CN109581145A - 定子绕组故障检测方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

涉及电机技术领域，本申请涉及一种定子绕组故障检测方法及检测装置，检测装置包括检测线圈、电动势检测器、比较器以及存储器；以检测线圈检测待测定子绕组各个检测位置的测试磁感线，检测线圈电连接于电动势检测器，以电动势检测器获取检测线圈在各个检测位置的感应电动势数据；电动势检测器信号连接于比较器，存储器信号连接于比较器，对比感应电动势数据与存储器存储的标准样本数据；若感应电动势与标准样本数据存差别，则比较器发出故障信号。本申请通过检测得到检测线圈的电动势数据，可直接体现定子绕组通入工作电流后的磁场分布情况，以此便可以准确判断电机的绕组接线是否正确。

Description

定子绕组故障检测方法及检测装置

技术领域

本申请涉及电机技术领域，尤其涉及一种定子绕组故障检测方法及检测装置。

背景技术

现有技术中，电动机定子每相绕组一般有两个引出线头,一个引出线头可称作首端,另一个引出线头可称作末端或尾端，如图1所示意。三相定子绕组的六根端头可将三相定子绕组接成星形或三角形,星形或者三角形接法,其中三相定子绕组的首末端是生产厂家事先规定好的。在定子制作过程中，首末两端引出线,按照图纸要求布线，出错概率很小。

但是当过桥线连接时，如果不注意或者出现麻痹大意后，本该首首连接的过桥线容易错接为首尾连接，如图2所示意，出现这一错误后，由于没有有效的检测手段，会直接进行下一工艺而将过桥线向外连接，待该批定子浸漆装配好整机后，做出厂试验时才会发现电机空载电流很大，短时间内电机便会烧毁。当定子绕组内部的过桥线接反，通过测试绕组的电阻值没有异常，同正确接法的阻值相同。这种过桥线反接错误具有很强的隐蔽性，在电机未运行之前较难发现。如何在装机之前，有效检测定子绕组的故障并及时修复是亟需解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题中过桥线错接故障较难检测的问题，本申请提供了一种定子绕组故障检测方法及检测装置，以便于在装机之前有效检测过桥线错接故障。

第一方面，本申请提供了一种定子绕组故障检测方法，包括步骤：

配置一个检测线圈；

向待检测的定子绕组中通入工作电流；

以所述检测线圈分别进入所述定子绕组各个检测位置，以所述检测线圈切割所述定子绕组各个检测位置的磁感线；

获取所述检测线圈在各个检测位置的感应电动势数据；

对比所述感应电动势数据与一个标准样本数据；

若所述感应电动势与标准样本数据存差别，则判定该定子绕组存在夹在故障。

本申请的一实施例中，得到所述标准样本数据的步骤包括：

配置一个检测线圈；

向一个合格的定子绕组中通入工作电流；

以所述检测线圈分别进入所述合格定子绕组各个检测位置，以所述检测线圈切割所述合格定子绕组各个检测位置的磁感线；

记录所述检测线圈在各个检测位置的感应电动势数据，保存为标准样本数据。

本申请的一实施例中，所述若所述感应电动势与标准样本存差别，则判定该定子绕组存在故障，包括：

若检测得到的所述感应电动势与标准样本一致或波形面积差小于误差阈值，则判定此定子绕组合格；

若检测得到的所述感应电动势与标准样本波形面积差等于或大于误差阈值，则判定此定子绕组存在故障。

本申请的一实施例中，各个所述检测位置均匀地位于所述定子绕组内侧，检测中所述检测线圈按顺序依次检测各个所述检测位置。

本申请的一实施例中，所述误差阈值为15％。

第二方面，本申请提供了一种定子绕组故障检测装置，包括检测线圈、电动势检测器、比较器以及存储器；以所述检测线圈检测待测定子绕组各个检测位置的测试磁感线，所述检测线圈电连接于所述电动势检测器，以所述电动势检测器获取所述检测线圈在各个检测位置的感应电动势数据；所述电动势检测器信号连接于所述比较器，所述存储器信号连接于所述比较器，对比所述感应电动势数据与所述存储器存储的标准样本数据；若所述感应电动势与标准样本数据存差别，则所述比较器发出故障信号。

本申请的一实施例中，还具有一个探测主体，所述探测主体内设有线圈固定位，所述检测线圈设置于所述线圈固定位。

本申请的一实施例中，所述探测主体为高导磁材质。

本申请的一实施例中，还具有一个固定装置，带动所述检测线圈在待测定子绕组各个检测位置之间移动。

本申请的一实施例中，所述探测主体的宽度小于或等于待检测定子铁芯内径的2/3，所述探测主体的高度小于或等于待检测定子铁芯内径的1/2。

本申请的一实施例中，所述探测主体内设有至少两个用于放置检测线圈槽孔，所述探测主体开孔率为30％至50％。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的该方法，以检测线圈分别进入定子绕组各个检测位置，以检测线圈切割定子绕组各个检测位置的磁感线，通过检测得到检测线圈的电动势数据，可直接体现定子绕组通入工作电流后的磁场分布情况，以此便可以准确判断电机的绕组接线是否正确；能够在不将电机装配完整的情况下，确认电机的绕组接线故障；假如定子存在的异常问题，可以尽早暴露出来并修改。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例中一种定子绕组端部引出线结构示意图。

图2为实施例中某相定子绕组过桥线接法示意图。

图3为实施例中正确接法电机磁场分布示意图。

图4为实施例中错误接法磁场分布示意图。

图5a为实施例中检测装置检查无问题绕组的示意图。

图5b为实施例中检测装置检查有问题绕组的示意图。

图6为实施例中检测装置感应生成波形对比示意图。

图7为实施例中检测主体结构示意图。

图8为实施例中检测装置结构示意图。

图9为实施例中定子绕组故障检测方法的流程示意图。

图10为实施例中固定装置结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请第一方面，如图7、图8以及图10所示意，图7为实施例中检测主体结构示意图，图8为实施例中检测装置结构示意图，图10为实施例中固定装置结构示意图。具体实施例顺提供了一种定子绕组故障检测装置，主要包括检测线圈2、电动势检测器3、比较器4以及存储器6。选择以所述检测线圈2检测待测定子绕组10各个检测位置的测试磁感线，所述检测线圈2电连接于所述电动势检测器3，以所述电动势检测器3获取所述检测线圈2在各个检测位置的感应电动势数据；所述电动势检测器3信号连接于所述比较器4，所述存储器6信号连接于所述比较器4，对比所述感应电动势数据与所述存储器6存储的标准样本数据；若所述感应电动势与标准样本数据存差别，则所述比较器4发出故障信号。

本领域技术人员可以理解的是，检测线圈2一般是由漆包线制成，其检测范围应该覆盖电机定子的正常工作范围内的反电动势数值。且其测试时应该是与电机定子的磁感线相切割，且根据理解，可以为其配置磁芯，也可以选择不为其配置磁芯，可根据技术需求灵活选择。另外电动势检测器3采样电路，可包括电流传感器、电压传感器或功率传感器等。而比较器4可以是处理模拟信号输出数字信号的单比较器器件，也可以选择利用PLC或其他智能控制器(可集成模数转换)来实现。

本申请的一实施例中，还选择设置有一个探测主体1以用于固定检测线圈2，所述探测主体1内设有线圈固定位11，所述检测线圈2设置于所述线圈固定位11。

本申请的一实施例中，所述探测主体1为高导磁材质，比如硅钢片材料。

本申请的一实施例中，还具有一个固定装置，以便于带动所述检测线圈2在待测定子绕组10各个检测位置之间移动。固定装置可选择是一个支架20，两个支撑杆21可通过水平转轴以及/或者垂直转轴可转动地连接于支架20。两个支撑杆21保证检测装置与定子内壁的间隙一致，以避免间隙变小或变大对检测结果的影响。固定装置的两个支撑杆21用于穿过探测主体1的支撑孔。

本申请的一实施例中，所述探测主体1的宽度小于或等于待检测定子铁芯内径的2/3，所述探测主体1的高度小于或等于待检测定子铁芯内径的1/2。

本申请的一实施例中，所述探测主体1内设有至少两个用于放置检测线圈2槽孔，所述探测主体1开孔率为30％至50％。

实施例中提供了一种定子绕组10的故障检测方法，如图9所示意，主要包括步骤：

S001，配置一个检测线圈2；

S002，向待检测的定子绕组10中通入工作电流；

S003，以所述检测线圈2分别进入所述定子绕组10各个检测位置，以所述检测线圈2切割所述定子绕组10各个检测位置的磁感线；

S004，获取所述检测线圈2在各个检测位置的感应电动势数据；

S005，对比所述感应电动势数据与一个标准样本数据；

S006，若所述感应电动势与标准样本数据存差别，则判定该定子绕组10存在夹在故障。

本申请实施例提供的该方法，以检测线圈2分别进入定子绕组10各个检测位置，以检测线圈2切割定子绕组10各个检测位置的磁感线，通过检测得到检测线圈2的电动势数据，可直接体现定子绕组10通入工作电流后的磁场分布情况，以此便可以准确判断电机的绕组接线是否正确；能够在不将电机装配完整的情况下，确认电机的绕组接线故障；假如定子存在的异常问题，可以尽早暴露出来并修改；给出一种通用性强的解决方法，可以用在各类电机中。

本申请的一实施例中，得到所述标准样本的步骤包括：

配置一个检测线圈2；

向一个合格的定子绕组10中通入工作电流；

以所述检测线圈2分别进入所述合格定子绕组10各个检测位置，以所述检测线圈2切割所述合格定子绕组10各个检测位置的磁感线；

记录所述检测线圈2在各个检测位置的感应电动势数据，保存为标准样本数据。

本申请的一实施例中，所述若所述感应电动势与标准样本存差别，则判定该定子绕组10存在故障，包括：

若检测得到的所述感应电动势与标准样本一致或波形面积差小于误差阈值，则判定此定子绕组10合格；

若检测得到的所述感应电动势与标准样本波形面积差等于或大于误差阈值，则判定此定子绕组10存在故障。

本申请的一实施例中，各个所述检测位置均匀地位于所述定子绕组10内侧，检测中所述检测线圈2按顺序依次检测各个所述检测位置。

本申请的一实施例中，所述误差阈值为15％。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的该方法，能够在不将电机装配完整的情况下，确认电机的绕组接线是否正确；假如定子存在的异常问题，可以尽早暴露出来并修改；给出一种解决方法，通用性强可以用在各类电机中。

1、主检测体由高磁导率的材料加工而成，检测体的高度可以随意设备，检测体的宽度W不能超过检测定子铁芯内径D的2/3，检测体的高度L不能超过定子铁芯内D的1/2，检测体内放置漆包线的槽孔可以为任意形状，这里为了表示方便选用方形孔，漆包线孔的边长为X，孔的面积S占检测体面积的[1/3,1/2],保证足够的磁力线切割检测体。

2、主检测体通过固定装置控制，检测体贴合面与定子铁芯内腔的距离。为保证磁力线通过气隙尽量多的穿透到检测体上，检测主体贴合面与定子铁芯内腔间隙δ控制在1mm以下。

3、检测体中漆包线切割磁力线产生感应电势波形，此感应电势波形为检测控制器对比的主要对象。检测体线圈的漆包线面积s1与孔的面积S比例控制不小于50:1,保证产生足够大的感应电势，可以被检测控制器的捕获到输入电势波形。

4、保证三相电机绕组在通入交流电时绕组不被烧毁，在绕组中串联接入电阻箱或者用于吸收绕组发热的灯泡。

5、挑选出一台完好电机，使用检测设备记录一组感应电势波形作为判断定子是否合格的标准波形存储到控制器芯片中。假设定子绕组10有问题，检测到的感应电势波形将将与标准波形有差异，通过对比波形图以及计算波形面积差值，确定电机绕组是否接错或者匝间短路等问题。如图，其正确接法感应电势波形与错误接法感应电势波形很明显，其次当波形面积差超过20％，认为在检电机定子有问题。

定子绕组10由多组线圈通过过桥线或串联或并联组成。过桥线接反在整机装配之前，通过测电阻等方法是无法检查出异常的。当整机装配完成后做出厂空载试验时，才发现电机空载电流过大、转速升不上去。如何在定子装配整机之前，确认电机的绕组形成的磁极是正确的，是电机制造与产品质量控制需要考虑的一个问题。为了避免此类问题，通常要求嵌线接线的生产线员工严格按照图纸操作，但生产过程中偶尔会出现接线错误的事故，为避免不合格部件流入下一道工序，本专利的出发点就是要在装配之前，将有问题的定子提前暴露出来。

以两极电机为例，定子绕组10过桥线连接正确，按照图2左侧图所示完成嵌线，电机磁场分布对称如图3所示，磁力线与绕组A相中心轴线垂直。当绕组过桥线接错如图2右侧图所示，最终形成的电机磁场分布不对称不均匀如图4所示，同时磁力线集中在转子表面导致电流过大，发热严重，短时运行烧毁。通过上述分析了解到过桥线连接正确与错误，有两种不同的磁场分布形态。绕组辨识原理就是通过检测方法将磁场分布情况直观的反映出来，供产线与质控人员去判断是否合理，检测到的波形一致说明绕组连接正确，反之则错误。

为了清楚的说明辨识原理，通过一实例说明检测原理。以4极电机为例，定子绕组10没问题，在绕组中通入三相交流电，在定子铁芯与检测主体中形成的磁路如图5a所示，可以明确的看到定子铁芯分布有4个极，检测主体1基本贴合在定子内腔，检测主体1是由硅钢片叠制而成或者由导磁率高的材料制作成。检测主体1上设有两个槽孔用于绕制漆包线，漆包线绕线方向一侧指向里面，另一侧指向外面。由于三相绕组中通入交流电在定子中形成一个旋转的电磁场，即旋转的磁力线不断的在切割检测体中漆包线，从而在漆包线中形成感应电势，控制器采集漆包线的两个引出线端的感应电势波形如图6所示。图6中存在两条曲线，其中一条为无问题定子，一条为有问题定子，可以看出有问题定子产生的感应电势波形很小，几乎为零。有问题定子在通入交流电后在定子铁芯以及主检测体中产生的磁力线分布如图5b，磁力线分布无规则，因此与无问题定子产生的感应电势波形相差较大。通过对比两种波可以清楚地判断出哪个定子存在问题。

本申请实施例具体实现中：

1、检测主体可由高磁导率的材料加工而成，检测主体的高度可以随意设备，检测主体的宽度W不能超过检测定子铁芯内径D的2/3，检测主体的高度L不能超过定子铁芯内D的1/2，检测主体内放置漆包线的槽孔可以为任意形状，这里为了表示方便选用方形孔，漆包线孔的边长为X，孔的面积S占检测主体面积的[1/3,1/2],保证足够的磁力线切割检测主体。

2、检测主体通过固定装置控制，检测主体贴合面与定子铁芯内腔的距离。为保证磁力线通过气隙尽量多的穿透到检测主体上，检测主体贴合面与定子铁芯内腔间隙δ控制在1mm以下。

3、检测主体中漆包线切割磁力线产生感应电势波形，此感应电势波形为检测控制器对比的主要对象。检测体线圈的漆包线面积s1与孔的面积S比例控制不小于50:1,保证产生足够大的感应电势，可以被检测控制器的捕获到输入电势波形。

4、保证三相电机绕组在通入交流电时绕组不被烧毁，在绕组中串联接入电阻箱或者用于吸收绕组发热的灯泡。

5、挑选出一台完好电机，使用检测设备记录一组感应电势波形作为判断定子是否合格的标准波形存储到控制器芯片中。假设定子绕组10有问题，检测到的感应电势波形将将与标准波形有差异，通过对比波形图以及计算波形面积差值，确定电机绕组是否接错或者匝间短路等问题。如图，其正确接法感应电势波形与错误接法感应电势波形很明显，其次当波形面积差超过20％，认为在检电机定子有问题。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种定子绕组故障检测方法，其特征在于，包括步骤：

配置一个检测线圈；

向待检测的定子绕组中通入工作电流；

以所述检测线圈分别进入所述定子绕组各个检测位置，以所述检测线圈切割所述定子绕组各个检测位置的磁感线；

获取所述检测线圈在各个检测位置的感应电动势数据；

对比所述感应电动势数据与一个标准样本数据；

若所述感应电动势与标准样本数据存差别，则判定该定子绕组存在故障。

2.如权利要求1所述的定子绕组故障检测方法，其特征在于，得到所述标准样本数据的步骤包括：

配置一个检测线圈；

向一个合格的定子绕组中通入工作电流；

以所述检测线圈分别进入所述合格定子绕组各个检测位置，以所述检测线圈切割所述合格定子绕组各个检测位置的磁感线；

记录所述检测线圈在各个检测位置的感应电动势数据，保存为标准样本数据。

3.如权利要求1所述的定子绕组故障检测方法，其特征在于，所述若所述感应电动势与标准样本存差别，则判定该定子绕组存在故障，包括：

若检测得到的所述感应电动势与标准样本一致或波形面积差小于误差阈值，则判定此定子绕组合格；

若检测得到的所述感应电动势与标准样本波形面积差等于或大于误差阈值，则判定此定子绕组存在故障。

4.如权利要求1所述的定子绕组故障检测方法，其特征在于，

各个所述检测位置均匀地位于所述定子绕组内侧，检测中所述检测线圈按顺序依次检测各个所述检测位置。

5.如权利要求2所述的定子绕组故障检测方法，其特征在于，所述误差阈值为15％。

6.一种定子绕组故障检测装置，其特征在于，包括检测线圈、电动势检测器、比较器以及存储器；以所述检测线圈检测待测定子绕组各个检测位置的测试磁感线，所述检测线圈电连接于所述电动势检测器，以所述电动势检测器获取所述检测线圈在各个检测位置的感应电动势数据；所述电动势检测器信号连接于所述比较器，所述存储器信号连接于所述比较器，对比所述感应电动势数据与所述存储器存储的标准样本数据；若所述感应电动势与标准样本数据存差别，则所述比较器发出故障信号。

7.如权利要求6所述的定子绕组故障检测装置，其特征在于，还具有一个探测主体，所述探测主体内设有线圈固定位，所述检测线圈设置于所述线圈固定位。

8.如权利要求7所述的定子绕组故障检测装置，其特征在于，所述探测主体为高导磁材质。

9.如权利要求6所述的定子绕组故障检测装置，其特征在于，还具有一个固定装置，将所述检测线圈分别固定待测定子绕组的各个检测位置。

10.如权利要求6所述的定子绕组故障检测装置，其特征在于，所述探测主体的宽度小于或等于待检测定子绕组的铁芯内径的2/3，所述探测主体的高度小于或等于待检测定子绕组的铁芯内径的1/2。

11.如权利要求6至10任一项所述的定子绕组故障检测装置，其特征在于，所述探测主体内设有至少两个用于放置检测线圈的槽孔，所述探测主体开孔率为30％至50％。

12.如权利要求6至10任一项所述的定子绕组故障检测装置，其特征在于，所述探测主体还具有一个贴合面，所述贴合面为适配待检测定子铁芯内周形状的弧形面。

13.如权利要求6至10任一项所述的定子绕组故障检测装置，所述定子绕组的控制电路中还串接有限流负载。

14.如权利要求6至10任一项所述的定子绕组故障检测装置，还具有输出装置，连接于所述比较器，所述比较器的检测结果信号经所述输出装置输出。