Forbedring av prosesser for konsistent transformatorproduksjon: Induktanskontroll og ytelsesoptimalisering

Ettersom det er mangel på produsenter av slike transformatorer på markedet, designer vi dem internt. Vi gir tekniske spesifikasjoner til partnere, der blant angis materialer som høytemperatur emaljerte tråder.

Elektriske signaler fra nedboringsverktøy, overført gjennom disse transformatorer, påvirker fiabiliteten i signalet fra dannelsen til overflaten. Dermed forbedrer en økt konsistens i transformatorer enheten i signalet, noe som øker nøyaktigheten i verktøyene og vår markedsposisjon.

Våre vanlige signaletransformatorer er EI-typen, med kjerner av 40–80 µΩ·cm høy permeabilitet permalloy, metallhylset og silikoneimpregnet. Konsistensen i transformatorer avhenger både av design og produksjon. For T1-transformatorer, betyr lav etterspørsel manuell produksjon, noe som fører til kvalitetsproblemer. Tidligere partier har vist dårlig induktans konsistens (±30% av sentralverdien, variert mellom partier), noe som hindrer kretsdemping og nøyaktighet i endelig produkt.

1 Analyse av prosessfaktorer som påvirker konsistens

For å håndtere inkonsistens i transformatorprestasjon som skyldes manuelle operasjoner og små parti, må innsatsen rettes mot forbedringer i prosessen. Transformatorproduksjonen dekker flere fagområder, med ledende, magnetiske og isolerende materialer som har høy variabel egenskap, noe som gjør kontroll vanskelig. Gjennom markedsforskning og materiell dataanalyse utvikles en årsak-effekt-diagram for transformator sentralverdier og konsistens som følger:

1.1 Analyse av EI-typen transformatorproduksjonsprosess

Ut over generelle transformatorprosesslikheter, krever EI-typen transformators unike karakteristika en omfattende analyse av 14 terminalfaktorer i figur 1. Nøkkelfaktorer som påvirker ytelsen er:

• Varmbehandling av permalloy-materialer: Mangel på streng varmbehandlingsprosesser, små parti leder til erfaringbasert drift for temperaturkontroll, kjerneskivejustering og ovnsvakuum. Disse faktorene påvirker kritisk fjerningen av urenheter fra legemets overflate og forbedring av magnetiske egenskaper (f.eks. jerntap, permeabilitet).

• Variabilitet i materiale magnetisk ytelse: Innlandsmaterialer har ustabile egenskaper. Permalloy-partier viser forskjeller i magnetisk ytelse, noe som reduserer konsistens.

• Monteringsstress på kjerneskiver: Ujevnt eksternt stress under montering nedsinker magnetisk ytelse (typisk >10% innvirkning). Valg av flate kjerneskiver og presis montering forbedrer konsistens.

1.2 Prosesforbedrings tiltak

Basert på disse hovedårsakene til T1-transformatorinduktansinkonsistens, implementeres målrettede prosesforbedringer.

2 Prosesforbedrings tiltak og implementering
2.1 Operatører kontrollerer strengt varmbehandlingsprosessen

• Før varmbehandling, ordner permalloy kjerneskiver pen og så flat som mulig slik at de ikke bøyer seg etter behandling, noe som reduserer stress under montering. Samtidig sjekkes kjerneskiver for skarpe kanter etter stamping før varmbehandling. Hvis kanter er alvorlige, foreslås reparasjon først før varmbehandling.

• Følg strengt kurven i figur 2 for varmbehandling. Øk temperaturen jevnt i 3 timer til ovntemperaturen når 1150°C, hold temperaturen i 4 timer, deretter kyll ned til 400°C over 5 timer før du tar skivene ut av ovnen.

• Overhold strengt de opprinnelige prosesskravene for vakuumtrykk. Bruk en SG-3 kombinert vakuumgauge for å evakuere, og oppnå et vakuum på 10-20 Pa.

2.2 Velg 3–5 parti med kjerneskivematerialer, behandle dem separat, og sammenligne ytelsen

• Gjennomfør sammenlignende verifisering av 1J85 permalloy kjerneskive råmaterialer. Ta omtrent 1.000 skiver (EI-skiver) per parti, merk hver med et ovnnummer, utfør varmbehandling i 3 separate løp, og spor/registrer ytelsesforskjeller. Bruk en HP4225LCR brotester (frekvens: 1 kHz) for å måle induktansen (H) for grupper L1–2. Data er som følger:

Konklusjon: Ved sammenligning av ovennevnte data, viser permalloy kjerneskiver behandlet i 3 løp grunnleggende konsistent ytelse, som oppfyller kravet om å være innen ±10% av 4H sentralverdien.

• Reserver noen kjerneskiver for å sammenligne ytelsen med neste parti av innkomne materialer, noe som tillater videre verifisering av neste råmaterialparti.

• Velg flate kjerneskiver og sett dem i samme retning, for å minimere stress på skivene.

Testdata for ferdige transformatorer før husmontering: Frekvens = 1 kHz (HP4225LCR tester). Mål vindings L1–2 (H) ved 20°C (romtemperatur). Spesifikk data er som følger:

Etter testing, forblir transformatordata nesten uendret etter impregnasjon.

2.3 Justering av induktanskonsistens

En enkeltskive intervallmetode blir tatt i bruk. En enkelt EI-skive har en kurve. Under setteoperasjonen, behold kurveretningen konsekvent. Ved sammenligning av flere setteoperasjoner i samme spole, viser det seg at når kurveretningen er konsekvent, er induktansen relativt større, omtrent 18mH. I motsetning til dette, hvis kurveretningen ikke er konsekvent under setteoperasjon, er induktansen omtrent 15mH. Derfor, ved å bruke metoden med konsekvent kurveretning under setteoperasjon, kan man finjustere induktansen ved manuell justering av små forskjeller i luftspillet mellom E og I skiver, noe som gir justeringsmargin eller rom, og dermed bedre induktanskonsistens.

Med T1-transformator som eksempel, er sentralverdien for T1 redefinert til 4.00H, med kontroll av induktanskonsistens i transformatoren innen ±10% av sentralverdien. Dessuten er det grunnleggende sikret at induktansen for hvert parti transformatorer som forlater fabrikken, er grunnleggende konsistent med den nye sentralverdien.