Influencia de diferentes técnicas de corte sobre las características magnéticas de aceros eléctricos determinada por un Permeameter

IEEE Transactions on Industry Applications, VOL. 53, Nº 2, Marzo/Abril 2017 971

influencia de diferentes técnicas de corte sobre las características magnéticas de aceros eléctricos determinada por un Permeameter

Madeleine Bali, Estudiante, IEEE y Annette Muetze, Compañeros, IEEE

Abstract—In este papel, la influencia de tres diferentes técnicas de corte, en particular el corte mecánico, estado sólido, de corte por láser y de corte por láser de dióxido de carbono, en el cuasi-estático de curvas de histéresis de tres diferentes materiales, comúnmente usado en las máquinas eléctricas, se investiga. Además, los efectos adicionales de tamaño de muestra y la dirección de corte son discutidos. En contraste con el bastidor Epstein comúnmente utilizados o anillo muestra las pruebas, los exámenes se realizan con un permeameter. Una forma significativamente diferente de las curvas de histéresis de las pequeñas cortadas a láser en contraste con las muestras cortadas se encuentra mecánicamente.

Además, para algunas muestras un punto de intersección es observado por encima del cual el comportamiento magnético de corte láser muestras es mejor que la de las muestras cortadas mecánicamente.

Índice Terms—Degradation chapa eléctrica, material ferromagnético, histéresis, láser, corte mecánico, permeameter, cuasi-estático.

I. INTRODUCCIÓN

T es ampliamente conocido que las características magnéticas de las chapas eléctricas también están influenciadas por los diferentes pasos de fabricación. Mientras que muchos estudios han investigado este fenómeno, es necesario realizar más investigaciones para entender la degrad- ing procesos y estimar correctamente la degradación resultante efecto sobre las características magnéticas.

El examen de este efecto ha adquirido creciente importancia en los últimos años, como se refleja en muchas obras, tanto en el modelado y la presentación de informes sobre los resultados de la medición (por ejemplo, [1]-[9]). Para contribuir a la futura determinación refinada de este efecto y/o desarrollo de mejores modelos de pérdida de hierro, es necesaria más investigación.

El primer paso de fabricación, después la lámina de acero se desplegaron y nivelado en la bobina de la madre, es el proceso de corte. En ad- dition al clásico proceso de punzonado, corte por láser se ha vuelto cada vez más importante. Este documento aborda la influencia procedido de tres diferentes técnicas de corte, corte mecánico

manuscrito recibió el 13 de abril de 2016, revisada en septiembre 1, 2016; aceptado el 29 de septiembre de 2016. Fecha de publicación 13 de octubre de 2016; la fecha de la versión actual, el 17 de marzo de 2017. Papel de 2016 EMC-0337.R1, presentado en el 2015 IEEE Internacional de Máquinas y accionamientos eléctricos Conferencia, Coeur d'Alene, ID, EE.UU., Mayo 10-13, y aprobado para su publicación en el IEEE Transactions en aplicaciones en la industria de máquinas eléctricas por el comité del IEEE Industry Applications Society.

Los autores son con los accionamientos eléctricos y máquinas Institute, Graz Univer- sity de tecnología, Graz A-8010, Austria (correo electrónico: Madeleine.bali@tugraz.at; Muetze@tugraz.at.) versiones en color de una o más de las cifras que figuran en este documento están disponibles en línea en http://ieeexplore.ieee.org.

Digital Object Identifier 10.1109/TIA.2016.2617305

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(esquila), estado sólido, de corte por láser y de corte por láser de dióxido de carbono, en el cuasi-estático características magnéticas de las chapas eléctricas de tres diferentes materiales utilizados habitualmente con máquinas eléctricas.

Abarcando tres materiales y técnicas de corte, estas investigado- tigations proporcionan una completa base de datos para su posterior análisis que amplía notablemente los resultados actualmente disponibles. Que al- mínimos no sólo selectivamente identificar la influencia de uno o dos parámetros seleccionados en las propiedades magnéticas de la cut mate- rial, sino también una comparación más global, multidimensional. Los resultados pueden ser utilizados como insumos cuantitativos para ser consideradas en el diseño de máquinas eléctricas y otros dispositivos en los cuales similares hojas eléctrico y se utilizan procesos de corte. Modelos como el propuesto en [3] y [10] dibujar a partir de los resultados obtenidos con dos tamaños de muestra y puede utilizarse para una transferencia cualitativa a diferentes geometrías y dispositivos. Además, los resultados pre- sentaron en este papel también pueden apoyar la investigación ulterior de las causas físicas subyacentes a los fenómenos observados.

La sección II presenta las muestras y en técnicas de corte- vestigated así como la configuración de medición utilizado. En las tres secciones siguientes III-V, la influencia de la tecnología de corte- nique (Sección III), de la dirección de corte (sección IV), y del tamaño de la muestra (Sección V) son investigados. En cada una de estas secciones, subsecciones abordar sistemáticamente las diferencias entre mecánica y corte por láser y de corte por láser entre ambos- ting técnicas, con respecto a: 1) las curvas de histéresis, 2) las pérdidas específicas, y 3) permeabilidades relativas.

El documento se cierra con un resumen y conclusiones de los resultados obtenidos (Sección VI).

II. Programa de Investigación

A. investigado técnicas de corte y materiales de las influencias de los tres diferentes técnicas de corte cuasi estática sobre las curvas de histéresis de las chapas eléctricas como de- termined por un permeameter permeameter (tipo B según la norma IEC 60404-4 [12]) en muestras rectangulares son estudiados.

Todas las mediciones fueron realizadas con una frecuencia inferior a la frecuencia de Wolman, que es la frecuencia de corte para eddy currents [11]. Las técnicas de corte investigados son:

;) 1 1) corte mecánico (cizalla

1Nota que muchos artículos de investigación se refieren a tales como "guillotining también de corte".

Sin embargo, como nos gustaría distinguir claramente la técnica usada desde la perforación convencional/proceso de estampado que también es una especie de guillotining nos referimos a la técnica de corte utilizados como "sesgado".

Ver normas Http://www.ieee.org/publications/Publicaciones/derechos/index.html para obtener más información.

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Fig. 1. Permeameter.

2) corte láser de dióxido de carbono (CO2);

3) el corte láser de estado sólido (Fkl).

Tres tipos diferentes de acero nonoriented normalmente utilizados en máquinas eléctricas son investigados: M270-35A, M400-50A y M800-65A. Todas las muestras de un material son cortados de la misma madre de bobina.

Los tres diferentes materiales investigados también difieren en su composición química y el tamaño del grano, el cual, a su vez, influyen en el comportamiento magnético. Con la ayuda del método de difracción de retrodispersión de electrones, el promedio de tamaño de grano se ex- amined diámetros. Así, para los materiales aquí investigados, que se aplica con un material más grueso, el promedio de tamaño de grano es de diámetro más pequeño (el tamaño medio de grano; nonaffected diámetro material: M270-35A - 81μm; M400-50a - 54 µm; M800-65a - 27 µm).

Las muestras tienen la misma longitud lz = 305 mm y anchuras de

4 W1 = 7,5 mm (esquila, FKL-láser), W2 = 7mm(CO2-láser), y w3 = 30 mm (esquila, FKL-láser y láser de CO2). Los primeros dos tamaños de muestra que se denominan "muestras pequeñas", el último "gran" muestras. La nomenclatura para describir las muestras en el siguiente contiene la información sobre el material, el espécimen ancho, técnica de corte (mc = corte mecánico, CO2 = car- bon, láser de dióxido y FKL = láser de estado sólido) utilizadas, y cortar- ting dirección (RD = dirección de rodadura y TD = dirección transversal).

B. Determinación de las características de magnetización

la magnetización características de las muestras son tomadas por un llamado "permeameter", según la norma IEC 60404-4 [12]. Un permeameter mide las curvas de histéresis magnéticamente materiales blandos, utilizadas principalmente para la mea- de sobretensión de la curva de histéresis estática [13]. Las mediciones se han realizado a 1 Hz, en contraste con la investiga- ciones comunes a 50 Hz y superiores (véase, por ejemplo, [14]).

La permeameter consta de una horquilla, dos bobinas para el mag- netization de las muestras y dos para las mediciones de la intensidad del campo magnético y la densidad de flujo: J-compensada que rodearon la bobina y una bobina de potencial H [13] (véase la Fig. 1). La medición de las bobinas están conectados a un Fluxmeter de Brockhaus

2modo pulsado (5 kHz), 2000 W, 12 m/min, N2 .

3aprox. Modo CW (20 kHz), 6000 W, 32 m/min.

4 Lamentablemente, no CO2 -corte láser muestras de 7,5 mm de ancho, estaban disponibles.

La tabla I muestra el NÚMERO DE PIEZAS EN UN

material de medición pequeñas muestras amplias muestras

M270-35M400-50A 9 7 6 5 M800-65A 5 4

Fig. 2. Para una mejor descripción de los resultados, el bucle de histéresis se subdivide en varias partes.

Messtechnik [15]. La potencia es suministrada por un PAS 5000, Spitzenberger + Spiess amplificador de potencia [16] y se controla a través de LabVIEW [17].

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