RU2084822C1

RU2084822C1 - Device for dynamic check of geometric sizes of commutator and vibrations of electric motor rotor

Info

Publication number: RU2084822C1
Application number: RU94041610A
Authority: RU
Inventors: В.И. Римлянд; А.П. Кузьменко; В.Д. Терещенко; А.В. Казарбин
Original assignee: Хабаровский государственный технический университет
Priority date: 1994-11-15
Filing date: 1994-11-15
Publication date: 1997-07-20
Also published as: RU94041610A

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device has laser 1, beam splitter 2 mounted in way of beam, unit of photodetectors 6 and 6, pulse shaper unit 9 for forming pulses corresponding to spaces between commutator bars of electric motor, revolution sensor 8 sending signal simultaneously with pulse from pulse shaper output to preset commutator bar selection unit 10 forming pulse which opens electronic switch unit 11; signal from these units are furnished to signal summation unit 12 forming the pulse at output whose amplitude is proportional to radial shift of preset bar relative to axis of rotation; device is also provided with output signal shaper unit 13; voltage at output of this unit is equal to amplitude of pulses arriving from summation unit 12; device is also provided with oscillograph and recorder for recording this signal. Optical axes of beams are so located that one of them is partially overlapped by commutator bars and second beam is overlapped by axis of rotor. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в области электромашиностроения, для контроля качества сборки и измерения геометрических размеров коллектора и колебаний ротора электродвигателя. The invention relates to measuring equipment and can be used in the field of electrical engineering, to control the quality of the assembly and measure the geometric dimensions of the collector and oscillations of the rotor of the electric motor.

Известно устройство для контроля диаметров изделий, содержащее источник излучения светоделитель, две части светового потока, от которого направляются через отверстие модулирующего диска и диафрагму с отверстиями на контролируемую деталь и затем на фотоэлементы, сигналы с которых в зависимости от соотношения между световыми потоками вызывают изменения на усилителе и поступают на регистрирующее устройство /см.Воронцов Л.Ф. Фотоэлектрические системы контроля линейных величин. Москва, Машиностроение, 1965, с.31/. A device for controlling the diameters of products, containing a radiation source, a beam splitter, two parts of the light flux, from which are directed through the hole of the modulating disk and the diaphragm with holes to the controlled part and then to the photocells, the signals of which depending on the ratio between the light fluxes cause changes on the amplifier and enter the recording device / see Vorontsov L.F. Photovoltaic control systems for linear quantities. Moscow, Mechanical Engineering, 1965, p.31 /.

К недостаткам следует отнести отсутствие возможности вести измерения изменений размеров вращающегося тела в определенном радиальном сечении в зависимости от частоты вращения. The disadvantages include the inability to measure changes in the size of a rotating body in a certain radial section depending on the speed.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения геометрических размеров движущихся предметов, содержащее излучатели, фотоприемники, представляющие пары оптических элементов, измеряемый предмет, проходящий перпендикулярно плоскости осей оптических пар и перекрывающий световой поток на фотоприемники, на выходе которых формируются сигнал, поступающий через формирователь на индикатор, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный размеру предмета [1]
К недостаткам прототипа следует отнести невозможность измерять размеры вращающихся деталей в различных радиальных сечениях, что требуется для измерений положения пластин коллектора /ламелей/ во время его вращения, а также применение большого количества оптических пар элементов, что усложняет обработку выходного сигнала.The closest in technical essence to the present invention is a device for measuring the geometric dimensions of moving objects, containing emitters, photodetectors representing pairs of optical elements, a measured object passing perpendicular to the plane of the axes of the optical pairs and blocking the light flux to the photodetectors, at the output of which a signal is received through the shaper to an indicator at the output of which a signal is generated proportional to the size of the object [1]
The disadvantages of the prototype include the inability to measure the size of rotating parts in various radial sections, which is required for measuring the position of the collector plates / lamellas / during its rotation, as well as the use of a large number of optical pairs of elements, which complicates the processing of the output signal.

Техническим результатом является повышение эффективности контроля качества сборки и состояния коллектора во время работы электродвигателя в статическом и динамическом режимах. The technical result is to increase the efficiency of quality control of the assembly and the condition of the collector during operation of the electric motor in static and dynamic modes.

Результат достигается тем, что устройство для динамического контроля геометрических размеров коллектора и колебаний ротора электродвигателя, содержащее источник света лазер, двухлучевую оптическую систему, фотоприемники, блок электронных ключей, блок формирования импульсов межламельных промежутков, блок выбора заданной ламели, блок сложения, блок формирования выходного сигнала и датчиком оборотов, причем оптические оси лучей расположены так, что один из них частично перекрыт коллекторными пластинами, а второй осью ротора, при этом выход фотоприемника, настроенного на первый луч подключен к входу блока формирования импульсов межламельных промежутков и входу блока электронных ключей, второй вход которого соединен с выходом фотоприемника, настроенного на второй луч, к второму входу блока формирования импульсов межламельных промежутков подключен датчик оборотов, а его выход соединен с управляющим входом блока электронных ключей, выходы которого подключены к блоку сложения, выход которого соединен с входом блока формирования выходного сигнала. The result is achieved by the fact that a device for dynamic control of the geometric dimensions of the collector and oscillations of the electric motor rotor, containing a laser light source, a two-beam optical system, photodetectors, an electronic key unit, an inter-slit pulse generation unit, a predetermined lamella selection unit, an addition unit, an output signal generating unit and a speed sensor, and the optical axis of the rays are located so that one of them is partially blocked by the collector plates, and the second axis of the rotor, while the course of the photodetector tuned to the first beam is connected to the input of the unit for generating pulses of inter-lamella spaces and the input of the electronic key unit, the second input of which is connected to the output of the photodetector configured for the second beam, a speed sensor is connected to the second input of the unit for generating pulses of inter-lamellae, and its output is connected with a control input of the electronic key block, the outputs of which are connected to the addition block, the output of which is connected to the input of the output signal generating block.

Созданная система позволяет измерять геометрические размеры коллектора в заданном сечении в зависимости от частоты вращения, а также осуществлять контроль колебаний ротора электродвигателя. Это позволяет проводить измерения радиального смещения пластин коллектора в зависимости от скорости вращения двигателя в интервале от нуля до 300 мкм при чувствительности 0,5 мкм. The created system allows you to measure the geometric dimensions of the collector in a given section depending on the speed, as well as control the oscillations of the rotor of the electric motor. This allows measurements of the radial displacement of the collector plates depending on the engine speed in the range from zero to 300 microns with a sensitivity of 0.5 microns.

На чертеже представлена блок-схема устройства. The drawing shows a block diagram of a device.

Устройство содержит оптически связанные лазер 1, луч которого направлен через светоделитель 2, коллекторные пластины 3, связанные с осью ротора 4, перекрывающие световые лучи 5. The device contains an optically coupled laser 1, the beam of which is directed through a beam splitter 2, collector plates 3, connected with the axis of the rotor 4, overlapping light rays 5.

Устройство также содержит фотоприемники 6 и 7, датчик 8 оборотов электродвигателя, блок 9 формирователя импульсов, выход которого соединен с блоком 10 выбора заданной ламели, электрически связанным с электронными ключами 11, блок 12 сложения сигналов, напряжение с которого поступает на блок 13 формирования выходного сигнала, выход которого соединен с осциллографом 14 или самописцем 15. Частотомер 16 контролирует частоту вращения двигателя. The device also contains photodetectors 6 and 7, an engine speed sensor 8, a pulse shaper unit 9, the output of which is connected to a given lamella selection unit 10, electrically connected to the electronic keys 11, a signal addition unit 12, the voltage from which is supplied to the output signal generating unit 13 the output of which is connected to an oscilloscope 14 or a recorder 15. A frequency counter 16 controls the engine speed.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Лазер 1 и светоделитель 2 создают два параллельных световых потока, первый из которых частично перекрывается ламелями /пластинами/ коллектора 3, а второй осью потока 4, сигналы с фотоприемников 6 и 7, пропорциональные радиальному смещению этих частей коллектора, поступают на блок 11 электронных ключей, которые открываются импульсом, поступающим с блока выбора заданной ламели 10. При вращении коллектора сигнал с фотоприемника 6 содержит, кроме полезного сигнала, несущего информацию о радиальном смещении ламелей в пространстве, импульсы, соответствующие по времени прохождения светового потока межламельным промежуткам. Эти импульсы выделяются формирователем 9 импульсов межламельных промежутков и вместе с импульсом с датчика оборотов поступают на блок 10 выбора заданной ламели, где формируется импульс, длительность которого и положение во времени совпадают с прохождением светового потока заданной ламелью, номер которой вводится заранее оператором. Так как один луч после светоделителя 2 перекрывается ламелями коллектора 3, а второй осью вращения двигателя, то измерение сигнала, являющегося суммой напряжений от двух соответствующих фотоприемников, пропорционально радиальному смещению ламелей, поэтому после прохождения блока 11 электронных ключей на выходе блока 12 сложения сигналов будут импульсы, амплитуда которых пропорциональная смещению заданной ламели относительно оси вращения. Блок формирования выходного сигнала формирует постоянное напряжение, равное по величине амплитуде импульсов, поступающих с блока сложения. Самописец и осциллограф служат для регистрации этого выходного сигнала. При отключении блоков 7, 8, 9, 11, 12 и 13 и поступлении сигнала с фотоприемника 6 непосредственно на осциллограф, на его экране будут наблюдаться колебания коллектора электродвигателя. The laser 1 and the beam splitter 2 create two parallel light fluxes, the first of which is partially blocked by lamellas / plates / collector 3, and the second axis of the stream 4, signals from photodetectors 6 and 7, proportional to the radial displacement of these parts of the collector, are sent to the electronic key block 11, which are opened by a pulse coming from the unit for selecting a given lamella 10. When the collector is rotated, the signal from the photodetector 6 contains, in addition to the useful signal carrying information about the radial displacement of the lamellas in space, pulses, respectively stvuyuschie time passing luminous flux mezhlamelnym intervals. These pulses are emitted by the shaper 9 pulses of interlamella gaps and, together with the pulse from the speed sensor, are sent to the set lamella selection block 10, where a pulse is formed, the duration of which and the position in time coincide with the passage of the light flux by the specified lamella, the number of which is entered in advance by the operator. Since one beam after the beam splitter 2 is blocked by the lamellas of the collector 3, and the second axis of rotation of the engine, the measurement of the signal, which is the sum of the voltages from the two respective photodetectors, is proportional to the radial displacement of the lamellas, therefore, after passing through the block 11 of the electronic keys, the pulses will output pulses whose amplitude is proportional to the displacement of a given lamella relative to the axis of rotation. The output signal generating unit generates a constant voltage equal in magnitude to the amplitude of the pulses coming from the addition unit. The recorder and the oscilloscope are used to record this output signal. When the blocks 7, 8, 9, 11, 12 and 13 are turned off and the signal from the photodetector 6 arrives directly to the oscilloscope, oscillations of the electric motor collector will be observed on its screen.

Предлагаемое устройство может быть использовано для контроля смещения ламелей коллектора электродвигателя и измерения величины колебаний ротора электродвигателя в процессе его эксплуатации, а также для выявления монтажного дефекта в процессе приемосдаточных испытаний. The proposed device can be used to control the displacement of the lamellas of the collector of the electric motor and measure the magnitude of the oscillations of the rotor of the electric motor during its operation, as well as to identify the mounting defect in the acceptance test.

Claims

A device for dynamically controlling the geometric dimensions of the collector and the rotor vibrations of an electric motor, comprising a laser light source, a two-beam optical system, photodetectors, characterized in that it is equipped with an electronic key unit, an inter-lamella gap pulse generating unit, a predetermined lamella selection unit, an addition unit, an output generating unit signal and speed sensor, and the optical axis of the rays are located so that one of them is partially blocked by the collector plates, and the other axis of the mouth ora, while the output of the photodetector tuned to the first beam is connected to the first input of the inter-lamella pulse generation unit and the first input of the electronic key unit, the second input of which is connected to the output of the photodetector configured to the second beam, connected to the second input of the inter-lamella pulse generation unit speed sensor, and its output is connected to the control input of the electronic key unit, the outputs of which are connected to the addition unit, the output of which is connected to the input of the output forming unit signal.