15/05/2023
Warum werden Hairpins bzw. Hairpin Statoren gescannt?
Da die Leistung und Zuverlässigkeit eines E‑Motors in hohem Maße von der Qualität der Stator Herstellung abhängig sind, müssen u.a. auch die Hairpinschweißungen produktionsbegleitend geprüft werden. Mittels der zerstörungsfreien industriellen Computertomographie werden dreidimensionale Bilder erstellt, auf denen sich feststellen lässt, ob die Hairpinschweißungen gemäß den vorgegebenen Spezifikationen der (Automobil) Hersteller hergestellt wurden. Typische Fehler im Herstellungsprozess sind beispielsweise Poren, Materialanhäufungen und Anbindungsfehler, welche die Leistungsfähigkeit oder die Lebensdauer des Motors beeinträchtigen können.
Microvista hat bereits
Hairpin Schweißungen von Automobilkonzernen geprüft
Welche Herausforderungen treten beim CT-Scan von Hairpin Statoren auf?
An einem Stator liegen mehrere Hundert Hairpinschweißungen vor, welche auf mehrere Reihen eng beieinander liegen und sich nominell nicht unterscheiden. Die Herausforderung liegt darin, die einzelnen Schweißungen zu separieren und eineindeutig zuzuordnen. Da die Hairpins aus Kupfer sind, sind beim CT-Scannen von Hairpin-Statoren Bildartefakte zu erwarten, welche die Bildqualität und Genauigkeit beeinträchtigen können. Bildartefakte können beispielsweise durch Streustrahlung, Rauschen oder Unschärfe entstehen. Dies kann durch eine optimale Scanvorgang jedoch minimiert und in den Griff bekommen werden. Erschwerend kommen unvermeidliche Positionsschwankungen hinzu, welche durch die Geometrie der Hairpins, aber auch die globale Position des Stators in der Scanvorrichtung bedingt sind. Somit kann keine exakte Position der Hairpinschweißungen angenommen werden.
Wie schafft Microvista es, Hairpin Statoren dennoch präzise zu scannen?
Unsere Lösung lautet: Binärcodes!
So gehen wir vor: Jeder Hairpin Stator, der bei uns gescannt werden soll, bekommt eine „Krone“ aufgesetzt, das heißt, wir platzieren einen zusätzlichen Kunststoffring auf dem Blechpaket des Stators. Die Positionierung des Rings ist durch Verwendung einer vorhandenen Nut am Stator stets die Gleiche. Auf Höhe der Hairpinschweißungen sind 12 Binärcodes gleichmäßig auf dem Umfang des Rings verteilt. Jeder Code setzt sich aus 4 Vertiefungen zusammen, wobei über die Tiefe der Binärcode dargestellt wird (0001 = flach flach flach tief).
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Welche Vorteile bringt diese Methode?
Bei der Auswertung der Scans werden neben dem relevanten Stator auch die Binärcodes ermittelt. Anhand des jeweiligen Binärcodes können wir somit schlussfolgern, an welcher Stelle am Stator wir uns befinden und so die einzelnen Pin-IDs sicher ermitteln. Der große Vorteil dabei ist, dass wir keine Annahmen zur rotatorischen Lage des Stators treffen müssen. Anhand der Codes wissen wir stets, wo wir uns im Scanvolumen befinden und welcher Pin gerade vor uns steht — das ist interessant, wenn höhere Auflösungen bei der Auswertung relevant sind. Zusätzlich können wir so nämlich auch verschiedene Teilscans eines Stators mit der gleichen Software auswerten, z.B. ein halber, viertel oder achtel Stator.
Somit liefern uns die Binärcodes einen präzisen Referenzpunkt, um die exakte Position aller Hairpinschweißungen ermitteln zu können. Dies bildet die Grundlage für eine automatisierte Bildverarbeitung, welche eine effiziente und genauer Analyse des gesamten Hairpin Stators ermöglicht.
Erfahren sie hier mehr zur Prüfung von Hairpin Statoren bei uns: Qualitätssicherung bei Hairpin Statoren
