CN104237312A - 绝缘物检查仪器 - Google Patents

Abstract

一种连续性测试仪，其具有用于检查电机中的定子绕组上的绝缘物的特定应用。所述连续性测试仪包括功率源、具有导电刷毛的刷、以及模数(A/D)转换器。功率源的一个端子电联接到刷，并且功率源的另一个端子电联接到A/D转换器和被测试的定子。导电刷抵靠定子的裸露绕组选择性地定位，并且如果由于绝缘物缺失而形成电路，在A/D转换器的输入部处的电势降低，这可以被检测到。在一个实施例中，导电刷为跨越定子绕组移动的手动刷，并且在备选实施例中，导电刷被专门构造成在自动化过程中抵靠导电绕组定位。

Description

绝缘物检查仪器

技术领域

本发明大体上涉及连续性测试仪，并且更特别地涉及包括专门构造的导电刷的连续性测试仪，该导电刷具有用于检查电机中的定子绕组上的绝缘物损坏的特别应用。

背景技术

各种类型的电机在车辆中用来提供某些车辆操作。例如，电动车辆或电混合动力车辆采用常常为三相电机的牵引马达，该电机包括具有一系列周向设置的狭槽的定子和具有一系列周向设置的导体的转子。电绕组在为三个相提供三个单独的电路的构型中设置在定子狭槽内，其中绕组可包括定位在狭槽中的导电条。导电条包括通常通过沉积非导电材料的多个涂层而形成的外绝缘层。

在这类电机的组装期间，工人在组装过程中将搬运定子以构造和连接各种电机元件。在搬运期间，定子可能非故意地碰撞或摩擦组装设备和其它物品，其中在定子绕组的绝缘物中有时出现刻痕、切口、擦伤和其它缺陷，这可能暴露绕组的导电部分。例如，一旦定子被组装，将转子定位在定子的中心孔内的过程可能在各个位置损坏定子绕组。在定子绕组绝缘物中的这样的缺陷有时影响电机性能并可导致不可接受的更短电机寿命。

可以进行各种检查操作以识别对定子绕组的绝缘物的损坏和缺陷。例如，可以进行目视检查，其中质量控制技术人员使用放大镜来寻找绝缘物中的缺陷。这样的检查操作是明显劳动密集型的，并且受制于技术人员的缺点。本领域还知道采用提供通过定子绕组的电流的连续性测试仪，其中在绝缘物中出现缺陷的位置电路是连续的。一些连续性测试仪采用显著高的电压来确保小缺陷被检测到。然而，包括具有导电刷的那些的已知的连续性测试仪可以被改进以增加安全检测较小缺陷的能力，提供自动化测试，提供更快的响应时间等。

发明内容

根据本发明的教导，公开了具有用于检查电机中的定子绕组上的绝缘物的特别应用的连续性测试仪。连续性测试仪包括功率源、具有导电刷毛的刷、以及模数(A/D)转换器。功率源的一个端子电联接到刷，并且功率源的另一个端子电联接到A/D转换器和被测试的定子。导电刷抵靠定子的裸露绕组选择性地定位，并且在由于绝缘物缺失而形成电路时，在A/D转换器的输入部处的电势降低，这可以被检测到。在一个实施例中，导电刷为横跨定子绕组移动的手动刷，并且在备选实施例中，导电刷被专门构造成在自动化过程中抵靠导电绕组定位。

本发明还包括如下方案：

1. 一种用于检测电气装置中的缺陷的连续性测试仪，所述测试仪包括：

功率源，其包括第一端子和第二端子，其中所述第一端子电联接到所述装置；

模数(A/D)转换器，其包括电联接到所述功率源的所述第一端子的输入部；

刷，其包括构造成接触所述装置的多个导电刷毛；以及

控制器，其电联接到所述A/D转换器，所述A/D转换器当所述导电刷毛与所述装置进行电接触时响应于在所述输入部处的低信号而将信号提供至所述控制器。

2. 根据方案1所述的连续性测试仪，其中，所述装置为电机的定子，所述定子包括具有从定子芯延伸的导电条的定子绕组，并且其中，所述导电刷毛的尺寸对于与形成于所述定子绕组上的绝缘层中的缺陷进行电接触是有效的。

3. 根据方案2所述的连续性测试仪，其中，所述刷为能够操作以由技术人员操纵的手持刷。

4. 根据方案2所述的连续性测试仪，其中，所述刷为具有U形构型的刷组件，其中所述刷组件的第一和第二侧刷能够操作以定位在所述导电条的内表面和外表面处，并且所述刷组件的顶刷能够操作以定位在所述导电条的顶部表面处。

5. 根据方案4所述的连续性测试仪，还包括用于在自动化过程中使所述刷组件移动的系统。

6. 根据方案2所述的连续性测试仪，其中，所述刷为包括具有周向设置的刷毛的中心轴的柱状刷，所述刷对于插入到所述定子的中心孔中并接触所述定子绕组是有效的。

7. 根据方案6所述的连续性测试仪，还包括用于在自动化过程中使所述柱状刷移动的系统。

8. 根据方案1所述的连续性测试仪，其中，所述控制器为膝上型计算机。

9. 根据方案1所述的连续性测试仪，其中，所述控制器提供10mS的响应时间。

10. 根据方案1所述的连续性测试仪，其中，所述控制器响应于在所述输入部处的所述低信号而提供报警。

11. 根据方案10所述的连续性测试仪，其中，所述控制器提供对于响应于在所述输入部处的所述低信号而何时提供所述报警的可变阈值。

12. 根据方案1所述的连续性测试仪，其中，所述刷毛具有允许所述测试仪识别具有约0.01mm×0.03mm的尺寸的缺陷的尺寸。

13. 根据方案1所述的连续性测试仪，其中，所述功率源提供24伏。

14. 根据方案1所述的连续性测试仪，还包括定位在所述功率源和所述A/D转换器之间以及所述功率源和所述装置之间的限流电阻器。

15. 一种用于检测电机的定子中的定子绕组中的缺陷的连续性测试仪，所述定子绕组包括从定子芯延伸的导电条，所述测试仪包括：

功率源，其包括第一端子和第二端子，其中所述第一端子电联接到所述定子绕组；

模数(A/D)转换器，其包括电联接到所述功率源的所述第一端子的输入部；

刷组件，其包括构造成接触所述定子绕组的多个导电刷毛；

控制器，其电联接到所述A/D转换器；以及

自动化装置，其用于使所述刷组件相对于所述定子绕组移动，所述A/D转换器当所述导电刷毛与所述定子绕组进行电接触时响应于在所述输入部处的低信号而将信号提供至所述控制器，其中，所述导电刷毛的尺寸对于与形成于所述定子绕组的绝缘层中的缺陷进行电接触是有效的。

16. 根据方案15所述的连续性测试仪，其中，所述刷组件具有U形，其中所述刷组件的第一和第二侧刷能够操作以定位在所述导电条的内表面和外表面处，并且所述刷组件的顶刷能够操作以定位在所述导电条的顶部表面处。

17. 根据方案15所述的连续性测试仪，其中，所述刷组件为包括具有周向设置的刷毛的中心轴的柱状刷，所述刷对于插入到所述定子的孔中并接触所述定子绕组是有效的。

18. 根据方案15所述的连续性测试仪，其中，所述刷毛具有允许所述测试仪识别具有约0.01mm×0.03mm的尺寸的缺陷的尺寸。

19. 根据方案15所述的连续性测试仪，其中，所述控制器提供10mS的响应时间。

20. 一种用于检测电气装置中的缺陷的连续性测试仪，所述测试仪包括：

功率源，其包括第一端子和第二端子，其中所述第一端子电联接到所述装置；

模数(A/D)转换器，其包括电联接到所述功率源的所述第一端子的输入部；

刷，其包括构造成接触所述装置的多个导电刷毛；

系统，其用于在自动化过程中跨过所述装置移动所述刷；以及

控制器，其电联接到所述A/D转换器，所述A/D转换器当所述导电刷毛与所述装置进行电接触时响应于在所述输入部处的低信号而将信号提供至所述控制器。

根据结合附图的以下描述和所附权利要求，本发明的另外的特征将变得显而易见。

附图说明

图1是电联接到电机的定子的连续性测试仪的示意性框图；

图2是电机的定子的透视图，示出了相对于其定位的U形刷；以及

图3是电机的定子的透视图，示出了定位在定子内的导电刷。

具体实施方式

涉及连续性测试仪的本发明的实施例的下面的讨论在本质上仅仅是示例性的，并且绝不意图限制本发明或其应用或用途。例如，如本文所讨论的，本发明的连续性测试仪具有用于识别电机的定子绕组的绝缘物中的缺陷的特定应用。然而，本领域的技术人员应理解，本发明的连续性测试仪可具有用于测试其它装置的应用。

图1是包括诸如蓄电池12的功率源的连续性测试仪10的示意性框图。如下文将详细讨论的，连续性测试仪10用来检测电机定子14中的定子绕组的绝缘物中的缺陷。蓄电池12可提供用于特定连续性测试的任何合适的电压水平。在一个非限制性实施例中，蓄电池12提供24伏作为电势，该电势低于通常认为不安全的电势，但又高到足以检测定子绕组中足够小的缺陷。蓄电池12的正端子16电联接到在线路20上的定子14的端子18。端子18是定子14的三个端子之一，每个端子用于电机的三相电路中的每一个。出于安全目的，在线路20中设有例如24000Ω的限流电阻器22。在备选实施例中，更高级的功率源可提供电流限制。连续性测试仪10也包括A/D转换器24，其具有由线路26电联接到蓄电池12的正端子16的输入部。连续性测试仪10还包括刷30，其具有由线路36电联接到蓄电池12的负端子34的导电刷毛32。刷毛32可由任何合适的导电材料制成，例如碳纤维、涂银纤维、细金属丝等。刷毛32的尺寸针对被识别的缺陷的一般尺寸而选择。A/D转换器24的接地连接也由线路38电联接到蓄电池12的负端子34。连续性测试仪10也包括由线路42连接到A/D转换器18的处理装置或控制器40，例如膝上型计算机，其提供对失效的指示，如下文将讨论的。

图2是与连续性测试仪10分离的电机定子14的透视图。定子14包括由一系列叠置的层合板46构成的定子芯44，层合板46以本领域的技术人员充分理解的方式限定内孔48。每个层合板46包括通过内表面的一系列周向设置的凹口，这些凹口在与来自所有板46的凹口结合时形成围绕内孔48的周向设置的定子狭槽50。在该非限制性设计中，定子14包括多个导电的定子条52，其延伸穿过狭槽50并且具有专门构造的端部，该端部允许条52电联接到一起以形成三相电路的绕组，其中每个端子18电连接到电路中的一个。在该特定设计中，狭槽50中的每一个包括延伸穿过其中的四个定子条52，其中条52中的两个由单段金属提供，该单段金属形成两行，每一行具有条52中的两个。特别地，在定子14的顶端处形成行中的一个的定子条52中的两个的每个组合具有发夹构型，并且定子条52在定子14的底端处具有扭曲的电连接以形成电路。在一个非限制性实施例中，每个条52具有约3.4mm×3.6mm的横截面尺寸。

如上文所提及的，定子条52为导电的并且用在其上形成绝缘物的多个涂层覆盖。延伸到狭槽50之外的条52的端部在电机组装期间有可能变得被损坏，其中绝缘物可以是带刻痕的，并且条52的导电下部被暴露。这更可能发生在定子条52的靠内行的内表面或定子条52的靠外行的外表面处。因此，常常是在这些区域进行检查以识别潜在失效。

如下文将讨论的，本发明提出两种通用类型的连续性测试仪：手动连续性测试仪和自动连续性测试仪。连续性测试仪10为手动测试仪，因为技术人员抓握刷30，然后使导电刷毛32沿着条52的暴露表面行进。如果条52上的绝缘物为完好的，那么导电刷毛32将不会形成其中刷毛32和条52的导电部分之间的电阻较高的电路，有效地开路。在这种情况下，A/D转换器24的输入部在蓄电池12的正端子16的电势下保持较高。如果刷毛32中的一个或多个由于绝缘物损坏而接触条52的导电部分，那么在蓄电池12的正端子16和负端子34之间形成导电路径。这种电流使在A/D转换器24的输入部处的电压降至较低，这种情况被控制器40检测到。

刷毛32的尺寸可以设置成检测特定定子条52中的缺陷的最小合理尺寸。对于24伏的蓄电池电压来说，条52的暴露的开口区域必须大于刷毛直径，以便提供电接触。在一种特定设计中，刷毛32的尺寸使得在绝缘物中的缺陷的最小可检测尺寸为约0.01mm×0.03mm。此外，控制器40可以设定用于触发报警的电压阈值。特别地，可以选择性地设定阈值值，其中A/D转换器24的输入部电压在报警被触发之前必须下降至阈值以下。此外，控制器40可针对诸如10mS的不同响应时间来设定。

如上文所提及的，连续性测试仪10提供手动检查过程，其中需要技术人员沿条52移动刷30。在该设计中，希望具有较低的功率源电压以降低技术人员受伤的可能性。在备选实施例中，刷30可替换成可以在自动化测试程序中使用的其它类型的刷。

返回图2，示出了专门构造的U形刷组件60，其包括第一导电侧刷62和第二导电侧刷64以及安装到U形框架68的导电顶刷66。刷组件60适当地尺寸设计成用于特定尺寸的定子，并且被置于所有条52的顶端上，使得第一侧刷62接触条52的靠外行的外表面，第二侧刷64接触条52的靠内行的内表面，并且顶刷66接触所有条52的顶部表面。大体上由框70表示的合适的自动化装置控制刷组件60的位置并且在蓄电池12和刷62-66之间提供电连接，其中装置70使刷组件60在自动化测试过程中绕条52旋转。因此，技术人员不需要抓握或移动刷组件60。当刷组件60旋转时，控制器40将监测A/D转换器24的输入部。如果刷62-66中的一个刷接触绝缘物中的缺陷并且形成电路（在此A/D转换器24的输入部电压下降），如上文所讨论的，控制器40可以提供指示缺陷的报警。控制器40也可监测刷组件60的位置，从而可以定位缺陷。备选地，定子14可以代替刷组件60旋转。

另一个刷组件74在图2中显示为定位在导电条52的底端周围，并且可以为了条52的该部段以与刷组件60相同的方式操作。本领域的技术人员很容易理解，刷组件60和74可以机械地联接在一起，从而使它们同时绕定子条52旋转，并且同时电联接到蓄电池12。备选地，可以采用单个刷组件，其中刷组件可以首先检查导电条52的顶端，然后被重新定位以检查导电条52的底端。

图3是定子14的另一个透视图，显示了插入定子芯44的内孔48中的柱状刷80，其中刷80具有在所有方向上延伸的导电刷毛82。刷80由大体上用框84表示的装置旋转，该装置由轴86连接到刷80，使得刷毛82抵靠条52的靠内行的内表面摩擦。装置84也在刷毛82和蓄电池12之间提供电连接。当刷80旋转时，刷毛82将接触条52的不同位置以帮助识别其中的缺陷。装置84可能不能够确定缺陷的具体位置，但能够确定缺陷的确存在。

如本领域的技术人员将充分理解的，本文讨论的描述本发明的若干和各种步骤和过程可能是指由计算机、处理器或其它电子计算装置执行的操作，该电子计算装置利用电气现象操纵和/或转化数据。这些计算机和电子装置可以采用各种易失性和/或非易失性存储器，包括其上储存有可执行程序的非暂时性计算机可读介质，这些程序包括能够由计算机或处理器执行的各种代码或可执行指令，其中存储器和/或计算机可读介质可包括所有形式和类型的存储器和其它计算机可读介质。

所公开的以上讨论仅描述了本发明的示例性实施例。本领域技术人员将容易从此类讨论和附图及权利要求认识到，在不脱离所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中做出各种更改、修改和变型。

Claims (10)

1. 一种用于检测电气装置中的缺陷的连续性测试仪，所述测试仪包括：

功率源，其包括第一端子和第二端子，其中所述第一端子电联接到所述装置；

模数(A/D)转换器，其包括电联接到所述功率源的所述第一端子的输入部；

刷，其包括构造成接触所述装置的多个导电刷毛；以及

控制器，其电联接到所述A/D转换器，所述A/D转换器当所述导电刷毛与所述装置进行电接触时响应于在所述输入部处的低信号而将信号提供至所述控制器。

2. 根据权利要求1所述的连续性测试仪，其中，所述装置为电机的定子，所述定子包括具有从定子芯延伸的导电条的定子绕组，并且其中，所述导电刷毛的尺寸对于与形成于所述定子绕组上的绝缘层中的缺陷进行电接触是有效的。

3. 根据权利要求2所述的连续性测试仪，其中，所述刷为能够操作以由技术人员操纵的手持刷。

4. 根据权利要求2所述的连续性测试仪，其中，所述刷为具有U形构型的刷组件，其中所述刷组件的第一和第二侧刷能够操作以定位在所述导电条的内表面和外表面处，并且所述刷组件的顶刷能够操作以定位在所述导电条的顶部表面处。

5. 根据权利要求4所述的连续性测试仪，还包括用于在自动化过程中使所述刷组件移动的系统。

6. 根据权利要求2所述的连续性测试仪，其中，所述刷为包括具有周向设置的刷毛的中心轴的柱状刷，所述刷对于插入到所述定子的中心孔中并接触所述定子绕组是有效的。

7. 根据权利要求6所述的连续性测试仪，还包括用于在自动化过程中使所述柱状刷移动的系统。

8. 根据权利要求1所述的连续性测试仪，其中，所述控制器为膝上型计算机。

9. 一种用于检测电机的定子中的定子绕组中的缺陷的连续性测试仪，所述定子绕组包括从定子芯延伸的导电条，所述测试仪包括：

功率源，其包括第一端子和第二端子，其中所述第一端子电联接到所述定子绕组；

模数(A/D)转换器，其包括电联接到所述功率源的所述第一端子的输入部；

刷组件，其包括构造成接触所述定子绕组的多个导电刷毛；

控制器，其电联接到所述A/D转换器；以及

自动化装置，其用于使所述刷组件相对于所述定子绕组移动，所述A/D转换器当所述导电刷毛与所述定子绕组进行电接触时响应于在所述输入部处的低信号而将信号提供至所述控制器，其中，所述导电刷毛的尺寸对于与形成于所述定子绕组的绝缘层中的缺陷进行电接触是有效的。

10. 一种用于检测电气装置中的缺陷的连续性测试仪，所述测试仪包括：

功率源，其包括第一端子和第二端子，其中所述第一端子电联接到所述装置；

模数(A/D)转换器，其包括电联接到所述功率源的所述第一端子的输入部；

刷，其包括构造成接触所述装置的多个导电刷毛；

系统，其用于在自动化过程中跨过所述装置移动所述刷；以及

控制器，其电联接到所述A/D转换器，所述A/D转换器当所述导电刷毛与所述装置进行电接触时响应于在所述输入部处的低信号而将信号提供至所述控制器。