繞組測量感應(yīng)值來確定鐵心損耗。例如，Veer Core Loss Tester、Brockhaus Split Tester和Lexseco Model 2200等設(shè)備均基于此方法。這些設(shè)備允許初級和次級電纜從鐵心一端接入，另一端退出。通過測量初級電流和次級電壓，可計算出不同磁感應(yīng)強度下的鐵心損耗。這種方法能快速評估切割和堆疊過程后的定子質(zhì)量。
圖1 具有快速換心能力的二線感應(yīng)法
Brockhaus BST-SA和BST-FA的自動化技術(shù)：自動化技術(shù)在鐵心損耗測量系統(tǒng)中的應(yīng)用減少了測量時間。Brockhaus BST-SA和BST-FA在自動化方面進行了改進。其BST線圈可分離，便于插入定子鐵心測試，具備快速更換鐵心的能力。初級線圈連接交流電源，能產(chǎn)生所需的磁場。與標準電纜測試儀相比，分體式線圈設(shè)計固定且繞組配置穩(wěn)定，可進行數(shù)值空氣磁通補償，適用于各種定子幾何形狀，測量精度高。
Brockhaus BST-L的全自動化測量：Brockhaus BST-L是一款全自動化鐵心損耗測量儀。它基于C形磁化線圈法，定制傳感器頭部與XZ掃描系統(tǒng)集成，精確定位；旋轉(zhuǎn)工作臺和定子夾具可多角度測量。它能提供完整磁化電路（含傳感器頭部、定子齒和背鐵）的磁性能信息，通過后處理分析準確確定功率損耗和B-H特性，實現(xiàn)齒鐵心損耗的隔離。
圖2 Brockhaus BST-L心損耗測量系統(tǒng)：(a) 自動心耗測量系統(tǒng) (b)傳感器頭和定子心
圖3 使用BST-L測試儀測量齒部和背部的磁通密度分布比較分析與討論
表1對鐵心損耗測試方法進行了比較。每種測量方法都有其優(yōu)勢和局限性。愛潑斯坦方圈適用于評估硅鋼薄片質(zhì)量，但不考慮制造效應(yīng)。單片測試儀提供了更詳細的材料特性，但需要頻繁重新校準，并且在容納復(fù)雜形狀方面受到限制。環(huán)形測試儀在均勻磁化下提供了更準確的鐵心損耗測量，考慮了切割、堆疊和粘結(jié)操作對鐵心材料磁性能的影響。然而，由于電機鐵心中缺乏結(jié)構(gòu)元件，可能會低估損耗。
表1 不同測試方法的比較
目前一些新型測量技術(shù)如槽繞定子鐵心測量系統(tǒng)和帶有C形磁化線圈的堆疊定子鐵心測量等技術(shù)已被引入以提高精度。例如，槽繞定子鐵心測量系統(tǒng)允許對定子軛中的鐵心損耗進行精確評估，然而，該方法忽略了由于被動磁通路徑和漏磁效應(yīng)導(dǎo)致的定子齒中的損耗。在堆疊定子鐵心測量中使用C形磁化線圈的創(chuàng)新使得能夠通過評估定子鐵心中的磁通密度和磁場強度變化來進行更詳細的分析。以上這些方法解決了一些特定問題，例如考慮定子齒中的損耗和堆疊鐵心內(nèi)部的非均勻磁通分布，同時考慮了各種制造工藝的影響，包括切割（例如沖壓、激光切割）、堆疊和粘結(jié)（例如互鎖、焊接）以及退火工藝，并通過與脈動磁通模型結(jié)合的旋轉(zhuǎn)磁場模擬來更好地捕捉AC設(shè)備中的操作條件，并提高鐵心損耗評估的預(yù)測能力。不過值得注意的是，這些新型鐵心損耗測量技術(shù)雖先進，但在應(yīng)用中面臨各向異性效應(yīng)及鐵心形狀復(fù)雜性等挑戰(zhàn)，需精細調(diào)整以確保測量可靠。制造商利用高科技硅鋼材料和自動化系統(tǒng)，提升鐵心損耗測量的精準度與效率。Brockhaus BST-L測試儀通過齒部磁化全面分析定子鐵心特性，適用于多種激勵條件，為優(yōu)化電機設(shè)計、提升效率和可靠性提供支持。
SRM（開關(guān)磁阻電機）因其堅固結(jié)構(gòu)、低成本和高性能，在電動汽車（EV）等領(lǐng)域前景廣闊。精確測量轉(zhuǎn)子鐵心損耗對優(yōu)化SRM效率極為重要。但SRM的激勵電流和定子結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)交流電機差異顯著，導(dǎo)致磁場分布不均且復(fù)雜。傳統(tǒng)測量方法（如環(huán)形、愛潑斯坦方框和SST）可能不再適用，需開發(fā)專門的激勵方法。這可能包括設(shè)計新的軛形狀、背鐵搜索線圈和獨特的旋轉(zhuǎn)激勵線圈配置。未來研究應(yīng)聚焦高頻諧波對鐵心損耗的影響，開發(fā)更敏感的測量技術(shù)來捕捉其對電機和發(fā)電機效率的顯著影響。同時，深入研究制造工藝（如退火和粘結(jié)）對溫度變化的敏感性，以及溫度對定子和轉(zhuǎn)子鐵心損耗的影響，對于提升電機性能至關(guān)重要。此外，開發(fā)先進的仿真技術(shù)，結(jié)合非正弦磁化和復(fù)雜激勵模式，可更準確地預(yù)測實際操作條件下的鐵心損耗。
此外制造商還應(yīng)考慮在測量儀器中引入更高頻域技術(shù)，以捕捉更廣泛的磁場變化，同時通過完全自動化系統(tǒng)提高測量效率和準確性。這些措施有助于在制造環(huán)境中實現(xiàn)快速、可靠的鐵心損耗測量，從而推動電機技術(shù)的進步和應(yīng)用。
以下是幾種新測量方法：
槽繞定子鐵心法：通過在定子背鐵和槽中繞制初級和次級繞組，產(chǎn)生交變磁通，測量定子背鐵中的鐵心損耗。
C形磁化線圈法：利用兩個C形磁化軛對定子齒進行勵磁，測量整個定子鐵心（包括齒和軛部分）的損耗。
旋轉(zhuǎn)磁場激勵法：通過產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場來模擬電機運行時的電磁能量轉(zhuǎn)換，測量鐵心在旋轉(zhuǎn)磁場下的損耗。
在工業(yè)應(yīng)用方面，鐵心損耗測量是電機制造中的關(guān)鍵質(zhì)量保證手段，對提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。例如，Brockhaus BST-L測試儀采用C形磁化線圈法，結(jié)合自動化和先進的控制系統(tǒng)，能夠快速、準確地測量定子鐵心的鐵心損耗。該測試儀可在不同激勵條件下（如正弦波、脈寬調(diào)制和自由曲線激勵）進行測量，從而更全面地評估鐵心損耗。
這些先進的鐵心損耗測量方法和技術(shù)不僅提高了測量的準確性，還能夠更好地反映實際操作條件下的鐵心損耗。這對于優(yōu)化電機設(shè)計、提高電機效率和可靠性具有重要意義。通過這些方法，可以更有效地識別和解決制造過程中對鐵心損耗的影響，從而提升電機的整體性能。
先進鐵心損耗測量法在工業(yè)中的應(yīng)用
鐵損測試在電機制造中用于質(zhì)量管控，能檢測鐵心缺陷，如疊片短路。精確測量鐵損對電機高效設(shè)計和可靠運行至關(guān)重要。Brockhaus、Veer Electronics、Phenix Technologies和Jenkins Electric等廠商提供的產(chǎn)品可用于硅鋼及電機鐵心鐵損特性評估。以下是部分高級鐵損測量方法。
大批量生產(chǎn)的二線感應(yīng)法：在大批量生產(chǎn)中，常采用兩線感應(yīng)法快速測量鐵心損耗。該方法通過初級繞組激勵鐵心，從次級繞組測量感應(yīng)值來確定鐵心損耗。例如，Veer Core Loss Tester、Brockhaus Split Tester和Lexseco Model 2200等設(shè)備均基于此方法。這些設(shè)備允許初級和次級電纜從鐵心一端接入，另一端退出。通過測量初級電流和次級電壓，可計算出不同磁感應(yīng)強度下的鐵心損耗。這種方法能快速評估切割和堆疊過程后的定子質(zhì)量。
圖1 具有快速換心能力的二線感應(yīng)法
Brockhaus BST-SA和BST-FA的自動化技術(shù)：自動化技術(shù)在鐵心損耗測量系統(tǒng)中的應(yīng)用減少了測量時間。Brockhaus BST-SA和BST-FA在自動化方面進行了改進。其BST線圈可分離，便于插入定子鐵心測試，具備快速更換鐵心的能力。初級線圈連接交流電源，能產(chǎn)生所需的磁場。與標準電纜測試儀相比，分體式線圈設(shè)計固定且繞組配置穩(wěn)定，可進行數(shù)值空氣磁通補償，適用于各種定子幾何形狀，測量精度高。
Brockhaus BST-L的全自動化測量：Brockhaus BST-L是一款全自動化鐵心損耗測量儀。它基于C形磁化線圈法，定制傳感器頭部與XZ掃描系統(tǒng)集成，精確定位；旋轉(zhuǎn)工作臺和定子夾具可多角度測量。它能提供完整磁化電路（含傳感器頭部、定子齒和背鐵）的磁性能信息，通過后處理分析準確確定功率損耗和B-H特性，實現(xiàn)齒鐵心損耗的隔離。
圖2 Brockhaus BST-L心損耗測量系統(tǒng)：(a) 自動心耗測量系統(tǒng) (b)傳感器頭和定子心
圖3 使用BST-L測試儀測量齒部和背部的磁通密度分布比較分析與討論
表1對鐵心損耗測試方法進行了比較。每種測量方法都有其優(yōu)勢和局限性。愛潑斯坦方圈適用于評估硅鋼薄片質(zhì)量，但不考慮制造效應(yīng)。單片測試儀提供了更詳細的材料特性，但需要頻繁重新校準，并且在容納復(fù)雜形狀方面受到限制。環(huán)形測試儀在均勻磁化下提供了更準確的鐵心損耗測量，考慮了切割、堆疊和粘結(jié)操作對鐵心材料磁性能的影響。然而，由于電機鐵心中缺乏結(jié)構(gòu)元件，可能會低估損耗。
表1 不同測試方法的比較
目前一些新型測量技術(shù)如槽繞定子鐵心測量系統(tǒng)和帶有C形磁化線圈的堆疊定子鐵心測量等技術(shù)已被引入以提高精度。例如，槽繞定子鐵心測量系統(tǒng)允許對定子軛中的鐵心損耗進行精確評估，然而，該方法忽略了由于被動磁通路徑和漏磁效應(yīng)導(dǎo)致的定子齒中的損耗。在堆疊定子鐵心測量中使用C形磁化線圈的創(chuàng)新使得能夠通過評估定子鐵心中的磁通密度和磁場強度變化來進行更詳細的分析。以上這些方法解決了一些特定問題，例如考慮定子齒中的損耗和堆疊鐵心內(nèi)部的非均勻磁通分布，同時考慮了各種制造工藝的影響，包括切割（例如沖壓、激光切割）、堆疊和粘結(jié)（例如互鎖、焊接）以及退火工藝，并通過與脈動磁通模型結(jié)合的旋轉(zhuǎn)磁場模擬來更好地捕捉AC設(shè)備中的操作條件，并提高鐵心損耗評估的預(yù)測能力。不過值得注意的是，這些新型鐵心損耗測量技術(shù)雖先進，但在應(yīng)用中面臨各向異性效應(yīng)及鐵心形狀復(fù)雜性等挑戰(zhàn)，需精細調(diào)整以確保測量可靠。制造商利用高科技硅鋼材料和自動化系統(tǒng)，提升鐵心損耗測量的精準度與效率。Brockhaus BST-L測試儀通過齒部磁化全面分析定子鐵心特性，適用于多種激勵條件，為優(yōu)化電機設(shè)計、提升效率和可靠性提供支持。
SRM（開關(guān)磁阻電機）因其堅固結(jié)構(gòu)、低成本和高性能，在電動汽車（EV）等領(lǐng)域前景廣闊。精確測量轉(zhuǎn)子鐵心損耗對優(yōu)化SRM效率極為重要。但SRM的激勵電流和定子結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)交流電機差異顯著，導(dǎo)致磁場分布不均且復(fù)雜。傳統(tǒng)測量方法（如環(huán)形、愛潑斯坦方框和SST）可能不再適用，需開發(fā)專門的激勵方法。這可能包括設(shè)計新的軛形狀、背鐵搜索線圈和獨特的旋轉(zhuǎn)激勵線圈配置。未來研究應(yīng)聚焦高頻諧波對鐵心損耗的影響，開發(fā)更敏感的測量技術(shù)來捕捉其對電機和發(fā)電機效率的顯著影響。同時，深入研究制造工藝（如退火和粘結(jié)）對溫度變化的敏感性，以及溫度對定子和轉(zhuǎn)子鐵心損耗的影響，對于提升電機性能至關(guān)重要。此外，開發(fā)先進的仿真技術(shù)，結(jié)合非正弦磁化和復(fù)雜激勵模式，可更準確地預(yù)測實際操作條件下的鐵心損耗。
此外制造商還應(yīng)考慮在測量儀器中引入更高頻域技術(shù)，以捕捉更廣泛的磁場變化，同時通過完全自動化系統(tǒng)提高測量效率和準確性。這些措施有助于在制造環(huán)境中實現(xiàn)快速、可靠的鐵心損耗測量，從而推動電機技術(shù)的進步和應(yīng)用。
特別提示：本信息由相關(guān)企業(yè)自行提供，真實性未證實，僅供參考。請謹慎采用，風險自負。
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