CN101133337A - 绝缘检查设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绝缘检查设备(1)，其设置有室(100)，其能够容纳具有绕组的定子(200)；电极(111、112)，其能够沿着定子绕组的线圈端部(220)的外周移动；电压施加单元(121)，其用于在线圈端部(220)与电极(111、112)之间施加电压；检测单元(122)，其检测线圈端部(220)与电极(111、112)之间的电流和/或电压；和压力减小单元(130)，其减小室(100)中的压力。

Description

绝缘检查设备
技术领域
本发明涉及绝缘检查设备，具体而言，涉及通过在绕组的绝缘缺陷区域处放电来检测绕组是否存在绝缘缺陷及其位置的绝缘检查设备。
背景技术
传统地公知一种检测绕组处绝缘缺陷的方法。
例如，日本专利公开No.64-9360公开了一种通过在将恒定压力施加到旋转电机的绕组的同时减小容器中的压力以造成局部放电来检测绕组中是否存在针孔及其位置。
进一步，日本专利公开No.2003-248028公开了一种借助于液面传感器识别线圈缺陷的位置的方法，其包括以下步骤：将非腐蚀性和导电性检查液体逐渐供应到检查箱中，在电极和线圈之间施加电压，以基于在电极和线圈之间检测到电导通时的时间点由液面传感器测量的检查液体表面的高度来识别线圈缺陷的位置。
此外，日本专利公开No.9-43301公开了一种绝缘测试方法，包括以下步骤：将冲击电压施加到线圈，然后检测线圈是否产生辉光放电。
在检测绝缘缺陷中，除了识别是否存在这样的缺陷是重要的之外，识别缺陷的位置也是重要的。尽管上述三个文献公开了基于不同于本发明的概念的识别缺陷区域的方法，但是从识别精确位置的观点来看，这些方法未必足够。
发明内容
本发明目的是提供一种能够检测绕组处是否存在绝缘缺陷并检测其精确位置的绝缘检查设备。
根据本发明的绝缘检查设备包括：检查容器，绕组能够容纳在所述检查容器中；电极，其被设置成面对绕组；电压施加单元，其在绕组与电极之间施加电压；和检测单元，其检测绕组与电极之间的电流和/或电压。在改变绕组与电极之间的相对位置关系的同时，将电压施加在绕组与电极之间。
根据上述构造，能够检测绕组与电极之间的泄露电流和/或电压降，以检测绕组的绝缘缺陷。通过在改变绕组与电极之间的相对位置关系的同时检测绝缘缺陷，能够精确地检测缺陷位置。
优选地，绝缘检查设备还包括压力减小单元，其减小检查容器中的压力。压力减小单元将检查容器中的压力设定为大于OPa且不大于1000Pa。
通过在压力减小条件下进行检查，即使在相对较低的电压下也能在绕组的绝缘缺陷区域与电极之间容易地发生放电。通过在低电压下引起放电，能够减少因放电而对缺陷区域周围的绝缘体造成的损害。
在本绝缘检查设备中，作为示例，电极面对绕组的形成在环形芯体的轴向端部处的线圈端部。
因而，能够精确地检测线圈端部处的绝缘缺陷。
在本绝缘检查设备中，电极优选地具有促进电场集中的形状。
电场集中的发生允许电极与绕组之间的放电开始电压的降低。因而，能够减少因放电对缺陷区域周围的绝缘体造成的损害。
根据本发明，能够精确地检测绕组处绝缘缺陷区域的位置。
附图说明
图1表示根据本发明实施例的绝缘检查设备的构造。
图2表示检查容器中的压力与放电开始电压之间的关系。
图3表示放电电极之间的距离与放电开始电压之间的关系；
图4表示电极形状的示例，其对应于从图1中的箭头α方向观察的电极和线圈端部。
图5表示电极形状的另一个示例，其对应于从图1中的箭头α方向观察的电极和线圈端部。
图6表示电极形状的又一个示例，其对应于从图1中的箭头α方向观察的电极和线圈端部。
具体实施方式
以下将描述根据本发明的绝缘检查设备的实施例。相同或者相应元件具有相同的标号，其描述将不再重复。
图1表示根据本发明实施例的绝缘检查设备的构造。参照图1，本实施例的绝缘检查设备1包括室100(检查容器)。
定子200置于室100中。定子200包括定子芯210和线圈端部220。
堆叠由诸如铁、铁合金等的磁性材料形成的板来构成环形定子芯210。定子芯210的内周面上形成多个齿部分(未示出)和作为齿之间的凹部的槽部分(未示出)。槽部分形成为在定子芯210的内周侧上开口。
具有U相、V相和W相的三相绕组沿着齿部分缠绕以装配在槽部分中。U相绕组、V相绕组和W相绕组以在圆周上彼此偏离的方式缠绕。
定子芯210包括圆筒面211和轴向端面212。绕组的线圈端部220位于定子芯210的任何一个轴向端面212上。构成绕组(其包括线圈端部220)的导线涂覆有绝缘膜。
如果在构成绕组的导线上的绝缘膜处产生针孔或者裂缝而暴露内部导体，各相之间的绝缘将劣化。根据基于后述的构造的绝缘检查设备，能够精确地检测是否存在绝缘缺陷及其位置。结果，能够针对绝缘缺陷的产生采取适当的措施。
将描述由绝缘检查设备1进行的绝缘缺陷的检测方法。如图1所示，绝缘检查设备1包括缺陷探测单元110、检测单元120和压力减小单元130。缺陷探测单元110包括电极111和112以及旋转驱动单元113，电极111和112被设置成在定子芯210的轴向(箭头DR1的方向)上将定子芯夹在中间的电极111和112，电极111和112与线圈端部220存在间隙L，并且旋转驱动单元113沿着定子芯210的周向(DR2的方向)旋转电极。检测单元120包括在电极111和112与绕组之间施加电压的电压施加单元121，和检测电极111和112与绕组之间的电流和/或电压的检测器122。压力减小单元130减小室100中的压力。
在绝缘检查的操作中，在电极111和112与绕组之间施加电压的同时致动旋转驱动单元113，以使电极111和112沿着箭头DR2的方向移动。同时，检测电极111和112与绕组之间的电流和/或电压。
当线圈端部220处有绝缘缺陷时，在线圈端部220与电极111和112之间放电以产生泄露电流。该泄露电流能够由检测单元120的检测器122检测。在该泄露电流较大的情况下，电极111和112与绕组之间的电压降也能够由检测器112检测到。能够通过检测泄露电流或者电压降，对是否存在绝缘缺陷进行判定。此外，通过在电极111和112沿着定子芯210的周向移动的同时进行绝缘缺陷的检测，能够识别相关缺陷区域在周向(箭头DR2的方向)上的位置。
即使仅仅设置电极111和112中的一个，也能够以类似于上述的方式进行绝缘检查。如图1所示，通过设置在线圈端部220的周向上彼此偏离的多个电极，可以缩短检查所需的时间。此外，在存在多个电极并且检查时间设定为等于由一个电极进行的时间的情况下，能够降低电极的旋转速度以提高检测精度(识别缺陷位置的精度)。例如，由于图1的实施例具有在箭头DR2的方向上彼此偏离180°的两个电极111和112，与仅布置一个电极的情况相比，基于相同的电极旋速设定，检查所需的时间能够缩短到一半。此外，如果将检查时间设定为等于由一个电极进行的检查时间，则电极的旋速能够降低到一半。因而，能够提高检查精度(识别缺陷位置的精度)。
对绝缘缺陷位置的识别通常通过在移动电极111和112的同时对放电的发生进行视觉确认来进行。因而，可以在抑制成本增大的同时精确地识别绝缘区域。还可以通过将红外线测温仪结合到室100，或者通过借助于图像处理器与检查过程相对应的对视频图像进行分析来识别放电区域，从而识别绝缘缺陷的位置。这些装置的优点是能够以较高的精度识别位置。
图2表示检查容器中的压力与放电开始电压(在缺陷区域处开始放电所需的电压)之间的关系。在图2中，A表示模拟结果，B表示用绝缘检查设备1进行的实验结果。从图2的A和B可以理解到，放电开始电压随着检查容器中的压力减小而降低。换言之，通过减小检查容器中的压力，即使在相对较低的电压下也能够开始放电，从而能够检测绝缘缺陷。通过在低电压下产生放电，能够减少因放电而对缺陷区域周围的绝缘体造成的损害。
在图1所示的绝缘检查设备1中，能够适合地改变被压力减小单元130进行压力减小之后室100中的压力。具体而言，压力可以被设定为1000Pa或者以下的水平(优选地，在至少200Pa和不超过800Pa的范围内(例如，至少200Pa和不超过270Pa(2Torr))。利用此范围中的压力，能够充分地提供上述优点。
图3表示放电电极之间的距离与放电开始电压之间的关系。在图3中，A表示模拟结果，而B表示用绝缘检查设备1进行的实验结果。在绝缘检查设备1中，放电电极之间的距离是指电极111和112与线圈端部220之间的间隙(图1中的距离L)。从图3的A和B可以理解到，放电开始电压随着放电电极之间的距离缩短而降低。尽管用绝缘检查设备1进行的实验结果(B)示出当放电电极之间的距离较大时放电开始电压收敛到恒定的值，但是这被认为是实验误差。认为基本上可实现与模拟(A)的趋势相似的趋势。换言之，通过减小放电电极之间的距离(L)，即使在相对较低的电压下也能够产生放电，从而能够检测绝缘缺陷。在低电压下发生放电减少了因放电引起的对缺陷区域周围的绝缘体的损害。尽管优选地将电极111和112布置为尽可能靠近线圈端部220，但是考虑到线圈端部220在箭头DR1方向上的凹部和凸部而适当地修改该距离。
用绝缘检查设备1进行的实验结果“B”中放电开始电压低于通过模拟进行的结果“A”的放电开始电压的原因可以是因为如下事实：与在模拟中采用平板电极相比，利用在绝缘检查设备1中采用具有角部的电极容易感生出电场集中。
通过在放电时引起电场集中，放电开始电压能够降低到较低的值。换言之，电极111和112优选地采用促进电场集中的形状，不过允许对其形状进行适合的修改。
图4-图6表示促进电场集中的电极形状的示例。图4-图6对应于从图1中的箭头α方向观察电极111、112和线圈端部220的视图。
在图4的示例中，电极111在面对线圈端部220的区域处具有凹部111A。因而，电极111的角部的数量增大。结果，在放电过程中促进了电场集中，从而允许较低的放电开始电压。
在图5的示例中，电极111在面对线圈端部220的区域处具有凸起111B。在图6的示例中，电极111包括多个从侧面突起的凸起。图5和图6的示例能够实现类似于图4的示例的优点。
在绝缘检查中，可以将诸如氖或者氩之类的惰性气体引入到室100中。因而，当绝缘缺陷区域处发生放电时惰性气体发光，以便于对缺陷的存在进行视觉确认。结果，能够提高检测精度和效率。
概括而言，本发明的绝缘检查设备1包括能够容纳具有绕组的定子200的室100(检查容器)，被设置成面对定子绕组的线圈端部220的电极111和112，在绕组与电极111和112之间施加电压的电压施加单元121，检测线圈绕组与电极111和112之间的泄露电流和/或电压降的检测单元122，以及减小室100中的压力的压力减小单元130。
当通过绝缘检查设备1检测线圈端部220处的绝缘缺陷时，在改变线圈端部220与电极111和112之间的相对位置关系的同时，将电压施加在绕组与电极111和112之间。线圈端部220与电极111和112之间的相对位置关系能够通过使电极111和112沿着线圈端部220的外周移动来改变，或者通过旋转定子200使得端部220在固定电极的上方经过来改变。以上描述主要是基于其中使电极111和112旋转的结构。这样的优点在于能够使装置的构造简单，从而能够降低成本等，这是因为使电极111和112旋转比使缠绕有绕组的定子200旋转更容易。
应该理解到，此处公开的实施例在每个方面都是解释性的，而不是限制性的。本发明的范围由所附权利要求界定，这些权利要求意图将落入权利要求的范围和边界内的所有改变或者其等同物都包括在内。
工业应用性
本发明应用于绝缘检查设备。

Claims (10)

1.一种绝缘检查设备，包括：
检查容器(100)，绕组(220)能够容纳在所述检查容器(100)中，
电极(111、112)，其被设置成面对所述绕组(220)，
电压施加单元(121)，其在所述绕组(220)与所述电极(111、112)之间施加电压，和
检测单元(122)，其检测所述绕组(220)与所述电极(111、112)之间的电流和/或电压，
其中，在改变所述绕组(220)与所述电极(111、112)之间的相对位置关系的同时，将电压施加在所述绕组(220)与所述电极(111、112)之间。
2.根据权利要求1所述的绝缘检查设备，还包括压力减小单元(130)，其减小所述检查容器(100)中的压力。
3.根据权利要求2所述的绝缘检查设备，其中，所述压力减小单元(130)将所述检查容器(100)中的压力设定为大于0Pa且不大于1000Pa。
4.根据权利要求1所述的绝缘检查设备，其中，所述电极(111、112)面对所述绕组(220)的形成在环形芯体(210)的轴向端部处的线圈端部。
5.根据权利要求1所述的绝缘检查设备，其中，所述电极(111、112)具有促进电场集中的形状。
6.一种绝缘检查设备，包括：
检查容器(100)，绕组(220)能够容纳在所述检查容器(100)中，
电极(111、112)，其被设置成面对所述绕组(220)，
电压施加装置(121)，其用于在所述绕组(220)与所述电极(111、112)之间施加电压，和
检测装置(122)，其用于检测所述绕组(220)与所述电极(111、112)之间的电流和/或电压，
其中，在改变所述绕组(220)与所述电极(111、112)之间的相对位置关系的同时，将电压施加在所述绕组(220)与所述电极(111、112)之间。
7.根据权利要求6所述的绝缘检查设备，还包括压力减小装置(130)，其用于减小所述检查容器(100)中的压力。
8.根据权利要求7所述的绝缘检查设备，其中，所述压力减小装置(130)将所述检查容器(100)中的压力设定为大于0Pa且不大于1000Pa。
9.根据权利要求6所述的绝缘检查设备，其中，所述电极(111、112)面对所述绕组(220)的形成在环形芯体(210)的轴向端部处的线圈端部。
10.根据权利要求6所述的绝缘检查设备，其中，所述电极(111、112)具有促进电场集中的形状。
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