一种自主学习的高硅钢软磁复合铁芯智能化生产系统及生产方法技术方案

本发明专利技术公开了一种自主学习的高硅钢软磁复合铁芯智能化生产系统及生产方法，属于软磁复合铁芯智能化生产技术领域。本发明专利技术的生产系统包括数据输入模块、数据分析模块、数据输出模块、通信模块、数据修正模块；生产方法为：用户通过输入模块选择目标性能参数及生产控制模式，系统生成生产过程关键参数，并由输出模块输出给用户；用户确认后形成控制指令，并发送至生产设备进行生产。本发明专利技术的系统不仅能够根据高硅钢铁芯产品的目标性能参数自动生成合理的操作条件，还能根据历史数据和产品检化结果对系统内置的关系模型不断进行优化、完善，能够有效提高产品产量和质量、减少浪费、降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种自主学习的高硅钢软磁复合铁芯智能化生产系统及生产方法
本专利技术属于高硅钢软磁复合铁芯智能化生产
，更具体地说，涉及一种自主学习的高硅钢软磁复合铁芯智能化生产系统及生产方法。
技术介绍
世界工业正由劳动密集型生产模式切换至高效的高科技生产模式。高科技生产模式并不是一种简单的生产过程，而是全面联通产品目标性能、生产系统和智能服务的生产智能化，是全球未来工业发展的主要方向。基于当前各国“节能减排”和“降本增效”的外部环境，电磁转换装置的使用频率必将向高频化方向发展，而高硅钢的铁损低、磁导率高、磁致伸缩系数近于零，是中高频领域(400Hz～30kHz)电磁转换装置使用的理想铁芯材料。由于高硅钢软磁复合铁芯生产过程会涉及到很多的操作条件及目标性能参数，现有很多的高硅钢软磁复合铁芯生产方法或系统的智能化水平较低，严重依赖现场人工经验操作而非有效的根据产品目标性能配置操作条件，且尚未考虑到生产过程中操作条件、产品方案本身等随外界环境条件的改变等，都会对生产过程和产品性能产生错综交织的影响，这也导致了生产效率低、生产资源浪费、生产成本高、不能对产品目标性能进行准确控制的问题，从而无法实现对高硅钢软磁复合铁芯生产过程的有效控制。经检索，中国专利申请号为：200810116253.X，申请日为：2008年7月8日，专利技术创造名称为：一种采用磁控溅射连续双面共沉积工艺制高硅钢带的工业化生产系统。该申请案包括以下步骤：从低硅硅钢薄板被开卷机送入生产系统开始至制得高硅硅钢薄板结束止，生产流水线上设备的顺序为焊接机、预热室、磁控溅射室、扩散室、冷却室、卷取机。采用该申请案的技术方案可以有效实现对厚度小于0.35mm的低硅硅钢板进行硅含量为5～8wt％的沉积，制得高硅钢产品，但其生产系统的智能化水平较低，将严重依赖现场人工经验操作，且无法有效的根据产品目标性能自动配置操作条件。
技术实现思路
1.要解决的问题本专利技术的目的在于克服现有高硅钢软磁复合铁芯生产方法或系统的智能化水平较低、生产效率低、生产成本高，且所得产品质量不稳定、难以实现对高硅钢铁芯生产过程进行有效控制的不足，提供了一种自主学习的高硅钢软磁复合铁芯智能化生产系统及生产方法。采用本专利技术的技术方案能够根据高硅钢铁芯产品的目标性能参数自动生成合理的操作条件，还能根据历史数据和产品检化结果对系统内置的流程模拟模型库中对应的关系模型不断进行优化和完善，使系统保持最佳的运行状态，直接提高产量、减少浪费、降低成本、保证质量。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：本专利技术的一种自主学习的高硅钢软磁复合铁芯智能化生产系统，包括数据输入模块、数据分析模块、数据输出模块、通信模块和数据修正模块，其中：所述数据输入模块用于接收用户输入的高硅钢软磁复合铁芯生产目标性能参数及选择智能化生产控制模式；所述数据分析模块用于依照高硅钢软磁复合铁芯生产目标性能参数及选择智能化生产控制模式来调取并启动流程模拟模型库中对应的关系模型，生成高硅钢软磁复合铁芯智能化生产过程关键参数；所述数据输出模块用于将最终高硅钢软磁复合铁芯生产过程关键参数输出给用户，经用户确认后形成控制指令；所述通信模块用于将形成的控制指令发送至高硅钢软磁复合铁芯生产设备；所述数据修正模块用于将高硅钢软磁复合铁芯的性能检化结果依照沉积时间、沉积温度及气相正硅酸乙酯消耗量分别建立对应的性能控制数据库，并通过对该对应的性能控制数据库中的历史数据进行分析，修正数据分析模块中的性能关系模型。更进一步的，所述高硅钢软磁复合铁芯生产目标性能参数包括饱和磁感应强度参数、电阻率参数、铁损参数、使用外场强度参数、使用频率参数，所述智能化生产控制模式为沉积时间智能化生产控制模式、沉积温度智能化生产控制模式、气相正硅酸乙酯消耗量智能化生产控制模式；所述流程模拟模型库中对应的关系模型包括沉积时间性能关系模型、沉积温度性能关系模型、气相正硅酸乙酯消耗量性能关系模型，所述高硅钢软磁复合铁芯智能化生产过程关键参数包括高硅钢粉末粒径、沉积时间、沉积温度、气相正硅酸乙酯消耗量、烧结时间、烧结压力、烧结温度；所述高硅钢软磁复合铁芯的性能检化结果包括饱和磁感应强度参数、电阻率参数、铁损参数。更进一步的，还包括与所述智能化生产系统软连接的高硅钢软磁复合铁芯生产设备，该高硅钢软磁复合铁芯生产设备采用流态化气相沉积系统和通电加压烧结系统。更进一步的，数据分析模块中，沉积时间性能关系模型为生成满足所有高硅钢软磁复合铁芯生产目标性能参数，控制沉积温度为600～700℃、气相正硅酸乙酯消耗量为2～5sccm/g、烧结压力为10～30Mpa、烧结时间为5～15min、烧结温度为850～1050℃时，根据下式进行计算，确定沉积时间：M＝198.08-0.237t其中：M为高硅钢软磁复合铁芯的饱和磁感应强度，单位为emu/g；ρ为高硅钢软磁复合铁芯的电阻率，单位为mΩ·cm；PBm/f为高硅钢软磁复合铁芯的铁损，单位为W/kg；t为高硅钢软磁复合铁芯的沉积时间，单位为min；Bm为高硅钢软磁复合铁芯的使用外场强度，单位为T；f为高硅钢软磁复合铁芯的使用频率，单位为Hz。更进一步的，数据分析模块中，沉积温度性能关系模型为生成满足所有高硅钢软磁复合铁芯生产目标性能参数，控制沉积时间为40～80min、气相正硅酸乙酯消耗量为2～5sccm/g、烧结压力为10～30Mpa、烧结时间为5～15min、烧结温度为850～1050℃时，根据下式进行计算，确定沉积温度：M＝(0.995-12918.5+113.19x+0.393x2+6.76×10-4x3-5.763×10-7x4+1.95×10-10x5)×198.08ρ＝3.2×1011-1.13×109x+1.06×107x2-8.5×104x3+451.22x4-2.99x5+0.0164x6-5.65×10-5x7+1.3×10-7x8-1.81×10-10x9+1.88×10-13x10-2.17×10-16x11+9.32×10-20x12-4.1×10-23x13+9.95×10-27x14-1.12×10-30x15其中：M为高硅钢软磁复合铁芯的饱和磁感应强度，单位为emu/g；ρ为高硅钢软磁复合铁芯的电阻率，单位为mΩ·cm；PBm/f为高硅钢软磁复合铁芯的铁损，单位为W/kg；x为高硅钢软磁复合铁芯的沉积温度，单位为℃；Bm为高硅钢软磁复合铁芯的使用外场强度，单位为T；f为高硅钢软磁复合铁芯的使用频率，单位为Hz。更进一步的，数据分析模块中，气相正硅酸乙酯消耗量性能关系模型为生成满足所有高硅钢软磁复合铁芯生产目标性能参数，控制沉积时间40～80min、沉积温度600～700℃、烧结压力10～30Mpa、烧结时间5～15min、烧结温度850～1050℃时，根据下式进行计算，确定气相正硅酸乙酯消耗量：M＝195.167-0.0024本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自主学习的高硅钢软磁复合铁芯智能化生产系统，其特征在于：包括数据输入模块、数据分析模块、数据输出模块、通信模块和数据修正模块，其中：/n所述数据输入模块用于接收用户输入的高硅钢软磁复合铁芯生产目标性能参数及选择智能化生产控制模式；/n所述数据分析模块用于依照高硅钢软磁复合铁芯生产目标性能参数及选择智能化生产控制模式来调取并启动流程模拟模型库中对应的关系模型，生成高硅钢软磁复合铁芯智能化生产过程关键参数；/n所述数据输出模块用于将最终高硅钢软磁复合铁芯生产过程关键参数输出给用户，经用户确认后形成控制指令；/n所述通信模块用于将形成的控制指令发送至高硅钢软磁复合铁芯生产设备；/n所述数据修正模块用于将高硅钢软磁复合铁芯的性能检化结果依照沉积时间、沉积温度及气相正硅酸乙酯消耗量分别建立对应的性能控制数据库，并通过对该对应的性能控制数据库中的历史数据进行分析，修正数据分析模块中的性能关系模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种自主学习的高硅钢软磁复合铁芯智能化生产系统，其特征在于：包括数据输入模块、数据分析模块、数据输出模块、通信模块和数据修正模块，其中：
所述数据输入模块用于接收用户输入的高硅钢软磁复合铁芯生产目标性能参数及选择智能化生产控制模式；
所述数据分析模块用于依照高硅钢软磁复合铁芯生产目标性能参数及选择智能化生产控制模式来调取并启动流程模拟模型库中对应的关系模型，生成高硅钢软磁复合铁芯智能化生产过程关键参数；
所述数据输出模块用于将最终高硅钢软磁复合铁芯生产过程关键参数输出给用户，经用户确认后形成控制指令；
所述通信模块用于将形成的控制指令发送至高硅钢软磁复合铁芯生产设备；
所述数据修正模块用于将高硅钢软磁复合铁芯的性能检化结果依照沉积时间、沉积温度及气相正硅酸乙酯消耗量分别建立对应的性能控制数据库，并通过对该对应的性能控制数据库中的历史数据进行分析，修正数据分析模块中的性能关系模型。


2.根据权利要求1所述的一种自主学习的高硅钢软磁复合铁芯智能化生产系统，其特征在于：所述高硅钢软磁复合铁芯生产目标性能参数包括饱和磁感应强度参数、电阻率参数、铁损参数、使用外场强度参数、使用频率参数，所述智能化生产控制模式为沉积时间智能化生产控制模式、沉积温度智能化生产控制模式、气相正硅酸乙酯消耗量智能化生产控制模式；所述流程模拟模型库中对应的关系模型包括沉积时间性能关系模型、沉积温度性能关系模型、气相正硅酸乙酯消耗量性能关系模型，所述高硅钢软磁复合铁芯智能化生产过程关键参数包括高硅钢粉末粒径、沉积时间、沉积温度、气相正硅酸乙酯消耗量、烧结时间、烧结压力、烧结温度；所述高硅钢软磁复合铁芯的性能检化结果包括饱和磁感应强度参数、电阻率参数、铁损参数。


3.根据权利要求2所述的一种自主学习的高硅钢软磁复合铁芯智能化生产系统，其特征在于：还包括与智能化生产系统软连接的高硅钢软磁复合铁芯生产设备，该高硅钢软磁复合铁芯生产设备采用流态化气相沉积系统和通电加压烧结系统。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种自主学习的高硅钢软磁复合铁芯智能化生产系统，其特征在于：数据分析模块中，沉积时间性能关系模型为生成满足所有高硅钢软磁复合铁芯生产目标性能参数，控制沉积温度为600～700℃、气相正硅酸乙酯消耗量为2～5sccm/g、烧结压力为10～30Mpa、烧结时间为5～15min、烧结温度为850～1050℃时，根据下式进行计算，确定沉积时间：
M＝198.08-0.237t






其中：M为高硅钢软磁复合铁芯的饱和磁感应强度，单位为emu/g；ρ为高硅钢软磁复合铁芯的电阻率，单位为mΩ·cm；PBm/f为高硅钢软磁复合铁芯的铁损，单位为W/kg；t为高硅钢软磁复合铁芯的沉积时间，单位为min；Bm为高硅钢软磁复合铁芯的使用外场强度，单位为T；f为高硅钢软磁复合铁芯的使用频率，单位为Hz。


5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种自主学习的高硅钢软磁复合铁芯智能化生产系统，其特征在于：数据分析模块中，沉积温度性能关系模型为生成满足所有高硅钢软磁复合铁芯生产目标性能参数，控制沉积时间为40～80min、气相正硅酸乙酯消耗量为2～5sccm/g、烧结压力为10～30Mpa、烧结时间为5～15min、烧结温度为850～1050℃时，根据下式进行计算，确定沉积温度：
M＝(0.995-12918.5+113.19x+0.393x2+6.76×10-4x3-5.763×10-7x4+1.95×10-10x5)×198.08
ρ＝3.2×1011-1.13×109x+1.06×107x2-8.5×104x3+451.22x4-2.99x5+0.0164x6-5.65×10-...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴朝阳，王义富，贾吉祥，赵乾，陈冉，孔辉，彭春霖，杨光，
申请(专利权)人：安徽工业大学，鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34