Aplicação de automação e digitalização em P&D de enrolamento do motor

O enrolamento do motor é o componente principal da fabricação de motores e sua qualidade de P&D afeta diretamente o desempenho, a eficiência e a vida útil do motor. Com o avanço da indústria 4.0, as tecnologias de automação e digitalização têm sido amplamente utilizadas em P&D de enrolamento motor, o que não apenas melhora a eficiência de P&D e a consistência do produto, mas também promove a transformação inteligente da indústria motorizada. Este artigo analisará a aplicação específica de automação e digitalização em P&D de enrolamento de motor e explorará suas vantagens, desafios e tendências futuras.

 

1. Aplicação da automação em P&D de enrolamento do motor

A tecnologia de automação otimizou significativamente a eficiência e a precisão da P&D de enrolamento do motor, introduzindo equipamentos avançados e processos inteligentes, que se refletem principalmente nos seguintes aspectos:

 

Equipamento de enrolamento automático

As máquinas de enrolamento automáticas são as ferramentas principais da P&D de enrolamento, que podem controlar com precisão a tensão, o número de voltas e o arranjo do fio esmaltado de acordo com os parâmetros de projeto. As máquinas de enrolamento modernas estão equipadas com motores servo e sistemas de controle de vários eixos, que podem realizar a rápida prototipagem de estruturas complexas de enrolamento (como enrolamentos de arame plano e enrolamentos concentrados). Por exemplo, na P&D de novos motores de veículos energéticos, o equipamento automático de enrolamento pode aumentar a taxa de preenchimento de slot para mais de 90%, aumentando significativamente a densidade de potência do motor.

Operação assistida por robô

Os COBOTs são amplamente utilizados em processos como modelagem de enrolamento, instalação do material de isolamento e fixação de bobinas. Os robôs usam o reconhecimento visual e forçam a tecnologia de feedback para garantir a precisão e a consistência operacional e reduzir os erros humanos. Por exemplo, os robôs podem concluir automaticamente a ligação final da bobina, reduzindo o ciclo de P&D.

Sistema de detecção automatizada

A P&D de enrolamento requer teste rigoroso de resistência, desempenho de isolamento e resistência à tensão. Equipamentos de detecção automatizados (como analisadores de enrolamento) podem preencher rapidamente as medidas multi-parâmetro e gerar relatórios detalhados. Por exemplo, a tecnologia de varredura a laser pode detectar pequenos desvios no arranjo da bobina para garantir a qualidade das amostras de P&D.

Vantagens: a tecnologia de automação melhora bastante a eficiência da produção e reduz os erros causados pela intervenção manual. É particularmente adequado para necessidades de P&D de alta precisão e alta consistência. Ao mesmo tempo, o equipamento de automação pode operar 24 horas por dia, reduzindo o ciclo de P&D.

 

2. Aplicação da digitalização em P&D de enrolamento do motor

A tecnologia digital injeta uma nova vitalidade na enrolamento de P&D através de análises inteligentes e orientadas por dados, incluindo principalmente as seguintes aplicações:

Tecnologia Twin Digital

Os gêmeos digitais simulam todo o processo de enrolamento, modelagem e operação construindo um modelo virtual do enrolamento. Os pesquisadores podem usar gêmeos digitais para otimizar o design do enrolamento e prever o desempenho eletromagnético e a distribuição de calor. Por exemplo, no desenvolvimento de novos motores de veículos energéticos, os gêmeos digitais podem simular o impacto de diferentes layouts de enrolamento na eficiência e reduzir o custo dos ensaios de protótipo físico.

Big data e otimização de IA

A análise de big data pode integrar dados históricos de P&D e identificar possíveis problemas no design do enrolamento. Os algoritmos de AI podem otimizar os parâmetros de enrolamento, como extensão de bobina e distribuição, para maximizar a eficiência. Por exemplo, as ferramentas de design de enrolamento baseadas em aprendizado de máquina podem recomendar a melhor solução de enrolamento com base no tipo de motor, reduzindo o ciclo de design em cerca de 20%.

Plataforma em nuvem e design colaborativo

A plataforma de nuvem digital suporta colaboração em tempo real entre várias equipes, e os pesquisadores podem compartilhar dados de design e testes globalmente. Por exemplo, uma equipe de P&D do motor usou ferramentas de FEA (Análise de Elementos Finitos) baseados em nuvem para verificar rapidamente o desempenho eletromagnético dos enrolamentos e melhorar a eficiência da colaboração entre regiões regionais.

Monitoramento inteligente e rastreabilidade de qualidade

O sistema digital usa sensores e tecnologia de IoT para monitorar a tensão, a temperatura e o status de isolamento do processo de enrolamento em tempo real. Todos os dados são armazenados em um blockchain ou banco de dados para obter rastreabilidade de qualidade total. Por exemplo, se um enrolamento falhar, a equipe de P&D poderá localizar rapidamente o processo do problema e otimizar o design subsequente.

Vantagens: a tecnologia digital melhora o nível de inteligência de P&D, reduz o custo de tentativa e erro e fornece uma base científica para o design inovador através da análise de dados.

3. Sinergia entre automação e digitalização

A combinação de automação e digitalização formou uma poderosa sinergia na enrolamento de P&D. Por exemplo, a máquina de enrolamento automática pode ser vinculada ao modelo Twin Digital para ajustar os parâmetros de enrolamento em tempo real para corresponder aos resultados da simulação; O algoritmo de otimização da IA pode orientar o equipamento de automação para executar layouts de enrolamento complexos e melhorar a precisão da produção. Além disso, a plataforma digital pode integrar e analisar os dados do equipamento de automação, fornecer feedback de circuito fechado para P&D e acelerar a iteração do design à verificação.

 

4. Desafios

Embora as perspectivas de aplicativos de automação e digitalização sejam amplas, ainda existem alguns desafios:

Investimento de alto custo: o investimento inicial em equipamentos de automação e sistemas digitais é grande, o que pode ser difícil para pequenas e médias empresas.

Dificuldade de integração técnica: pode haver problemas de compatibilidade entre equipamentos de automação e plataformas digitais de diferentes fabricantes, e o desenvolvimento personalizado é necessário.

Demanda de talentos: a equipe de P&D precisa ter a operação de automação e os recursos de análise de dados, e o custo do treinamento de talentos é alto.

Segurança de dados: uma grande quantidade de dados de design está envolvida no processo de digitalização e a proteção de segurança de rede precisa ser fortalecida.

 

5. Tendências futuras

Atualização inteligente: No futuro, o equipamento de automação será mais inteligente e terá recursos de ajuste adaptativo, como otimizar a tensão de enrolamento com base no feedback em tempo real.

Digitalização completa do processo: do design à fabricação, a pesquisa e o desenvolvimento do enrolamento alcançarão a digitalização completa da cadeia e usarão a computação 6G e da borda para melhorar a velocidade de processamento de dados.

R&D verde: Automação e digitalização ajudarão a desenvolver processos de enrolamento de baixa energia, reduzirão o desperdício de materiais e atingirão as metas de desenvolvimento sustentável.

Design modular: a plataforma digital promoverá pesquisas e desenvolvimento modulares de enrolamento e reduzirá o tempo de adaptação de diferentes tipos de motores.