СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ СТАТОРА Российский патент 2000 года по МПК H02K15/00 H02K15/02 G01R31/34 

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию устройства для испытаний статора и способа его осуществления, а более конкретно, касается создания устройства для испытаний статора и способа его осуществления, при которых разнообразные испытания, такие как испытания характеристики сопротивления, характеристики экстратока, направления вращения и выдерживаемого напряжения статора проводят ранее соединения полностью изготовленного статора с ротором, так что может быть уменьшено число дефектных двигателей в результате несоответствия статора и время, требующееся для обнаружения дефекта статора.

В последнее время разнообразные двигатели используют в качестве привода для различных электронных бытовых устройств, таких как стиральные машины и воздушные кондиционеры. В самом общем виде двигатель включает в себя статор, который образует магнитное поле, и ротор, который приводится во вращение за счет магнитного поля статора. Такой двигатель общего назначения показан на фиг. 1 и 2.

На фиг. 2 показан статор 3 двигателя 1, содержащий пластинчатый сердечник 3f, имеющий множество магнитных полюсных наконечников 3c, причем основные обмотки (катушки) 3а и вспомогательные обмотки (катушки) 3b намотаны вокруг магнитных полюсных наконечников 3c. Кроме того, изолятор 3e осуществляет изолирование от пластинчатого сердечника 2 соответствующих обмоток 3а и 3b, имеющих три выходных вывода 3d, причем основные обмотки 3а намотаны вокруг магнитных полюсных наконечников 3c, а вспомогательные обмотки 3b намотаны между соответствующими основными обмотками 3а.

Три выходных вывода 3d, идущие от соответствующих катушек 3а и 3b, подключены к клеммам проводов сети, причем основной, вспомогательный и нулевой выводы отмаркированы соответственно красным, синим и белым цветом.

Как это показано на фиг. 1, ротор 2, который включает в себя ось 2a, первый подшипник 2b, пластинчатый сердечник ротора 2c и второй подшипник 2d, размещен в полости, образованной в центральной части статора 3. После установки ротора соединяют верхнюю 1a и нижнюю 1b половины корпуса для образования единого корпуса статора 3 и ротора 2, что завершает процесс изготовления двигателя 1.

При подаче питания от внешнего трехфазного источника переменного тока (не показан) на выводы двигателя, образуется заданное магнитное поле между основными обмотками 3а и вспомогательными обмотками 3b статора.

При этом индуцируемый магнитным полем ток протекает через поверхность сердечника ротора 2с и заставляет ротор 2 вращаться. За счет попеременного возбуждения магнитного поля в соответствующих обмотках 3а и 3b статора 3, ротор 2 приводится в непрерывное вращение.

После того, как будет полностью произведена сборка двигателя, указанный двигатель 1 проходит различные испытания, например, испытания характеристики сопротивления, характеристики экстратока, направления вращения и выдерживаемого напряжения статора. Обычно несколько операторов вручную проводят испытания двигателя 1, причем для проверки качества двигателя 1 эти различные испытания проводятся индивидуально.

После этого изготовленный указанным образом двигатель подвергают испытаниям характеристик привода; если двигатель проходит эти испытания, то его качество хорошее и его поставляют на рынок; если нет- то его качество плохое и он идет в брак.

Однако причины, по которым обнаружено несоответствие двигателя, могут заключаться в дефектах статора или ротора. Таким образом, если полностью изготовленный двигатель идет в брак из-за технического дефекта, связанного со статором, то хороший ротор, который установлен в двигателе с плохим статором, также идет в брак, что приводит к неоправданным экономическим потерям.

Более того, если дефектный двигатель разбирают для снижения экономических потерь, чтобы заменить дефектный статор на хороший и использовать его с имеющимся ротором хорошего качества, то в этом случае производят разборку полностью собранного двигателя, а затем его повторную сборку. При этом увеличивается время изготовления двигателя и возникает проблема увеличения трудозатрат оператора.

В качестве ближайшего аналога /прототипа/ к настоящему изобретению принято решение, известное из выложенной заявки JP 58-133145.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается преодолеть указанные выше проблемы известного состояния техники. Первой задачей настоящего изобретения является создание устройства для испытаний статора, которое дает возможность избежать отправки двигателя в брак из-за дефекта статора, так как позволяет оценить качество статора при помощи различных испытательных методик ранее окончательной сборки двигателя.

Другой задачей настоящего изобретения создание способа испытаний статора с использованием упомянутого устройства для испытаний статора.

Для решения первой задачи настоящего изобретения, устройство для испытаний статора включает в себя блок управления для приема команды начала работы (испытаний) от ключевого входного блока, а также блок измерения сопротивления, управляемый от блока управления и позволяющий измерить величину сопротивления испытуемого статора. Устройство для испытаний статора также включает в себя блок испытания характеристики экстратока, управляемый от блока управления и позволяющий измерить характеристику экстратока испытуемого статора, блок измерения выдерживаемого напряжения, управляемый от блока управления и позволяющий измерить характеристику выдерживаемого напряжения испытуемого статора, и блок обнаружения направления вращения, управляемый от блока управления и позволяющий определить направление вращения эталонного ротора, который вращается за счет тока, подаваемого на испытуемый статор. Дополнительно, блок фиксации в определенном положении позволяет произвести крепление испытуемого статора для осуществления соответствующих испытаний, а блок индикации позволяет индицировать результаты соответствующих испытаний при помощи блока управления.

Для решения второй задачи настоящего изобретения, способ испытаний статора включает в себя первую операцию установки испытуемого статора в блок фиксации в определенном положении, вторую операцию приложения управляющего напряжения к испытуемому статору, установленному в определенном положении в блоке фиксации за счет проведения первой операции, для измерения значения сопротивления и индикации результата. После этого проводят третью операцию способа при помощи приложения экстратока к испытуемому статору, установленному в определенном положении в блоке фиксации, для измерения характеристики экстратока и индикации результата. Затем проводят четвертую операцию способа при помощи приложения заданного напряжения к испытуемому статору, установленному в определенном положении в блоке фиксации, для измерения направления вращения эталонного ротора и индикации результата. После этого проводят пятую операцию способа при помощи приложения заданного напряжения к испытуемому статору, установленному в определенном положении в блоке фиксации, для измерения характеристики выдерживаемого напряжения и индикации результата.

Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания преимущественных вариантов его осуществления, приведенных со ссылкой на сопроводительные чертежи.

На фиг. 1 приведен вид в перспективе двигателя общего назначения в разобранном состоянии, где можно видеть его конструкцию.

На фиг. 2 приведен вид в перспективе статора фиг. 1.

На фиг. 3 приведена блок-схема преимущественного варианта осуществления установки для испытаний статора в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 4 приведена принципиальная электрическая схема блока измерения сопротивления в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 5 приведен вид сбоку блока для измерения направления вращения и блока фиксации в определенном положении статора в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 6 схематично показан блок индикации в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 7 приведена блок - схема способа испытаний статора в соответствии с настоящим изобретением.

Далее будет подробно описан преимущественный вариант осуществления устройства для испытаний статора в соответствии с настоящим изобретением и способ его осуществления, со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых одинаковыми позиционными номерами обозначены аналогичные узлы.

Как это показано на фиг. 3, на блок управления 20 поступает команда начала работы от ключевого входного блока 10, включаемого испытателем. В данном случае блок управления 20 представляет собой программируемую логическую микросхему (PLC) общего назначения.

Управление блоком измерения сопротивления 30 осуществляется при помощи сигнала управления, подаваемого от блока управления 20, для измерения значения сопротивления испытуемого статора 3, а управление блоком измерения характеристики экстратока 40 осуществляется при помощи сигнала управления, подаваемого от блока управления 20, для измерения характеристики экстратока испытуемого статора 3.

Управление блоком измерения выдерживаемого напряжения 50 осуществляется при помощи сигнала управления, подаваемого от блока управления 20, для измерения характеристики выдерживаемого напряжения испытуемого статора 3, а управление блоком измерения направления вращения 60 осуществляется при помощи сигнала управления, подаваемого от блока управления 20, для измерения направления вращения эталонного ротора 61, приводимого во вращение при помощи тока, подаваемого на испытуемый статор 3.

Блок фиксации в определенном положении 70 позволяет произвести фиксацию испытуемого статора 3 на верхней поверхности рабочего стола 72 для осуществления описанных выше испытаний, а блок индикации 80 позволяет осуществить индикацию результатов соответствующих испытаний при помощи блока управления 20.

На фиг. 4 приведена принципиальная электрическая схема блока измерения сопротивления в соответствии с настоящим изобретением.

Как это показано на фиг. 4, первый и второй электронные переключатели 32 и 33, которые могут быть вкл/выкл при помощи блока управления 20, подключены последовательно к основному выводу М испытуемого статора 3, а третий и четвертый электронные переключатели 34 и 35, которые могут быть вкл/выкл при помощи блока управления 20, подключены последовательно к вспомогательному выводу S испытуемого статора 3. Пятый и шестой электронные переключатели 36 и 37, которые могут быть вкл/выкл при помощи блока управления 20, подключены последовательно к общему выводу C испытуемого статора 3.

Кроме того, предусмотрен вольтметр 31, который может быть подключен к основному и вспомогательному выводам М и S, включенным параллельно электронным переключателям 32 и 35, и который может быть подключен к общему выводу C, подключенному к электронным переключателям 36 и 37 отдельно от основного и вспомогательного выводов M и S.

На фиг. 5 приведен вид сбоку блока для обнаружения направления вращения и блока фиксации в определенном положении статора в соответствии с настоящим изобретением.

Как это показано на фиг. 5, блок 70 фиксации в определенном положении позволяет произвести крепление при помощи оправки 71 испытуемого статора 3 на верхней поверхности рабочего стола 72 для осуществления соответствующих испытаний.

Блок для обнаружения направления вращения 60 снабжен эталонным ротором 61, расположенным в нижней части рабочего стола 72 с установленным на нем статором 3, и цилиндром 65, соединенным с нижней частью эталонного ротора 61 для его перемещения вверх/вниз, для ввода ротора 61 в испытуемый статор 3 и вывода из него.

Кроме того, кронштейн 64 закреплен на валу 62, идущем от нижней части эталонного ротора 61, а вблизи от кронштейна 64 предусмотрен датчик 63 обнаружения направления вращения, предназначенный для измерения направления вращения кронштейна 64.

На фиг. 6 схематично показан блок индикации 80 в соответствии с настоящим изобретением, в котором предусмотрено подключение к соответствующим испытательным блокам 30, 40, 50 и 60, причем блок управления 20, образованный компьютерной системой 21, управляет работой соответствующих испытательных блоков 30, 40, 50 и 60 и позволяет индицировать результаты испытаний в блоке индикации 80.

Преимущественно, блок индикации 80 имеет лампу тревожной сигнализации 81, которая мигает красным светом при обнаружении дефектного элемента (статора) или зеленым светом при обнаружении хорошего элемента, а также индицирует на передней панели общее число (TN) изделий, остающееся для проверки число (RN) изделий и число дефектных (DN) изделий, подсчитываемых блоком управления 20.

На фиг. 7 приведена блок - схема способа испытаний статора в соответствии с настоящим изобретением. Далее будет детально описана работа устройства в соответствии с настоящим изобретением со ссылкой на фиг. 7.

Прежде всего, после установки статора 3 в оправку 71 на верхней поверхности рабочего стола 72, испытатель включает ключевой входной блок 10 и подает команду начала работы (испытаний) от блока 10 на блок управления 20, что позволяет начать работу устройства для испытания статора в соответствии с настоящим изобретением. На первом этапе блок измерения сопротивления 30 измеряет напряжение на испытуемом статоре 3 для того, чтобы измерить величину сопротивления испытуемого статора 3 (операции S 101 и S 102).

После этого блок управления 20 выводит на индикацию значение сопротивления, измеренного блоком измерения сопротивления 30, при помощи блока индикации 80, что позволяет испытателю судить, является ли значение сопротивления нормальным или нет (операция S 103).

Если описывать упомянутые выше операции более подробно, как это показано на фиг. 4, то блок управления 20 подает сигналы управления на первый и второй электронные переключатели 32 и 33, а также на пятый и шестой электронные переключатели 36 и 37 и включает соответствующие электронные переключатели 32, 33, 35 и 36.

После этого блок управления 20 подает ток, например, 1А (ампер) на испытуемый статор 3, при этом ток 1А протекает через цепь, образованную пятым и шестым электронными переключателями 36 и 37 и первым и вторым электронными переключателями 32 и 33, через основной вывод М и общий вывод C испытуемого статора 3. При этом вольтметр 31 измеряет напряжение, возникающее на испытуемом статоре 3 при протекании тока 1А.

В этом случае цифровое значение напряжения соответствует значению полного сопротивления основной обмотки испытуемого статора 3, а именно, V = R, так как ток равен 1 А и из закона Ома V = 1 х R. Измеренное вольтметром 31 значение напряжения по команде от блока управления 20 индицируется в блоке индикации 80, что позволяет испытателю судить, является ли значение сопротивления испытуемого статора 3 нормальным или нет, анализируя индицируемое цифровое значение.

Дополнительно, блок управления 20 снимает сигнал управления, подаваемый на первый и второй электронные переключатели 32 и 33, что приводит к их выключению, и подает сигнал управления включения на третий и четвертый электронные переключатели 34 и 35, что позволяет произвести измерение значения сопротивления между вспомогательным выводом S и общим выводом C испытуемого статора 3. Измеренное в это время значение сопротивления индицируется на блоке индикации 80 аналогично описанному ранее.

После описанного выше измерения значения сопротивления между вспомогательным выводом S и общим выводом C испытуемого статора 3, блок управления 20 подает сигнал управления включением на первый и второй электронные переключатели 32 и 33, а также на третий и четвертый электронные переключатели 34 и 35, что позволяет произвести измерение значения сопротивления между основным выводом М и вспомогательным выводом S испытуемого статора 3. Измеренное в это время значение сопротивления индицируется на блоке индикации 80 при помощи блока управления 20 аналогично описанному ранее, что позволяет испытателю судить, является ли значение сопротивления испытуемого статора 3 нормальным или нет.

На второй стадии испытаний блок управления 20 подает сигнал управления на испытательный блок измерения характеристики экстратока 40. Экстраток в данном случае - это ток перегрузки или импульсный ток, периодически подающийся на испытуемый объект по заданному импульсному сигналу. При этом испытательный блок измерения характеристики экстратока 40 подает заданный импульсный сигнал на испытуемый статор 3, установленный в блоке фиксации в определенном положении 70, для индикации импульсной характеристики испытуемого статора 3 в блоке индикации 80.

В результате испытатель может судить, является ли испытуемый статор 3 нормальным или нет, анализируя форму импульса испытуемого статора 3 в блоке индикации 80 (операции S 104 и S 105).

После этого сигнал управления от блока управления 20 подается на блок обнаружения направления вращения 60, при этом блок обнаружения направления вращения 60 устанавливает имеющийся внутри него эталонный ротор 61 в полость, имеющуюся внутри испытуемого статора 3.

При приложении заданного напряжения на испытуемый статор 3, эталонный ротор 61 начинает вращаться за счет магнитного поля, создаваемого испытуемым статором 3. В это время производится проверка направления вращения эталонного ротора 61.

Другими словами, когда после установки испытателем испытуемого статора 3 в оправку 71 на верхней поверхности рабочего стола 72, испытатель включает ключевой входной блок 10, то на цилиндр 65 от блока управления 20 подается сигнал управления на подъем эталонного ротора 61 за счет срабатывания цилиндра 65. В результате эталонный ротор 61 вводится внутрь полости испытуемого статора 3.

После этого при помощи блока управления 20 на выходные выводы 3d испытуемого статора 3 подается трехфазное напряжение и эталонный ротор 61 начинает вращаться магнитным полем обмоток 3а и 3b испытуемого статора 3, создаваемым источником питания переменного тока. При вращении эталонного ротора 61 кронштейн 64, установленный на валу 62 в нижней части эталонного ротора 61, также приводится во вращение от эталонного ротора 61.

При этом датчик обнаружения направления вращения 63, установленный вблизи от кронштейна 64, определяет направление вращения кронштейна 64 и подает соответствующий сигнал на блок управления 20. В свою очередь блок управления 20 при поступлении сигнала от датчика обнаружения направления вращения 63 определяет, является ли направление вращения эталонного ротора 61 вращением в прямом направлении.

Соответствующий сигнал направления вращения эталонного ротора 61 от блока управления 20 подается на блок индикации 80 или на выходной блок звуковой сигнализации (не показан), имеющийся в блоке 80, что позволяет испытателю судить, являются ли характеристики вращения в прямом или обратном направлениях испытуемого статора 3 хорошими или нет (операции S106 и S 107).

Затем с блока управления 20 подается сигнал управления на испытательный блок 50 измерения характеристики выдерживаемого напряжения для проведения испытания характеристики выдерживаемого напряжения испытуемого статора 3. И в данном случае, так как результаты испытания индицируются в блоке индикации 80, то испытатель легко может определить причину дефекта испытуемого статора 3 (операции S 108 и S 110).

В результате, когда после установки испытателем испытуемого статора 3 в блоке фиксации в определенном положении 70, испытатель включает испытательную установку, то происходит последовательное измерение полного сопротивления, характеристики экстратока, характеристики обратного вращения и характеристики выдерживаемого напряжения испытуемого статора 3, при помощи напряжения управления, подаваемого от блока управления 20.

Все испытания изготовленного статора 3 производятся после его установки в блоке фиксации в определенном положении 70, что упрощает процесс испытаний и сокращает время испытаний испытуемого статора 3.

Как это описано выше, все испытания изготовленного статора 3 производятся ранее окончательной сборки двигателя при помощи устройства для испытания статора и способа его осуществления в соответствии с настоящим изобретением, поэтому при этом сокращаются экономические потери, вызванные отправкой в брак готового двигателя по причине дефектного статора.

Более того, так как соответствующие испытания изготовленного статора 3 производятся последовательно после его установки в блоке фиксации в определенном положении 70, то легко может быть найдена причина дефекта, при этом требующееся время испытаний сокращается.

Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения.

Изобретение относится к электротехнике и касается способов и устройств для испытаний статора, при осуществлении которых разнообразные испытания, такие, как испытания характеристики сопротивления, характеристики экстратока, направления вращения и выдерживаемого напряжения статора проводят ранее соединения полностью изготовленного статора с ротором. Технический результат от использования данного изобретения состоит в том, что может быть уменьшено число дефектных двигателей в результате несоответствия статора и время, требующееся для обнаружения дефекта статора. Сущность изобретения состоит в том, что согласно способу испытаний статора, его устанавливают в блок фиксации в определенном положении, прикладывают управляющее напряжение к испытуемому статору для измерения значения сопротивления с последующей индикацией результата, а также подают к статору экстраток для измерения его характеристики и индикации результата, прикладывают к статору заданное напряжение для измерения направления вращения эталонного ротора и индикации данного результата, а также прикладывают заданное напряжение к испытуемому статору для измерения характеристики выдерживаемого напряжения и индикации результата. Устройство для осуществления данного способа включает блок управления для приема команды начала испытаний от ключевого входного блока , а также блок измерения сопротивления, управляемый от блока управления и позволяющий измерить величину сопротивления испытуемого статора, блок испытания характеристики экстратока, управляемый от блока управления и позволяющий измерить характеристику экстратока испытуемого статора, блок измерения выдерживаемого напряжения, управляемый от блока управления и позволяющий измерить характеристику выдерживаемого напряжения испытуемого статора, и блок обнаружения направления вращения, управляемый от блока управления и позволяющий определить направление вращения эталонного ротора, который вращается за счет тока, подаваемого на испытуемый статор, а также блок фиксации в определенном положении, который позволяет произвести крепление испытуемого статора для осуществления соответствующих испытаний, и блок индикации, который позволяет индицировать результаты соответствующих испытаний при помощи блока управления. 2 с.п. и 4 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Способ испытаний статора, заключающийся в том, что устанавливают испытуемый статор в блок фиксации в определенном положении, прикладывают управляющее напряжение к испытуемому статору для измерения значения сопротивления с последующей индикацией результата, отличающийся тем, что дополнительно подают экстраток к испытуемому статору для измерения характеристики экстратока и индикации результата, прикладывают заданное напряжение к испытуемому статору для измерения направления вращения эталонного ротора и индикации результата, а также прикладывают заданное напряжение к испытуемому статору для измерения характеристики выдерживаемого напряжения и индикации результата. 2. Устройство для испытаний статора, содержащее блок управления для приема команды начала испытаний от ключевого входного блока, блок измерения сопротивления, управляемый от блока управления и позволяющий измерить величину сопротивления испытуемого статора, блок фиксации в определенном положении испытуемого статора для осуществления соответствующих испытаний, и блок индикации для индицирования результатов испытаний, связанный с блоком управления, отличающееся тем, что в него дополнительно включены блок испытания характеристики экстратока, управляемый от блока управления и позволяющий измерить характеристику экстратока испытуемого статора, и блок измерения выдерживаемого напряжения, управляемый от блока управления и позволяющий измерить характеристику выдерживаемого напряжения испытуемого статора, блок обнаружения направления вращения, управляемый от блока управления и позволяющий определить направление вращения эталонного ротора, который вращается за счет тока, подаваемого на испытуемый статор. 3. Устройство для испытаний статора по п.2, отличающееся тем, что блок управления представляет собой компьютерную систему. 4. Устройство для испытаний статора по п.2, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде программируемой логической микросхемы. 5. Устройство для испытаний статора по п.2, отличающееся тем, что блок измерения сопротивления включает в себя первый и второй электронные переключатели, управляемые блоком управления и подключенные последовательно к основному выводу испытуемого статора, третий и четвертый электронные переключатели, управляемые блоки управления и подключенные последовательно к вспомогательному выводу испытуемого статора, пятый и шестой электронные переключатели, управляемые блоком управления и подключенные последовательно к общему выводу испытуемого статора, и вольтметр, подключенный к основному и вспомогательному выводам, включенным параллельно указанным соответствующим электронным переключателям, и который подключен к общему выводу, подключенному к указанным соответствующим электронным переключателям отдельно от подключенных параллельно основного и вспомогательного выводов. 6. Устройство для испытаний статора по п.2, отличающееся тем, что блок обнаружения направления вращения включает в себя эталонный ротор, расположенный в нижней части рабочего стола с установленным на нем статором, цилиндр, соединенный с нижней частью эталонного ротора для его перемещения вверх/вниз, для ввода ротора в испытуемый статор и вывода ротора из него, кронштейн, закрепленный на валу, идущем от нижней части эталонного ротора, и датчик обнаружения направления вращения, расположенный вблизи от кронштейна для измерения направления вращения кронштейна.