CN107607867B - 一种电机定子磁场旋转方向检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电机定子磁场旋转方向检测装置及方法，包括上位机和检测电路，检测电路包括可调电阻器、电压计和检测支路组，检测支路组至少两对检测支路并联组成，每组检测支路由检测探头与电流计串联组成；检测探头包括探针，探针中通入电流，探针在待测磁场中受到安培力。探针受安培力作用产生位移，而改变探头阻值。可调电阻器用于调整探头通过电流，电流计测量探头通过的电流大小，电压计测量探头两端电压大小。根据检测得到的数据进行推算，可得到探头的电阻变化过程，综合所有探头的阻值变化可得到电机或定子磁场的旋转方向。本技术方案能够抵消测量过程中受到的干扰，又因结果是从测量值的变化趋势得出，有效避免误判，结果更加精确。

Description

一种电机定子磁场旋转方向检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电机检测技术领域，尤其涉及了一种电机定子磁场旋转方向检测装置及方法的设计。

背景技术

电机定子磁场旋转方向检测是电机常规检测的一种，现有技术常通过将指南针等能旋转的磁性物品放入电机中，通过肉眼观察物品的运动状态来判断磁场旋转方向，但是这种方法费时费力，并且当磁场强度不够时物品所受磁力不能推动物品运动。另外这种方法只能粗略估计磁场旋转方向，不能得到磁场旋转速度。还存在一类现有技术是通过在电机内安置精密探头检测磁场变化得到磁场旋转方向，但是这一类技术中探头结构复杂，价格成本高，探头养护困难且容易损坏，实用性不高。

发明内容

本发明针对现有技术中检测结果不够准确的缺点，提供了一种能准确检测电机定子磁场旋转方向检测装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种电机定子磁场旋转方向检测装置，包括上位机和检测电路，检测电路包括可调电阻器、电压计和检测支路组，检测支路组至少由两对检测支路并联组成，每对由两条检测支路并联组成，每条检测支路由检测探头与电流计串联组成；电压计并联在检测支路组上，可调电阻器与检测支路组串联连接；上位机分别与电压计和所有电流计电连接；检测探头包括探针，探针中通入电流，检测探头用于放置在磁场中，检测探针在磁场中受到的安培力，将安培力数据转化为电信号输出。

探针受到安培力作用产生位移，从而改变探头阻值。可调电阻器用于调整探头通过电流，电流计测量与之连接的探头通过的电流大小，电压计测量探头两端电压大小。根据检测得到的数据进行推算，可以得到探头的电阻变化过程，综合所有探头的阻值变化可以得到电机定子磁场的旋转方向。要能够推断出磁场方向必须采集足够的数据，至少需要两个探头，然而在实际使用中测量结果容易受到影响，需要更多探头进行测量来保证结果的准确性，探头需要成对出现，因此至少需要4个探头。

作为优选，检测探头还包括绝缘外壳，探针放置在绝缘外壳中；绝缘外壳为长方体，其中一个端面上设有电阻丝，与之相对的另一个端面上开有长条形的槽口，槽口与绝缘外壳内部连通；设绝缘外壳开有槽口的端面为前端面。检测探头可以等效为滑动变阻器，探针与电阻丝接触后滑动，从而改变检测探头阻值。电阻丝串联在探针和可调电阻器之间。探针与导线连接，为了导线在探针移动时不干扰探针，因此在检测探头上开有槽口，方便导线随着探针移动。

作为优选，绝缘外壳下端面内壁上安装有滑轨，滑轨轨道方向与探针相垂直；探针固定在与滑轨相匹配的滑座上，滑座置于滑轨上。滑座与滑轨一方面是为了固定探针，使其始终与电阻丝接触，避免因位移导致探头断路；另一方面减少探针移动时受到的摩擦力。

作为优选，探针包括金属针和包裹在金属针表面的绝缘胶层，探针两端露出金属针；探针一端与电阻丝接触，另一端通过导线连接电流计，导线从前端面的槽口中穿出。探针表面包裹绝缘胶，避免因为通入电流过大或两端电压过大时产生电弧等问题，造成测量过程的不准确。

作为优选，电阻丝嵌在绝缘外壳的后端面上，后端面内壁上露出电阻丝；电阻丝始终与下端面平行；电阻丝一端通过导线连接可调电阻器。电阻丝只在绝缘外科内侧露出，便于与探针接触，同时防止漏电，也防止电阻丝在使用中掉落或移位。

作为优选，上位机内置有制图软件，上位机实时读取电压计和所有电流计的测量值并在显示屏上通过曲线图进行展示。通过曲线图展示测量值可以从曲线的形状判断磁场移动过程。通过电磁学理论可知，若是探头两两相对安装，则相对的探头产生的图像也相互对应，直接根据图像进行判断，过程更加简单直观。

其中，一种使用上述电机定子磁场旋转方向检测装置的方法，包括以下步骤：

待测电机未运行时启动检测装置，将可调电阻器阻值调到最大电阻值的一半，记录此时电压计和所有电流计读数；

将可调电阻器调到最大，启动待测电机，记录此时电压计和所有电流计读数；

将可调电阻器阻值缓慢调整到最大阻值的五分之一，记录阻值变化过程中电压计和所有电流计的读数变化过程；

根据测量数据推算出检测探头的阻值变化过程，根据不同探头间的阻值变化顺序得到磁场旋转方向。

测量过程中需要考虑到电路中需要保持的最小电阻大小，避免因电流过大造成仪器损坏和电路烧断。因考虑到当磁场强度过小，产生的安培力不足以推动探针的情况，本发明中可以通过调整可调变阻器阻值，人为增大检测探头两端电压和流过的电流，从而增大受到的安培力。

按本发明的技术方案，解决了现有检测装置精确度不高的问题，利用通电导体在磁场中受到安培力的原理，设计了一种能够等效为滑动变阻器的检测探头，探头中的探针通电后受到安培力进行移动，从而改变检测探头整体阻值，通过多个探头的阻值变化过程能够得到磁场旋转方向。其中，考虑到磁场强度比较小时安培力可能无法推动探针移动的情况，本方案中设计了可调电阻器，通过可调变阻器能够调整探针内流过的电流大小，人为增大探针受到的安培力；另外设计了滑轨和滑座的方式将探针固定在探头中，一方面减小探针受到的阻力，另一方面避免探针移位造成探头断路。通过将探头对称安装，能够抵消测量过程中受到的干扰，又因为结果是从测量值的变化趋势得出而非具体的数值，能够有效减少误差，结果更加精确。同时，本装置能够两两抵消测量过程中受到的干扰，又因为结果是从测量值的变化趋势得出而非具体的数值，能够有效减少误差，结果更加精确。

附图说明

图1是本发明实施例1检测的等效电路图。

图2是本发明检测探头示意图。

图3是本发明检测探头内部结构示意图。

图4是本发明探针结构示意图。

图5是本发明使用流程图。

以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中，1—检测探头、2—探针、4—电阻丝、5—槽口、6—滑轨、7—滑座、21—金属针、22—绝缘胶层、31—绝缘外壳前端面、32—绝缘外壳下端面、33—绝缘外壳后端面。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种电机定子磁场旋转方向检测装置，包括上位机和检测电路，检测电路包括可调电阻器、电压计和检测支路组，检测支路组至少由两对检测支路并联组成，每对由两条检测支路并联组成，每条检测支路由检测探头1与电流计串联组成。电压计并联在检测支路组上，可调电阻器与检测支路组串联连接；上位机分别与电压计和所有电流计电连接；检测探头1包括探针2，探针2中通入电流，检测探头1用于放置在磁场中，检测探针2在磁场中受到的安培力，将安培力数据转化为电信号输出。

本实施例中，检测支路组包含4组检测支路。如图1中显示，电路中检测探头1可等效为滑动变阻器，即图中以滑动变阻器符号代表检测探头1。

如图2所示，检测探头1包括绝缘外壳，绝缘外壳为长方体，其中一个端面上开有长条形的槽口5，槽口5与绝缘外壳内部连通，与探针2相连接的导线从槽口5中穿出。通过设计的槽口，导线在探针2移动时不干扰探针2，方便导线随着探针2移动。

如图3所示，检测探头1包括探针2，探针2放置在绝缘外壳中。探针2中通入电流，探针2在待测磁场中受到安培力。绝缘外壳开有槽口的端面为前端面31。探针2受到安培力作用产生位移，从而改变检测探头1阻值。绝缘外壳下端面32内壁上安装有滑轨6，滑轨6轨道方向与探针2相垂直；探针2固定在与滑轨6相匹配的滑座7上，滑座7置于滑轨6上。探针2一端与电阻丝4接触，另一端通过导线连接电流计，导线从前端面的槽口5中穿出。电阻丝4嵌在绝缘外壳的后端面33上，后端面33内壁上露出电阻丝4。

本装置设计的滑座7与滑轨6一方面是为了固定探针2，使其始终与电阻丝4接触，避免因位移导致检测探头1断路；另一方面减少探针2移动时受到的摩擦力，当探针受到安培力时带动滑座一起在滑轨上滑动。检测探头1可以等效为滑动变阻器，探针2移动时接入电路的电阻丝4长度也发生改变，从而改变检测探头1阻值。电阻丝4只在绝缘外壳内侧露出，便于与探针2接触，同时防止漏电，也防止电阻丝4在使用中掉落或移位。

如图4所示，图中虚线表示透视部分。探针2包括金属针21和包裹在金属针21表面的绝缘胶层22，探针2两端露出金属针21。绝缘胶层22能有效避免产生电弧等问题。

如图5所示，一种使用所述电机定子磁场旋转方向检测装置的方法，首先，在待测电机未运行时启动检测装置，将可调电阻器阻值调到最大电阻值的一半，记录此时电压计和所有电流计读数。

然后，将可调电阻器调到最大，启动待测电机，记录此时电压计和所有电流计读数。

再然后，将可调电阻器阻值缓慢调整到最大阻值的五分之一，记录阻值变化过程中电压计和所有电流计的读数变化过程；在这过程中若是电路中电流过大，则需要立即回调电阻器阻值，以保证电流计读数不超出量程。

最后，根据测量数据推算出检测探头1的阻值变化过程，根据不同检测探头1间的阻值变化顺序得到磁场旋转方向。

根据检测探头1阻值的变化可以知道其中探针2的移动方向，同时探针2中流过的电流方向已知，由电磁学中的左手定则可知阻值变化时相应的磁场变化。综合所有检测探头1的阻值变化情况，能够得到磁场的旋转方向。

实施例2

本实施例中检测支路组包括8组检测支路，8个探头1两两对称安装在电机中，每个探头1与相邻的两个探头1之间夹角皆为45°。

其余皆与实施例1相同。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种电机定子磁场旋转方向检测装置，包括上位机和检测电路，其特征在于：检测电路包括可调电阻器、电压计和检测支路组，检测支路组至少由两对检测支路并联组成，每对由两条检测支路并联组成，每条检测支路由检测探头(1)与电流计串联组成；电压计并联在检测支路组上，可调电阻器与检测支路组串联连接；上位机分别与电压计和所有电流计电连接；检测探头(1)包括探针(2)，探针(2)中通入电流，检测探头(1)用于放置在磁场中，检测探针(2)在磁场中受到的安培力，将安培力数据转化为电信号输出；检测探头(1)还包括绝缘外壳，探针(2)放置在绝缘外壳中；绝缘外壳为长方体，其中一个端面上设有电阻丝(4)，与之相对的另一个端面上开有长条形的槽口(5)，槽口(5)与绝缘外壳内部连通；设绝缘外壳开有槽口(5)的端面为前端面(31)；探针(2)一端与电阻丝(4)接触，另一端通过导线连接电流计。

2.根据权利要求1所述的一种电机定子磁场旋转方向检测装置，其特征在于：绝缘外壳下端面(32)内壁上安装有滑轨(6)，滑轨(6)轨道方向与探针(2)相垂直；探针(2)固定在与滑轨(6)相匹配的滑座(7)上，滑座(7)置于滑轨(6)上。

3.根据权利要求1所述的一种电机定子磁场旋转方向检测装置，其特征在于：探针(2)包括金属针(21)和包裹在金属针(21)表面的绝缘胶层(22)，探针(2)两端露出金属针(21)；导线从前端面(31)的槽口(5)中穿出。

4.根据权利要求1所述的一种电机定子磁场旋转方向检测装置，其特征在于：电阻丝(4)嵌在绝缘外壳的后端面(33)上，后端面(33)内壁上露出电阻丝(4)；电阻丝(4)始终与下端面(32)平行；电阻丝(4)一端通过导线连接可调电阻器。

5.根据权利要求1所述的一种电机定子磁场旋转方向检测装置，其特征在于：上位机内置有制图软件，上位机实时读取电压计和所有电流计的测量值并在显示屏上通过曲线图进行展示。

6.一种使用权利要求1所述电机定子磁场旋转方向检测装置的方法，其特征在于包括以下步骤：

待测电机未运行时启动检测装置，将可调电阻器阻值调到最大电阻值的一半，记录此时电压计和所有电流计读数；

将可调电阻器调到最大，启动待测电机，记录此时电压计和所有电流计读数；

将可调电阻器阻值缓慢调整到最大阻值的五分之一，记录阻值变化过程中电压计和所有电流计的读数变化过程；

根据测量数据推算出检测探头的阻值变化过程，根据不同检测探头(1)间的阻值变化顺序得到磁场旋转方向。

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