Simulation of the effects of weld-packaging on the electromagnetic properties of electrical steel sheets using a local varying material model

• Autorzy: Ukwungwu David , Leuning Nora , Hameyer Kay

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.10.29

Warianty tytułu

PL

Symulacja wpływu pakowania zgrzewanego na właściwości elektromagnetyczne blach elektrotechnicznych przy użyciu lokalnego modelu materiału zmiennego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this study, a local varying material model for the simulation of the influence of weld-packaging on the electromagnetic properties of nonoriented (NO) electrical steel sheets is presented. Welding, interlocking, clinching and gluing are typical technologies utilized during the manufacturing of electrical steel stacks of electrical machines. The mapping of the microscopic effects of weld-packaging with the macroscopic properties of the packaged core is useful for the comprehensive analysis of the effects of the process on the performance and achievable range of the electrical vehicle. The mapping will enable the understanding of the influence of welding process on the micro-structure of the utilized electrical steel. To analyze the effects of welding on the grain size of the electrical steel, five electrical steel specimens are annealed at five different temperatures. The annealed samples are then electromagnetically characterized to determine their magnetization and loss quantities. The specimens are also measured under different mechanical stress, to characterize the stress dependency of the welding process on the electromagnetic properties. This results in a model that encompasses the degree of deterioration of the electromagnetic properties by both residual stress and grain size.

PL

W tym badaniu przedstawiono lokalny zmienny model materiałowy do symulacji wpływu spawania pakietów blach na właściwości elektromagnetyczne nieorientowanych (NO) blach elektrotechnicznych. Spawanie, blokowanie, zaciskanie i klejenie to typowe technologie stosowane podczas produkcji rdzeni pakietowanych z blach elektrotechnicznych maszyn elektrycznych. Mapowanie mikroskopowych efektów spawania rdzeni pakietowanych z makroskopowymi właściwościami zapakowanego rdzenia jest przydatne do kompleksowej analizy wpływu procesu na wydajność i osiągalny zasięg pojazdu elektrycznego. Mapowanie umożliwi zrozumienie wpływu procesu spawania na mikrostrukturę wykorzystanej blachy elektrotechnicznej. Aby przeanalizować wpływ spawania na wielkość ziarna blachy elektrotechnicznej, pięć próbek stali elektrotechnicznej jest wyżarzanych w pięciu różnych temperaturach. Wyżarzone próbki są następnie charakteryzowane elektromagnetycznie w celu określenia ich wielkości namagnesowania i strat. Próbki są również mierzone przy różnym naprężeniu mechanicznym, aby scharakteryzować zależność naprężeń procesu spawania od właściwości elektromagnetycznych. W rezultacie powstaje model, który obejmuje stopień pogorszenia właściwości elektromagnetycznych zarówno przez naprężenie szczątkowe, jak i wielkość ziarna.

Słowa kluczowe

EN

lamination packaging; modeling; numerical simulation; electrical steel

PL

pakowanie laminowane; modelowanie; symulacja numeryczna; stal elektrotechniczna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 10
• Strony: 152--155
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Ukwungwu David

• Institute of electrical Machine, Schinkelstraße 4, 52062 Aachen

autor

Leuning Nora

• Institute of electrical Machine, Schinkelstraße 4, 52062 Aachen

autor

Hameyer Kay

• Institute of electrical Machine, Schinkelstraße 4, 52062 Aachen

Bibliografia

• [1] Arshad, W. M., Ryckebush, T., Magnussen, F., Lendenmann, H., Soulard, J., Eriksson, B., and Malmros, B.: “Incorporating Lamination Processing and Component Manufacturing in Electrical Machine Design Tools”, IEEE Industry Applications Annual Meeting, pp. 94–102, 2007.
• [2] Leuning, N., Steentjes, S., Gerhards, B., Reisgen, U., Hameyer, K.: “Analysis of a novel laser welding strategy for electrical steel laminations”, 7th International Electric Drives Production Conference (EDPC), pp. 1–8, 2017.
• [3] Leuning, N., Steentjes, S., Hameyer, K.: “Effect of grain size and magnetic texture on iron-loss components in NO electrical steel at different frequencies”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 469, pp. 373–382, 2019.
• [4] Leuning, N., Steentjes, S., Weiss, H. A., Volk, W., Hameyer, K.: “Magnetic Material Deterioration of Non-Oriented Electrical Steels as a Result of Plastic Deformation Considering Residual Stress Distribution”, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 54, no. 11, pp. 1–5, 2018.
• [5] Luming, L., Songling, H., Xiaofeng, W., Keren, S., and Su, W.: “Magnetic field abnormality caused by welding residual stress”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 261, no. 3, pp. 385–391, 2003.
• [6] Ukwungwu, D., Krichel, T., Schauerte, B., Leuning, N., Olschok, S., Reisgen, U., and Hameyer, K.: “Electromagnetic assessment of welding processes for packaging of electrical sheets”, 10th International Electric Drives Production Conference (EDPC), pp. 1–6, 2020.
• [7] Wang, H., Zhang, Y., and Li, S.: “Laser welding of laminated electrical steels”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 230, pp. 99–108, 2016.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).