一種電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型一種電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)裝置，屬于發(fā)電機(jī)的故障檢測(cè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋、機(jī)座及軸承等部件構(gòu)成，定子旋轉(zhuǎn)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)接線端子引出，實(shí)現(xiàn)發(fā)電。當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，若發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸繞曲、轉(zhuǎn)子不圓或定子中心與轉(zhuǎn)子軸心不重合，將導(dǎo)致定、轉(zhuǎn)子間的氣隙不均勻，從而產(chǎn)生不平衡磁拉力；單邊不平衡磁拉力沿著圓周作周期性移動(dòng)，引起機(jī)組振動(dòng)；發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)會(huì)致使機(jī)組焊接點(diǎn)開(kāi)裂、零部件疲勞，直接影響其使用壽命。電機(jī)定轉(zhuǎn)子氣隙不均直接影響著電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。首先，發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子間氣隙的不均勻會(huì)產(chǎn)生不平衡磁拉力，從而導(dǎo)致機(jī)組的振動(dòng)；其次，不均勻的氣隙變化會(huì)影響電機(jī)運(yùn)行的功率；第三，電機(jī)機(jī)組在氣隙不均勻的情況下運(yùn)行時(shí)噪音會(huì)變大；第四，機(jī)組在不均勻的氣隙狀況下運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)容易導(dǎo)致軸承溫度升高，損壞電機(jī)軸承。為此，對(duì)電機(jī)定轉(zhuǎn)子氣隙進(jìn)行測(cè)量非常重要。
[0003]目前，測(cè)量電機(jī)氣隙的主要方法是采用平板電容式傳感器，其基本原理為:將平板電容式傳感器固定在發(fā)電機(jī)定子內(nèi)壁，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極運(yùn)行至傳感器相對(duì)位置時(shí)，傳感器與轉(zhuǎn)子磁極便構(gòu)成一個(gè)電容器；此電容器的電容值只與兩極板間的距離(氣隙)有關(guān)，通過(guò)測(cè)量電容器電容值即可判斷定、轉(zhuǎn)子間氣隙是否均勻。但這一方法存在一些的缺點(diǎn)，首先，電容式位移傳感器測(cè)量電路需施加一外源激勵(lì)，且要求激勵(lì)頻率和幅值穩(wěn)定，這就導(dǎo)致了技術(shù)的復(fù)雜性和難度。其次，電容檢測(cè)電路非線性，傳感器特性曲線擬合困難。
[0004]中國(guó)專利《一種間隙快速電磁測(cè)量方法及傳感裝置》(CN 102927895 A)，公開(kāi)了一種間隙快速電磁測(cè)量方法及傳感器裝置，基于電磁感應(yīng)原理，設(shè)計(jì)一種適用于任何金屬或非金屬材料的間隙電磁測(cè)量傳感器裝置及其測(cè)量方法，傳感器裝置由二個(gè)金屬薄片、檢測(cè)線圈薄板、手持桿、緊固件、導(dǎo)線組成，測(cè)量方法包括標(biāo)定和實(shí)測(cè)二個(gè)過(guò)程，本傳感器裝置及其測(cè)量方法采用獨(dú)特的鐵磁性微彈片，即可適應(yīng)任何材料間隙檢測(cè)，且檢測(cè)信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍、線性度都獲得良好的改善，具有測(cè)量速度快、精確定量、無(wú)漏檢的重要特點(diǎn)，可有效替代常規(guī)間隙尺寸測(cè)量方法，快速、精確、全面測(cè)量工件間隙尺寸，適用于各種金屬或非金屬管材、板材、彎曲工件等的間隙測(cè)量工作。然而這一方法僅適用于靜態(tài)測(cè)量，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的在線檢測(cè)；同時(shí)其裝置較為復(fù)雜，必須采用電源對(duì)其裝置進(jìn)行供電。
[0005]中國(guó)專利《電容式位移傳感器》(CN 1087987A)，是一種專門(mén)檢測(cè)電機(jī)定轉(zhuǎn)子間氣隙的方法。其測(cè)量原理為:平板式傳感器和發(fā)電機(jī)的磁極，在極板間面積、介電常數(shù)不變的情況下，電容值只與極板間的距離有關(guān)。通過(guò)電容值與距離之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，即可測(cè)量定轉(zhuǎn)子氣隙值。然而因?yàn)榧纳娙莸拇嬖冢@一方法測(cè)量存在非線性，精度不高；同時(shí)該裝置相對(duì)復(fù)雜，需要外加激勵(lì)源才能實(shí)現(xiàn)測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提出一種電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)裝置，此方法及其裝置，在測(cè)量過(guò)程中無(wú)須外加激勵(lì)源；無(wú)寄生及雜散電容的影響；感應(yīng)電壓與定轉(zhuǎn)子氣隙幾乎呈線性關(guān)系，數(shù)據(jù)分析簡(jiǎn)單。
[0007]本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:
[0008]一種電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)裝置，包括探測(cè)線圈、感應(yīng)電壓信號(hào)測(cè)量裝置，探測(cè)線圈緊貼于定子內(nèi)表面，探測(cè)線圈外形與定子內(nèi)表面的弧度吻合。
[0009]探測(cè)線圈的軸向方向?yàn)閱螌咏Y(jié)構(gòu)。
[0010]探測(cè)線圈由直徑小于0.2mm的絕緣細(xì)銅絲繞制而成。
[0011]探測(cè)線圈的匝數(shù)為10-20。
[0012]探測(cè)線圈的外直徑不超過(guò)10mm。
[0013]本實(shí)用新型一種電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)裝置，優(yōu)點(diǎn)在于:
[0014]首先，裝置利用電機(jī)本身的電磁場(chǎng)作為源，在測(cè)量過(guò)程中無(wú)須外加激勵(lì)源；其次，可實(shí)現(xiàn)軸向與周向兩個(gè)方位的氣隙均勻度的測(cè)量；第三，無(wú)寄生及雜散電容的影響；第四，感應(yīng)電壓與定、轉(zhuǎn)子氣隙幾乎為線性關(guān)系，更容易判斷氣隙的均勻性，數(shù)據(jù)分析簡(jiǎn)單；第五，測(cè)量信號(hào)為電壓信號(hào)，對(duì)電機(jī)本身的電磁場(chǎng)無(wú)任何影響。
[0015]本實(shí)用新型既能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)在線測(cè)量，同時(shí)可避免“電容式位移傳感器”寄生及雜散電容的干擾。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型中周向連續(xù)布置的電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)示意圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型中周向間隔布置的電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)示意圖。
[0018]圖3為本實(shí)用新型中軸向單一布置的電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)示意圖。
[0019]圖4為本實(shí)用新型中軸向間隔布置的電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)示意圖。
[0020]圖5為本實(shí)用新型中單個(gè)探測(cè)線圈布置示意圖。
[0021]圖6 (a)_ (C)為本實(shí)用新型中氣隙周向電壓信號(hào)波形。
[0022]圖7 (a)_ (C)為本實(shí)用新型中氣隙軸向電壓信號(hào)波形。
【具體實(shí)施方式】
[0023]一種電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)方法，利用發(fā)電機(jī)本身運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，通過(guò)置于定子內(nèi)表面I的探測(cè)線圈4，測(cè)量因轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與定、轉(zhuǎn)子間氣隙之間的量化關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)氣隙的檢測(cè)。定子內(nèi)表面I為齒部?jī)?nèi)表面，這一方法中，通過(guò)在定子齒部?jī)?nèi)表面軸向方向放置多組探測(cè)線圈4，以檢測(cè)氣隙軸向是否均勻。通過(guò)在定子齒部?jī)?nèi)表面周向方向放置多組探測(cè)線圈4，以檢測(cè)氣隙周向是否均勻。
[0024]一種電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)裝置，包括探測(cè)線圈4、及其相應(yīng)的感應(yīng)電壓信號(hào)測(cè)量裝置5。感應(yīng)電壓信號(hào)測(cè)量裝置5采用示波器，感應(yīng)電壓信號(hào)測(cè)量裝置5與探測(cè)線圈4串聯(lián)。
[0025]探測(cè)線圈4緊貼于定子齒部?jī)?nèi)表面，其外形與定子齒部?jī)?nèi)表面弧度吻合。探測(cè)線圈4由直徑小于0.2mm的絕緣細(xì)銅絲繞制而成，軸向方向?yàn)閱螌咏Y(jié)構(gòu)，因探測(cè)線圈4需要很薄，否則會(huì)影響測(cè)量精度。探測(cè)線圈4總匝數(shù)介于10到20之間，外直徑不超過(guò)10mm，探測(cè)線圈要直徑要盡量小，以使得測(cè)量值更能反應(yīng)一點(diǎn)的氣隙。
[0026]實(shí)施例1:
[0027]首先，采用0.1mm的絕緣銅絲繞制軸向?yàn)閱螌?、匝?shù)為15、外直徑為1mm的探測(cè)線圈4。以定子磁極極數(shù)為8的發(fā)電機(jī)為例，按照?qǐng)D1和圖3所示，在周向的每個(gè)定子齒部?jī)?nèi)表面連續(xù)布置探測(cè)線圈4，探測(cè)線圈4位于定子軸向的中線處，每個(gè)定子齒部?jī)?nèi)表面軸向僅布置一個(gè)探測(cè)線圈4 ;布置探測(cè)線圈時(shí)，按照?qǐng)D5所示將探測(cè)線圈4完全緊貼在定子齒部?jī)?nèi)表面。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)感應(yīng)電壓信號(hào)測(cè)量裝置5測(cè)量探測(cè)線圈4的感應(yīng)電壓，通過(guò)感應(yīng)電壓的波形判斷氣隙周向是否均勻。若布置的探測(cè)線圈4測(cè)得的感應(yīng)電壓信號(hào)均如圖6 (a)所示，則表明電機(jī)定轉(zhuǎn)子氣隙周向均勻；若布置的探測(cè)線圈4測(cè)得的感應(yīng)電壓信號(hào)出現(xiàn)如圖6 (b)所示的情況，則說(shuō)明存在氣隙周向不均，有一氣隙偏?。蝗舨贾玫奶綔y(cè)線圈4測(cè)得的感應(yīng)電壓信號(hào)出現(xiàn)如圖6 (c)所示的情況，則說(shuō)明存在氣隙周向不均，有一氣隙偏大。
[0028]實(shí)施例2:
[0029]首先，采用0.2mm的絕緣銅絲繞制軸向?yàn)閱螌?、匝?shù)為10、外直徑為8mm的探測(cè)線圈4。以定子磁極極數(shù)為8的發(fā)電機(jī)為例，按照?qǐng)D2和圖4所示，在周向的定子齒部?jī)?nèi)表面均勻間隔布置探測(cè)線圈4，在定子齒部?jī)?nèi)表面軸向等距布置三個(gè)探測(cè)線圈4，其中第二個(gè)探測(cè)線圈位于定子軸向的中線處，另外兩個(gè)探測(cè)線圈位于定子軸向的兩端；布置探測(cè)線圈時(shí)，按照?qǐng)D5所示將探測(cè)線圈完全緊貼在定子齒部?jī)?nèi)表面。電機(jī)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)感應(yīng)電壓信號(hào)測(cè)量裝置5測(cè)量探測(cè)線圈4的感應(yīng)電壓，通過(guò)感應(yīng)電壓的波形判斷氣隙軸向是否均勻。假設(shè)軸向分布的探測(cè)線圈感應(yīng)電壓幅值從上至下分別為:Ulmax，U2max，U3max。若布置的探測(cè)線圈測(cè)得的感應(yīng)電壓信號(hào)均如圖7 (a)所示，即探測(cè)線圈感應(yīng)電壓幅值均相等，則表明電機(jī)定轉(zhuǎn)子氣隙軸向均勻；若布置的探測(cè)線圈測(cè)得的感應(yīng)電壓信號(hào)出現(xiàn)如圖7 (b)所示的情況，即上端探測(cè)線圈感應(yīng)電壓小、下端探測(cè)線圈感應(yīng)電壓大，則說(shuō)明存在上端氣隙大而下端氣隙?。蝗舨贾玫奶綔y(cè)線圈測(cè)得的感應(yīng)電壓信號(hào)出現(xiàn)如圖7 (c)所示的情況，即上端探測(cè)線圈感應(yīng)電壓大、下端探測(cè)線圈感應(yīng)電壓小，則說(shuō)明定轉(zhuǎn)子氣隙存在上端氣隙小而下端氣隙大。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)裝置，包括探測(cè)線圈(4)、感應(yīng)電壓信號(hào)測(cè)量裝置(5)，其特征在于:探測(cè)線圈(4)緊貼于定子內(nèi)表面(1)，探測(cè)線圈(4)外形與定子內(nèi)表面(I)的弧度吻合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)裝置，其特征在于:探測(cè)線圈(4)的軸向方向?yàn)閱螌咏Y(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)裝置，其特征在于:探測(cè)線圈(4)由直徑小于0.2mm的絕緣細(xì)銅絲繞制而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述一種電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)裝置，其特征在于:探測(cè)線圈(4)的匝數(shù)為10-20。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述一種電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)裝置，其特征在于:探測(cè)線圈(4)的外直徑不超過(guò)10mm。
【專利摘要】一種電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)裝置，包括探測(cè)線圈、感應(yīng)電壓信號(hào)測(cè)量裝置，探測(cè)線圈緊貼于定子內(nèi)表面，探測(cè)線圈外形與定子內(nèi)表面的弧度吻合。利用發(fā)電機(jī)本身運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，通過(guò)置于定子內(nèi)表面的探測(cè)線圈，測(cè)量因轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，最后依據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與定子、轉(zhuǎn)子間氣隙之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，實(shí)時(shí)檢測(cè)氣隙是否均勻。本實(shí)用新型一種電磁感應(yīng)式發(fā)電機(jī)氣隙檢測(cè)裝置，此方法及其裝置，在測(cè)量過(guò)程中無(wú)須外加激勵(lì)源；無(wú)寄生及雜散電容的影響；感應(yīng)電壓與定轉(zhuǎn)子氣隙幾乎呈線性關(guān)系，數(shù)據(jù)分析簡(jiǎn)單。
【IPC分類】G01R31-34
【公開(kāi)號(hào)】CN204595174
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520340058
【發(fā)明人】邱立, 吳訓(xùn)松, 鄧長(zhǎng)征, 李振興, 李振華
【申請(qǐng)人】三峽大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月22日