DE3939304C2

DE3939304C2 -

Info

Publication number: DE3939304C2
Application number: DE19893939304
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Renner (Fh), 8520 Erlangen, De
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-11-28
Filing date: 1989-11-28
Publication date: 1993-06-24
Also published as: DE3939304A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Prüfung des Drehfeldes in Statorsystemen, insbesondere in Statorwicklungen von Drehstrommotoren, durch Erfassung der elektromagnetischen Induktion bei in das Statorsystem vorgegebener Polpaarzahl eingebrachten Spulenanordnungen, deren Anzahl der Polpaarzahl des Statorsystems entspricht. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf die zugehörige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Meß- und Auswertemittel tragenden Meßkopf.The invention relates to a method for testing of the rotating field in stator systems, especially in stator windings of three-phase motors, by detecting the electromagnetic Induction at a given in the stator system Number of pole pairs introduced coil arrangements, their Corresponds to the number of pole pairs in the stator system. Besides The invention also relates to the associated Device for performing the method with a measuring and evaluation means carrying measuring head.

Verdrahtungsfehler im Stator von Drehstrommotoren beeinflussen deren Verhalten hinsichtlich Wirkungsgrad, Drehmoment und Laufruhe nachhaltig. Derartige Fehler müssen daher noch vor dem Tränken der Wicklungen bzw. dem Zusammenbau eines Motors erkannt und gegebenenfalls repariert werden. Hinsichtlich Verdrahtungsfehlern von Drehstrommotoren sind in der Praxis insbesondere folgende Fälle relevant:Affect wiring errors in the stator of three-phase motors their behavior in terms of efficiency, torque and smooth running. Such mistakes must therefore, before soaking the windings or assembling of an engine recognized and repaired if necessary will. Regarding wiring errors of three-phase motors In practice, the following cases are particularly relevant:

- Swapping two phases, causing a wrong sense of rotation is caused
- The beginning and end of a partial winding of a phase are ver swaps
- one phase is missing,
- The beginning and end of a phase are confused.

Im Fertigungsbetrieb wird bisher durch Bestromen der drei Wicklungsstränge mit Drehstrom und Beobachten eines in den Innenraum des Stators eingeführten drehbar gelagerten Käfigläufers oder Magneten eine einfache, aber wenig differenzierte Aussage über das Drehfeld eines Stators erzielt. Damit können aber im allgemeinen nur drei mögliche Zustandsaussagen abgeleitet werden, nämlich ein linksdrehendes, ein rechtsdrehendes oder kein Drehfeld. Durch Abfahren des inneren Umfanges des Stators lassen sich von erfahrenem Prüfpersonal auch Unregelmäßigkeiten des Drehfeldes erkennen. Eine solche Vorgehensweise ist aber zeitaufwendig und nicht automatisierbar.Up to now, the manufacturing operation has been powered by the three Windings with three-phase current and observing one in the Interior of the stator inserted rotatable cage rotor or magnets a simple but little differentiated Statement about the rotating field of a stator achieved. In general, however, only three possible state statements can be made with this are derived, namely a left-turning, a clockwise or no rotating field. By leaving the inner circumference of the stator can be experienced Inspection personnel also irregularities of the rotating field detect. However, such an approach is time consuming and cannot be automated.

Es ist bereits auch ein mit Hallsensoren bestückter Prüfkopf bekannt (HAUSER, Th.: Entwicklung eines Prüfverfahrens zum Erkennen von Verdrahtungsfehlern in den Ständerwicklungen von Einphasen- und Drehstrommotoren, Nürnberg, Fachhochschule, Diplomarbeit, 27. 4. 1988), der das im Stator-Innenraum auftretende Magnetfeld erfaßt und Abweichungen von einer gewünschten Feldgeometrie erkennen läßt. Dabei wird für jede Statorgröße und Nutenteilung ein spezifischer Prüfkopf benötigt. Da mit einem Hallsensor wegen dessen kleiner Querschnittsfläche immer nur ein kleiner Flußanteil des Statormagnetfeldes erfaßt werden kann und niemals der Gesamtfluß eines Pols oder des Spulensystems einer Phase, ist die Anwendungsmöglichkeit begrenzt. Außerdem benötigt ein Hallsensor einen Steuerstrom, wodurch bei komplexen Sensorsystemen Potentialprobleme auftreten können, sofern nicht für jeden Hallsensor getrennte Stromquellen vorgesehen sind.It is also a test head equipped with Hall sensors known (HAUSER, Th .: Development of a test procedure for the detection of Wiring errors in the stator windings of single phase and Three-phase motors, Nuremberg, University of Applied Sciences, diploma thesis, April 27, 1988), which detects the magnetic field occurring in the stator interior and deviations from a desired Field geometry reveals. Thereby, for each stator size and groove division requires a specific test head. As with a Hall sensor because of its small cross-sectional area only a small amount of flux in the stator magnetic field can be grasped and never the total flow of a Poles or the coil system of a phase is the application limited. Also needs a Hall sensor a control current, which enables complex sensor systems Potential problems can arise, if not for each Hall sensor separate power sources are provided.

Aus der DE 36 00 814 A1 ist eine elektrische Meßeinrichtung zur Erkennung des Zustandes von Mehrphasenwicklungen in Drehfeldmaschinen bekannt, bei der bereits bei Fertigung des Stators n-gleiche Meßspulen mit der tangentialen Weite von W-Nutteilungen gleichmäßig über den Umfangswinkel 2π/a verteilt im Ständerblechpaket mit n Nuten angeordnet und in Reihe geschaltet sind. Mit den bekannten Parametern und der Polpaarzahl des Stators läßt sich ein Faktor ableiten, aus dem während des Betriebes der Maschine Signale für eventuelle Defekte abgeleitet werden können. Schließlich wird mit der AT 3 89 176 B die Messung zur Erfassung eines Eisenschlusses bei einem Ständer oder einem Läufer einer elektrischen Maschine vorgeschlagen, wobei ein Abtastgerät in den Luftspalt zwischen Ständer und Läufer eingeführt wird und entlang der Nuten verschoben wird. Durch zwei parallel nebeneinander angeordnete und in Serie hintereinandergeschaltete Spulen wird dabei ein Differentialsensor realisiert, bei dem sich bei Abweichen der Induktionsspannungen in den Teilspulen ein Differenzwert in der Auswerteschaltung ergibt, der als Signal für einen eventuellen Eisenschluß in der Maschine herangezogen wird.DE 36 00 814 A1 describes an electrical measuring device to detect the state of multi-phase windings known in induction machines, already in the manufacturing of the stator n-identical measuring coils with the tangential Width of W-slot divisions evenly over the circumferential angle 2π / a distributed in the stator core with n grooves and are connected in series. With the known parameters and the number of pole pairs of the stator can be Derive factor from which during the operation of the machine Signals for possible defects can be derived. Finally, the AT 3 89 176 B is the measurement for the detection of an iron seal on a stand or proposed to a runner of an electrical machine, taking a scanner in the air gap between the stand and runner is inserted and moved along the grooves becomes. By two arranged side by side in parallel and coils connected in series realized a differential sensor, in the event of deviations the induction voltages in the sub-coils a difference value in the evaluation circuit, the signal for a possible iron shortage in the machine becomes.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein neues Prüfverfahren vorzuschlagen und eine zugehörige Vorrichtung zu schaffen, welch letztere für ein breitgefächertes Fertigungsspektrum von Statorsystemen einsetzbar ist. Wesentlicher Gesichtspunkt soll dabei sein, daß das Verfahren automatisierbar ist und gegebenenfalls in einen komplexen Prüfplatz integriert werden kann.In contrast, the object of the invention is a new test method propose and an associated device create what the latter for a wide range of manufacturing of stator systems can be used. More essential The point of view should be that the method can be automated is and possibly in a complex Test station can be integrated.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit folgenden Merkmalen gelöst:The object of the invention is in a method of solved at the beginning with the following features:

- The coil arrangements are in an open stator system introduced without built-in rotor,
- In each coil arrangement with two by 90 ° measured electrically offset single coils,
- The induction voltages generated in the individual coils are recorded and
- by evaluating the measuring voltages according to amplitude and Phase becomes a with regard to a correct switching of the Windings or discriminatory with regard to switching errors Signal derived.

Dabei werden vorzugsweise für Statorsysteme mit n Polpaaren solche n Spulenanordnungen verwendet, die mechanisch gegeneinander um 360°/n versetzt angeordnet sind. Als Spulenanordnungen können Kreuzspulen- oder auch Segmentspulenanordnungen verwendet werden. Insbesondere letztere lassen sich platzsparend in der Bohrung eines offenen Statorsystemes anordnen.It is preferred for stator systems with n pole pairs such n coil arrangements used mechanically are offset from each other by 360 ° / n. As coil arrangements can cross-wound or segmented coil arrangements be used. The latter in particular can be saved in the bore of an open stator system to save space arrange.

Bei der zugehörigen Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens sind auf dem Meßkopf für eine unterschiedliche Anzahl von Polpaaren eines Stators ausgelegte Spulenanordnungen angeordnet, wodurch der Meßkopf bei verschiedenartigen Statorsystemen als Prüflinge einsetzbar ist, und ist dem Meßkopf eine Auswerteelektronik zur Auswertung der gemessenen Induktionsspannungen und Anzeige des Meßergebnisses zugeordnet. Vorzugsweise sind dabei die Spulenanordnungen scheibenförmig übereinander angeordnet. Sofern für die Spulenanordnungen Segmentspulen verwendet werden, können für eine unterschiedliche Anzahl von Polpaaren ausgelegte Spulenanordnungen auch konzentrisch um eine zentrale Achse angeordnet sein.In the associated device for performing the Ver driving are on the measuring head for a different number coil arrangements designed by pole pairs of a stator arranged, whereby the measuring head at different Stator systems can be used as test objects, and is the measuring head an evaluation electronics for evaluating the measured Induction voltages and display of the measurement result assigned. The coil arrangements are preferred arranged in a disc shape one above the other. If for the coil arrangements segment coils can be used designed for a different number of pole pairs Coil arrangements also concentric around a central one Axis be arranged.

Mit der Erfindung ist also ein Universalkopf geschaffen, der für unterschiedlichste Anwendungsfälle geeignet ist. Dabei kann entweder der Meßkopf einen Auflagering für das Statorsystem aufweisen, der vom Prüflingsdurchmesser abhängig ist. Damit wird jeweils die Spulenanordnung auf eine dem spezifischen Prüflingstyp angepaßte Höhe gebracht. Alternativ dazu kann der Meßkopf auch einen Aufnahmekegel für den Prüfling bilden, so daß in Abhängigkeit vom Innendurchmesser eine entsprechende Stellung eingenommen wird.The invention thus creates a universal head which is suitable for a wide variety of applications. Either the measuring head can be a support ring for the Have stator system that depends on the test specimen diameter is. This will open the coil arrangement brought a height adapted to the specific type of test object. As an alternative to this, the measuring head can also have a receiving cone form for the examinee, so that depending a corresponding position from the inside diameter becomes.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit weiteren Unteransprüchen. Es zeigt Further details and advantages of the invention emerge itself from the following description of figures of exemplary embodiments based on the drawing in connection with further subclaims. It shows

Fig. 1 einen Stator mit einem Polpaar einschließlich Feldver teilung und Kreuzspule als Meßsensor, Fig. 1 a stator having a pair of poles including field trials distribution and cross-wound bobbin as a measuring sensor,

Fig. 2 die Beträge der mit der Kreuzspule gemäß Fig. 1 aufge nommenen Induktionsspannungen in X-Y-Darstellung, Fig. 2 shows the amounts of the set with the cross-wound bobbin of FIG. 1 taken induced voltages in XY display,

Fig. 3 ein elektrisches Ersatzschaltbild eines Statorsystems, Fig. 3 is an electrical equivalent circuit diagram of a stator system,

Fig. 4 ein Statorsystem mit zwei Polpaaren und meßgerechter Anordnung von zwei Kreuzspulen, Fig. 4 shows a stator with two pole pairs and meßgerechter arrangement of two cross-wound bobbins,

Fig. 5 ein Statorsystem mit zwei Polpaaren und mit meßgerechter Anordnung von zwei Segmentspulen, Fig. 5 shows a stator with two pole pairs, and with meßgerechter arrangement of two segmental coils,

Fig. 6 ein Statorsystem mit drei Polpaaren und meßgerechter Anordnung von drei Kreuzspulen, Fig. 6 shows a stator with three pole pairs and meßgerechter arrangement of three cross-wound bobbins,

Fig. 7 ein dreipoliges Statorsystem mit drei Polpaaren und mit meßgerechter Anordnung von drei Segmentspulen, Fig. 7 is a three-pole stator with three pole pairs and with meßgerechter arrangement of three segmental coils,

Fig. 8 eine erste Ausführungsform eines Universalmeßkopfes und Fig. 8 shows a first embodiment of a universal measuring head and

Fig. 9 eine zweite Ausführungsform eines Universalmeßkopfes. Fig. 9 shows a second embodiment of a universal measuring head.

In Fig. 1 besteht ein Stator 1 eines Drehstrom-Asynchronmotors im wesentlichen aus drei Spulen U, V und W, die auf dem Umfang des Stators 1 angeordnet sind und im Uhrzeigersinn die Pole U+, W-, V+, U-, W+ und V- bilden. Es läßt sich zeigen, daß sich innerhalb des Stators 1 ein homogenes Feld mit einem Fluß Φ ausbildet, das mit der Geschwindigkeit ω im Uhrzeigersinn rotiert.In Fig. 1, a stator 1 of a three-phase asynchronous motor consists essentially of three coils U, V and W, which are arranged on the circumference of the stator 1 and the poles U +, W-, V +, U-, W + and V clockwise - form. It can be shown that a homogeneous field with a flux Φ forms within the stator 1 , which rotates clockwise at the speed ω.

Im Feld mit Fluß Φ befindet sich eine Spulenanordnung 10 aus senkrecht aufeinanderstehenden scheibenförmigen Einzelspulen 11 und 12, die zusammen eine Kreuzspule bilden. Bei Drehung des Feldes im Stator 1 bewirkt die Flußänderung in den feststehen den Einzelspulen 11 bzw. 12 entsprechend Stellung X bzw. Y In duktionsspannungen, die mit U_x bzw. U_y bezeichnet sind. Es läßt sich zeigen, daß die Induktionsspannungen U_x und U_y die gleiche Amplitude und eine Phasenverschiebung von 90° bzw. -90° haben. Trägt man die Spannungen U_x und U_y phasengerecht in einer X-Y- Darstellung gemäß Fig. 2 auf, so ergibt sich bei korrekter Schal tung ein kreisförmiger Verlauf des Spannungssignals. In the field with flux Φ there is a coil arrangement 10 made up of disc-shaped individual coils 11 and 12 standing perpendicular to one another, which together form a cheese. When the field in the stator 1 rotates, the flux change in the fixed individual coils 11 and 12 corresponds to position X and Y in induction voltages, which are denoted by U _x and U _y . It can be shown that the induction voltages U _x and U _{y have} the same amplitude and a phase shift of 90 ° and -90 °. If the voltages U _x and U _{y are applied in} phase in an XY representation according to FIG. 2, the circuit results in a circular profile of the voltage signal if the circuit is correct.

Ein solches Signal kann auf einem Oszilloskop dargestellt werden. Die Rotationsrichtung des Drehfeldes wird dabei durch die Bewegung des Leuchtpunktes auf dem Schirm wiedergegeben. Jede Abweichung vom kreisförmigen Verlauf deutet auf einen Fehler im Statorsystem hin. Über eine Fehleranalyse kann nun mehr unmittelbar auf die fehlerhafte Phase in der Statorwick lung geschlossen werden.Such a signal can be displayed on an oscilloscope will. The direction of rotation of the rotating field is determined by the movement of the illuminated dot is reproduced on the screen. Any deviation from the circular course indicates one Error in the stator system. An error analysis can now more immediately on the faulty phase in the stator wick be closed.

In Fig. 3 werden die drei Stränge U, V und W mit den drei Phasen L1, L2 und L3 eines symmetrischen Drehstromsystems erregt. Jeder Strang besteht jeweils aus zwei Teilspulen, mit den Wick lungen U1 bzw. U2, V1 bzw. V2 und W1 bzw. W2. Eingezeichnet sind weiterhin bei den Teilspulen die Anfänge (A) und die Enden (E). Ganz entsprechend können Statoren mit drei, vier oder mehr Teilspulen pro Strang ausgelegt werden.In Fig. 3, the three strands U, V and W are excited with the three phases L1, L2 and L3 of a symmetrical three-phase system. Each strand consists of two sub-coils, with the windings U1 and U2, V1 and V2 and W1 and W2. The beginnings (A) and the ends (E) of the partial coils are also shown. Stators with three, four or more coil sections per strand can be designed accordingly.

Hat der Stator zwei Polpaare oder mehr, so wird das Feld stark inhomogen. Es wird dabei aus dem Zentrum der Statorbohrung um so mehr verdrängt je höher die Polpaarzahl ist. Dabei geht das Drehfeld in ein Wanderfeld über, welches an dem inneren Umfang des Stators entlang läuft. Eine genaue mathematische Beschreibung eines solchen Feldes ist nicht ohne weiteres mög lich. In jedem Fall ist aber das Magnetfeld räumlich periodisch bezüglich eines Sektors mit dem WinkelIf the stator has two pole pairs or more, the field becomes strong inhomogeneous. It gets around from the center of the stator bore the more the higher the number of pole pairs is displaced. It goes the rotating field into a traveling field, which is on the inner Circumference of the stator runs along. An exact math A description of such a field is not easily possible Lich. In any case, the magnetic field is spatially periodic regarding a sector with the angle

ϕ mech = 360°/p,ϕ mech = 360 ° / p,

wobei p die Anzahl der Polpaare darstellt. 360° elektrisch ent sprechen also einem mechanischen Winkel von 360°/p. Bei einem vierpoligen Stator entspricht dies 180°, sechspolige Anordnun gen wiederholen sich nach 120° und achtpolige nach 90°. Das ge samte Magnetfeldsystem wandert innerhalb einer elektrischen Periode um genau diesen Winkel in Drehrichtung weiter, ohne seine Gesamtform zu verändern.where p represents the number of pole pairs. 360 ° electrical ent speak a mechanical angle of 360 ° / p. At a four-pole stator this corresponds to 180 °, six-pole arrangement conditions repeat after 120 ° and eight-pole after 90 °. The ge Entire magnetic field system moves within an electrical Period by exactly this angle in the direction of rotation without to change its overall shape.

In Fig. 4 und Fig. 5 ist jeweils ein Stator 2 mit jeweils zwei Polpaaren dargestellt und Innendurchmesser d. Auf dem Umfang des Stators 2 sind in Uhrzeigerrichtung die Pole U1+, W1-, V1+, U1-, W1+, V1-, U2+, W2-, V2+, U2-, W2+ und V2- angedeutet. Man erkennt die Symmetrie der Halbfelder entlang der strichlierten Linie. Aufgrund der Symmetrie muß in diesem Fall mit zwei Spu lenanordnungen gemessen werden.In FIG. 4 and FIG. 5, a stator 2 is shown in each case with two pairs of poles and inner diameter d. The poles U1 +, W1-, V1 +, U1-, W1 +, V1-, U2 +, W2-, V2 +, U2-, W2 + and V2- are indicated clockwise on the circumference of the stator 2 . The symmetry of the half fields along the dashed line can be seen. Due to the symmetry in this case, two coil arrangements have to be measured.

In Fig. 4 ist eine erste Spulenanordnung 20 aus zwei senkrecht aufeinanderstehenden Spulen 21 und 22 im rechten Sektor und eine zweite Spulenanordnung 30 aus zwei senkrecht aufeinander stehenden Spulen 31 und 32 im linken Sektor dargestellt. Alter nativ dazu können in Fig. 5 zwei Spulenanordnungen 120 und 130 verwendet werden, die jeweils zwei gegeneinander versetzte Seg mentspulen 121, 122 bzw. 131, 132 umfassen. Die alternative Wahl von Kreuzspulen oder Segmentspulen ist elektrotechnisch äquivalent. Die räumliche Ausbildung einer Kreuzspulenanordnung mit den zugehörigen Induktionsspannungen wird durch Fig. 1 und der zugehörigen X-Y-Darstellung gemäß Fig. 2 deutlich. Bei einer Segmentspulenanordnung bilden die Einzelspulen eine Sattelform mit dem gleichen Induktionsverhalten. Die Segmentspulen liegen auf einem im Stator 2 konzentrischen Kreis mit Durchmesser d_s.In FIG. 4, a first coil assembly 20 is shown from two mutually perpendicular coils 21 and 22 in the right sector, and a second coil assembly 30 of two mutually perpendicular coils 31 and 32 in the left sector. As an alternative to this, two coil arrangements 120 and 130 can be used in FIG. 5, each comprising two segment coils 121 , 122 and 131 , 132 offset from one another. The alternative choice of cross-wound bobbins or segment bobbins is electrotechnically equivalent. The spatial configuration of a cross-coil arrangement with the associated induction voltages is clear from FIG. 1 and the associated XY representation according to FIG. 2. In the case of a segment coil arrangement, the individual coils form a saddle shape with the same induction behavior. The segment coils lie on a circle with a diameter d _s concentric in the stator 2 .

Um die gleichmäßige Bewegung eines elektrischen Dreh- bzw. Wanderfeldes kontrollieren zu können, sind aber immer zwei Sensorspulen notwendig, die um 90° elektrisch gegeneinander versetzt sind. Dies ist bei der Kreuzspulenanordnung 10 gemäß Fig. 1 sofort erkennbar, wenn sie für einen Stator mit einem Polpaar verwendet wird. Bei diesem sind 90° elektrisch auch gleichzeitig 90° mechanisch, so daß die zwei aufeinander senk recht stehenden scheibenförmigen Spulen 11 und 12 als Kreuz spule der oben erwähnten Bedingung genügen.In order to be able to control the smooth movement of an electric rotating or traveling field, two sensor coils are always necessary, which are electrically offset from each other by 90 °. This can be seen immediately in the cross-coil arrangement 10 according to FIG. 1 if it is used for a stator with a pair of poles. In this 90 ° electrical are also 90 ° mechanical at the same time, so that the two perpendicular disc-shaped coils 11 and 12 as a cross coil meet the above-mentioned condition.

Anders verhält es sich jedoch bei hochpoligen Statoren. 360° elektrisch entsprechen dort einem mechanischen Winkel von nunmehr 360°/p, also z. B. 120° mechanisch bei drei Polpaaren. Speziell die einzelnen Segmentspulen 121, 122 sowie 131 und 132 der Spulenanordnungen 120 und 130 gemäß Fig. 5 sind dabei um jeweils 90°/p mechanisch versetzt angeordnet. Jede Teilspule 121, 122, 131, 132 überdeckt daher ein Segment von 180°/p.However, the situation is different with multi-pole stators. 360 ° electrical there correspond to a mechanical angle of now 360 ° / p. B. 120 ° mechanically with three pole pairs. Specifically, the individual segment coils 121 , 122, and 131 and 132 of the coil arrangements 120 and 130 according to FIG. 5 are each mechanically offset by 90 ° / p. Each coil section 121 , 122 , 131 , 132 therefore covers a segment of 180 ° / p.

Letztere Anordnungen aus Segmentspulen verhalten sich wie die entsprechenden Mehrfach-Kreuzspulen. Da insbesondere bei hoch poligen Systemen der mechanische Aufbau von Kreuzspulen ver gleichsweise kompliziert wird, ist in diesem Fall aufgrund der kompakteren Bauweise eine derartige Segmentspulenanordnung auf einem mit Nuten versehenen zylindrischen Kunststoffträger vor teilhaft.The latter arrangements of segment coils behave like that corresponding multiple cross-wound bobbins. Because especially at high pole systems of mechanical construction of packages is equally complicated in this case is due to the compact design such a segment coil arrangement a grooved cylindrical plastic carrier partial.

Zur weiteren Verdeutlichung sind in den Fig. 6 und Fig. 7 Statoren mit jeweils drei Polpaaren in den Wicklungen dar gestellt. Es ergibt sich hier wieder im Uhrzeigersinn eine Reihenfolge der Pole U1+, W1-, V1+, U1-, W1+, V1-, U2+, W2-, V2+, U2-, W2+, V2-, U3+, W3-, V3+, U3-, W3+ und V3-. Die Symmetrie der Segmente beträgt 120°. Demzufolge sind in Fig. 6 drei Kreuzspulenanordnungen 20, 30 und 40 mit Ein zelspulen 21, 22, 31, 32, 41 und 42 vorhanden. Ganz entspre chend sind in Fig. 7 die Segmentspulenanordnungen 120, 130 und 140 mit gegeneinander versetzten Segmentspulen 121, 122, 131, 132, 141 und 142 vorhanden. Die einzelnen Segmentspulen 121 und 122 bzw. 131 und 132 bzw. 141 und 142 sind um jeweils 30° gegeneinander versetzt und umfassen jeweils einen Winkel von 60°.To further clarify 7 stators each having three pairs of poles in the windings is shown in Figs. 6 and FIG. Asked. The order of the poles U1 +, W1-, V1 +, U1-, W1 +, V1-, U2 +, W2-, V2 +, U2-, W2 +, V2-, U3 +, W3-, V3 +, U3- , W3 + and V3-. The symmetry of the segments is 120 °. Accordingly, in Fig. 6 three cheese packages 20 , 30 and 40 with a single coils 21 , 22 , 31 , 32 , 41 and 42 are available. The segment coil arrangements 120 , 130 and 140 with segment coils 121 , 122 , 131 , 132 , 141 and 142 offset from one another are quite correspondingly present in FIG. 7. The individual segment coils 121 and 122 or 131 and 132 or 141 and 142 are each offset by 30 ° and each comprise an angle of 60 °.

Bei den Anordnungen gemäß den Fig. 4 und 5 bzw. 6 und 7 sollte für eine phasenspezifische Fehleraussage ein räumlicher Bezug zwischen dem jeweiligen Spulensystem und dem Stator ge geben sein. Unabhängig vom räumlichen Bezug wird aber immer erkannt, ob das Dreh- bzw. Wanderfeld korrekt oder gestört ist. In the arrangements according to FIGS. 4 and 5 or 6 and 7, there should be a spatial relationship between the respective coil system and the stator for a phase-specific error statement. Regardless of the spatial reference, it is always recognized whether the rotating or traveling field is correct or disturbed.

Der Durchmesser d_s der Spulenanordnungen wirkt sich in allen Fällen jeweils nur auf die Größe der auswertbaren Spannung aus, nicht auf die Fehlererkennung an sich. Beispielsweise hat sich das Verhältnis des Statorinnendurchmessers d_i zum Spulendurch messer d_s von zwei bis drei als optimaler Wert ergeben. Die Spulenanordnungen können in einem gewissen Maße exzentrisch zum Stator stehen, ohne daß die Fehlererkennung wesentlich beein flußt wird. Auch ein Neigungswinkel zwischen Spulensystemachse und Statorachse ist möglich.In all cases, the diameter d _{s of} the coil arrangements only affects the size of the voltage that can be evaluated, not the error detection itself. For example, the ratio of the inner stator diameter d _i to the coil diameter d _s of two to three has been found to be the optimal value. To a certain extent, the coil arrangements can be eccentric to the stator without the error detection being significantly influenced. An angle of inclination between the coil system axis and the stator axis is also possible.

In Fig. 8 ist ein Meßkopf dargestellt, der aus einer Platt form 100 mit zentrischem Träger 110 besteht. Letzterer trägt auf seinem oberen Teil Spulenanordnungen 101 bis 103, die als Sensoren für Statorsysteme mit unterschiedlichen Polpaarzahlen entsprechend Fig. 1 einerseits sowie Fig. 4, 5 und Fig. 6, 7 andererseits dienen, ausgebildet sind.In Fig. 8, a measuring head is shown, which consists of a platform 100 with a central support 110 . The latter carries on its upper part, coil assemblies 101 through 103, which, as sensors for stator systems with different numbers of pole pairs corresponding to FIG. 1 one hand and Fig. 4, 5 and FIG. 6, 7 on the other hand are used are formed.

In Fig. 8 sind die Spulenanordnungen speziell für Sensorsysteme mit Polpaarzahlen p=1, p=2 und p=3 übereinander angeordnet. Damit die Spulenanordnungen jeweils in definierte Tiefe der Statoren 1, 2 oder 3 eintauchen, ist auf der Plattform 100 weiterhin ein Auflagering 105 angeordnet, dessen Abmessungen prüflingsabhängig sind. Der Auflagering 105 ist in der Drauf sicht etwa hufeisenförmig ausgebildet und weist eine seitli che Aussparung 106 für die Zuleitungen der Statoren auf. Er besteht aus nichtferromagnetischem Material, um Feldverzer rungen zu vermeiden.In FIG. 8, the coil assemblies are specifically designed for sensor systems with numbers of pole pairs p = 1, p = 2 and p = 3 superposed. In order that the coil arrangements are each immersed in the defined depth of the stators 1 , 2 or 3 , a support ring 105 is further arranged on the platform 100 , the dimensions of which depend on the test object. The support ring 105 is approximately horseshoe-shaped in plan view and has a lateral recess 106 for the leads of the stators. It is made of non-ferromagnetic material to avoid field distortions.

Alternativ dazu ist in Fig. 9 ein Meßkopf 200 dargestellt, der im oberen Teil einen Aufnahmekegel 210 für unterschiedlich ausgebildete Prüflinge bildet. Dabei ist der Aufnahmewinkel des Aufnahmekegels 210 so bemessen, daß die Spulenanordnungen sich immer innerhalb der Wicklung des Statorsystems befinden. Eine gewisse Verkippung mit einem Neigungswinkel bis zu etwa 5° ist somit möglich. Drei Spulenanordnungen 201 bis 203 als Sensoren sind in diesem Fall konzentrisch angeordnet.As an alternative to this, a measuring head 200 is shown in FIG. 9, which forms a receiving cone 210 for test specimens of different designs in the upper part. The receiving angle of the receiving cone 210 is dimensioned such that the coil arrangements are always within the winding of the stator system. A certain tilt with an inclination angle of up to about 5 ° is therefore possible. In this case, three coil arrangements 201 to 203 as sensors are arranged concentrically.

Insbesondere die Vorrichtung gemäß Fig. 9 stellt also einen universellen Prüfkopf dar, mit dem unabhängig von der Art der gewählten Spulenanordnung bei den üblichen Statorsystemen der Praxis gemessen werden kann. Er ist für die unterschiedlich vorkommenden Polpaarzahlen, für die zu erwartende Blechpaket dicke und die üblichen Durchmesser brauchbar, so daß er bei einem breiteren Typenspektrum nicht gewechselt werden muß. Dimensioniert ist dabei das Sensorspulensystem für den kleinsten vorkommenden Innendurchmesser. Es kann direkt an eine Auswerteelektronik angeschlossen werden.In particular, the device according to FIG. 9 thus represents a universal test head with which measurements can be carried out in the usual stator systems in practice, regardless of the type of coil arrangement selected. It can be used for the different number of pole pairs, the thickness of the laminated core to be expected and the usual diameters, so that it does not have to be changed over a wider range of types. The sensor coil system is dimensioned for the smallest inside diameter. It can be connected directly to evaluation electronics.

Prinzipiell können die Meßköpfe gemäß Fig. 8 und Fig. 9 als separate Prüfeinrichtungen jeweils mit einer eigenen Aus werteelektronik oder aber auch als Teil eines umfassenden Prüfautomaten vorgesehen sein. Im ersten Fall ist als Aus werteelektronik insbesondere ein Mikrocontroller vorhanden; dagegen wird im zweiten Fall von einem Personal-Computer Gebrauch gemacht, mit dem zusätzlich eine statistische Aus wertung der Ergebnisse und graphische Darstellung auf einem Bildschirm möglich ist.In principle, the measuring heads according to FIG. 8 and FIG. 9 can be provided as separate test devices each with their own evaluation electronics or as part of a comprehensive automatic test machine. In the first case, a microcontroller is present as evaluation electronics; on the other hand, use is made of a personal computer in the second case, with which a statistical evaluation of the results and graphic display on a screen is also possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung wurde insbesondere zur Prüfung von Statorwicklungen für Dreh strommotoren beschrieben, bei denen aufgrund der Symmetrie der umlaufenden Dreh- bzw. Wanderfelder im Normalfall ein auf einen Kreis umlaufendes Signal zu erwarten ist und jede Abweichung auf einen signifikanten Fehler hindeutet. Aber auch für andere Anwendungen von Statorsystemen, die z. B. mit Einphasenwechselstrom und Kondensatorhilfsphase arbeiten, ist die Erfindung anwendbar. In diesem Fall kann bei korrekt ver drahtetem Statorsystem bereits eine Abweichung des Signals von der Kreisform vorliegen, die als Master-Kurve in einem Computer eingespeichert ist. Abweichungen von dieser gespeicherten Norm kurve werden als Fehler erkannt.The method according to the invention and the associated device was especially used to test stator windings for turning current motors described in which due to the symmetry the rotating fields or hiking fields in the normal case a circular signal is expected and each Deviation indicates a significant error. But also for other applications of stator systems, e.g. B. with Single phase alternating current and capacitor auxiliary phase are working the invention applicable. In this case, ver wired stator system already a deviation of the signal from the circular shape are present as a master curve in a computer is stored. Deviations from this saved standard curves are recognized as errors.

Claims

1. A method for testing the rotating field in stator systems, in particular in stator windings of three-phase motors, by detecting the electromagnetic induction when the number of pole pairs in the stator system is predetermined, the number of which corresponds to the number of pole pairs in the stator system, with the following features:

- The coil arrangements are placed in an open stator system without a built-in rotor,
- in each coil arrangement, measurements are made with two individual coils that are electrically offset by 90 °,
the induction voltages generated in the individual coils are detected,
- By evaluating the measuring voltages according to amplitude and phase, a signal which can be discriminated with regard to a correct switching of the winding or with regard to switching errors is derived.

2. The method according to claim 1, characterized in that that for stator systems with n Pole pairs such n coil arrangements are used that mechanically offset from each other by 360 ° / n are.

3. The method according to claim 2, characterized in that that for a stator with a Pole pair a single coil arrangement in the center of the stator bore is used.

4. The method according to claim 2, characterized in that for a stator with two Pole pairs two coil arrangements that mechanically against each other are arranged offset by 180 ° can be used.

5. The method according to claim 2, characterized in that for a stator with three Pole pairs three coil arrangements that mechanically against each other are arranged offset by 120 ° can be used.

6. The method according to claim 1, characterized in that as coil assemblies Cross-coil arrangements are used.

7. The method according to claim 6, characterized in that that the individual coils of the used Cross-wound bobbins are perpendicular to each other.

8. The method according to claim 1, characterized in that as coil arrangements segment coil arrangements be used.

9. The method according to claim 8, characterized in that the individual coils of the used Segment coils mechanically offset by 90 ° / p are arranged, where p is the number of pole pairs (= 2p poles) in the stator system.

10. The method according to claim 8, characterized in that of each segment coil in Stator system a segment of 180 ° / p is covered.

11. Device for performing the method according to claim 1 or one of claims 2 to 10, with a measuring and evaluation means carrying measuring head, the number and arrangement of which is designed for the test object, characterized in that on the measuring head ( 100 , 200 ) for a different number of pole pairs (p) of a stator designed coil arrangements ( 101-103 , 201-203 ) are arranged, whereby the measuring head ( 100 , 200 ) can be used as test objects in different stator systems ( 1, 2, 3 ), and that the measuring head ( 100, 200 ), evaluation electronics for evaluating the measured induction voltages and displaying the measurement result is assigned.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the coil arrangements ( 101-103 ) are arranged in a disc shape one above the other.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the height of the stacked coil arrangements ( 101-103 ) is in the same order of magnitude as the smallest package thickness of the test specimens.

14. The apparatus according to claim 11, wherein the coil arrangements consist of segment coils, characterized in that the segment coils ( 201-203 ) are arranged concentrically.

15. The apparatus according to claim 11, characterized in that the measuring head ( 100 ) has a support ring ( 105 ) for the stator system ( 1 , 2 , 3 ), which is dependent on the test specimen diameter.

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the support ring ( 105 ) consists of non-ferromagnetic material.

17. The apparatus according to claim 15, characterized in that the bearing ring ( 105 ) is hoof iron-shaped with a recess ( 106 ) for the feed lines.

18. The apparatus according to claim 11, characterized in that the measuring head ( 200 ) forms a receiving cone ( 210 ) for the test object.

19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the angle of inclination of the receiving cone ( 210 ) is dimensioned such that the coil arrangements ( 201-203 ) are within the winding of the stator system.

20. The apparatus according to claim 11, characterized ge indicates that the evaluation electronics Is microcontroller.

21. The apparatus according to claim 11, characterized ge indicates that the evaluation electronics Personal computer (PC) is a complete mistake analysis is delivered.