CN107328368A - 定子与转子间气隙检测装置及方法、采用此装置的生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定子与转子间气隙检测装置及方法、采用此装置的生产线。这种检测装置，用于对电机的定子和转子之间的气隙进行无接触式检测，其包括图像采集装置、与图像采集装置电性连接的数据分析装置，图像采集装置用于获取电机中的定子与转子之间的空间立体结构信息，数据分析装置用于根据图像采集装置获取的空间立体结构信息分析出定子与转子之间的气隙值。本发明采用图像采集装置获取定子与转子之间的空间立体结构信息，并利用数据分析装置对获取的空间立体结构信息分析出定子与转子之间的气隙值，可实现全自动无接触式检测，不会对电机造成损伤，检测效率高。

Description

定子与转子间气隙检测装置及方法、采用此装置的生产线

技术领域

本发明涉及电机检测领域，特别地，涉及一种定子与转子间气隙检测装置以及采用这种检测装置进行的检测方法。此外，本发明还涉及一种包括上述定子与转子间气隙检测装置的生产线。

背景技术

最近几年电机采用的结构为：电机机座采用钢板焊接后加工，机座内层两边的固定板加工有螺纹孔，机座的侧面及底面加工有与需要相配的电机铁芯外径相同的圆弧块。定子铁芯的两侧边有用于与机座连接的定位板，定位板上有螺纹孔。定子铁芯从机座上部直接吊入机座，机座侧面及底面圆弧块刚好顶住定子的外径的表面，铁芯两侧的定位板刚好与机座的定位板通过螺栓连接。这种电机机座不需要铸造，定子铁芯装入机座采用吊入，环保节能，并且装配方便快捷。

此种电机装配后需要保证电机定子和转子的同心度，定子和转子之间的气隙需满足要求。电机定子和转子之间的间隙不均匀，偏差过大，则电磁效率降低，定子四周对转子的磁拉力不等，运行中导致定转子破磨，电机发热、噪声大，加大电机的振动，严重情况下导致轴承磨损，电机损毁，影响设备运行的稳定性和可靠性。可以看出若电机定子和转子之间的气隙不满足要求在电机使用过程中容易导致电机损坏。因此，需要对电机定子和转子之间的气隙进行检测。

传统的检测方法是塞规检测法，采用这种检测方法需要在电机的两侧的外盖上开3个孔，两端的端盖的孔相对应并且完全贯穿，若电机有防尘罩，防尘罩对应的位置也需开孔以便于塞规通过。采用塞规来检测需要用不同的尺寸的塞规来检测。首先将一定尺寸的塞规依次通过外盖孔和防尘罩孔达到电机定子和转子之间的间隙中，通过塞规插入松紧度来判断定子和转子之间的间隙。由于有电机的一端有3个孔，两端共6个孔，需要检测6次。之后再将电机定子旋转一定的角度再检测，一般需要检测12到18次甚至更多次。

传统的测量方法存在以下的不足：采用接触式及操作者的感觉来判断，效率低下，需要多次检测，并且检测的值不准确。并且塞规插入定子和转子之间，可能会损坏定子和转子的绝缘漆。为了便于塞规插入定子和转子之间，电机的外盖及防尘罩分别需要开三组(6个)孔，之后还需将电机的外盖上的6个孔用盖板封住。

发明内容

本发明提供了一种定子与转子间气隙检测装置及方法、采用此装置的生产线，以提高检测效率和质量。

本发明采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种定子与转子间气隙检测装置，用于对电机的定子和转子之间的气隙进行无接触式检测，包括图像采集装置、与图像采集装置电性连接的数据分析装置，图像采集装置用于获取电机中的定子与转子之间的空间立体结构信息，数据分析装置用于根据图像采集装置获取的空间立体结构信息分析出定子与转子之间的气隙值。

进一步地，数据分析装置包括模型图生成模块和分析计算模块，模型图生成模块用于根据图像采集装置获取的空间立体结构信息生成定子与转子之间空间立体结构的三维立体模型图，分析计算模块用于分析计算出三维立体模型图中的定子与转子之间的气隙值。

进一步地，图像采集装置包括轮廓扫描仪和支撑机构，轮廓扫描仪用于扫描定子与转子之间的空间立体结构信息，支撑机构支撑于轮廓扫描仪的下方，且使轮廓扫描仪的扫描头对准电机的定子端盖孔。

进一步地，扫描头包括激光发射器和对应的激光接收器，激光发射器用于向定子端盖孔发射激光信号，激光信号依次通过定子端盖孔、电机中的防尘罩、定子铁芯内径和转子外径处，激光信号被反射并依次通过定子铁芯内径和转子外径处、防尘罩、定子端盖孔进入激光接收器，轮廓扫描仪用于对激光接收器接收的激光信号进行处理后传递给数据分析装置。

可选地，轮廓扫描仪包括红色激光光学系统或者蓝色激光光学系统。

可选地，支撑机构包括用于夹持轮廓扫描仪的夹持机构、用于调节轮廓扫描仪的位置的调整机构、以及用于支撑调整机构的移动式机座机构，调整机构连接于机座机构上方，夹持机构连接于调整机构上方。

根据本发明的另一方面，还提供了一种定子与转子间气隙的检测方法，包括以下步骤：获取电机中的定子与转子之间的空间立体结构信息；根据获取的空间立体结构信息分析出定子与转子之间的气隙值。

进一步地，经图像采集装置获取电机中的定子与转子之间的空间立体结构信息，图像采集装置包括轮廓扫描仪。

进一步地，采用数据分析装置根据空间立体结构信息生成定子与转子之间空间立体结构的三维立体模型图，并分析计算出三维立体模型图中定子与转子之间的气隙值。

进一步地，轮廓扫描仪的扫描头包括激光发射器和对应的激光接收器，获取空间立体结构信息的步骤包括：激光发射器向定子端盖孔发射激光信号，激光信号依次通过定子端盖孔、电机中的防尘罩、定子铁芯内径和转子外径处，激光信号被反射并依次通过定子铁芯内径和转子外径处、防尘罩、定子端盖孔进入激光接收器，轮廓扫描仪对激光接收器接收的激光信号进行处理后传递给数据分析装置。

根据本发明的另一方面，还提供了一种采用上述的定子与转子间气隙检测装置的生产线，定子与转子间气隙检测装置用于对生产线上的电机进行检测，生产线还包括与数据分析装置连接的数据传输装置和控制系统。数据传输装置用于将数据分析装置计算得出的气隙值存入MES系统。控制系统用于根据数据分析装置的计算结果判断电机是否合格，并根据判断结果选择将电机输送到下一装配工位或者输送到检修工位。

本发明的定子与转子间气隙检测装置，采用图像采集装置获取定子与转子之间的空间立体结构信息，并利用数据分析装置对获取的空间立体结构信息分析出定子与转子之间的气隙值，可实现全自动无接触式检测，不会对电机造成损伤，检测效率高。本发明的检测方法无需在电机上开孔和塞入塞规，也无需操作者凭感觉判断，检测可实现自动化和无接触式，检测过程更简单，且检测值更准确。本发明的采用上述检测装置的生产线，能将检测的数据可以存入MES系统中，便于保存和追溯，同时可以根据检测装置的计算结果方便的判断电机是否合格，便于在生产单位对不合格的电机进行后续整改。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的定子与转子间气隙检测装置的示意图；

图2是本发明优选实施例的数据分析装置的结构框图；

图3是本发明优选实施例的定子与转子间气隙检测装置的光路系统示意图；

图4是本发明优选实施例的数据分析装置的成像图；

图5是本发明优选实施例的定子与转子间气隙检测方法的流程图；

图6是本发明优选实施例的生产线的框架示意图。

附图标号说明：

1、电机；11、定子；12、转子；13、定子端盖孔；2、图像采集装置；21、轮廓扫描仪；210、扫描头；22、支撑机构；221、夹持机构；222、调整机构；223、机座机构；3、数据分析装置；31、模型图生成模块；32、分析计算模块；4、数据传输装置；5、控制系统。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种定子与转子间气隙检测装置，用于对电机1的定子11和转子12之间的气隙进行无接触式检测，这种检测装置包括图像采集装置2、与图像采集装置2电性连接的数据分析装置3，图像采集装置2用于获取电机1中的定子11与转子12之间的空间立体结构信息，数据分析装置3用于根据图像采集装置2获取的空间立体结构信息分析出定子11与转子12之间的气隙值。

图像采集装置2包括轮廓扫描仪21和支撑机构22，轮廓扫描仪21用于扫描定子11与转子12之间的空间立体结构信息，支撑机构22支撑于轮廓扫描仪21的下方，且使轮廓扫描仪21的扫描头210对准电机1的定子端盖孔13。

参照图1和图3，扫描头210包括激光发射器和对应的激光接收器。可选地，轮廓扫描仪21包括红色激光光学系统或者蓝色激光光学系统。

激光发射器用于向定子端盖孔13发射激光信号，激光信号依次通过定子端盖孔13、电机1内部的防尘罩(未图示)、定子11铁芯内径和转子12外径处，激光信号被上述部位反射并依次通过定子11铁芯内径和转子12外径处、防尘罩、定子端盖孔13返回进入激光接收器，轮廓扫描仪21用于对激光接收器接收的激光信号进行处理后传递给数据分析装置3。

可选地，支撑机构22包括夹持机构221、调整机构222和机座机构223，调整机构222连接于机座机构223上方，夹持机构221连接于调整机构222上方。其中的夹持机构221用于夹持轮廓扫描仪21。调整机构222用于调节轮廓扫描仪21的位置，其包括水平位置调整机构和/或高度位置调整机构，水平位置调整机构可以是滚轮移动机构和导轨移动机构中的一种，高度位置调整机构可以是液压升降机构、气动升降机构、电缸升降机构和螺旋升降机构中的任一种。本优选实施例中，机座机构223为移动式，其用于支撑调整机构222，且可在水平方向移动，从而也可以调整轮廓扫描仪21的水平位置。数据分析装置3也可以放置于机座机构223上。

参照图2和图4，本发明的数据分析装置3包括模型图生成模块31和分析计算模块32。模型图生成模块31用于根据轮廓扫描仪21获取的空间立体结构信息生成定子11与转子12之间空间立体结构的三维立体模型图。分析计算模块32用于分析计算出三维立体模型图中的定子11与转子12之间的气隙值。具体而言，数据分析装置3由分析软件和硬件组成，软件可由C++、VB或JAVA等语言编程而成具有计算分析功能的软件。硬件是由工业电脑或工控机组成的软件的载体。

参照图5，本发明还提供了一种采用上述的定子与转子间气隙检测装置进行的检测方法，包括以下步骤：

步骤S100，获取电机1中的定子11与转子12之间的空间立体结构信息；

步骤S200，根据获取的空间立体结构信息分析出定子11与转子12之间的气隙值。

具体地，步骤S100中，经图像采集装置2获取电机1中的定子11与转子12之间的空间立体结构信息。本优选实施例中，图像采集装置2包括轮廓扫描仪21，轮廓扫描仪21扫描电机1中的定子11与转子12之间的空间立体结构信息。步骤S200中，采用数据分析装置3根据轮廓扫描仪21获取的空间立体结构信息生成定子11与转子12之间空间立体结构的三维立体模型图，并分析计算出三维立体模型图中定子11与转子12之间的气隙值。

优选地，轮廓扫描仪21的扫描头210包括激光发射器和对应的激光接收器。步骤S100包括以下步骤：激光发射器向定子端盖孔13发射激光信号，如图3中所示，激光信号依次通过定子端盖孔13、电机1中的防尘罩、定子11铁芯内径和转子12外径处，激光信号被上述部位反射并依次通过定子11铁芯内径和转子12外径处、防尘罩、定子端盖孔13返回进入激光接收器，轮廓扫描仪21对激光接收器接收的激光信号进行处理后传递给数据分析装置3。数据分析装置3中的模型图生成模块31(分析软件)根据接收到的信息生成三维立体模型图，这样在软件中就有电机1定子11铁芯内径和转子12外径的三维立体模型图如图4。再通过分析计算模块32对三维立体模型图的分析计算可以得到定子11和转子12之间的气隙值。

在数据分析装置3的分析计算模块32中，也可以设计软件来对三维立体模型图进行分析得到定子11的中心线和转子12的中心线，再根据定子11中心线和转子12中线的对比分析，来判断定子11和转子12之间偏移位置，从而为找出产品质量问题提供依据。

本发明的定子与转子间气隙检测装置，采用图像采集装置2获取定子11与转子12之间的空间立体结构信息，并利用数据分析装置3对获取的空间立体结构信息分析出定子11与转子12之间的气隙值，尤其是利用轮廓扫描仪21采用现代光学系统和手段进行检测，可实现全自动无接触式检测，不会对电机1造成损伤，检测效率高。本发明的检测方法无需在电机1上开孔和塞入塞规，也无需操作者凭感觉判断，检测可实现自动化和无接触式，检测过程更简单，且检测值更准确。

大中型电机1一般是非标定做，客户需先下订单，生产线厂家才会根据合同进行制作，其周期一般在三个月到半年，若客户定做的大中型电机1在使用过程出现损坏，需要返回厂家维修或重新定做，这将严重影响使用单位的生产。为解决此问题，本发明还提供了一种采用上述的定子与转子间气隙检测装置的电机生产线，用以在电机1生产过程中对定子11与转子12间气隙进行检测以及对不合格产品整改维修。

参照图6，这种生产线包括上述的定子与转子间气隙检测装置，用于对生产线上的电机1进行检测。生产线还包括与数据分析装置3连接的数据传输装置4和控制系统5。数据传输装置4用于将数据分析装置3计算得出的气隙值存入MES系统(制造企业生产过程执行系统)，从而实现对气隙值的存储以达到产品质量的可追溯。数据传输装置4与MES系统之间的通讯可采用有线通讯方式或采用无线通讯方式。控制系统5用于根据数据分析装置3的计算结果判断电机1是否合格，并根据判断结果选择将电机1输送到下一装配工位或者输送到检修工位。具体而言，控制系统5根据计算结果对电机1的流向进行控制，若计算结果(气隙值)符合要求，控制系统5将该台电机1输送到下一装配工位进行下一步工序的装配；若计算结果(气隙值)不符合要求，控制系统5将该台电机1输送到检修工位进行检修。

本发明的电机生产线，在电机1生产过程中对电机1定子11和转子12间气隙进行全自动无接触式检测，若气隙值不满足要求，会在生产单位进行整改维修直到满足要求，降低电机1在使用过程中损坏的几率，以保障使用单位的正常使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种定子与转子间气隙检测装置，用于对电机(1)的定子(11)和转子(12)之间的气隙进行无接触式检测，其特征在于，包括图像采集装置(2)、与所述图像采集装置(2)电性连接的数据分析装置(3)，所述图像采集装置(2)用于获取电机(1)中的定子(11)与转子(12)之间的空间立体结构信息，所述数据分析装置(3)用于根据所述图像采集装置(2)获取的空间立体结构信息分析出定子(11)与转子(12)之间的气隙值。

2.根据权利要求1所述的定子与转子间气隙检测装置，其特征在于，所述数据分析装置(3)包括模型图生成模块(31)和分析计算模块(32)，所述模型图生成模块(31)用于根据所述图像采集装置(2)获取的所述空间立体结构信息生成定子(11)与转子(12)之间空间立体结构的三维立体模型图，所述分析计算模块(32)用于分析计算出所述三维立体模型图中的定子(11)与转子(12)之间的气隙值。

3.根据权利要求1所述的定子与转子间气隙检测装置，其特征在于，所述图像采集装置(2)包括轮廓扫描仪(21)和支撑机构(22)，所述轮廓扫描仪(21)用于扫描定子(11)与转子(12)之间的所述空间立体结构信息，所述支撑机构(22)支撑于所述轮廓扫描仪(21)的下方，且使所述轮廓扫描仪(21)的扫描头(210)对准电机(1)的定子端盖孔(13)。

4.根据权利要求3所述的定子与转子间气隙检测装置，其特征在于，所述扫描头(210)包括激光发射器和对应的激光接收器，所述激光发射器用于向所述定子端盖孔(13)发射激光信号，所述激光信号依次通过所述定子端盖孔(13)、电机(1)中的防尘罩、定子(11)铁芯内径和转子(12)外径处，所述激光信号被反射并依次通过所述定子(11)铁芯内径和转子(12)外径处、所述防尘罩、所述定子端盖孔(13)进入所述激光接收器，所述轮廓扫描仪(21)用于对所述激光接收器接收的激光信号进行处理后传递给所述数据分析装置(3)。

5.根据权利要求3所述的定子与转子间气隙检测装置，其特征在于，所述轮廓扫描仪(21)包括红色激光光学系统或者蓝色激光光学系统。

6.根据权利要求3所述的定子与转子间气隙检测装置，其特征在于，所述支撑机构(22)包括用于夹持所述轮廓扫描仪(21)的夹持机构(221)、用于调节所述轮廓扫描仪(21)的位置的调整机构(222)、以及用于支撑所述调整机构(222)的移动式机座机构(223)，所述调整机构(222)连接于所述机座机构(223)上方，所述夹持机构(221)连接于所述调整机构(222)上方。

7.一种定子与转子间气隙的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取电机(1)中的定子(11)与转子(12)之间的空间立体结构信息；

根据获取的空间立体结构信息分析出定子(11)与转子(12)之间的气隙值。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，经图像采集装置(2)获取电机(1)中的定子(11)与转子(12)之间的空间立体结构信息，所述图像采集装置(2)包括轮廓扫描仪(21)。

9.根据权利要求7或者8所述的检测方法，其特征在于，采用数据分析装置(3)根据所述空间立体结构信息生成定子(11)与转子(12)之间空间立体结构的三维立体模型图，并分析计算出所述三维立体模型图中定子(11)与转子(12)之间的气隙值。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述轮廓扫描仪(21)的扫描头(210)包括激光发射器和对应的激光接收器，获取所述空间立体结构信息的步骤包括：所述激光发射器向所述定子端盖孔(13)发射激光信号，所述激光信号依次通过所述定子端盖孔(13)、电机(1)中的防尘罩、定子(11)铁芯内径和转子(12)外径处，所述激光信号被反射并依次通过所述定子(11)铁芯内径和转子(12)外径处、所述防尘罩、所述定子端盖孔(13)进入所述激光接收器，所述轮廓扫描仪(21)对所述激光接收器接收的激光信号进行处理后传递给所述数据分析装置(3)。

11.一种采用如权利要求1至6中任一所述的定子与转子间气隙检测装置的生产线，其特征在于，所述定子与转子间气隙检测装置用于对生产线上的电机(1)进行检测，所述生产线还包括与所述数据分析装置(3)连接的数据传输装置(4)和控制系统(5)，所述数据传输装置(4)用于将所述数据分析装置(3)计算得出的气隙值存入MES系统，所述控制系统(5)用于根据所述数据分析装置(3)的计算结果判断电机(1)是否合格，并根据判断结果选择将电机(1)输送到下一装配工位或者输送到检修工位。