CN108919117A - 一种测试永磁转子磁钢的设备及转子磁钢的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试永磁转子磁钢的设备，包括驱动电机、表盘、第一丝杆、第二丝杆、绕线铁芯、动平衡工装、转子、光电感应元件、支撑架和接近开关。本发明在动平衡工装上安装硬件设备，利用转子在动平衡工装上转动，绕线铁芯会产生感应电动势，把绕线铁芯的线圈两端连接到示波器控制器上，线圈会产生波形，通过波形比对，检测转子是否合格。一种转子磁钢的测试方法，转子转动，绕线铁芯内部的磁通始终在变化，根据法拉第电磁感应原理，线圈上会有感应电压，电压的波形会根据磁通变化率改变而改变，所以通过测量和分析感应电压、电流波形就可以直接判断绕线铁芯磁通的变化进而也就能判断转子磁场的强弱、极性和设计的谐波大小等。

Description

一种测试永磁转子磁钢的设备及转子磁钢的测试方法

技术领域

本发明属于电机制造技术领域，特别涉及一种测试永磁转子磁钢的设备。本发明还涉及一种转子磁钢的测试方法。

背景技术

随着劳动力成本的不断上升，越来越多的企业采用自动化设备来代替手工作业，并进一步减少人为失误和出错。目前工业单位生产的产品，按照标准，产品交付前要进行生产检验、交收检验、例行、环筛等测试，测试项目多，测试数据记录复杂。而现有电机测试中，磁钢的测试是确保电机性能的关键步骤。

磁钢组件主要用在永磁电机上，是永磁电机的重要部件，其质量直接影响电机的输出扭矩和输出功率。由于电机的尺寸、性能要求多种多样，磁钢组件的连接处的强度是重要的参数，保证磁钢组件的质量才能保证永磁电机运转正常，因此有必要设计出能快速且有效检验磁钢组件性能的测试装置，但问题在于，目前暂没有统一的方法以及标准来测试磁钢组件的性能。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种测试永磁转子磁钢的设备，自动化程度高，结构紧凑、成本低，检测操作方便。本发明还提供一种转子磁钢的测试方法，工作过程稳定，数据可靠直观，测试方便快捷。

技术方案：一种测试永磁转子磁钢的设备，包括驱动电机、表盘、第一丝杆、第二丝杆、绕线铁芯、动平衡工装、转子、光电感应元件、支撑架和接近开关，所述支撑架架设在动平衡工装的左右两个端部，所述转子安装在动平衡工装上，所述驱动电机与表盘连接，所述第一丝杆与表盘连接，所述表盘设置在支撑架上，所述第一丝杆上套设有滑块，所述第二丝杆架设在滑块上，所述绕线铁芯的上端部套设在第二丝杆上，并且绕线铁芯设置于转子上方，所述动平衡工装的右端部设有光电感应元件，所述接近开关设置于支撑架上，并且接近开关的感应面朝向第一丝杆设置。本发明的测试永磁转子磁钢的设备，在动平衡工装上安装硬件设备，利用转子在动平衡工装上转动，绕线铁芯会产生感应电动势，把绕线铁芯的线圈两端连接到波形采集显示装置上，会产生波形，通过波形比对，检测转子是否合格。

进一步的，上述的测试永磁转子磁钢的设备，所述绕线铁芯包括连接部、绕线铁芯本体、线圈和感应部，所述线圈缠绕在绕线铁芯本体的外壁上，所述连接部设置在绕线铁芯本体的上端面上，所述连接部中间设有圆形第一通孔，所述水平支撑杆设置在第一通孔内，并且水平支撑杆的两端部从第一通孔内伸出，所述感应部设置在绕线铁芯本体下端面上。将绕线铁芯固定在水平支撑杆上，不能转动，并且感应部的下端面与转子的外径保持适当距离，可根据检测转子的不同设置不同的距离，转子转动，线圈中会产生感应电动势，将线圈一圈圈缠绕在绕线铁芯本体上，能够产生准确的波形。

进一步的，上述的测试永磁转子磁钢的设备，所述感应部的下端面为弧形。感应部的下端面设置成弧形，能够设计为与转子对应的定子相同的内圆，达到良好的感应效果。

进一步的，上述的测试永磁转子磁钢的设备，所述支撑架包括支撑架本体和支撑杆，所述支撑杆设置在支撑架本体的下端部，所述支撑架本体的截面为梯形。设置的支撑杆能够稳定支撑支撑架本体，从而使得梯形截面的支撑架本体支撑绕线铁芯。

进一步的，上述的测试永磁转子磁钢的设备，所述第一丝杆的外壁上设有凸部。设置的凸部用于接近开关的检测，当凸部旋转到接近开关的设定位置时，接近开关即可产生信号。

进一步的，上述的测试永磁转子磁钢的设备，所述滑块上设有第二通孔，所述第二丝杆设置于第二通孔中，并且第二丝杆的左右端部从第二通孔中伸出，所述第二丝杆与滑块的连接处通过螺帽拧紧固定将第二丝杆设置在第二通孔中，并且在连接处的左右两侧通过螺帽拧紧固定，保证了第二丝杆与滑块的稳定连接，同时便于拆卸。

进一步的，上述的测试永磁转子磁钢的设备，所述由上至下设置的连接部、绕线铁芯本体和感应部形成“工”字形结构。“工”字形结构的绕线铁芯，能够将线圈缠绕在“工”字的两侧的凹部内，同时上端方便与水平支撑杆连接。

本发明还提供一种测试永磁转子磁钢的设备的工作方法，包括以下步骤：

1）将转子放置在动平衡工装；

2）驱动电机启动，第一丝杆旋转，滑块沿着第一丝杆上下移动；

3）启动动平衡工装，驱动转子旋转，转子进行校正动平衡；

4）通过与绕线铁芯连接的波形采集显示装置，检测转子的磁钢。

本发明所述的测试永磁转子磁钢的设备的工作方法，工作原理简单易行，工作过程自动化程度高，所需要的人力少，提高了生产效率。

本发明一种转子磁钢的测试方法，包括以下步骤：

1）反电势峰峰值计算：通过测量周期内绕线铁芯电压波形的幅值来计算周期内的峰峰值，并且根据旋转角度判断每个波形的峰峰值，与标准峰峰值比对，计算出面积不重合度；

2）设置峰峰值范围和面积不重合度值，当实际测试超过设定阈值的时候直接报警提示不合格；

3）输出电压波形和标准波形比对：测量绕线铁芯感应线圈上的电压，通过转子位置和波形比对，再与标准波形和测量波形的比对实现计算出误差的大小，通过百分比显示出来；

4）数据显示：通过LCD把波形数据、分析结果数据和报警数据显示出来；

5）自动识别转子中任何位置的磁场不足或过强，并且通过位置标示出来；

6）所有测试的数据通过内部处理，整理后打包发送给上位机，在上位机做数据存储和效率、合格率、生产数量数据的统计。

本发明的转子磁钢测试方法，转子在测试动平衡时转子会转动，转子的外圈会有一个绕线铁心，绕线铁芯内部的磁通始终在变化，根据法拉第电磁感应原理，线圈上会有感应电压，电压的波形会根据磁通变化率改变而改变，所以通过测量和分析感应电压、电流波形就可以直接判断绕线铁芯磁通的变化进而也就能判断转子磁场的强弱、极性和设计的谐波大小等。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的测试永磁转子磁钢的设备，其结构简单，设计合理，易于生产，工作效率高，应用灵活。本发明所述的转子磁钢的测试方法，通过波形比对，判定转子是否合格，数据稳定可靠，能够根据测试转子的不同设定不同的标准值，使用方便；转子做动平衡时，通过波形采集显示装置可以清楚、直观的观察到结果，节省时间和后续检测工序，减少设备，且在发现错误时，可以及时的返修；尤其对于双层磁钢的检测，相对于其他方法，此方法简单、清晰。

附图说明

图1为本发明所述的测试永磁转子磁钢的设备的结构示意图；

图2为本发明所述的测试永磁转子磁钢的设备的侧面图；

图3为本发明所述的驱动电机、表盘、第一丝杆和支撑架结构示意图；

图4为本发明所述的支撑架的结构示意图；

图5为本发明所述的绕线铁芯的截面图；

图6为本发明所述的绕线铁芯的整体结构示意图；

图7为本发明所述的转子磁钢的测试方法的硬件结构框图。

图中：1驱动电机、2表盘、3第一丝杆、31凸部、32滑块、33第二通孔、4第二丝杆、5绕线铁芯、51连接部、52绕线铁芯本体、53线圈、54感应部、55第一通孔、6动平衡工装、7转子、8光电感应元件、9支撑架、91支撑架本体、92支撑杆、10接近开关。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1、2所示的测试永磁转子磁钢的设备，包括驱动电机1、表盘2、第一丝杆3、第二丝杆4、绕线铁芯5、动平衡工装6、转子7、光电感应元件8、支撑架9和接近开关10，所述支撑架9架设在动平衡工装6的左右两个端部，所述转子7安装在动平衡工装6上，所述驱动电机1与表盘2连接，所述第一丝杆3与表盘2连接，所述表盘2设置在支撑架9上，所述第一丝杆3上套设有滑块32，所述第二丝杆4架设在滑块32上，所述绕线铁芯5的上端部套设在第二丝杆4上，并且绕线铁芯5设置于转子7上方，所述动平衡工装6的右端部设有光电感应元件8，所述接近开关10设置于支撑架9上，并且接近开关10的感应面朝向第一丝杆3设置。

其中，如图5、6所示的绕线铁芯5包括连接部51、绕线铁芯本体52、线圈53和感应部54，所述线圈53缠绕在绕线铁芯本体52的外壁上，所述连接部51设置在绕线铁芯本体52的上端面上，所述连接部51中间设有圆形第一通孔55，所述第二丝杆4设置在第一通孔55内，并且第二丝杆4的两端部从第一通孔55内伸出，所述感应部54设置在绕线铁芯本体52下端面上。由上至下设置的连接部51、绕线铁芯本体52和感应部54形成“工”字形结构。并且感应部54的下端面为弧形。进一步的，线圈53缠绕在绕线铁芯本体52上后，要经过固定处理，比如浸漆，使线圈53在转子7转动时，不会因为受力发生变形，导致波形发生变化。进一步的，绕线铁芯5要固定好，不可转动，与转子7外径保持适当距离，检测相同规格的转子7时，距离设置为相同；根据不同的转子7设置不同的距离。进一步的，如图3所示的第一丝杆3的外壁上设有凸部31。同时滑块32上设有第二通孔33，所述第二丝杆4设置于第二通孔33中，并且第二丝杆4的左右端部从第二通孔33中伸出，所述第二丝杆4与滑块32的连接处通过螺帽拧紧固定。此外，如图4所示的支撑架9包括支撑架本体91和支撑杆92，所述支撑杆92设置在支撑架本体91的下端部，所述支撑架本体91的截面为梯形。

基于上述结构的基础上，一种测试永磁转子磁钢的设备的工作方法，包括以下步骤：

1）将转子7放置在动平衡工装6；

2）驱动电机1启动，第一丝杆3旋转，滑块32沿着第一丝杆3上下移动；

3）启动动平衡工装6，驱动转子7旋转，转子7进行校正动平衡；

4）通过与绕线铁芯5连接的波形采集显示装置，检测转子7的磁钢。

上述波形采集显示装置包括示波器和控制器LCD。

另外，如图6所示的一种转子磁钢的测试方法，包括以下步骤：

1）反电势峰峰值计算：通过测量周期内绕线铁芯5电压波形的幅值来计算周期内的峰峰值，并且根据旋转角度判断每个波形的峰峰值，与标准峰峰值比对，计算出面积不重合度；

2）设置峰峰值范围和面积不重合度值，当实际测试超过设定阈值的时候直接报警提示不合格；

3）输出电压波形和标准波形比对：测量绕线铁芯5感应线圈上的电压，通过转子7位置和波形比对，再与标准波形和测量波形的比对实现计算出误差的大小，通过百分比显示出来；

4）数据显示：通过LCD把波形数据、分析结果数据和报警数据显示出来；

5）自动识别转子中任何位置的磁场不足或过强，并且通过位置标示出来；

6）所有测试的数据通过内部处理，整理后打包发送给上位机，在上位机做数据存储和效率、合格率、生产数量数据的统计。

上述转子磁钢的测试方法详细的工作过程为：

1、反电势峰峰值计算：通过测量周期内电压波形的幅值来计算周期内的峰峰值，并且根据旋转角度判断每个波形的峰峰值，与标准峰峰值比对判断是否在合理的误差范围内；

2、输出电压波形和标准波形比对：测量感应线圈上的电压，通过转子位置和波形比对，再通过标准波形和测量波形的比对实现计算出误差的大小，通过百分比显示出来；

3、显示通过LCD把波形数据，分析结果数据，报警数据等所有数据显示出来，让操作工人可以很明显的看出现在测试的转子是否合格。如果不合格，也可以知道是哪里不合格；

4、所有测试的数据通过内部处理，整理后打包发送给上位机，在上位机做数据存储和效率、合格率、生产数量等数据的统计，让管理人员更直接的了解生产的所有数据。

此转子磁钢的测试方法的主要功能为：转子反电势测试，能够测试反电势的峰峰值；能够和标准正弦波比对，计算出面积不重合度，并且能够同时比对超过20个波形；能够设置峰峰值范围和面积不重合度值，当实际测试超过这些值的时候直接报警提示不合格；LCD能够把波形数据等显示出来，更直观的判断波形和数据；能够自动识别转子中任何位置的磁场不足或过强，并且通过位置标示出来；所有数据可以整理打包发送到上位机统一管理和记录。

本发明的转子磁钢的测试原理为：转子做动平衡后，盖上动平衡仪保护支架，启动动平衡工装，转子转动，转子的外圈会有一个绕线铁心，铁芯内部的磁通始终在变化，根据法拉第电磁感应原理，绕线铁芯上的线圈上会产生感应电压，线圈两端接入示波器（控制器），示波器（控制器LCD）会显示波形。通过测试一台正确的未退磁的转子，在规定的转速下，线圈中产生的感应电动势的大小，产生的波形存储在存储设备中，作为判定用的标准波形（测量的感应电压和标准正弦波做比对）。测试其他相同规格的转子时，在相同的转速下，可以通过波形大小和形状，与标准波形之间的面积差或者峰峰值差，判断转子磁场的强弱、极性和设计的谐波大小等，从而判断转子磁钢是否安装正确及磁钢是否退磁。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种测试永磁转子磁钢的设备，其特征在于：包括驱动电机（1）、表盘（2）、第一丝杆（3）、第二丝杆（4）、绕线铁芯（5）、动平衡工装（6）、转子（7）、光电感应元件（8）、支撑架（9）和接近开关（10），所述支撑架（9）架设在动平衡工装（6）的左右两个端部，所述转子（7）安装在动平衡工装（6）上，所述驱动电机（1）与表盘（2）连接，所述第一丝杆（3）与表盘（2）连接，所述表盘（2）设置在支撑架（9）上，所述第一丝杆（3）上套设有滑块（32），所述第二丝杆（4）架设在滑块（32）上，所述绕线铁芯（5）的上端部套设在第二丝杆（4）上，并且绕线铁芯（5）设置于转子（7）上方，所述动平衡工装（6）的右端部设有光电感应元件（8），所述接近开关（10）设置于支撑架（9）上，并且接近开关（10）的感应面朝向第一丝杆（3）设置。

2.根据权利要求1所述的测试永磁转子磁钢的设备，其特征在于：所述绕线铁芯（5）包括连接部（51）、绕线铁芯本体（52）、线圈（53）和感应部（54），所述线圈（53）缠绕在绕线铁芯本体（52）的外壁上，所述连接部（51）设置在绕线铁芯本体（52）的上端面上，所述连接部（51）中间设有圆形第一通孔（55），所述第二丝杆（4）设置在第一通孔（55）内，并且第二丝杆（4）的两端部从第一通孔（55）内伸出，所述感应部（54）设置在绕线铁芯本体（52）下端面上。

3.根据权利要求2所述的测试永磁转子磁钢的设备，其特征在于：所述感应部（54）的下端面为弧形。

4.根据权利要求1所述的测试永磁转子磁钢的设备，其特征在于：所述支撑架（9）包括支撑架本体（91）和支撑杆（92），所述支撑杆（92）设置在支撑架本体（91）的下端部，所述支撑架本体（91）的截面为梯形。

5.根据权利要求1所述的测试永磁转子磁钢的设备，其特征在于：所述第一丝杆（3）的外壁上设有凸部（31）。

6.根据权利要求1所述的测试永磁转子磁钢的设备，其特征在于：所述滑块（32）上设有第二通孔（33），所述第二丝杆（4）设置于第二通孔（33）中，并且第二丝杆（4）的左右端部从第二通孔（33）中伸出，所述第二丝杆（4）与滑块（32）的连接处通过螺帽拧紧固定。

7.根据权利要求2所述的测试永磁转子磁钢的设备，其特征在于：所述由上至下设置的连接部（51）、绕线铁芯本体（52）和感应部（54）形成“工”字形结构。

8.根据权利要求1-7任一项所述的测试永磁转子磁钢的设备的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将转子（7）放置在动平衡工装（6）；

2）驱动电机（1）启动，第一丝杆（3）旋转，滑块（32）沿着第一丝杆（3）上下移动；

3）启动动平衡工装（6），驱动转子（7）旋转，转子（7）进行校正动平衡；

4）通过与绕线铁芯（5）连接的波形采集显示装置，检测转子（7）的磁钢。

9.一种转子磁钢的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）反电势峰峰值计算：通过测量周期内绕线铁芯（5）电压波形的幅值来计算周期内的峰峰值，并且根据旋转角度判断每个波形的峰峰值，与标准峰峰值比对，计算出面积不重合度；

2）设置峰峰值范围和面积不重合度值，当实际测试超过设定阈值的时候直接报警提示不合格；

3）输出电压波形和标准波形比对：测量绕线铁芯（5）感应线圈上的电压，通过转子（7）位置和波形比对，再与标准波形和测量波形的比对实现计算出误差的大小，通过百分比显示出来；

4）数据显示：通过LCD把波形数据、分析结果数据和报警数据显示出来；

5）自动识别转子中任何位置的磁场不足或过强，并且通过位置标示出来；

6）所有测试的数据通过内部处理，整理后打包发送给上位机，在上位机做数据存储和效率、合格率、生产数量数据的统计。