Prozessverbesserung für konsistente Transformatorherstellung: Induktanzsteuerung und Leistungsoptimierung
Da es auf dem Markt an Herstellern für solche Transformatoren mangelt, entwickeln wir sie in - Haus. Wir stellen unseren Partnern technische Spezifikationen zur Verfügung und legen Materialien wie hochtemperaturbeständige lackierte Drähte fest.
Elektrische Signale von Bohrlochmessgeräten, die über diese Transformatoren übertragen werden, beeinflussen die Zuverlässigkeit des Formation-zu-Oberfläche-Signals. Daher verbessert eine Steigerung der Transformator-Konsistenz die Signalgleichmäßigkeit, erhöht die Genauigkeit der Messgeräte und stärkt unsere Marktwettbewerbsfähigkeit.
Unsere gängigen Signaltransformatoren sind EI-Typ-Transformatoren mit Kernen aus 40–80 µΩ·cm hochempfindlichem Permalloy, metallgehäuset und silikongepotet. Die Konsistenz der Transformatoren hängt sowohl vom Design als auch von der Fertigung ab. Bei T1-Transformatoren führt eine geringe Nachfrage zu einer manuellen Produktion, was Qualitätsprobleme verursacht. Frühere Chargen zeigten eine schlechte Induktionskonsistenz (±30% des Mittelwerts, variierend zwischen den Chargen), was die Schaltkreis-Debugging und die Endproduktgenauigkeit behinderte.
1 Analyse der Prozessfaktoren, die die Konsistenz beeinflussen
Um die Unregelmäßigkeiten in der Transformatorleistung, die durch manuelle Operationen und Kleinserienproduktion verursacht werden, anzugehen, müssen Bemühungen auf Prozessverbesserungen fokussiert werden. Die Transformatorherstellung umfasst mehrere Fachgebiete, wobei leitfähige, magnetische und isolierende Materialien sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, was die Kontrolle erschwert. Durch Marktforschung und Materialdatenanalyse wird ein Ursache-Wirkungs-Diagramm für die Mittelwerte und Konsistenz der Transformatoren erstellt:
1.1 Analyse des Herstellungsprozesses von EI-Typ-Transformatoren
Neben allgemeinen Gemeinsamkeiten im Transformatorprozess erfordern die einzigartigen Merkmale des EI-Typ-Transformators eine umfassende Analyse von 14 terminalen Faktoren in Abbildung 1. Schlüsselfaktoren, die die Leistung beeinflussen, sind:
Wärmebehandlung von Permalloy-Materialien: Aufgrund fehlender strenger Wärmebehandlungsprozesse führt die Kleinserienproduktion zu erfahrungsbasierten Operationen bei Temperaturkontrolle, Kernblattausrichtung und Ofenvakuum. Diese Faktoren beeinflussen entscheidend die Reinigung der Legierungskernoberflächen von Verunreinigungen und die Verbesserung der magnetischen Eigenschaften (z.B. Eisenverlust, Permeabilität).
Variabilität der magnetischen Leistung der Materialien: Inländische Legierungen haben instabile Eigenschaften. Permalloy-Chargen zeigen Unterschiede in der magnetischen Leistung, was die Konsistenz verringert.
Montagebelastung der Kernblätter: Ungleichmäßige äußere Belastungen während der Montage verschlechtern die magnetische Leistung (typischerweise >10% Einfluss). Die Auswahl flacher Kernblätter und präzise Montage verbessern die Konsistenz.
1.2 Maßnahmen zur Prozessverbesserung
Basierend auf diesen Hauptursachen für die Induktionsinkonsistenz der T1-Transformatoren werden gezielte Prozessverbesserungen implementiert.
2 Prozessverbesserungsmaßnahmen und Implementierung
2.1 Betreiber kontrollieren den Wärmebehandlungsprozess strikt
Vor der Wärmebehandlung ordnen Sie die Permalloy-Kernblätter sorgfältig und so flach wie möglich an, damit sie nach der Behandlung nicht verbogen sind und die Belastung beim Zusammenbau reduziert wird. Überprüfen Sie außerdem die Kernblätter auf Bürsten nach dem Stanzen, bevor die Wärmebehandlung stattfindet. Wenn die Bürsten stark sind, schlagen Sie vor, sie zunächst zu reparieren, bevor die Wärmebehandlung erfolgt.
Folgen Sie strikt der Kurve in Abbildung 2 für die Wärmebehandlung. Erhöhen Sie die Temperatur gleichmäßig über 3 Stunden, bis die Ofentemperatur 1150°C erreicht, halten Sie die Temperatur für 4 Stunden, kühlen Sie dann über 5 Stunden auf 400°C ab, bevor Sie die Blätter aus dem Ofen nehmen.
Halten Sie sich strikt an die ursprünglichen Vakuumdruckanforderungen. Verwenden Sie einen SG-3-Kompositvakuummesser, um das Vakuum zu erzeugen, und erreichen Sie einen Vakuumgrad von 10-20 Pa.
2.2 Wählen Sie 3–5 Chargen von Kernblattmaterialien, verarbeiten Sie sie separat und vergleichen Sie die Leistung
Fazit: Der Vergleich der obigen Daten zeigt, dass Permalloy-Kernblätter, die in 3 Läufen verarbeitet wurden, im Wesentlichen eine konsistente Leistung aufweisen und den Anforderungen entsprechen, innerhalb von ±10% des 4H-Mittelwerts zu liegen.
Testdaten für fertige Transformatoren vor dem Gehäusemontage: Frequenz = 1 kHz (HP4225LCR-Tester). Messen Sie die Wicklung L1–2 (H) bei 20°C (Raumtemperatur). Die spezifischen Daten lauten wie folgt:
Nach dem Test bleiben die Transformatordaten im Wesentlichen unverändert, nachdem die Impregnierung erfolgt ist.
2.3 Anpassung der Induktionskonsistenz
Es wird ein Einzelblatt-Wechselverfahren angewendet. Ein einzelnes EI-Blatt hat eine Krümmung. Beim Einfügen halten Sie die Krümmungsrichtung konstant. Durch den Vergleich mehrerer Einführungen in denselben Spulenblock wurde festgestellt, dass, wenn die Krümmungsrichtung konstant ist, die Induktion relativ größer ist, etwa 18 mH. Im Gegensatz dazu beträgt die Induktion etwa 15 mH, wenn die Krümmungsrichtung beim Einfügen nicht konstant ist. Daher ermöglicht das Verfahren, die Krümmungsrichtung beim Einfügen konstant zu halten, eine Feineinstellung der Induktion, indem manuell die geringen Unterschiede im Luftspalt zwischen E- und I-Blättern angepasst werden, was eine Anpassungsmöglichkeit oder -raum bietet und somit eine bessere Induktionskonsistenz erzielt.
Am Beispiel des T1-Transformators wird der Mittelwert von T1 neu auf 4,00 H festgelegt, wodurch die Induktionskonsistenz des Transformators innerhalb von ±10% des Mittelwerts gesteuert wird. Darüber hinaus wird im Wesentlichen sichergestellt, dass die Induktion jeder Charge der ausgelieferten Transformatoren im Wesentlichen mit dem neu festgelegten Mittelwert übereinstimmt.
