DE69527172T2

DE69527172T2 - Methoden und Apparate zur Ankermessung

Info

Publication number: DE69527172T2
Application number: DE69527172T
Authority: DE
Inventors: Carlo Domenichini; Mauro Tarchi
Original assignee: Axis SpA
Current assignee: Axis SpA
Priority date: 1994-08-01
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2015-07-26
Also published as: CA2154736A1; US5550477A; EP0695946A3; EP0695946A2; DE69527172D1; EP0695946B1; ES2179082T3

Description

Hinterrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen von Rotoren. Genauer bezieht sich die Erfindung auf Verfahren und eine Vorrichtung zum Sicherstellen, dass Rotorenspulen und Spulenführungsverbindungen zu Rotorenkollektoren richtig geformt werden.
Es ist bekannt, die Spulen und Spulenführungsverbindungen von Rotoren durch die Messung des Widerstands der Rotorenspulen und Spulenführungen zu testen. Wenn der Widerstand einer Spule oder Spulenführung als zu groß erkannt wird, kann der Rotor zurückgewiesen werden. Eine solche Vorrichtung zum Testen von Rotoren ist im US-Patent 4,651,086 gezeigt, welche eine Maschine beschreibt, welche den Widerstand von Spulen und Spulenführungsverbindungen misst unter Verwendung einer Anordnung, in welcher die Spannung in zwei getrennten Führungen unter Verwendung eines Rückkopplungskreises gleichgesetzt wird. Da die Spannung in diesen beiden Führungen gleich ist, wird Strom daran gehindert, durch eine Anzahl der Spulen zu fließen, was den Widerstand einer einzelnen Spulenführungsverbindung messbar macht. Dennoch ist es in der Anordnung, welche in dem oben genannten US-Patent 4,651,086 beschrieben ist, nicht möglich, gleichzeitig mehr als einen Spulenführungsverbindungswiderstand zu messen und mehr als eine Spulenwiderstandsmessung durchzuführen. Um N Spulenführungsverbindungswiderstände und N Spulenwiderstände zu messen sind N Messschritte nötig. Da jeder Schritt der Messung einer Gruppe von Widerständen (d. h. einen Spulenführungswiderstand und einen Spulenwiderstand) einen endlichen Mindestzeitbetrag dauert, wäre es wünschenswert, den Durchlass solcher Rotorentester zu erhöhen, indem die Anzahl der Messschritte, welche durchgeführt werden müssen, reduziert wird, ohne die Zeit, welche für jeden Messschritt nötig ist, wesentlich zu erhöhen.
Eine Vorrichtung zum Testen eines Rotors mit weniger Messschritten ist im US- Patent 5,140,276 gezeigt. Dennoch setzt die Vorrichtung nach US-Patent 5,140,276 die Spannung in einem Paar von Führungsverbindungen nicht gleich, wie es die Anordnung nach dem obigen US-Patent 4,651,086 tut. Das Ergebnis ist ein unerwünschter Stromfluss durch einige der Spulen, was die Akkuratheit der Widerstandsmessungen reduziert. Ein weiterer Nachteil des Testapparates nach der US-5,140,276 ist, dass es nicht möglich ist, die einzelne Messung eines Spulenführungsverbindungswiderstands durchzuführen. Es müssen eher Paare von diametral entgegengesetzten Führungsverbindungswiderstände gemeinsam gemessen werden. Aufgrund dieser Einschränkung bestimmt die Testvorrichtung nach US 5,140,276 nicht den Status jeder einzelnen Spulenführungsverbindung, was zu Ungenauigkeiten führen kann. Beispielsweise ist manchmal einer der beiden Widerstände ungewöhnlich gering und kompensiert ungewollt den unnormal hohen Widerstand der anderen Führungsverbindungen in dem Paar, da nur der Durchschnittswiderstand zweier Führungsverbindungen bekannt ist. Das Ergebnis ist, dass die Testvorrichtung der US-5,140,276 möglicherweise beim Detektieren bestimmter fehlerhafter Führungsverbindungen versagt, welche detektiert worden wären, wenn die Führungsverbindungswiderstände einzeln gemessen worden wären.
Daher wäre es wünschenswert, eine verbesserte Methode und ein Verfahren zum Rotortesten zu schaffen, welche die einzelne Messung von Spulenführungsverbindungswiderständen gestatten, und es gestatten, dass die Spulenführungsverbindungswiderstände und Spulenwiderstände eines Rotors in weniger Schritten, als bisher möglich, gemessen werden.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen von Rotoren zu schaffen, wobei einzelne Rotorenspulenführungsverbindungswiderstände und Rotorenspulenwiderstände in ca. der Hälfte der bisher nötigen Schritte gemessen werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Dieses und weitere Ziel der Erfindung werden gemäß den Prinzipien der Erfindung erzielt, indem eine verbesserte Rotorentestmaschine und Bedienverfahren geschaffen werden. Die Vorrichtung verwendet einen Regelkreis, um die Spannung in zwei bestimmten Spulenführungsverbindungen auszugleichen, so dass kein Strom zwischen diesen Verbindungen oder über dazwischenliegenden Spulen fließt. Zwei getrennte Schaltungen werden verwendet, um Strom in mindestens zwei der Spulenführungsverbindungen und in zwei der Spulen zu erzeugen. Die erste Schaltung erzeugt einen Gleichstrom. Die zweite ist eine Wechselschaltung, welche so gesteuert werden kann, dass ein Strom erzeugt wird, welcher ausreicht, die Spannung in den beiden bestimmten Spulenführungsverbindungspunkten auszugleichen. Die ersten und zweiten Schaltungen können Stromquellen oder Spannungsgeneratoren sein, welche hintereinandergeschaltet sind mit Amperemetern. In jedem Fall ist der Wert des in jeder Spulenführungsverbindung und Spule erzeugten Stroms bekannt.
Vier Voltmeter werden zur Messung von zwei getrennten Spulenführungsverbindungsspannungen und zwei Spulenspannungen in jedem Messschritt verwendet. In Kombination mit den bekannten Strömen, welche durch die Spulenführungsverbindungen und Spulen fließen, werden diese Spannungen verwendet, um die einzelnen Widerstände von zwei Spulenführungsverbindungen und von zwei einzelnen Spulen in einem einzigen Messschritt zu bestimmen. Typischerweise werden N/2 +1 Messschritte für die Messung aller gewünschter Spulenwiderstände und Spulenführungsverbindungswiderstände in einem Rotor mit N Spulen benötigt.
Weitere Merkmale der Erfindung, ihre Art und verschiedene Vorteile werden anhand der Begleitzeichnungen und der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform offensichtlich.

Kurzbeschreibung der Figuren

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Elektromotorrotors, zeigend die Rotorspulen, welche in die Rotorschlitze gewunden sind, und zwingend die Positionierung der Spulenführungsverbindungen.
Fig. 2 ist ein Schaltdiagramm, die die Messung verschiedener Spulenführungsverbindungswiderständen und Spulenwiderständen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt
Fig. 3 ist ein Schaltdiagramm, die die Bezeichnung, welche zum Kennzeichnen der Spulenführungsverbindungen und Spulen in einem Rotor mit 12 Spulen verwendet wird, zeigt.
Fig. 4 ist eine Tabelle, welche die Spulenführungsverbindungswiderstände und Spulenwiderstände zeigt, welche für jeden Schritt in einem 12-spuligen Rotor gemessen werden, wenn die Vorrichtung so angeordnet ist, dass Spulenführungsverbindungswiderstände gemessen werden, welche diametral entgegengesetzt sind.
Fig. 5 ist eine Tabelle, welche die Spulenführungsverbindungswiderstände und Spulenwiderstände zeigt, welche bei jedem Schritt für einen 1-spuligen Rotor gemessen werden, wenn die Testvorrichtung so angeordnet ist, dass Spulenführungswiderstände gemessen werden, welche durch einen -1-Indexwert von der diametral entgegensätzlichen Anordnung versetzt werden, welche aus den Messungen nach Fig. 4 resultiert.
Fig. 6 ist ein Schaltdiagramm einer Testanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, welches die verschiedenen Verbindungen zeigt, die hergestellt werden, wenn ein Rotor mit sechs Spulen getestet wird.
Fig. 7 ist ein schematisches und Schaltdiagramm, welches die Verwendung bestimmter Kontaktglieder zum elektrischen Kontaktieren jeder der Kollektorlamellen eines Rotors ohne Drehen des Rotors zeigt.
Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm der Testvorrichtung, welche die verschiedene Verbindungen zwischen den Kollektorlamellen, dem Schaltermodul, der Messkarte und dem Hauptregler zeigt.
Fig. 9 ist ein schematisches Diagramm ähnlich dem nach Fig. 2, in welchem die hintereinandergeschalteten Spannungsgeneratoren und Amperemeter durch Stromquellen ersetzt wurden.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Eine Elektromotorrotor 2 ist in Fig. 1 gezeigt. Der Rotor 2 weist eine Reihe von Rotorschlitzen 4 auf, in welche Draht 6 gewunden ist, um Spulen 8 zu bilden. An geeigneten Stellen während des Wickelprozesses wird der Draht 6 typischerweise um Mitnehmer 10 des Kollektors 12 gewunden, um Spulenführungsverbindungen 14 zu schaffen. Spulenführungsverbindungen 14 können auch ohne die Verwendung von Mitnehmern 10 gebildet werden, indem eine alternative Technik verwendet wird, in welcher Draht 6 in verschiedene Kollektorschlitze gewickelt wird. Unabhängig von der Technik, welche verwendet wird, um die Spulenführungsverbindungen 14 zu schaffen, verbinden die Verbindungen die Spulen 8 elektrisch mit den Kollektorlammelen 16. In kompletten Elektromotoren berühren Bürsten die Lammellen 16, um die Spulen 8 mit Strom zu versorgen.
Während der Herstellung von Rotoren müssen stabile elektrische und mechanische Spulenführungsverbindungen zwischen den Drähten 6 jeder Spule 8 und Lammellen 16 gebildet werden. Um eine haltbare Verbindung zwischen dem Draht 6 und den Lamellen 16 mit Mitnehmern 10 zu schaffen, wird eine Schmelzmaschine verwendet welche benutzt wird, um die Mitnehmer 10 zu erhitzen und sie auf den Drähten 6 zusammenzudrücken. Obwohl die zum Bilden der Drahtführungsverbindungen 14 verwendeten Maschinen typischerweise recht verlässlich sind, ist es wünschenswert einige, wenn nicht alle, Rotoren 2 zu testen, um die bestmöglichen Testergebnisse zu erhalten, um festzustellen, dass die Spulenführungsverbindungen 14 richtig geformt wurden. Wenn einige der Spulenführungsverbindungen 14 mit beispielsweise unzureichender Hitze und Druck während des Schmelzens gebildet wurden, sind diese Verbindungen vielleicht nicht so verlässlich, wie sie sein sollten. Da solche fehlerhafte Verbindungen durch höhere als übliche Widerstände gekennzeichnet sind, ist es möglich, Spulenführungsverbindungen 14 zu testen, indem der Widerstand jeder einzelnen Verbindung gemessen wird. Wenn eine Spulenführungsverbindung 14 auf einem Rotor 2 als einen unnormal hohen Widerstand aufweisend erkannt wurde, kann dieser Rotor zurückgewiesen werden.
Wenn viele der Spulenführungsverbindungen Widerstände aufweisen, die höher als normal sind, ist es möglich, dass die Maschine, welche verwendet wird, um Spulenführungsverbindungen zu schaffen, nicht richtig justiert ist oder gewartet werden muss. Routinetests von Rotoren können daher verwendet werden, um die verlässliche Anordnung der Spulenführungsverbindungen 14 sicherzustellen.
Zusätzlich zum Überwachen des Zustandes der Spulenführungsverbindungen 14 ist es wünschenswert, in der Lage zu sein, die Widerstände der Spulen 8 zu messen, da auf diese Art die Fortläufigkeit des Drahtes 6 in jeder der Spulen 8 getestet werden kann. Wenn der gemessene Widerstand einer Spule 8 nicht innerhalb normaler Toleranzen liegt, kann der Rotor zurückgewiesen werden.
Ein Teil einer Testvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. Die Testvorrichtung weist Kontaktelemente 18, 20, 22, 24, 26, 28 und 30 auf, welche engen elektrischen Kontakt mit den Kollektorlammellen 16 herstellen Der Kontaktwidersand zwischen den Kontaktelemente und den Kollektorlammellen 16 ist vernachlässigenbar und daher in den Schaltdiagrammen nach Fig. 2 nicht gezeigt. Die Widerstände der verschiedenen Spulenführungsverbindungen sind durch die Widerstände 32, welche als RSi, RSi+1 usw. gekennzeichnet sind, dargestellt. Der Rotor 2 in Fig. 2 weist 12 Spulen 8 und 12 übereinstimmende Lammellen 16 auf, es können jedoch alle Rotoren mit einer Anzahl an Spulen 8 über sechs unter Verwendung der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung getestet werden. Im Allgemeinen weist ein Rotor N Spulen 8 und N zugehörige Lammelen 16 auf, welche in N Spulenführungsverbindungen 14 mit den Spulen verbunden sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die einzelnen Widerstände jeder der N Spulen 8 und der N Spulenführungsverbindungen 14 in N/2+1 Messschritten erzielt werden, gegenüber den N Messschritten, welche früher notwendig waren.
Während eines Messschrittes wird durch die Gleichstrom erzeugende Schaltung ein Strom in der Spule RBi erzeugt. Beispielsweise kann ein Spannungsgenerator GL verwendet werden, um die Spannung über die Kollektorlammellen 34 und 36 zu legen. Amperemeter AL kann dann den Strom messen, welcher durch den Führungsverbindungswiderstand RSi, Spulenwiderstand RBi und Führungsverbindungswiderstand RS(i-1) fließt. Alternativ kann eine Gleichstromquelle zwischen den Lammellen 34 und 36 verwendet werden, um einen bekannten Strom auf den Führungsverbindungswiderstand RSi, Spulenwiderstand RBi und Führungsverbindungswiderstand RS(i-1) aufzubringen. Gleichgültig, ob ein hintereinandergeschalteter Spannungsgenerator und ein Amperemeter oder eine Gleichstromquelle verwendet werden, misst das Voltmeter VL1 vorzugsweise die Spannung über Kollektorlammellen 36 und 38. Das Voltmeter VL2 misst vorzugsweise die Spannung über Lamellen 34 und 38.
Die Wechselstrom erzeugende Schaltung wird ebenfalls verwendet, um einen Wechselstrom in dem Führungsverbindungswiderstand RS(i+N/2), Spulenwiderstand RB(i+N/2)+1 und Führungsverbindungswiderstand RS(i+N/2)+1 zuerzeugen. Beispielsweise kann eine Spannung über die Kollektorlamellen 40 und 42 durch den Spannungsgenerator GR angelegt werden. Der Strom, welcher durch den Führungsverbindungswiderstand RS(i+N/2) und Spulenwiderstand RB(i+N/2)+1 und RS(i+N/2)+1 fließt, kann dann durch den Amperemeter AL gemessen werden. Alternativ kann eine Wechselstromquelle zwischen den Lammellen 40 und 42 verwendet werden, um einen bekannten Strom zu erzeugen.
Unabhängig davon, ob die Wechselstrom erzeugende Schaltung ein hintereinandergeschalteter Spannungsgenerator und Amperemeter oder eine Stromquelle ist, misst das Voltmeter VR1 vorzugsweise die Spannung über den Kollektorlammellen 42 und 44. Das Voltmeter VR2 misst vorzugsweise die Spannung über den Lamellen 40 und 44.
Die Spannungsniveaus in den Kollektorlamellen 38 und 44 werden beobachtet und der Spannungsgenerator GR oder eine Wechselstromquelle wird demgemäss gesteuert, um sicherzustellen, dass die Spannung zwischen der Kollektorlamelle 38 und der Kollektorlamelle 44 vernachlässigenbar ist. Die Implementierung dieser Art von Rückkopplungsschleife wird durch den Regelkreis 46 schematisch gezeigt, welcher ein Steuersignal im Ausgabeterminal 48 erzeugt, welches verwendet wird, um den Generator GR oder die Wechselstromquelle über den Steuerkreis 50 zu steuern, welche getrennte Schaltungen sein können oder Schaltungen, welche in dem Generator GR und dem Amperemeter AR oder innerhalb der Wechselstromquelle sein können.
Da die Spannung in den Kollektorlammellen 38 und 44 genau gleich ist, fließt kein Strom zwischen diesen beiden Punkten. Als Ergebnis fließt kein Strom in den Führungsverbindungswiderständen RS(i+1), Spulen RB(i+2), RB(i+3), RB(i+4) und RB(i+N/2)-1 und Führungsverbindungswiderstand RS(i+N/2)-1. Daraus folgt, dass kein Strom in den direkt benachbarten Spulen RB(i+1) und RB(i+N/2) fließt. Da kein Strom in den Führungsverbindungswiderständen RS(i+1) und RS(i+N/2)-1 und Spulen RB(i+1) und RB(i+N/2) fließt, repräsentieren die Spannungen V0L1 und V0RI, welche durch die Voltmeter VL1 und VR1 gemessen werden, den Spannungsabfall über Führungsverbindungswiderständen RSi und RS(i+N/2). Die Ströme IL und. IR welche durch diese jeweiligen Widerstände fließen, werden entweder durch die Amperemeter AL und AR gemessen oder sind bekannte Ausgaben der Quellen für Gleich- und Wechselstrom. Die Führungsverbindungswiderstände können somit wie folgt berechnet werden: RSi = V0L1/IL und RS(i+N/2) = V0R1/IR.
Es ist nicht notwendig, die Eingabeterminals des Regelkreises 46 mit den Kollektorlammellen 38 und 44 zu verbinden, um einen Stromfluss durch die Spulen RB(i+1) und RB(i+N/2) zu vermeiden, obwohl diese Anordnung im Allgemeinen bevorzugt wird. Wenn die Spannungen in den Endpunkten einer oder mehrerer der Spulen, welche die Spulen Rb(i+1) und RB(i+N/2) verbinden, gleich sind, fließt kein Strom durch die Spulen Rb(i-1) und RB(i+N/2).
Zusätzlich dazu, dass man die beiden unabhängigen Führungsverbindungswiderstände RSi und RS(i+N/2) erhält, wird die Anordnung in Fig. 2 verwendet, um die beiden Spulenwiderstände RBi und RB(i+N/2)+1 zu erzielen. Das Voltmeter VL2 wird vorzugsweise verwendet, um die Spannung V0L2 über den Kollektorlamellen 38 und 34 zu messen. Desgleichen wird das Voltmeter VR2 vorzugsweise verwendet, um die Spannung Vom über den Kollektorlammellen 44 und 40 zu messen. Die Spannung in der Kollektorlammelle 34 ist im Allgemeinen leicht unterschiedlich zu der Spannung in der Kollektorlammelle 40. Das Ergebnis ist, dass ein kleiner Strom I&sub0; durch die Spulenführungsverbindung RS(i-1), Spulen RB(i-1), RB(i-2), RB(i-3), RB(i-4) und Spulenführungsverbindung RS(i+N/2)+1 fließt. Die Spulenwiderstände RBi und RB(i+N/2)+1 können daher durch die Gleichungen 1 und 2 beschrieben werden.
RBi = V0L2/IL - ((IL - I&sub0;) * RS(i - 1))/IL (1)
RB(i + N/2) + 1 = V0R2/IR - ((IR + I&sub0;) * RS(i + N/2) + 1/IR (2)
Es kann gezeigt werden, dass das Vielfache von I&sub0; ein Bruch der Differenz zwischen IR und IL ist. Da die Vielfachen von IR und IL typischerweise innerhalb höchstens ein paar Prozent voneinander liegen, ist I&sub0; nicht größer als höchstens ein paar Prozent von IR und IL. Des Weiteren sind in der Praxis die gemessenen Werte der Führungsverbindungswiderstände typischerweise in der Größe von Mikroohm, wobei die Werte der typischerweise gemessenen Spulenwiderstände im Bereich von Milliohm liegen. Somit können die Gleichungen 1 und 2 durch die Gleichungen 3 und 4 sehr akkurat angenähert werden.
RBi = V0L2/IL (3)
RB(i + N/2) + 1 V0R2/IR (4)
Es ist somit möglich, vier Spannungs- und zwei Strommessungen innerhalb eines einzigen Messschritts durchzuführen. Diese Messungen gestatten es, zwei Führungsverbindungswiderstände und zwei Spulenwiderstände zu bestimmen.
Obwohl die Spannung Vol vorzugsweise unter Verwendung eines Voltmeters gemessen wird, welches zwischen den Kollektorlammelen 36 und 38 verbunden ist, kann das Voltmeter VL1 ausreichend zwischen der Kollektorlammelle 36 und einer beliebigen Kollektorlamelle verbunden sein, welche mit den Spulen, die die Spulen RB(i+1) und RB(i+N/2) verbinden, wie z. B. die Spulen RB(i+2), RB(i+3) etc., verbunden ist. Beispielsweise, wenn das Voltmeter VL1 zwischen der Lammelle 36 und der Lamelle 44 verbunden ist, ist die gemessene Spannung dieselbe, wie jene, welche gemessen wird, wenn das Voltmeter VL1 zwischen den Lamellen 36 und 38 verbunden ist. In derselben Weise ist das Voltmeter VR1 vorzugsweise zwischen den Kollektorlammellen 42 und 44 verbunden, kann jedoch, wenn gewünscht, stattdessen zwischen den Kollektorlamellen 42 und jeder der Kollektorlamellen verbunden sein, welche mit den Spulen verbunden sind, die sich an die Spulen RB(i+1) und RB(i+N/2) anschließen, wie z. B. den Lamellen 42 und 38, oder zwischen den Lamellen 42 und 45. Unabhängig davon, welche dieser Verbindungen hergestellt wird, ist die gemessene Spannung V0R1 dieselbe.
Die Voltmeter VL2 und VR2 können auch mit den Kollektorlammellen auf andere zufriedenstellende Weise verbunden werden. Das Voltmeter VL2 kann zwischen der Kollektorlamelle 34 und jeder anderen Kollektorlamelle verbunden sein, welche mit den Spulen verbunden ist, die mit den Spulen RB(i+1) und RB(i+N/2) verbunden sind. Eine andere mögliche, jedoch weniger wünschenswerte Anordnung wäre es, das Voltmeter VL2 zwischen der Lamelle 34 und der Lamelle 36 zu verbinden. Das Voltmeter VR2 kann zwischen der Kollektorlamelle 40 und jeder der Kollektorlamellen verbunden sein, welche mit den Spulen verbunden sind, die mit den Spulen RB(i+1) und RB(i+N/2) verbunden sind. Das Voltmeter VR2 kann auch zwischen den Kollektorlamellen 40 und 42 verbunden sein. Andere Verbindungen sind möglich, wenn die Messschaltung auf den rechten und linken Seiten der Fig. 2 zu höheren oder niedrigeren Indexwerten bewegt wird, z. B. wenn die Schaltung auf der rechten Seite von Fig. 2 mit den Kollektorlamellen 42, 44 und 45 verbunden wäre, würden die verschiedenen zugelassenen Voltmeterverbindungen reduziert.
Als allgemeiner Lehrsatz sind N/2+1 Messschritte nötig, um jeden der Widerstände der Spulenführungsverbindungen 14 und Spulen 8 eines Rotors mit N Führungsverbindungen und N Spulen zu messen. Dieses Erfordernis ist in den Figs. 3, 4 und S für einen 12-spuligen Rotor illustriert. Wie in Fig. 3 gezeigt, wurden die Spulenführungsverbindungswiderstände mit RS1 - RS12 bezeichnet. Die Spulenwiderstände wurden mit RB1-RB12 bezeichnet. Unter Verwendung der obigen Anordnungsart sind die Voltmeter vorzugsweise auf der linken Seite der Fig. 3 zwischen den Kollektorlamellen 52 und 54 verbunden und auf der rechten Seite der Fig. 3 zwischen den Lamellen 52 und 56, zwischen den Lamellen 58 und 60 und zwischen Lamellen 58 und 62. Ein hintereinandergeschalteter Amperemeter und Gleichspannungsgenerator oder eine Gleichstromquelle sind zwischen den Lamellen 52 und 54 verbunden. In gleicher Weise sind eine Wechselstrom erzeugende Schaltung wie ein Amperemeter und ein Wechselspannungsgenerator oder eine Wechselstromquelle zwischen den Lamellen 58 und 60 hintereinandergeschaltet. Eine Rückkopplungsschleife wird geschaffen, um ein Steuersignal zur Wechselstrom erzeugenden Schaltung rückzukoppeln, um die Spannungsunterschiede zwischen den Lamellen 56 und 62 auf einem vernachlässigenbaren Wert zu halten, wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben.
Wie in Fig. 4, gezeigt werden die Werte von RS1, RB1, RS7 und RB8 im ersten Messschritt erzielt. Sieben Messschritte sind notwendig, um den Rotor komplett zu testen, da der Wert von RB7 erst im siebten Schritt erzielt werden kann. Es ist auch möglich, die Widerstände der Spulenführungsverbindungen 14 und der Spulen 8 unter Verwendung der Anordnung nach Fig. 2 und 3 zu messen, wobei jedoch die Verbindungen zu den Kollektorlamellen 16 auf der rechten Seite der Fig. 2 und 3 je in den nächst niedrigeren Indexwert verschoben werden (z. B. i+N/2 wird i+N/2-1 usw.). In Fig. 2 wären die Voltmeter VL1 und VL2, das Amperemeter AL und der Generator GL (oder die Gleichstromquelle) wie zuvor beschrieben verbunden. Das Voltmeter VR1 wäre zwischen den Lamellen 45 und 44 verbunden und das Voltmeter VR2 wäre zwischen den Lamellen 45 und 42 verbunden. Die hintereinandergeschalteten Generator GR und Amperemeter AR (oder die Wechselstromquelle) wären zwischen den Lammellen 42 und 44 verbunden. In diesem Fall werden die Widerstände RSi, RBi, RS(i+N/2-1) und RB(i+N/2) im ersten Messschritt erhalten. In gleicher Weise würden die zuvor beschriebenen Verbindungen mit den Komponenten auf der linken Seite von Fig. 3 in der Anordnung in Fig. 3 erzielt, wobei die Voltmeter auf der rechten Seite von Fig. 3 zwischen den Lamellen 60 und 64 und zwischen 62 und 64 verbunden wären. Im ersten Messschritt würden die Werte für RSi, RB1, RS6 und RB7 erzielt, wie in Fig. 5 gezeigt.
Obwohl die Widerstände in anderer Reihenfolge gemessen werden können, wenn die Messschaltung bezüglich der Anordnung verschoben wird, welche verwendet wird, um diametral entgegengesetzte Spulenführungswiderstände zu messen, ist die selbe Anzahl von Schritten nötig, um alle 24 gewünschten Widerstände zu erzielen. Wenn die Widerstandsmessschaltung auf der rechten Seite von Fig. 2 weiter verschoben wird, als die Positionen, in welchen das Kontaktelement 26 RS(i+N/2)-1 kontaktiert (oder in der umgekehrten Richtung RS(i+N/2)), werden mehr als N/2+1 Schritte benötigt, um alle gewünschten Widerstände zu erhalten. Beispielsweise sind eher acht als sieben Messschritte nötig, wenn der erste der Spulenführungsverbindungswiderständen, der gemessen wird, RS(i+N/2)-2 oder RS(i+N/2+1) ist.
Die beiden Positionen, in welchen die geringste Anzahl an Messschritten benötigt wird, um alle gewünschten Widerstände zu messen, sind daher, wenn die Widerstandsmessschaltung auf der linken Seite von Fig. 2 so positioniert ist, dass der Spulenführungsverbindungswiderstand RSi und die Widerstandsmessschaltung auf der rechten Seite von Fig. 2 verbunden sind, um entweder RS(i+N/2) oder RS(i+N/2)-1 zu messen. Von diesen beiden Anordnungen wird vorzugsweise im Allgemeinen die erstere benutzt, da in diesem Fall ein zusätzlicher Spulenwiderstand (RB(i+N/2)) zwischen den beiden Eingabeterminals eingeschaltet wird, um die Schaltung 46 zu steuern, wenn die Spannungsdifferenz wischen den Kollektorlamellen 38 und 44 so gering wie möglich gehalten wird. Der zusätzliche Spulenwiderstand erhöht das Spannungssignal, das für einen gegebenen Stromfluss durch die Spulen zwischen den Lamellen 38 und 44 resultiert, wodurch die Empfindlichkeit, mit welcher diese Spannungsmessung durchgeführt wird, erhöht wird.
Die Anordnung, in welcher die Widerstandsmessschaltung auf der linken Seite von Fig. 2 so positioniert ist, um den Spulenführungsverbindungswiderstand RS1 zu messen, und die Widerstandsmessschaltung auf der rechten Seite von Fig. 2 positioniert ist, um RS(i+N/2) zu messen, ist wesentlich, wenn ein Rotor mit sechs Spulen verwendet wird. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist es möglich, die verschiedenen Widerstände eines sechsspuligen Rotors zu messen, indem der Generator GL und das Amperemeter AL (oder die Gleichstromquelle) zwischen den Kollektorlamellen L6 und L1, das Voltmeter VL1 zwischen den Lamellen L2 und L1, das Voltmeter VL2 zwischen den Lamellen L2 und L6, der Generator GR und das Amperemeter AR (oder die Wechselstromquelle) zwischen den Kollektorlamellen L5 und L4, das Voltmeter VR1 zwischen den Lamellen L3 und L4, das Voltmeter VR2 zwischen den Lamellen L3 und L5 verbunden werden. Die Rückkopplungsverbindung kann durch das Verbinden der Eingaben des Regelkreises 46 zwischen den Lamellen L2 und L3 erzielt werden. Während diese Anordnung möglich ist, wird die Anordnung nicht möglich, in welcher die Wiederstandsmessungsschaltung auf der linken Seite in Fig. 6 so positioniert ist, um den Spulenführungsverbindungswiderstand RSi (RS1) zu messen, und die Wiederstandsmessschaltung auf der rechten Seite in Fig. 6 so verbunden ist, um RS(i+N/2)-1 (RS3) zu messen, da beide Eingaben in den Regelkreis 46 mit der selben Lamelle (Lamelle L2) verbunden wären. Es wäre daher nicht möglich, den Fluss des Stroms in irgendeine der Spulen zu verhindern, wie es nötig ist.
Wie oben bemerkt, ist es notwendig N/2+1 Messschritte durchzuführen, um alle 2 N der gewünschten Widerstandswerte für die Spulenführungsverbindungen und Spulen zu erhalten. Dies ist dadurch begründet, dass, obwohl ein Führungsverbindungswiderstand und ein Spulenwiderstand mit dem selben Indexwert (z. B. RS1 und RB1) in einem einzigen Schritt unter Verwendung der Messschaltung auf der linken Seite von Fig. 2 (Voltmeter VL1 und VL2, Amperemeter AL und Generator GL - oder die Gleichstromquelle) erzielt werden können, es nicht möglich ist, gleich indizierte Führungsverbindungs- und Spulenwiderstände unter Verwendung der Messschaltung auf der rechten Seite von Fig. 2 (Voltmeter VR1 und VR2, Amperemeter AR und Generator GR - oder die Wechselstromquelle) zu erzielen. Mit der Messschaltung auf der rechten Seite von Fig. 2 können entweder sowohl RS(i+N/2) oder RS(B(i+N/2)+1 gemessen werden, aber es ist nicht möglich, beispielsweise gleichzeitig RS(i+N/2)-1 und RS(B(i+N/2) zu messen. Daher ist es notwendig, einen Messschritt durchzuführen, zusätzlich zu den ersten N/2 Schritten, um den schließlich benötigen Widerstand zu erhalten.
Die Vorrichtung nach Fig. 2 wird vorzugsweise implementiert, indem eine feststehende Messvorrichtung verwendet wird, welche elektrisch zwischen bestimmten Kollektorkontaktelementen für jeden Messschritt umschaltet, obwohl eine alternative Herangehensweise wäre, den Rotor bzgl. des feststehenden Kontaktelementes zu drehen. Wie in Fig. 7 gezeigt, kontaktieren die Kontaktelemente 66 direkt elektrisch jede der N Kollektorlamellen 16 des Kollektors 12 in der feststehenden Rotoranordnung.
Das Schaltermodul 68 umfasst geeignete elektrische Schaltungen, um eine Schnittstelle zwischen der Steuer- und Prozessschaltung (nicht gezeigt in Fig. 6) und dem Rotor zu schaffen. Vorzugsweise gibt es zwei Kontaktelemente 66 für jede Kollektorlamelle 16. In den Kollektorlamellen 16, in welchen es gewünscht ist, Signale gleichzeitig anzulegen und zu messen, wird ein erstes Kontaktelement 66 verwendet, um Signale anzulegen, und ein zweites wird verwendet, um Signale zu messen. Signalleitungen 70 verbinden das Schalterelement 68 mit den Kontaktelementen 66.
Das Schalterelement 68 umfasst vorzugsweise einen oder mehreren Schalter für jedes Kontaktelement 66. Das Schaltermodul 68 umfasst vorzugsweise auch ein Schieberegister, das programmiert werden kann, um die Schalter zu steuern, um die Spannungssignale von den Generatoren GL und GR oder die Stromsignale aus den Gleich- und Wechselstromquellen an die geeigneten Kollektorlamellen 16 anzulegen.
Wie in Fig. 8 gezeigt, ist das Schaltermodul 68 mit der Messkarte 72 verbunden, welche verwendet werden kann, um die digitalen Steuersignale zu generieren, welche nötig sind, um das Schieberegister im Schaltermodul 68 zu programmieren. Digitale Steuersignale werden von der Messkarte 72 über den Bus 74 zum Schaltermodul 68 geleitet. Die Spannungssignale aus den Generatoren GL und GR oder die Stromsignale aus der Gleich- und Wechselstromquelle werden dem Schaltermodul 68 über den analogen Bus 76 zugeführt. Wenn ein Spulen- oder Spulenführungsverbindungswiderstand gemessen wird, werden die Schalter innerhalb dem Schaltermodul 68 so gesteuert, dass die gemessenen Signale von den Kollektorlamellen 16 zur Messkarte 72 über den analogen Bus 68 geleitet werden. Die Messkarte 72 ist vorzugsweise eine konventionelle Industrie- Standardmesskarte, welche durch einen Hauptregler 80 gesteuert werden kann.
Der Hauptregler 80, welcher vorzugsweise auf einem Mikroprozessor basiert, führt Kontrollroutinen aus, welche die Messkarte 72 steuern, um die Funktionen der Generatoren GL und GR und Amperemeter AL und AR (oder der Gleich- und Wechselstromquellen) und Voltmeter VL1, VL2, VR1 und VR2 zu implementieren. Der Hauptregler 80 und die Messkarte 72 kommunizieren über den bidirektionalen Bus 82. Der Bus 82 bietet einen Weg für den Hauptregler 80, um Steuersignale der Messkarte 72 zuzuführen, welche die Operation der verschiedenen Signalmessungs- und Generierungsfunktionen der Messkarte 72 steuert. Zusätzlich kann die Messkarte 72 die analogen Signale aufarbeiten (z. B. durch analog-digital Umwandlung) und die konditionierten Messsignale dem Hauptregler 80 zuführen.
Obwohl eine Vielzahl von Schaltern, eine Messkarte und ein Mikroprozessor verwendet wurden, um die Signale aus den Führungsverbindungen und Spulen selektiv zu leiten, digitalisieren und verarbeiten, sind verschiedene andere Hard- und Softwareausführungsformen möglich. Beispielsweise könnte eine Messkarte vorgesehen werden, welche mehr Verarbeitungskapazitäten aufweist, so dass alles nötige digitale und analoge Verarbeiten der verschiedenen Messungen durchgeführt werden könnte, bevor die Ergebnisse dem Hauptregler zugeführt werden.
Wie oben beschrieben, kann die Gleichstrom erzeugende Schaltung durch hintereinandergeschaltete Gleichspannungs-Spannungsgenerator und Amperemeter gebildet werden. In gleicher Weise kann die Wechselstrom erzeugende Schaltung durch hintereinandergeschaltete Wechselspannungs-Spannungsgenerator und Amperemeter gebildet werden. Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welcher sowohl die Gleichstrom als auch die Wechselstrom erzeugenden Schaltungen durch Stromquellen gebildet werden, ist in Fig. 9 gezeigt. Es ist auch möglich, gemischte Anordnungen zu schaffen, in welchen eine Strom quelle als Gleichstrom erzeugende Schaltung und ein hintereinandergeschalteter Generator und Amperemeter für die Wechselstrom erzeugende Schaltung verwendet werden, und umgekehrt.
Es ist zu verstehen, dass das Voranstehende nur zur Illustration der Grundsätze der Erfindung dient und dass verschiedene Abwandlungen durch den Fachmann vorgenommen werden können, ohne von der Reichweite der Erfindung gemäß den Ansprüchen abzuweichen.

Claims

1. Vorrichtung zum Testen von Rotoren, worauf eine Vielzahl von hintereinandergeschalteten Drahtspulen, welche hiermit verbunden sind, so gewunden sind, um eine fortlaufende Drahtschlaufe zu bilden, wobei jede Spule ein Paar von Endpunkten aufweist und elektrisch mit zwei benachbarten Spulen und zwei Spulenführungsverbindungen an diesen Endpunkten verbunden ist, wobei der Rotor eine erste Spule aufweist, welche zwischen der ersten und zweiten Spulenführungsverbindung verbunden ist, eine zweite Spule, welche zwischen dritten und vierten Spulenführungsverbindungen verbunden ist und dritte und vierte Spulen, welche jeweils mit diesen ersten und zweiten Spulen verbunden sind, wobei die Vorrichtung umfasst:

Gleichstrom erzeugende Schaltung zum Erzeugen eines ersten Stroms in der ersten Spulenführungsverbindung und in der ersten Spule;

Wechselstrom erzeugende Schaltung zum Erzeugen eines zweiten Stroms in der dritten Spulenführungsverbindung und der zweiten Spule;

einen Regelkreis mit ersten und zweiten Eingabeterminals, welche mit der ersten bzw. zweiten bestimmten Spulenführungsverbindung, welche mit fünften bzw. sechsten Spulen verbunden sind, welche sich an die dritten bzw. vierten Spulen anfügen, verbunden sind, wobei der Regelkreis eine erste Spannung an der ersten bestimmten Spulenführungsverbindung und eine zweite Spannung an der zweiten bestimmten Spulenführungsverbindung misst, wobei der Regelkreis die den Wechselstrom erzeugende Schaltung dazu steuert, den zweiten Strom anzupassen, so dass die zweite Spannung im Wesentlichen gleich der ersten Spannung ist, wodurch der Fluss des Stroms in die dritte und vierte Spule, in die erste und zweite bestimmte Spulenführungsverbindung und in die fünfte und sechste Spule, welche sich an die dritte bzw. vierte Spule anfügen, vermieden wird;

eine erste Spannung messende Schaltung, welche über mindestens die erste Spulenführungsverbindung und die dritte Spule zum Messen einer ersten Spulenführungsverbindungsspannung verbunden ist, wobei ein erster Spulenführungsverbindungswiderstand auf der Basis der Spannung der ersten Spulenführungsverbindung und des ersten Stroms bestimmt wird; und

eine zweite Spannung messende Schaltung, welche über den mindestens dritten Spulenführungsverbindungswiderstand und die vierte Spule zum Messen einer zweiten Spulenführungsverbindungsspannung verbunden ist, wobei ein zweiter Spulenführungsverbindungswiderstand auf der Basis der zweiten Spulenführungsverbindungsspannung und des zweiten Stroms bestimmt wird;

eine dritte Spannung messende Schaltung, welche über mindestens die erste Spule zum Messen einer ersten Spulenspannung verbunden ist, wobei der erste Spulenwiderstand auf der Basis der ersten Spulenspannung und des ersten Stroms bestimmt wird;

eine vierte Spannung messende Schaltung, welche über mindestens die zweite Spule zum Messen einer zweiten Spulenspannung verbunden ist, wobei ein zweiter Spulenwiderstand auf der Basis der zweiten Spulenspannung und des zweiten Stroms bestimmt wird, wobei der erste Spulenführungswiderstand, der zweite Spulenführungswiderstand, der erste Spulenwiderstand und der zweite Spulenwiderstand mit einem einzigen Messschritt gemessen werden können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gleichstrom erzeugende Schaltung einen hintereinandergeschalteten Spannungsgenerator und ein Amperemeter umfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wechselstrom erzeugende Schaltung einen hintereinandergeschalteten Spannungsgenerator und ein Amperemeter umfasst.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gleichstrom erzeugende Schaltung eine Gleichstromquelle zum Schaffen des ersten Stroms umfasst.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Wechselstrom erzeugende Schaltung eine Wechselstromquelle zum Schaffen des zweiten Stroms umfasst

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gleichstrom erzeugende Schaltung und die Wechselstrom erzeugende Schaltung die ersten und zweiten Ströme in diametral entgegengesetzten Spulenführungsverbindungen erzeugen, so dass die erste Spulenführungsverbindung der dritten Spulenführungsverbindung diametral entgegengesetzt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gleichstrom erzeugende Schaltung und die Wechselstrom erzeugende Schaltung den ersten und zweiten Strom in beinahe diametral entgegengesetzten Spulenführungsverbindungen erzeugen, so dass die erste Spulenführungsverbindung diametral der vierten Spulenführungsverbindung entgegengesetzt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Eingabeterminal mit einer fünften Spulenführungsverbindung verbunden ist, welche mit der dritten Spule verbunden ist, und das zweite Eingabeterminal mit einer sechsten Spulenführungsverbindung verbunden ist, welche mit der vierten Spule verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Spannung messende Schaltung zwischen der ersten Spulenführungsverbindung und einer fünften Spulenführungsverbindung verbunden ist, welche mit der dritten Spule verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Spannung messende Schaltung zwischen der dritten Spulenführungsverbindung und einer sechsten Spulenführungsverbindung, welche mit der vierten Spule verbunden ist, verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die dritte Spannung messende Schaltung zwischen der zweiten Spulenführungsverbindung und einer fünften Spulenführungsverbindung verbunden ist, welche mit der dritten Spule verbunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die vierte Spannung messende Schaltung zwischen der vierten Spulenführungsverbindung und einer sechsten Spulenführungsverbindung, welche mit der vierten Spule verbunden ist, verbunden ist.

13. Ein Verfahren zum Testen von Rotoren mit Hilfe der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Erzeugen eines ersten Gleichstroms in der ersten Spulenführungsverbindung und der ersten Spule;

Erzeugen eines zweiten Wechselstroms in der dritten Spulenführungsverbindung und der zweiten Spule;

Messen der Spannung zwischen zwei bestimmten Spulenführungsverbindungen, welche mit Spulen verbunden sind, die die dritte und vierte Spule verbinden;

Variieren des zweiten Stroms als Antwort auf die gemessene Spannung zwischen zwei bestimmten Spulenführungsverbindungen, so dass die Spannungen in den zwei bestimmten Spulenführungsverbindungen im Wesentlichen gleich sind, wodurch der Fluss des Stroms in mindestens die dritte und vierte Spule verhindert wird; und

Messen in einem einzigen Schritt (a) einer ersten Spulenführungsverbindungsspannung über die erste Spulenführungsverbindung, (b) einer dritten Spulenführungsverbindungsspannung über die dritte Spulenführungsverbindung, (c) einer ersten Spulenspannung über die erste Spule, und (d) einer zweiten Spulenspannung über die zweite Spule.

14. Verfahren nach Anspruch 13, des Weiteren umfassend die folgenden Schritte:

Erzielen eines unabhängigen Widerstands für die erste Spulenführungsverbindung auf der Basis der ersten Spulenführungsverbindungsspannung und des ersten Stroms;

Erzielen eines unabhängigen Widerstands für die dritte Spulenführungsverbindung auf der Basis der dritten Spulenführungsverbindungsspannung und des zweiten Stroms;

Erzielen eines unabhängigen Widerstands für die erste Spule auf der Basis der ersten Spulenspannung und des ersten Stroms; und

Erzielen eines unabhängigen Widerstands für die zweite Spule auf der Basis der zweiten Spulenspannung und des zweiten Stroms.

15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Erzeugens des ersten Stroms den Schritt des Verwendens eines hintereinandergeschalteten Gleichspannungs-Spannungsgenerators und eines Amperemeters zum Erzeugen des ersten Stroms umfasst.

16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Erzeugens des zweiten Stroms den Schritt des Verwendens eines hintereinandergeschalteten Wechselspannungs-Spannungsgenerators und eines Amperemeters zum Erzeugen des zweiten Stroms umfasst.

17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Erzeugens des ersten Stroms den Schritt des Verwendens einer Gleichstromquelle zum Anwenden des ersten Stroms umfasst.

18. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Erzeugens des zweiten Stroms den Schritt des Verwendens einer Wechselstromquelle zum Anwenden des zweiten Stroms umfasst.

19. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Messens der Spannung zwischen zwei bestimmten Spulenführungsverbindungen den Schritt des Messens der Spannung zwischen einer fünften Spulenführungsverbindung, welche mit der dritten Spule verbunden ist, und einer sechsten Spulenführungsverbindung, welche mit der vierten Spule verbunden ist, umfasst.

20. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Messens der ersten und dritten Spulenführungsverbindungsspannung den Schritt des Messens der Spannung zwischen der ersten Spulenführungsverbindung und einer fünften Spulenführungsverbindung umfasst, welche mit der dritten Spule verbunden ist und des Messens der Spannung zwischen der dritten Spulenführungsverbindung und einer sechsten Spulenführungsverbindung, welche mit der vierten Spule verbunden ist.

21. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Messens der ersten Spulenspannung den Schritt des Messens der Spannung zwischen einer fünften Spulenführungsverbindung, welche mit der dritten Spule verbunden ist, und der zweiten Spulenführungsverbindung umfasst.

22. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Messens der zweiten Spulenspannung den Schritt des Messens der Spannung zwischen einer sechsten Spulenführungsverbindung, welche mit der vierten Spule verbunden ist, und einer vierten Spulenführungsverbindung umfasst.