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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und ein System zum Stoßtesten eines Stators mit Stabwicklungen eines mehrphasigen Elektromotors.
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HINTERGRUND
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Ein Stator eines mehrphasigen Elektromotors durchläuft typischerweise elektrische Tests bei der Herstellung. Ein derartiger Test ist das Stoßtesten. Bei einem herkömmlichen Stoßtesten wird ein Kondensator schnell entladen, um einen Spannungsstoß in die Phasenanschlüsse des Stators einzuleiten. Diese schnelle elektrische Entladung erzeugt eine Sinuswelle für eine oder mehrere Phasen des Elektromotors. Der Spannungsstoß belastet die Isolierung des Stators und kann daher verwendet werden, um elektrische Kurzschlüsse oder andere potentielle Isolierungsprobleme zu detektieren.
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Bei einem Stator mit Stabwicklungen sind leitfähige Drahtspulen durch massive Kupferstäbe ersetzt, die als ”Haarnadel”-Leiter bekannt sind. Die Haarnadeln werden einzeln in Nuten eines Kernblechstapels des Stators eingeführt. Die Haarnadeln sind allgemein mit einem gebogenen Abschnitt, der in einem Paar Drahtenden endet, ausgestaltet und sind zu einer Form geformt, die zum Einführen in die Statornuten geeignet ist. Vor dem Einführen der Haarnadeln in die Statornuten wird ein Isoliermaterial so verwendet, dass benachbarte Oberflächen der Haarnadeln mit Bezug zueinander und zu dem Kernblechstapel elektrisch isoliert sind. Abschnitte der Drähte, die nach dem Einführen der Haarnadeln aus dem Kernblechstapel hervorstehen, werden gebogen oder verdreht, um ein komplexes Webmuster auszubilden, wodurch Drahtendpaare erzeugt werden. Benachbarte Drahtendpaare werden typischerweise an einer Seite des Kernblechstapels miteinander verschweißt, um die benötigten elektrischen Verbindungen/Schaltkreise zwischen den verschiedenen Schichten des Stators auszubilden.
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In der
DE 100 60 243 A1 ist ein zerstörungsfreies Verfahren zur Diagnose des Isolationssystems von elektrischen Maschinen durch die Anwendung einer Stoßspannungs- und Teilentladungsmessung offenbart, bei dem das Isolationssystem mit einer Stoßspannung beaufschlagt wird, wobei die Stoßspannungsamplitude schrittweise erhöht wird und die jeweiligen Stoßantworten erfasst und mit einer Referenz korreliert werden, um eine Aussage über den Zustand des Isolationssystems zu gewinnen. Nicht an den Prüfkreis angeschlossene Phasenwicklungen werden kurzgeschlossen und der Prüfling wird nach jeder Stoßspannung geerdet, um Verfälschungen des Messergebnisses zu vermeiden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es wird hier ein Verfahren zum Stoßtesten eines Stators mit Stabwicklungen offenbart, z. B. der Art, die bei einigen Hochspannungs-Elektroantriebsmotoren verwendet wird. Wie in der Technik gut verstanden wird, unterscheidet sich ein Stator mit Stabwicklungen erheblich von einem herkömmlichen Stator mit Drahtwicklungen durch die Verwendung einzelner leitfähiger Stäbe in den Statornuten anstelle vorgewickelter Drahtspulen. Die Nuten eines Stators mit Stabwicklungen weisen eine signifikant höhere Kupferfüllung als die Nuten eines typischen Stators mit Drahtwicklungen auf. Eine Konstruktion mit Stabwicklungen weist daher einzigartige Leistungsmerkmale auf. Jedoch ist hierin erkannt worden, dass ein herkömmliches Stoßtesten alleine, wenn es mit Statoren mit Stabwicklungen verwendet wird, aufgrund dessen, wie sich die induktive Last einer gegebenen Spule verändert, wenn die gleiche Phase die Schichten innerhalb des Stators wechselt, suboptimal sein kann. Das vorliegende Verfahren kann verwendet werden, um zur Lösung dieses potentiellen Problems beizutragen.
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Ein Stator mit Stabwicklungen kann mehrere miteinander verbundene Schichten aufweisen. Jeder Statorpol kann zu einer verschweißten Fügestelle verschweißt sein und an einem oder beiden Enden oder einer oder beiden Seiten des Kernblechstapels isoliert sein. Die Phasenanschlüsse erstrecken sich von dem entgegengesetzten Ende oder der entgegengesetzten Seite des Stapels aus. Ein herkömmliches Stoßtesten erdet zwei der Phasenanschlüsse elektrisch und leitet eine Stoßspannung in den verbleibenden Phasenanschluss ein. Dieser Prozess kann wiederholt werden, bis jeder der Phasenanschlüsse stoßgetestet worden ist. Ein erheblicher Prozentsatz der elektrischen Ausfälle in einem gegebenen Motor tritt bei den Spulenwindungen zwischen Phasen oder Windungen der gleichen Phase auf, z. B. wegen einer ungenügenden oder belasteten Isolierung an diesen Stellen. Der vorliegende Ansatz kann verwendet werden, um herkömmliche Stoßtesttechniken zu verbessern, indem auf den Stator bei dem ungefähren Mittelpunkt der Schichten zugegriffen und dieser dort belastet wird, z. B. unter Verwendung des vorliegend offenbarten Testsystems.
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Insbesondere wird ein Verfahren zum Stoßtesten eines Stators mit Stabwicklungen offenbart. Der Stator, der gemäß dem vorliegenden Verfahren getestet wird, enthält mehrere verschweißte Haarnadeln, die so angeordnet sind, dass sie mehrere Statorschichten ausbilden. Das Verfahren umfasst, dass ein leitfähiger Anschluss eines Testsystems mit einer verschweißten Haarnadel jeder der Schichten des Stators elektrisch derart verbunden wird, dass jeder leitfähige Anschluss mit dem Stator in etwa auf halber Strecke der Wicklungen der entsprechenden Schicht elektrisch verbunden ist. Das Verfahren umfasst ferner, dass eine kalibrierte Spannung von einem Kondensator über die leitfähigen Anschlüsse an die Wicklungen des Stators angelegt wird und dann ein Spannungsabfall zwischen den Schichten an Windungen der Wicklungen gemessen wird. Der gemessene Spannungsabfall wird dann im Speicher des Testsystems aufgezeichnet. In Ansprechen auf das Niveau des gemessenen Spannungsabfalls kann ein Steuerungsereignis mit Bezug auf den Stator ausgeführt werden.
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Es wird auch ein Testsystem zum Stoßtesten eines Stators mit Stabwicklungen offenbart. Wie vorstehend erwähnt wurde, weist der Stator verschweißte Haarnadeln auf, die in mehreren Schichten angeordnet sind. Das Testsystem umfasst eine Testvorrichtung mit einem Kondensator. Der Kondensator steht durch einen Satz von Leistungsaufbereitungskomponenten in elektrischer Verbindung mit einer Stromversorgung/einem Netz und ist ausgestaltet, um eine kalibrierte Spannung zu speichern, wenn er über die Komponenten aufgeladen wird. Die Testvorrichtung entlädt selektiv die kalibrierte Spannung als einen kalibrierten Spannungsstoß oder eine kalibrierte Spannungsspitze.
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Ein Nadelsatz ist mit der Testvorrichtung elektrisch verbunden. Der Nadelsatz umfasst Drähte und mehrere leitfähige Anschlüsse. Jeder der leitfähigen Anschlüsse ist an einem Ende mit einem entsprechenden der Drähte und an einem anderen Ende mit der Testvorrichtung verbunden. Die leitfähigen Anschlüsse können mit einer verschweißten Haarnadel des Stators vor dem Isolieren der Schweißpunkte an jeder der Schichten in etwa auf halbem Weg durch Wicklungen der entsprechenden Schicht selektiv verbunden werden.
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Die Testvorrichtung ist zum selektiven Entladen des Kondensators ausgestaltet, um dadurch den kalibrierten Spannungsstoß über die leitfähigen Anschlüsse an die Wicklungen des Stators anzulegen. Die Testvorrichtung berechnet außerdem einen Spannungsabfall zwischen den Schichten an Windungen der Statorwicklungen nach einem Entladen des Kondensators. Die Testvorrichtung kann dem gemessenen Spannungsabfall im Speicher aufzeichnen und dann in Ansprechen auf den Wert des gemessenen Spannungsabfalls ein Steuerungsereignis mit Bezug auf den Stator ausführen.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten, um die Erfindung auszuführen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung eines Stoßtestsystems für einen Elektromotor mit einem Stator mit Stabwicklungen.
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Stoßtesten des in 1 gezeigten Stators mit Stabwicklungen beschreibt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten in den mehreren Figuren darstellen, ist in 1 ein beispielhafter Stator 10 mit Stabwicklungen schematisch gezeigt. Der Stator 10 ist beim Stoßtesten des Stators 10 mit einem Testsystem 70 verbunden, wie nachstehend beschrieben ist. Der Stator 10 kann dimensioniert und ausgestaltet sein, um beispielsweise in einem Hochspannungs-Elektroantriebsmotor (z. B. 300 VDC) eines Hybridelektrofahrzeugs, eines Elektrofahrzeugs oder eines anderen Systems, das Motordrehmoment zum Antrieb [engl.: population] oder zu anderen Zwecken benötigt, verwendet zu werden. Der Stator 10 weist mindestens zwei Schichten von Wicklungen 12 auf, aber er kann so viele zusätzliche Schichten enthalten, wie für die spezielle Anwendung notwendig sind, in welcher der Stator 10 verwendet werden soll.
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Das Testsystem 70 umfasst eine Testvorrichtung 50 und einen Nadelsatz 15. Die Testvorrichtung 50 ist ausgestaltet, um einen Satz von Prozessanweisungen auszuführen, der ein Stoßtestverfahren 100 verkörpert. Beim Ausführen dieser Anweisungen entlädt die Testvorrichtung 50 letztendlich eine kalibrierte Spannung (Pfeile 21) über den Nadelsatz 15 als Stoß in die Wicklungen 12 des Stators 10, wobei dies in etwa beim Mittelpunkt der verschiedenen Schichten des Stators 10 durchführt wird.
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Es ist hierin erkannt worden, dass eine Konstruktion mit Stabwicklungen wie etwa diejenige des in 1 gezeigten Stators 10 und ähnliche Konstruktionen in einzelne elektrische Schaltkreise isoliert oder aufgebrochen werden können. Als Folge können die Wicklungen 12 des Stators 10 mit Hilfe einer gemeinsamen Verwendung eines herkömmlichen Stoßtesters 60 und des vorliegenden Testsystems 70 während eines Stoßtestens direkt und vollständiger belastet werden.
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Das beispielhafte Testsystem 70 von 1 enthält eine Testsonde 17. Die Testsonde 17 ist ausgestaltet, um eine Spannung (Pfeil 23) zu messen, die hier nachstehend als die gemessene Spannung bezeichnet wird. Die gemessene Spannung (Pfeil 23) kann von der Testsonde 17 empfangen und in einem Speicher 55 der Testvorrichtung 50 aufgezeichnet werden. Die gemessene Spannung (Pfeil 23) kann verwendet werden, um einen Spannungsabfall relativ zu der kalibrierten Spannung (Pfeile 21) an verschiedenen Stellen des Stators 10 zu berechnen, z. B. zwischen Phasen oder zwischen Wicklungen 12. Bei anderen Ausführungsformen kann die Testsonde 17 Teil eines separaten Voltmeters sein, das in Verbindung mit der Testvorrichtung 50 derart platziert ist, dass die gemessene Spannung schließlich an zugehörige Hardware- und Softwareabschnitte der Testvorrichtung 50 übertragen und von diesen empfangen wird, wie nachstehend beschrieben ist.
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Der Stator 10 von 1 enthält einen ringförmigen Kernblechstapel 16 mit einer ersten Seite 11 und einer zweiten Seite 13. Der Kernblechstapel 16 kann durch Stapeln von Blechen in einem speziellen Muster ausgebildet worden sein, wie in der Technik verstanden wird. Der Kernblechstapel 16 definiert mehrere allgemein rechteckige Statornuten 18. Die Statornuten 18 sind gleichmäßig beabstandet und erstrecken sich von Ende zu Ende zwischen der ersten Seite 11 und der zweiten Seite 13 im Kernblechstapel 16.
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Bei dem in 1 gezeigten Stator 10 ist jede Wicklung 12 aus mehreren leitfähigen Stäben oder Haarnadeln 24 ausgebildet. Die Wicklungen 12 können auch Anschlüsse oder Verbindungen enthalten, die Phasenanschlüsse 20, 120 und 220 ausbilden. Die Haarnadeln 24 können aus einem Draht mit relativ großer Drahtstärke und hoher Leitfähigkeit, etwa Kupfer, und mit einem allgemein rechteckigen Querschnitt ausgebildet sein. Jede Haarnadel 24 kann einen gebogenen Abschnitt 22 aufweisen und kann in Drahtenden 28 enden. Die Haarnadeln 24 sind in eine vorbestimmte Form zum Einführen in die Statornuten 18 mit einem Webmuster akkurat geformt.
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Die Haarnadeln 24 von 1 können vor dem Einführen in die Statornuten 18 mit einem geeigneten Isoliermaterial 26 so beschichtet werden, dass die benachbarten Oberflächen der Haarnadeln 24 innerhalb der Statornuten 18 mit Bezug zueinander elektrisch isoliert sind. Um das Zusammenfügen der Drahtenden 28 zu ermöglichen, können die Drahtenden 28 vor dem Einführen in die Statornuten 18 typischerweise vom Isoliermaterial 26 befreit werden. Jede Statornut 18 kann mit einer Nutauskleidung 30 ausgekleidet sein, um zur Isolierung der Haarnadeln 24 vom Kernblechstapel 16 und voneinander beizutragen und um eine Beschädigung des Isoliermaterials 26 beim Einführen der Haarnadeln 24 in die verschiedenen Statornuten 18 zu verhindern.
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1 zeigt die gebogenen Enden 22 der verschiedenen Haarnadeln 24, die aus der ersten Seite 11 des Kernblechstapels 16 hervorstehen. Auf ähnliche Weise stehen die Drahtenden 28 der Haarnadeln 24 aus der zweiten Seite 13 des gleichen Stapels 16 hervor. Die Drahtenden 28 können nach dem Einführen so gebogen werden, dass sie ein komplexes Gewebe von Draht zu Draht derart ausbilden, dass jedes jeweilige Drahtende 28 mit einem anderen Drahtende 28 gepaart und zusammengefügt werden kann. Die gebogenen Drahtenden 28 werden hier kollektiv als der Drahtendabschnitt 14 des Stators 10 bezeichnet.
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Benachbarte gepaarte Drahtenden 28 können zusammengefügt werden, um eine elektrische Verbindung auszubilden, z. B. durch Verlöten eines Drahtendes mit seinem gepaarten Drahtende, um eine verlötete Fügestelle auszubilden. Jedes der gepaarten Drahtenden 28 kann einzeln verschweißt oder verlötet werden, um dadurch die benötigten elektrischen Verbindungen zwischen den Schichten auszubilden. Das resultierende Webmuster und die verschweißten Fügestellen bestimmen den Pfad des Stromflusses durch die Wicklungen 12.
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Immer noch mit Bezug auf 1 ist das vorliegende Testsystem 70 zum Stoßtesten des Stators 10 entweder alleine oder in Verbindung mit dem Stoßtester 60 ausgestaltet. Der Stoßtester 60 kann verwendet werden, um eine Hauptspannung (Pfeil 121) als einen Stoß oder eine Spannungsspitze in den Stator 10 einzuleiten. Dies bewirkt, dass ein nichtlinearer Spannungsabfall auftritt, während sich der elektrische Stoß durch die Wicklungen 12 hindurch ausbreitet. Spannungsbelastungen von Windung zu Windung und von Phase zu Phase können signifikant abfallen, während sich der Stoß ausbreitet, was potentiell bewirkt, dass einige Isolierungsfehler und/oder andere Defekte unbemerkt bleiben. Das vorliegende Testsystem 10 ist daher dafür gedacht, die Fehlerdetektionsrate eines gegebenen Stators 10 bei Stoßtests zu erhöhen, indem das Isoliermaterial 26 der Wicklungen 12 speziell an den Windungen vollständig belastet wird.
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Das Testsystem 70 kann als ein Nagelbett oder ein anderes System ausgestaltet sein, das ähnliche Niveaus eines automatischen Eingriffs mit nicht isolierten Schweißpunkten in den Wicklungen 12 bereitstellt. Wie in der Technik gut verstanden wird, ist ein Nagelbett eine elektronische Testhalterung mit einer Matrix aus federbelasteten Pogo-Nadeln. Somit können mehrere Drähte 34 und leitfähige Anschlüsse 36 des Nadelsatzes 15 optional als federbelastete Pogo-Nadeln ausgestaltet sein, wie in 1 durch den Pfeil 25 mit zwei Spitzen allgemein angezeigt ist, wobei die Drähte 34 alternativ gerade starre Drahtstücke sind, wie durch einen Draht 134 gestrichelt angezeigt ist. Die Drähte 134 werden dann auf den Stator 10 derart ausgerichtet, dass jeder der leitfähigen Anschlüsse 36 der verschiedenen Pogo-Nadeln einen Kontakt mit einem anderen Testpunkt am Stator 10 herstellt. Eine Nagelbettkonstruktion kann einen zuverlässigen und wiederholbaren Kontakt mit zahlreichen Testpunkten innerhalb der Schaltung des Stators 10 ermöglichen. Aufgrund der Fertigungsschritte, die bei Hybridantriebsmotoren vom Haarnadeltyp benötigt werden, kann dieser Test nur auftreten, bevor ein Isoliermaterial auf die verschweißten Enden aufgebracht wird.
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Alternativ können die Drähte 34 mit Bezug auf den Stator 10 unabhängig derart positioniert werden, dass die kalibrierte Spannung (Pfeile 21) vom Testsystem 70 in beliebige der verschweißten Fügestellen der Drahtenden 28 eingeleitet oder an diese angelegt werden kann. Unabhängig von der Ausführungsform weisen die leitfähigen Anschlüsse 36 jeweils ein erstes Ende 31, das die Wicklungen 12 während des Stoßtestens kontaktiert, und ein zweites Ende 33 auf, das mit einem der Drähte 34 elektrisch verbunden ist.
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Die Testvorrichtung 50 kann als Leistungssteuerungseinheit oder Leistungssteuerungsmodul ausgeführt sein, die bzw. das ausgestaltet ist, um Prozessanweisungen auszuführen, die das vorliegende Verfahren 100 verkörpern. Eine beispielhafte Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens 100 ist nachstehend mit Bezug auf 2 beschrieben. Die Testvorrichtung 50 kann einen oder mehrere Prozessoren 56 zusätzlich zu dem vorstehend erwähnten Speicher 55 enthalten. Der Speicher 55 kann als nichtflüchtige oder flüchtige Medien ausgeführt sein und kann ein beliebiges nicht vorübergehendes/konkretes Medium umfassen, das an der Bereitstellung von Daten oder computerlesbaren Anweisungen nach Bedarf teilnimmt. Diese Anweisungen können von dem bzw. den Prozessoren 56 ausgeführt werden.
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Die Testvorrichtung 50 von 1 kann beliebige andere notwendige Hardware- und Softwarekomponenten enthalten, die zum Ausführen des vorliegenden Verfahrens 100 benötigt werden. Zum Beispiel kann die Trägermaschine einen Hochgeschwindigkeits-Taktgeber, Analog/Digital-Schaltungen (A/D-Schaltungen), Digital/Analog-Schaltungen (D/A-Schaltungen) und beliebige notwendige Eingabe/Ausgabe-Schaltungen (I/O-Schaltungen), I/O-Vorrichtungen und Kommunikationsschnittstellen sowie Signalaufbereitungs- und Pufferelektronik enthalten.
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Die Testvorrichtung 50 kann außerdem Leistungsaufbereitungskomponenten 57 enthalten, von denen einige ähnlich wie diejenigen sein können, die im Stoßtester 60 verwendet werden. Beispielsweise können die Leistungsaufbereitungskomponenten 57 einen oder mehrere Kondensatoren 58 und einen Transformator/Aufwärtswandler enthalten, der aus einer Stromversorgung/Eingangsnetzspannung (Pfeil 40), z. B. Netzleistung mit 110 VAC, 220 VAC oder einer separaten Stromquelle, wie etwa einer 300 VDC Testbatterie, eine Schwellenwertspannung erzeugt. Der Ausgang des Transformators/Aufwärtswandlers lädt dann den Kondensator 58 auf die Schwellenwertspannung auf, z. B. etwa 100 VDC oder mehr in Abhängigkeit von der Ausführungsform. Andere Leistungsaufbereitungskomponenten 57 können Leistungsschalter oder Relais umfassen, welche von der Testvorrichtung 50 ausgelöst werden können, um den Kondensator zu entladen und damit die kalibrierte Spannung (Pfeile 21) an den Stator 10 anzulegen.
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Beim Stoßtesten kann die kalibrierte Spannung (Pfeile 21) als Stoß/Spitze direkt in beliebige der Zieldrahtenden 28 beim ungefähren Mittelpunkt des Stators 10 oder nahe beim Beginn und/oder Ende jeder Schicht des Stators 10 eingeleitet werden. Das herkömmliche Stoßtesten kann an der ersten Seite 11 des Stapels 16 stattfinden, z. B., indem der Tester 60 mit einem Phasenanschluss 220 verbunden wird, während die zwei anderen Phasenanschlüsse 20, 120 geerdet werden und die Hauptspannung (Pfeil 121) als Stoß/Spitze in den Phasenanschluss 220 eingeleitet wird. Nach dem Stoßtesten über den Phasenanschluss 220 wird der Phasenanschluss 220 geerdet und der Phasenanschluss 20 wird mit dem primären Stoßtester 60 verbunden, usw., bis alle Phasenanschlüsse nacheinander einen Stoß empfangen haben.
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Es ist hierin ferner erkannt worden, dass das herkömmliche Stoßtesten bewirken kann, dass einige Spulen oder Abschnitte der Wicklungen nicht in ausreichendem Maß belastet werden, speziell beim ungefähren Schichtmittelpunkt mit Bezug auf die Phasenanschlüsse 20, 120, 220. An jeder aufeinander folgenden Schicht tritt ein Spannungsabfall auf. Als Folge kann ein herkömmliches Stoßtesten nur über die Phasenanschlüsse 20, 120 und 220 das Isoliermaterial 26 in nicht ausreichender Weise belasten, speziell bei der letzten Hälfte jeder Wicklung bei den Windungen, wo das Isoliermaterial 26 am schwächsten sein kann. Daher kann eine ausschließliche Verwendung von herkömmlichen Stoßtestern wie etwa des Stoßtesters 60 von 1 die Windungen der Wicklungen 12 in nicht ausreichender Weise belasten.
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Mit Bezug auf 2 in Verbindung mit 1 kann ein beispielhaftes Verfahren 100 mit einem optionalen Schritt 102 beginnen. Der Schritt 102 ist in dem Sinn optional, dass das vorliegende Verfahren 100 bei einigen Ausführungsformen auf die Schritte 108–116 beschränkt sein kann. Schritt 102 umfasst, dass der Stoßtester 60 mit einem der Phasenanschlüsse 20, 120, 220 des in 1 gezeigten Stators 10 elektrisch verbunden wird und dann die Hauptspannung (Pfeil 121) als Stoß/Spitze in den verbundenen Phasenanschluss 20, 120 oder 220 eingeleitet wird. Bei einer Ausführungsform, die nicht einschränken soll, kann die Hauptspannung (Pfeil 121) mindestens etwa 500 VAC betragen. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Hauptspannung (Pfeil 121) mindestens etwa (1000 VAC) (2VL) betragen, wobei VL die Netzspannung (Pfeil 40) darstellt, oder mehr als 100 VDC, wenn sie bei dem vollständig geladenen Kondensator 58 vor einer Entladung gemessen wird. Für den Stoßtester 60 existieren verschiedene Optionen, die kommerziell verfügbare Vorrichtungen zum kombinierten Testen von Stoß, Widerstand und hohem Potential umfassen, die variable Eingangsspannungen aufweisen. Das Verfahren 100 geht dann zum optionalen Schritt 104 weiter.
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Der Schritt 104 umfasst, dass die Spannung an Windungen der Wicklungen 12 innerhalb des Stators 10 gemessen wird, die über die Testsonde 17 oder durch ein anderes Mittel gemessene Spannung (Pfeil 23) aufgezeichnet wird und dann unter Verwendung des bzw. der Prozessoren 56 der Testvorrichtung 50 der Spannungsabfall berechnet wird. Wie in der Technik verstanden wird, kann der Spannungsabfall berechnet werden, indem die gemessene Spannung (Pfeil 23) von der Hauptstoßspannung (Pfeil 121) subtrahiert wird, oder als eine differentielle Spannung zwischen zwei beliebigen Haarnadeln. Der berechnete Spannungsabfall kann im Speicher 55 der Testvorrichtung 50 aufgezeichnet werden. Das Verfahren 100 geht dann zu Schritt 106 weiter.
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Beim optionalen Schritt 106 kann die Testvorrichtung 50 von 1 feststellen, ob die Windungen der Wicklungen 12 durch die Hauptspannung (Pfeil 121) in angemessener Weise belastet worden sind. Die Angemessenheit kann als ein Kalibrierungswert bestimmt und im Speicher 55 aufgezeichnet werden. Wenn beispielsweise mindestens ein Schwellenwertprozentsatz der Hauptspannung (Pfeil 121), die als Stoß eingeleitet wurde, noch in den Windungen vorhanden ist, kann die Testvorrichtung 50 für diese spezielle Teststelle feststellen, dass der Stoß von der Hauptspannung (Pfeil 121) die Windungen der Wicklungen 12 in angemessener Weise belastet hat. Das Verfahren 100 geht zu Schritt 112 weiter, wenn diese Belastung angemessen ist. Andernfalls kann das Verfahren 100 zu Schritt 108 weitergehen.
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Schritt 108, der nicht optional ist, umfasst, dass mindestens ein leitfähiger Anschluss 36 des in 1 gezeigten Testsystems 70 mit jeder der Schichten des Stators 10 elektrisch verbunden wird. Diese Verbindung kann bei den verschweißten Fügestellen in der Nähe der Drahtenden 28 auftreten, d. h. in etwa auf halbem Weg durch die Wicklung 12 der entsprechenden Schicht mit Bezug auf einen Phasenanschluss 20, 120, 220 des Stators 10. Schritt 108 umfasst, dass die kalibrierte Spannung (Pfeile 21) in die Zielwicklung(en) 12 des Stators 10 über die leitfähigen Anschlüsse 36 eingeleitet wird. Schritt 108 kann ein schnelles Entladen eines oder mehrerer Kondensatoren 58 der Leistungsaufbereitungskomponenten 57 von 1 als Spannungsstoß in die Wicklungen 12 hinein umfassen. Ein derartiger Stoß kann bei einer Ausführungsform, die nicht einschränken soll, mindestens 100 Volt AC oder DC (100 VAC/VDC) betragen. Sobald der Stoß eingeleitet worden ist, geht das Verfahren 100 zu Schritt 110 weiter.
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Bei Schritt 110 misst die Testvorrichtung 50 die Spannung, z. B. unter Verwendung der Testsonde 17, bei einer gewünschten Stelle, etwa bei den Windungen der Wicklungen 12, und verwendet die gemessene Spannung (Pfeil 23) dann, um den Spannungsabfall zwischen den Schichten zu berechnen, wie vorstehend mit Bezug auf Schritt 104 erläutert wurde. Das Verfahren 100 geht dann zu Schritt 112 weiter.
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Bei Schritt 112 stellt die Testvorrichtung 50 fest, ob das Isoliermaterial 26 an den Windungen der Wicklungen 12 durch die kalibrierte Spannung (Pfeile 21), die bei Schritt 108 in die Wicklungen 12 eingeleitet wurde, in angemessener Weise belastet worden ist. Wie bei Schritt 106 kann die Angemessenheit einer beliebigen Belastung als ein Kalibrierungswert bestimmt und im Speicher 55 aufgezeichnet werden. Wenn beispielsweise mindestens ein Schwellenwertprozentsatz der Hilfsstoßspannung (Pfeil 21) an den Windungen vorhanden ist, kann die Testvorrichtung 50 für diese spezielle Teststelle feststellen, dass die kalibrierte Spannung (Pfeile 21) die Windungen in angemessener Weise belastet hat. Wenn festgestellt wurde, dass die Belastung angemessen ist, geht das Verfahren 100 zu Schritt 114 weiter. Andernfalls geht das Verfahren 100 zu Schritt 116 weiter.
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Bei Schritt 114 kann die Testvorrichtung 50 von 1, nachdem bei Schritt 112 festgestellt wurde, dass die Belastung über das Testsystem 70 angemessen ist, dann eine geeignete Steuerungsmaßnahme mit Bezug auf den getesteten Stator 10 ausführen. Zum Beispiel kann Schritt 114 umfassen, dass ein Bestanden-Diagnosecode im Speicher 55 aufgezeichnet wird und/oder eine akustische/visuelle Anzeige aktiviert wird, die einen bestandenen Test für diese spezielle Phase signalisiert usw. Das Verfahren 100 ist danach für die getestete Phase abgeschlossen. Wenn andere Phasen noch nicht getestet worden sind, kann das Verfahren 100 für die nächste nicht getestete Phase wiederholt werden. Sobald alle Phasen erfolgreich getestet worden sind, können die Wicklungen an verschweißten Enden der verschweißten Haarnadeln isoliert werden. Nach dem Isolieren der Wicklungen kann der Stator 10 dann installiert werden, z. B. in einem Elektroantriebsmotor.
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Nachdem bei Schritt 112 festgestellt wurde, dass die Belastung mit Hilfe des Testsystems 70 von 1 nicht angemessen ist, führt die Testvorrichtung 50 bei Schritt 116 eine andere Steuerungsmaßnahme als diejenige aus, die bei Schritt 114 ausgeführt wird. Zum Beispiel kann Schritt 116 umfassen, dass ein Fehlgeschlagen-Diagnosecode im Speicher 55 aufgezeichnet wird, die gleiche Phase beginnend mit entweder dem Schritt 102 oder dem Schritt 108 erneut getestet wird, eine weitere Untersuchung und Entsorgung oder Reparatur des Stators 10 signalisiert wird usw.
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Die genaue Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Erfindung, aber der Umfang der Erfindung ist allein durch die Ansprüche definiert. Obwohl einige der besten Arten und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Erfindung im Detail beschrieben wurden, existieren verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zum Umsetzen der Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, in die Praxis.
