CN105355359B - 在线自动充磁检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线自动充磁检测装置及方法,用于永磁电机永磁体部分加工，其在工作台上设置有充磁工位和检测工位，充磁工位设置用于对充磁器件进行充磁及磁通检测的线圈本体，检测工位设置多通道表磁检测探头；把磁通检测与整体充磁线圈结合在一起，充磁后自动进行磁通检测，实现工位合拼，缩短检测时间；简化工人操作，提高生产效率。

Description

在线自动充磁检测方法及装置

技术领域

本发明涉及永磁电机永磁体部分(转子或定子) 生产设备领域，尤其涉及充磁器件的在线自动整体充磁检测方法及装置。

背景技术

以往永磁电机生产检测，多是整机装配好后对电机性能进行检测，一旦发现不良，基本上只能报废。对于大功率永磁电机（例如大于10KW），一旦整机发现不良，造成的成本损失很大。另外，随着电动汽车的推广，相应的大功率永磁电机应用越来越广泛，特别是主驱动电机的应用，对电机性能要求更高，检测项目更多，几乎每个工序都要求有相关的检测项目和记录。其中对于镶嵌有永磁体的转子（或定子）都有磁通量全数检测和表磁指定位置的磁场分布数据。

以转子为例:现有手段是把充好磁的磁钢安装到转子上，把转子放到安装有磁通检测线圈的工位，通过转子的进出进行磁通检测；然后把转子放到表磁检测仪的工位，通过转子转动进行表磁检测，各工位都是人工操作，由人工判定和记录，费时费力，容易出错。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是，提供一种在线自动充磁检测方法及装置，其可简化工人操作，提高生产效率。

为解决上述技术问题，本发明提供包括有工作台，所述工作台上设置有充磁工位和检测工位；所述充磁工位设置有用于限定充磁器件位置的定位压紧机构以及用于对充磁器件进行充磁及磁通检测的线圈本体，所述线圈本体设置在一个电动提升机构的伸缩杆上；所述检测工位包括有装有多通道表磁检测探头的电动提升机构，所述电动提升机构与所述多通道表磁检测探头连接处还设置有转动机构。

还包括有配套的的充磁电源、磁通检测仪、电控系统、与所述充磁器件尺寸相匹配的在线多通道表磁检测仪、高斯计、表磁检测电脑。

在所述充磁工位还包括有一用于把充磁器件顶升至脱离工作台加工基准面的顶升机构，所述顶升机构位于所述电动提升机构正下方，且在所述线圈本体的中轴线上。

所述线圈本体包括有充磁线圈和检测线圈，所述线圈本体与所述充磁电源和磁通检测仪电路联接。

所述充磁工位还包括用于对充磁及磁通检测线路进行隔离和切换的高压隔离模块，高压隔离模块设置在所述线圈本体与所述充磁电源和磁通检测仪电路之间。

与所述充磁器件尺寸相匹配的在线多通道表磁检测仪是指：根据充磁器件高度方向使用了多少层磁钢而配置相同数量的磁探头。

多通道表磁检测探头包括有旋转编码器，该旋转编码器的最小分辨角度高于最低设定角度20倍。

所述工作台为自动流转生产线。充磁器件在充磁工位和检测工位之间自动流转。

所述充磁器件为永磁电机永磁体部分。

所述充磁器件为永磁电机转子或定子。

一种在线自动充磁检测方法，其流程为：

充磁器件进入工作台，顶升机构把充磁器件顶升至脱离工作台加工基准面，定位压紧机构下降把充磁器件压紧定位；

通过电动提升机构把线圈本体下降至正好套住充磁器件的位置，进行充磁器件整体充磁；

充磁完了后，磁通检测仪通过高压隔离模块线路切换接通到磁通检测线圈，对磁通检测仪进行复位，接着按设定速度提升线圈本体，在线圈本体完全脱离充磁器件后，到达指定位置产生到位信号，依据磁通数据，进行磁通量判定并输出到产线主控系统；

磁通检测后，不良品送到不良回收托盘，良品流转到检测工位，触发装有多通道表磁检测探头的电动提升机构把探头下降到指定位置，然后转动机构匀速转动并采集数据；

采集够360度数后，电动提升机构把探头提升，同时转动机构反方向旋转恢复原位置。

实施时，所述表磁检测根据充磁器件高度方向使用了多少层磁钢对应配置相同数量的磁探头，实现多通道同步检测。

实施时，所述采集数据系统采取了以下手段保证数据的有效性：采集数据是根据旋转编码器的脉冲信号根据设定的角度宽度进行定角度采样，使用最小分辨角度高于最低设定角度20倍的旋转编码器。

本发明的有益效果是：一种在线自动充磁检测装置及方法,其在工作台上设置有充磁工位和检测工位，充磁工位设置用于对充磁器件进行充磁及磁通检测的线圈本体，检测工位设置多通道表磁检测探头；把磁通检测与整体充磁线圈结合在一起，充磁后自动进行磁通检测，实现工位合拼，缩短检测时间；简化工人操作，提高生产效率。

进一步，采用多通道表磁检测探头对充磁器件分多段同步检测，缩短表磁检测时间。

采用自开发表磁分布检测软件，可定制多个检测参数和上下限报警输出，以太网联网把相关数据提供给产线服务器。

与产线无缝接合，实现全自动操作，无需人工干预。

附图说明

图 1 为本发明在线自动充磁检测装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明在线整体充磁技术是前所未有的一种充磁技术，涉及永磁电机永磁体部分(转子或定子)充磁后对永磁体整体磁通量的在线检测方法以及对镶嵌有永磁体的转子或定子表面磁场分布的检测方法。

本发明一种在线自动充磁检测装置,包括有工作台，所述工作台上设置有充磁工位和检测工位；所述充磁工位设置有用于限定充磁器件1位置的定位压紧机构5以及用于对充磁器件1进行充磁及磁通检测的线圈本体3，所述线圈本体3设置在一个电动提升机构6的伸缩杆上；所述检测工位包括有装有多通道表磁检测探头的电动提升机构8，所述电动提升机构8与所述多通道表磁检测探头连接处还设置有转动机构7。把磁通检测与整体充磁线圈结合在一起，充磁后自动进行磁通检测，实现工位合拼，缩短检测时间；简化工人操作，提高生产效率。

所述工作台为自动流转生产线。与产线无缝接合，实现全自动操作，无需人工干预。

采用多通道表磁检测探头对充磁器件分多段同步检测，缩短表磁检测时间。

实施时，还包括有配套的的充磁电源、磁通检测仪、电控系统、与所述充磁器件1尺寸相匹配的在线多通道表磁检测仪、高斯计、表磁检测电脑。表磁检测电脑可采用自开发表磁分布检测软件，可定制多个检测参数和上下限报警输出，以太网联网把相关数据提供给产线服务器。

实施时，在所述充磁工位还包括有一用于把充磁器件1顶升至脱离工作台加工基准面的顶升机构2，所述顶升机构2位于所述电动提升机构6正下方，且在所述线圈本体3的中轴线上。

实施时，所述线圈本体3包括有充磁线圈和检测线圈，所述线圈本体3与所述充磁电源和磁通检测仪电路联接。

实施时，所述充磁工位还包括用于对充磁及磁通检测线路进行隔离和切换的高压隔离模块4，高压隔离模块4设置在所述线圈本体3与所述充磁电源和磁通检测仪电路之间。

实施时，与所述充磁器件1尺寸相匹配的在线多通道表磁检测仪是指：根据充磁器件1高度方向使用了多少层磁钢而配置相同数量的磁探头。

实施时，多通道表磁检测探头包括有旋转编码器，该旋转编码器的最小分辨角度高于最低设定角度20倍。

具体的，所述充磁器件1为永磁电机永磁体部分，为转子或定子。

一种在线自动充磁检测方法，其特征在于，流程为：

充磁器件1进入工作台，顶升机构2把充磁器件1顶升至脱离工作台加工基准面，定位压紧机构5下降把充磁器件1压紧定位；

通过电动提升机构6把线圈本体3下降至正好套住充磁器件1的位置，进行充磁器件1整体充磁；

充磁完了后，磁通检测仪通过高压隔离模块4线路切换接通到磁通检测线圈，对磁通检测仪进行复位，接着按设定速度提升线圈本体3，在线圈本体3完全脱离充磁器件1后，到达指定位置产生到位信号，依据磁通数据，进行磁通量判定并输出到产线主控系统；

磁通检测后，不良品送到不良回收托盘，良品流转到检测工位，触发装有多通道表磁检测探头的电动提升机构8把探头下降到指定位置，然后转动机构7匀速转动并采集数据；

采集够360度数后，电动提升机构（把探头提升，同时转动机构7反方向旋转恢复原位置。

实施时，所述表磁检测根据充磁器件1高度方向使用了多少层磁钢对应配置相同数量的磁探头，实现多通道同步检测。

实施时，所述采集数据系统采取了以下手段保证数据的有效性：采集数据是根据旋转编码器的脉冲信号根据设定的角度宽度进行定角度采样，使用最小分辨角度高于最低设定角度20倍的旋转编码器。

本发明，避免了现有磁通检测和表磁检测的分立工位操作，人工判定和数据记录这种费时费力的操作，且容易出现数据与实物对应错误的现象，本发明利用整机充磁的技术基础，通过机械工装的整合，磁通量检测线圈回路的优化，以及表磁检测仪控制软件重新开发，电控回路全新设计，实现了生产线上高效率的在线自动充磁后磁通量以及表磁的快速自动检测和记录，并在线实时提供数据以及不良品报警输出

本发明，实施时，具体的与产线尺寸相配合的在线整体自动充磁装置，包括：顶升机构2、线圈本体3、高压隔离模块4、定位压紧机构5、提升或降低线圈本体的电动提升机构6、配套的充磁电源、配套的磁通检测仪、配套的电控系统、与产线尺寸相配合的在线多通道表磁检测仪。

在线多通道表磁检测仪包括：装有多通道表磁检测探头的旋转机构7、提升带有表磁检测探头的旋转机构的电动提升机构8、配套的高斯计、配套的表磁检测电脑和应用软件。

参考图1（图示中充磁器件1为转子），本发明设备的工作过程如下：

充磁器件1进入自动工作台，顶升机构2把充磁器件1顶升至脱离产线（工作台加工基准面）的托盘（设置充磁器件1均搁置在托盘上在生产线上流转），并作为充磁器件下部支撑；

然后定位压紧机构5跟着下降，把充磁器件1压紧定位，防止充磁器件1充磁时因磁力作用而移位或抖动；

设备（控制器/机制）确定充磁器件1固定好后，通过线圈本体的电动提升机构6把线圈本体3下降至正好套住充磁器件1的位置，线圈本体3到位后，发出充磁信号，进行充磁器件1整体充磁；充磁完了后，磁通检测仪通过高压隔离模块4线路切换接通到磁通检测线圈，对磁通检测仪进行复位，接着按设定速度提升线圈本体3，由于充磁线圈本体内部含有检测线圈，产生的磁通变化量对应的电信号通过高压隔离模块4送入到磁通检测仪，在线圈本体3完全脱离充磁器件1后，到达指定位置产生到位信号，信号提供到设备（控制器/机制）控制PLC，PLC读取该时刻的磁通量检测仪的磁通数据，进行磁通量判定并输出到产线主控系统。

对于高压隔离模块4的进一步说明：由于线圈本体3含有充磁线圈和检测线圈，两种线圈存在磁耦合，这个跟变压器初级线圈和次级线圈的磁耦合一样，在充磁时充磁线圈有一个非常高的充磁电压（例如4000V）让检测线圈感应出一个高电压，（例如1000V）这个高电压会损坏磁通检测仪器，为此在检测线圈和磁通检测仪之间增加一个高压隔离模块4，在非磁通检测时间，把检测线圈和磁通检测仪输入端断开，只在检测磁通量时，才把检测线圈和磁通检测仪输入端接通。

磁通检测后，不良品会送到不良回收托盘，良品会送到下一个检测工位---表磁检测，表磁检测根据充磁器件1（如转子）高度方向使用了多少层磁钢而配置相同数量的磁探头，实现多通道同步检测：表磁检测工位检测到充磁器件1到位后，触发装有多通道表磁检测探头的电动提升机构8把探头下降到指定位置，然后转动机构7匀速转动并采集数据。

采集数据系统采取了以下手段保证数据的有效性：采集数据是根据旋转编码器的脉冲信号根据设定的角度宽度进行定角度采样，使用最小分辨角度高于最低设定角度20倍的旋转编码器。例如，最低设定角度为0.1度，则选用最小分辨角度为0.005度的旋转编码器，确保采样点间隔均匀；另外多通道探头也是能独立在线调零，独立在线校正，相互不干涉；采集卡采用高速同步采集芯片，避免数据间的延时误差。

采集够360度数后，电动提升机构8把探头提升，同时转动机构7反方向旋转恢复原位置。数据采集完毕由自开发软件描出表磁分布曲线，算出每级峰值，每级宽度等参数，极磁面积等参数，并对比设定好的上下限值，作出良品和不良品判定，上传数据到产线主控机，并把充磁器件1送出到相应的位置，以便进行下一个充磁器件的检测。

本发明在线自动充磁检测方法及装置，能够将装好磁钢的不带磁充磁器件在线自动充磁，充磁后自动检测其磁通量是否达到要求，并将检测结果进行判断显示、报警等功能，不需要人工进行干预，大大降低工人的技术要求，工人操作简单，减少人工节省劳动力，有效提高生产效率。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种在线自动充磁检测装置,包括有工作台，其特征在于，所述工作台上设置有充磁工位和检测工位；所述工作台为自动流转生产线；所述充磁工位设置有用于限定充磁器件（1）位置的定位压紧机构（5）以及用于对充磁器件（1）进行充磁及磁通检测的线圈本体(3)，所述线圈本体(3)设置在一个第一电动提升机构（6）的伸缩杆上；所述检测工位包括有装有多通道表磁检测探头的第二电动提升机构（8），所述第二电动提升机构（8）与所述多通道表磁检测探头连接处还设置有转动机构（7）；上述充磁检测装置还包括有配套的充磁电源、磁通检测仪、电控系统、与所述充磁器件（1）尺寸相匹配的在线多通道表磁检测仪、高斯计、表磁检测电脑；所述线圈本体(3)包括有充磁线圈和磁通检测线圈，所述线圈本体(3) 与所述充磁电源和磁通检测仪电路连接；所述充磁工位还包括用于对充磁及磁通检测线路进行隔离和切换的高压隔离模块（4），高压隔离模块（4）设置在所述线圈本体(3)与所述充磁电源和磁通检测仪电路之间；充磁线圈内部含有磁通检测线圈，充磁完后，磁通检测仪通过高压隔离模块线路切换接通到磁通检测线圈，对磁通检测仪进行复位，接着按设定速度提升线圈本体，在线圈本体完全脱离充磁器件后，到达指定位置产生到位信号，依据磁通数据，进行磁通量判定并输出到产线主控系统。

2.如权利要求1所述的在线自动充磁检测装置，其特征在于，在所述充磁工位还包括有一用于把充磁器件（1）顶升至脱离工作台加工基准面的顶升机构（2），所述顶升机构（2）位于所述第一电动提升机构（6）正下方，且在所述线圈本体(3)的中轴线上。

3.如权利要求1所述的在线自动充磁检测装置，其特征在于，与所述充磁器件（1）尺寸相匹配的在线多通道表磁检测仪是指：根据充磁器件（1）高度方向使用了多少层磁钢而配置相同数量的磁探头。

4.如权利要求3所述的在线自动充磁检测装置，其特征在于，在线多通道表磁检测仪的磁探头包括有旋转编码器，该旋转编码器的最小分辨角度高于最低设定角度20倍。

5.一种在线自动充磁检测方法，其特征在于，流程为：

充磁器件（1）进入工作台，顶升机构（2）把充磁器件（1）顶升至脱离工作台加工基准面，定位压紧机构（5）下降把充磁器件（1）压紧定位；

通过第一电动提升机构（6）把线圈本体（3）下降至正好套住充磁器件（1）的位置，进行充磁器件（1）整体充磁；线圈本体(3)包括有充磁线圈和磁通检测线圈，充磁线圈内部含有磁通检测线圈；

充磁完了后，磁通检测仪通过高压隔离模块（4）线路切换接通到磁通检测线圈，对磁通检测仪进行复位，接着按设定速度提升线圈本体（3），在线圈本体（3）完全脱离充磁器件（1）后，到达指定位置产生到位信号，依据磁通数据，进行磁通量判定并输出到产线主控系统；

磁通检测后，不良品送到不良回收托盘，良品流转到检测工位，触发装有多通道表磁检测探头的第二电动提升机构（8）把该多通道表磁检测探头下降到指定位置，然后转动机构（7）匀速转动并采集数据；

采集够360度数后，第二电动提升机构（8）把多通道表磁检测探头提升，同时转动机构（7）反方向旋转恢复原位置。

6.如权利要求5所述的在线自动充磁检测方法，其特征在于，采集数据系统采取了以下手段保证数据的有效性：采集数据是根据旋转编码器的脉冲信号，根据设定的角度宽度进行定角度采样，使用最小分辨角度高于最低设定角度20倍的旋转编码器。