用于疊片鐵芯的故障檢測的制作方法
【專利摘要】一種評估電機(jī)的疊片鐵芯的狀態(tài)的方法和系統(tǒng)，并且包括：第一磁軛，其繞制有第一繞組并且具有在疊片鐵芯的第一對齒之間跨騎的第一對臂；和第二磁軛，其繞制有第二繞組并且具有在第二對齒之間跨騎的第二對臂。電源為由第一和第二繞組之一限定的電路供電，以便在對應(yīng)于第一和第二繞組之一并且限定勵磁磁軛的磁軛中產(chǎn)生磁通。監(jiān)視模塊提供對由第一和第二繞組中的另一個限定的電路的特性的測量，以識別疊片鐵芯中與單個疊片之間的渦流對應(yīng)的故障。
【專利說明】用于疊片鐵芯的故障檢測
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于疊片鐵芯的故障檢測，并且更確切地說，涉及檢測和定位由用于電機(jī)的疊片鐵芯中的疊片之間的缺陷造成的故障。
【背景技術(shù)】
[0002]如可以在電機(jī)中使用的疊片定子鐵芯可以由多個疊片形成，這些疊片包括位于相鄰疊片之間的絕緣材料層，以阻止疊片之間的導(dǎo)電。可以針對在制造期間和維護(hù)操作期間的疊片間短路而檢查疊片鐵芯，以識別可以對疊片鐵芯造成損害的狀態(tài)。檢查操作可以用包括對具有預(yù)定電感的定子疊片進(jìn)行環(huán)狀勵磁的測量方法來執(zhí)行。通過局部溫差指示歸因于疊片間短路的電路效果的方法需要高功率和高電壓電源以及帶有大橫截面的勵磁繞組。
[0003]在另一檢查技術(shù)中，疊片鐵芯可以設(shè)有特殊繞組，以在整個鐵芯中激發(fā)磁通，并且在鐵芯中感生出低磁通密度。該已知為電磁核心缺陷檢測器(EL CID)測試的檢查技術(shù)提供在測試中與在電機(jī)操作中的磁通密度不同的磁通密度，并且不能將足夠的磁通供給至疊片鐵芯來提供對齒區(qū)域中的絕緣損害的檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種評估電機(jī)的疊片鐵芯的狀態(tài)的方法。該方法包括將第一磁軛定位為在疊片鐵芯的第一對齒之間延伸。第一磁軛包括與第一對齒嚙合的一對臂，并且第一磁軛繞制有第一繞組。第二磁軛定位為在疊片鐵芯的第二對齒之間延伸，第二對齒與第一對齒不同。第二磁軛包括與第二對齒哨合的一對臂，并且第二磁軛繞制有第二繞組。為由第一和第二繞組之一限定的電路供電，以在對應(yīng)于第一和第二繞組之一并且限定勵磁磁軛的磁軛中產(chǎn)生磁通。測量由第一和第二繞組中的另一個所限定的電路的特性，以識別疊片鐵芯中對應(yīng)于單個疊片之間的渦流的故障。
[0005]根據(jù)繞組的另一方面，可以將兩個中間齒定位在第一對齒之間，并且這兩個中間齒可以限定第二對齒。此外，可以在第一對齒之間限定至少三個縫隙。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以將至少一個暫時磁通分路安置在第一對齒的齒與鄰近的中間齒之間的縫隙中。此外，可以將暫時磁通分路沿著第一對齒的齒與該鄰近的中間齒移動到至少一個不同的高度，以識別疊片鐵芯中故障的位置。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，勵磁磁軛可以包括磁通感測繞組，并且為勵磁繞組供電包括:測量磁通感測繞組中的、與勵磁磁軛中的磁通對應(yīng)的電壓，以及在參考磁通感測繞組中電壓的情況下調(diào)節(jié)施加給第一和第二繞組之一的電壓，以維持勵磁磁軛中的恒定磁通。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一磁軛可以包括勵磁磁軛，并且第二磁軛可以定位在由勵磁磁軛生成的磁通的區(qū)域內(nèi)。此外，第一和第二磁軛之一可以定位在第一和第二磁軛中的另一個內(nèi)。此外，第二磁軛可以定位在與第一磁軛共同的徑向平面中，該徑向平面從齒向外徑向地延伸。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為勵磁繞組供電可以包括以恒定電壓為勵磁繞組供電。[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于評估電機(jī)的疊片鐵芯的狀態(tài)的系統(tǒng)，該疊片鐵芯包括多個徑向延伸的齒。該系統(tǒng)包括:具有從橫向部分延伸的第一對臂的第一磁軛，該第一對臂以基本上與疊片鐵芯的第一對齒之間的間隔相同的距離彼此間隔，并且該第一磁軛繞制有第一繞組。第二磁軛具有從橫向部分延伸的第二對臂，該第二對臂以基本上與第二對齒之間的間隔相同的距離彼此間隔，該第二對齒與第一對齒不同，并且第二磁軛繞制有第二繞組。該系統(tǒng)還包括電源，其為由第一和第二繞組之一限定的電路供電，以在對應(yīng)于第一和第二繞組之一并且限定勵磁磁軛的磁軛中產(chǎn)生磁通。監(jiān)視模塊提供對于由第一和第二繞組中的另一個所限定的電路的特性的測量，以識別疊片鐵芯中對應(yīng)于單個疊片之間的渦流的故障。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該系統(tǒng)還包括暫時磁通分路，其由磁性材料形成并且定尺寸為跨騎限定在第一對齒的齒與第二對齒的鄰近齒之間的至少一個縫隙。此外，暫時磁通分路可以沿著至少一個縫隙移動到至少一個其它高度位置，以識別疊片鐵芯中的故障位置。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以提供磁通感測繞組，其定位在勵磁磁軛上并且提供與勵磁磁軛中的磁通成比例的電壓輸出。磁通感測繞組可以連接至電壓調(diào)節(jié)器并且電壓調(diào)節(jié)器可以連接至電源，以在參考磁通感測繞組中的電壓的情況下控制施加給第一和第二繞組之一的電壓，以便維持勵磁磁軛中預(yù)定的磁通。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，第一磁軛可以包括勵磁磁軛并且第二磁軛可以定位在由疊片鐵芯中的勵磁磁軛生成的磁通的區(qū)域中。此外,第一和第二磁軛之一可以定位在第一和第二磁軛中的另一個內(nèi)。另外，第二磁軛可以定位在與第一磁軛共同的徑向平面中，該徑向平面從齒向外徑向地延伸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]雖然說明書以特別指出和明確要求保護(hù)本發(fā)明的權(quán)利要求結(jié)束，但是所相信的是，將從下面結(jié)合附圖的描述來更好地理解本發(fā)明，在附圖中相似的附圖標(biāo)記標(biāo)注相似的兀件，并且其中:
[0015]圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于評估疊片鐵芯的狀態(tài)的設(shè)備的剖視圖；
[0016]圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于評估疊片鐵芯的狀態(tài)的設(shè)備的另一方面的剖視圖；
[0017]圖2示出了圖1A中所示設(shè)備的等效電路的示意圖；
[0018]圖3示出了圖1A中所示設(shè)備的替換等效電路的示意圖；
[0019]圖4示出了圖1B中所示設(shè)備的等效電路的示意圖；
[0020]圖5示出了在對參考元件進(jìn)行參考的情況下評估疊片鐵芯的狀態(tài)的橋式電路的示意圖；
[0021]圖6A-C示出了在用于評估疊片鐵芯的狀態(tài)的橋式電路中使用的替換臂元件的示意圖；
[0022]圖7示出了在對參考元件進(jìn)行參考的情況下用于評估疊片鐵芯的狀態(tài)的替換的橋式電路的不意圖；
[0023]圖8A-C示出了根據(jù)本發(fā)明的、包括用于評估疊片鐵芯的狀態(tài)的參考元件的設(shè)備的替換配置的剖視圖；以及
[0024]圖9示出了用于評估疊片鐵芯的狀態(tài)的替換設(shè)備的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]在下面對優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中，參考形成其一部分的附圖，并且在附圖中以例證方式，而不是以限制方式，示出了可以在其中實(shí)踐本發(fā)明的特定優(yōu)選實(shí)施例?？梢岳斫獾氖牵梢岳闷渌鼘?shí)施例，并且可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出改變。
[0026]參考圖1A,設(shè)備10用于評估電機(jī)中的置片鐵芯12、例如發(fā)電機(jī)中的置片定子鐵芯的磁路狀態(tài)。疊片鐵芯12可以包括疊置的磁性材料疊片的組件，每個疊片涂覆有電絕緣材料，以形成例如定子，該定子具有由多個間隔開地徑向突出的齒16限定的面14，以及相關(guān)的、在齒16之間的縫隙17。如后面描述的那樣，設(shè)備10可以用于檢測故障，例如故障可以由疊片之間的絕緣材料中的缺陷導(dǎo)致，并且造成相鄰疊片之間的電短路，如由經(jīng)過齒16的磁路傳導(dǎo)的磁通的變化所指示的那樣，該變化是相對于在不同的位置、即在由疊片鐵芯12的無故障的部分限定的位置上傳導(dǎo)經(jīng)過由齒16形成的磁路的磁通而言的。
[0027]設(shè)備10包括勵磁磁軛18，該勵磁磁軛包括U型的鐵磁體部件，其可以包括多個層壓的層片，并且該勵磁磁軛包括由橫向部24連接的一對臂20、22。勵磁磁軛18的橫向部24繞制有生成磁通的勵磁繞組26。勵磁磁軛18和繞組26形成探頭結(jié)構(gòu)27，以在疊片鐵芯12中生成磁通。在用于評估疊片鐵芯12的狀態(tài)的測試程序期間，以臂20、22將磁軛18定位在緊鄰一對疊片鐵芯齒16處，其中，臂20、22的端部優(yōu)選與該對齒16的間隔匹配地間隔，并且臂20、22與齒16之間的任意氣隙優(yōu)選保持為最小。將交變電壓或電流提供給包括繞組26的電勵磁電路28，以在磁軛18中產(chǎn)生磁通，并且將磁通勵磁注入到疊片鐵芯12中。勵磁電路28可以包括電源30、即電壓或電流源，其可以提供頻率為50Hz或60Hz的交變電壓或電流，或者可以以從60Hz到800Hz的預(yù)定頻率操作。磁通在疊片鐵芯12的、長度上位于被磁軛18跨騎的齒16對附近的局部區(qū)域中生成。由磁軛18生成的磁通密度優(yōu)選與在電機(jī)操作期間、例如在發(fā)電機(jī)中使用疊片鐵芯12期間在疊片鐵芯12中生成的磁通密度相同或相當(dāng)。
[0028]磁軛18的磁路與疊片鐵芯12的測試區(qū)的磁路32耦合，并且兩個耦合的磁路形成耦合的測試磁路33 (圖2)。提供給繞組26的交變電流由繞組26的與磁軛18關(guān)聯(lián)的、具有有功和無功分量的阻抗限制。參考圖2，其示出了測試區(qū)磁路32的等效電路和耦合的測試磁路33的相關(guān)勵磁電路28，繞組26中的電流具有通過磁軛18的、帶有疊片鐵芯12中的渦流的磁鏈，其中單個疊片中的渦流效果由具有等效電阻36和漏電感38的電路部分34表示。此外，在短路或故障存在于相鄰疊片之間，例如在疊片之間失去絕緣的情況下，如在圖1A和IB中31處描繪那樣，以繞組26形成的磁鏈可以包括由在疊片鐵芯12中的短路形成的環(huán)流，如由電路部分40示出那樣。疊片之間的短路由位于閉合位置中的開關(guān)42(由點(diǎn)線表示)表示，以包括測試區(qū)磁路32中的等效電阻44和電感46。等效電阻44可以表示或?qū)?yīng)于經(jīng)過疊片之間的短路的環(huán)流，并且等效電感46可以表示或?qū)?yīng)于經(jīng)過疊片之間的短路的環(huán)流的漏電感。
[0029]圖3示出了與變壓器的等效電路類似的等效電路33’，其包括測試區(qū)部分32’和相關(guān)的勵磁電路部分28’。勵磁電路部分28’包括由電阻48表示的繞組26、互感52和漏電感50。互感52進(jìn)一步包括在測試區(qū)部分32’中，其中互感52表示繞組26與I)疊片中的渦流；與2)流過疊片之間的短路的環(huán)流之間的互感。電感56表示在單個疊片中的渦流的漏電感，并且電阻器54表示單個疊片中的渦流的等效電阻。此外，在測試區(qū)部分32’中的相鄰疊片之間存在短路或故障的情況下，以繞組26進(jìn)行的磁鏈可以包括由疊片鐵芯12中的短路形成的環(huán)流，如由電路部分40’示出那樣。疊片之間的短路由位于閉合位置的開關(guān)42’表示(由點(diǎn)線表示)，以包括測試區(qū)部分32’中的等效電阻44’和電感46’。等效電阻44’限制流經(jīng)疊片之間的短路的環(huán)流，并且等效電感46’表示流經(jīng)疊片之間的短路的環(huán)流的漏電感。
[0030]如由圖2和3的等效電路示出那樣，繞組26中的電流和其在固定或預(yù)定電壓上的阻抗可以根據(jù)繞組26的磁鏈而變化至其本身(自感應(yīng))，單個疊片中的渦流的值與通過繞組26的磁通有關(guān)(在圖2中由36和38表示；并且在圖3中由52、54、56表示)，并且疊片之間的環(huán)流與通過繞組26的磁通有關(guān)(在圖2中由44、46表示；并且在圖3中由44’、46’表示)。如果磁軛18和相關(guān)的繞組26沿著疊片鐵芯12縱向移動，即沿著齒16的長度方向移動，則勵磁繞組26的電路28的特性可以變化。
[0031]因此，不同的特性或參數(shù)可以作為疊片之間的故障或短路的指示器來使用或監(jiān)視。例如在無特殊穩(wěn)定化、即并無用于針對從預(yù)定電壓或電流的小變化進(jìn)行穩(wěn)定化或補(bǔ)償?shù)母郊硬考夭僮麟娫?0的情況下，與勵磁電路28相關(guān)的監(jiān)視模塊58可以將繞組26中的電流或者繞組26中阻抗作為疊片短路的指示器來監(jiān)視。類似地，在電源30是恒壓電源、即帶有穩(wěn)定的電壓的情況下，監(jiān)視模塊58也可以將繞組26中的電流或者繞組26中阻抗作為疊片短路的指示器來監(jiān)視。在電源30是恒流電源、即帶有穩(wěn)定的電流的情況下，監(jiān)視模塊58也可以將施加給繞組26中的電壓或者繞組26中阻抗作為疊片短路的指示器來監(jiān)視。
[0032]根據(jù)設(shè)備10的另一方面，可以將電源30控制為使得在磁軛18中維持恒定磁通。參考圖1B和圖4 (其中圖4示出了圖3的等效電路的修改形式)，磁軛18可以設(shè)有連接至調(diào)節(jié)器62的第二繞組60，以控制電源30的電壓輸出。磁軛18中的磁通在第二繞組60中生成與磁軛18中的磁通成比例的AC電壓。調(diào)節(jié)器62監(jiān)視第二繞組60的輸出AC電壓，以自動控制電源30的輸出電壓，以便將磁軛18中的磁通維持為基本恒定。根據(jù)設(shè)備10的該配置，監(jiān)視模塊58可以將繞組26中的電流或者繞組26的阻抗作為疊片短路的指示器來監(jiān)視。
[0033]在上面描述的各個用于檢測疊片鐵芯12中的故障的配置中，所監(jiān)視參數(shù)(電流、阻抗或電壓)可以與對應(yīng)于已知無故障的疊片鐵芯的已知值相比較。監(jiān)視模塊58可以例如通過計量器或其它讀出裝置來提供所監(jiān)視參數(shù)的直接指示。替換地或附加地，監(jiān)視模塊58可以將作為疊片鐵芯12中故障的指示器接收的結(jié)果數(shù)字化、例如借助包含在監(jiān)視模塊58中的微處理器來數(shù)字化，并且將數(shù)字化過的結(jié)果存儲在存儲器中，用于自動處理和分析，以識別疊片鐵芯12中的故障位置。
[0034]根據(jù)本設(shè)備10的另一方面，在圖5中示出了用于識別與疊片鐵芯12中的故障對應(yīng)的指示器值的配置。尤其，示出了相對于橋式電路64中的參考值確定在監(jiān)視模塊58處接收的值的配置。包括橋式電路64的配置可以包括由勵磁電路28的包括探頭結(jié)構(gòu)27 (勵磁磁軛18和繞組26)的部分限定的第一上臂，如參考圖1A和IB描述那樣。橋式電路64還包括由參考元件66限定的第二上臂,該參考元件可以是例如參考繞組、參考電感或參考電容中的一個，如更下面描述那樣。橋式電路64的第一和第二下臂68、70可以包括相同的元件，其包括例如電阻器72和電感器74 (圖7A)、電阻器76 (圖7B)、或者電阻器78和電容器80 (圖7C)。應(yīng)注意到的是，圖7A的電阻器72和電感器74可以串聯(lián)或并聯(lián)連接，并且圖7C的電阻器78和電容器80可以串聯(lián)或并聯(lián)連接。
[0035]第一下臂68和由探頭結(jié)構(gòu)27限定的第一上臂限定橋式電路64的第一支路65，并且第二下臂70和由參考元件66限定的第二上臂限定橋式電路64的第二支路67。提供有跨騎在橋式電路64的兩個支路65、67之間的計量器82，以提供對兩個支路65、67之間的電流或電壓差的指示。計量器82可以包括操作者可讀的計量器和/或可以包括監(jiān)視模塊58的線路，以提供指示兩個支路65、67中的電流或電壓之間的電壓差或電流差的模擬或數(shù)字測量值。監(jiān)視模塊58除了包括橋式電路64的由計量器82表示的電壓或電流測量部件之夕卜，監(jiān)視模塊58還可以包括橋式電路64的一個或多個附加部件，例如橋式電路64的下臂68、70和/或參考元件66。
[0036]圖8A示出了參考元件66的示例性配置，其中參考元件66包括繞制有參考繞組86的參考磁軛84，并且，橋式電路64的第二上臂可以包括參考繞組86 (圖6)并且疊片鐵芯12被包括為參考元件66的磁路的部分。參考繞組86可以連接至電源30，其中電源30將功率輸出提供給參考繞組86，該功率輸出包括由電源30輸出給勵磁繞組26的輸出基本相同的電流和/或電壓。參考磁軛84和參考繞組86優(yōu)選包括分別與勵磁磁軛18和勵磁繞組26基本相同的元件，使得參考磁軛84和參考繞組86將表現(xiàn)出與勵磁磁軛18和勵磁繞組26在相同條件下基本相同的阻抗、即基本相同的電阻和基本相同的電抗。S卩，當(dāng)探頭結(jié)構(gòu)27和參考元件66均在沿著疊片鐵芯12的無疊片短路的位置上時，橋式電路64的計量器82將檢測到兩個橋式電路支路65、67之間的、接近零的電壓或電流差。如果探頭結(jié)構(gòu)27位于疊片短路31附近(圖1A)，使得生成循環(huán)磁通，則繞組26的阻抗將改變，于是生成橋式電路64中的不平衡。橋式電路64中的不平衡可以被計量器82檢測為電壓或電流上升，于是提供對于疊片短路的出現(xiàn)的指示。
[0037]根據(jù)參考元件66的一個方面，如上面參考圖8A描述那樣，探頭結(jié)構(gòu)27可以限定第一探頭，并且參考元件66可以限定第二探頭，該第二探頭被連接或支承以隨著探頭結(jié)構(gòu)27運(yùn)動，并且與探頭結(jié)構(gòu)27間隔預(yù)定距離d。被連接的探頭結(jié)構(gòu)27和參考元件66形成探頭組件90。來自電源30的功率連接至繞組26和86，使得在假設(shè)繞組26和86以相同的阻抗操作的情況下，繞組26和86在疊片鐵芯12的公共或相同的齒16上建立相同極性的磁通。此外，在探頭結(jié)構(gòu)27和參考元件66之間的距離d優(yōu)選大至足以避免在繞組26和86之間顯著的磁鏈。在檢查操作期間，探頭組件90可以沿著疊片鐵芯12的縱向方向L移動。當(dāng)探頭結(jié)構(gòu)27或參考元件66遭遇疊片鐵芯12的疊片中的短路時，鄰近該疊片短路的相應(yīng)繞組26、86的阻抗將相對于另一個繞組26、86的阻抗改變，于是改變橋式電路64的平衡，如可以通過計量器82上電流或電壓的變化指示那樣。
[0038]根據(jù)參考兀件66的另一方面,如上面參考圖5描述樣,探頭結(jié)構(gòu)27和參考兀件66可以是基本上相同的結(jié)構(gòu)，如上面關(guān)于參考磁軛84和參考繞組86(圖8A)描述那樣。然而，如在圖SB中示出那樣，參考元件66可以定位在疊片鐵芯12上的固定位置L1上，其中參考磁軛84在一對齒16之間延伸，使得疊片鐵芯12形成參考兀件66的磁路的一部分。固定位置L1選擇為在疊片鐵芯12的已知并無疊片之間的故障或短路的部分上。此外，參考元件66和其在疊片鐵芯12上的位置L1的結(jié)構(gòu)使得參考元件66將表現(xiàn)出基本上與探頭結(jié)構(gòu)27在該探頭結(jié)構(gòu)27定位在沿著疊片鐵芯12的沒有疊片短路的位置上時基本相同的阻抗。探頭結(jié)構(gòu)27可以在縱向方向L上沿著疊片鐵芯12移動，以檢測疊片之間的短路。當(dāng)探頭結(jié)構(gòu)27遭遇疊片鐵芯12的疊片中的短路31 (圖1A)時，繞組26的阻抗將相對于參考繞組86的阻抗改變，于是改變橋式電路64中的平衡，如可以在監(jiān)視模塊58上檢測到那樣，即如可以通過在計量器82上電流或電壓的變化指示那樣。
[0039]根據(jù)參考兀件66的另一方面,如上面參考圖5描述樣,參考兀件66可以與疊片結(jié)構(gòu)12間隔，使得疊片結(jié)構(gòu)12并不是參考元件66的磁路的部分。如在圖8C中示出那樣，參考元件66可以與上面參考圖8A描述的類似地包括參考磁軛84和參考繞組86，并且可以與參考磁路12K關(guān)聯(lián)，或者可以包括不同的結(jié)構(gòu)，該不同的結(jié)構(gòu)包括形成與疊片鐵芯12分離的磁路的參考繞組86，并且可以由電源30供能。參考元件66的繞組86可以構(gòu)造為具有與探頭結(jié)構(gòu)27的繞組26相同的電感和阻抗，或者可以僅具有與其相同的阻抗。根據(jù)該方面，探頭結(jié)構(gòu)27可以在縱向方向L上沿著疊片鐵芯12移動，以檢測疊片之間的短路。當(dāng)探頭結(jié)構(gòu)27遭遇疊片鐵芯12的疊片中的短路31 (圖1A)時，繞組26的阻抗將相對于參考繞組86的阻抗改變，于是改變橋式電路64中的平衡，如可以在監(jiān)視模塊58上檢測到那樣，即如可以通過計量器82上電流或電壓的改變指示那樣。
[0040]參考圖7,示出了包括替換參考元件66’的替換橋式電路64’ ,并且該橋式電路配置為麥克斯韋-韋恩橋式電路。在該配置中，如在之前的配置中那樣，參考元件66’與疊片鐵芯12分離。橋式電路64’的第一支路65’的第一上臂由探頭結(jié)構(gòu)27形成。參考兀件66’可以包括電容器92和電阻器94，或者可以僅包括電容器92，并且限定橋式電路66’的第二支路67’中的第二下臂。在參考元件66’包括電容器92和電阻器94的情況下，電容器92和電阻器94可以如示出那樣配置為串聯(lián)的，或者配置為并聯(lián)的。第一下臂68’和第二上臂70’可以包括如下部件，這些部件相同于或類似于參考圖6A、6B和6C對于臂68、70描述的部件。因?yàn)榕c在探頭結(jié)構(gòu)27的繞組26中的電感50相關(guān)的相移將與電容器92中的相移相反，所以探頭結(jié)構(gòu)27的電感性阻抗可以被位于橋式電路64’的相反臂中的參考元件66’的電容性阻抗抵消。根據(jù)該方面，探頭結(jié)構(gòu)27可以在縱向方向L上沿著疊片鐵芯12移動，以檢測疊片之間的短路。當(dāng)探頭結(jié)構(gòu)27遭遇疊片鐵芯12的疊片中的短路31 (圖1A)時，繞組26的阻抗將相對于參考元件66’的阻抗改變，于是改變橋式電路64’中的平衡，如可以通過位于橋式電路64’的兩個支路65’、67’之間的計量器82’上電流或電壓變化指示那樣。
[0041]參考圖9，示出了用于評估疊片鐵芯12的磁路狀態(tài)的替換設(shè)備110。設(shè)備110包括第一探頭組件127，其包括第一磁軛118和繞制在磁軛118上并且限定勵磁繞組的第一繞組126。第一磁軛118可以包括U型鐵磁部件，其可以包括多個層壓片層，并且包括一對由橫向部124連接的臂120、122。磁軛118的橫向部124可以繞制有第一繞組126。在用于評估疊片鐵芯12的狀態(tài)的測試程序期間，第一磁軛118可以定位為在第一對齒16a、16b之間延伸，其中該對臂120、122與該第一對齒16a、16b嚙合。
[0042]設(shè)備110進(jìn)一步包括第二探頭組件107，其包括第二磁軛108以及繞制在第二磁軛108上并且限定感測繞組的第二繞組106。第二磁軛108可以包括小于第一磁軛118的U型鐵磁部件，并且該U型鐵磁部件可以包括多個層壓片層。第二磁軛108包括由橫向部104連接的一對臂100、102。第二磁軛108的橫向部104可以繞制有第二繞組106。在用于評估疊片鐵芯12的狀態(tài)的測試程序期間，第二磁軛108可以定位為在第二對齒16c、16d之間延伸，其中該對臂100、102與該第二對齒16c、16d嚙合。第二對齒16c、16d定位在第一對齒16a、16b中間或之間。如在圖9中示出那樣，第一磁軛118可以跨過三個縫隙17a、17b、17c，于是包括第二對齒16c、16d，并且第二磁軛108可以跨過位于另兩個縫隙17a和17b中間或之間的單個縫隙17b。替換地，第一磁軛118可以跨過多于三個縫隙17，并且第二磁軛108可以位于中間齒上，以跨過從被第一磁軛118跨騎的縫隙17中選出的縫隙17。通常，第二磁軛108將跨騎比第一磁軛118跨騎的縫隙17數(shù)目少至少兩個的縫隙17。
[0043]第二磁軛108可以連接至或剛性地附接至第一磁軛118，使得第一和第二磁軛118,108可以沿著疊片鐵芯12 —致地移動。第二磁軛108可以在相同的平面中與第一磁軛118對齊，其中第二磁軛104的橫向部104直接位于第一磁軛118的橫向部124的下方或者位于從其向內(nèi)處。替換地，第二磁軛108可以相對于第一磁軛118而言很靠近卻在縱向方向L上稍微偏移，直至第二磁軛108仍然位于由第一探頭127生成的磁通區(qū)域中的程度，如更下面討論那樣。
[0044]探頭組件127可以連接至包括為繞組126提供交變電壓和電流的電源130的電路128，以在疊片鐵芯的靠近探頭組件127的局部區(qū)域中產(chǎn)生磁通。電源130可以包括如下電源，該電源提供如上面對于設(shè)備10中的電源30描述那樣的輸出，來生成相同于或類似于在電機(jī)操作期間在疊片鐵芯12中生成的磁通密度的磁通密度。
[0045]第二探頭組件107可以包括傳感器探頭，其中，作為將第二磁軛108通過第二對齒16c、16d磁鏈接至在疊片鐵芯12中通過第一探頭組件127生成的磁通的結(jié)果，在第二繞組106中可以產(chǎn)生電壓。即第二探頭組件107可以將由第一探頭組件127產(chǎn)生的磁通的一部分感測為所感測的通過第二對齒16c、16d的磁通漏。包括第一和第二探頭組件127、107的結(jié)構(gòu)在縱向方向L上沿著疊片鐵芯移動時的電壓變化，或者相對于預(yù)定閾值而言的、從第二探頭組件107測量的特別電壓，可以提供對在疊片鐵芯12的疊片中的故障、即短路的指示。第二繞組106可以位于包括監(jiān)視模塊158的第二電路109中，該監(jiān)視模塊可以包括用于監(jiān)視電壓的、操作者可讀的計量器。替換地或附加地，監(jiān)視模塊158可以將例如借助包括在監(jiān)視模塊158中的微處理器接收的、作為對在疊片鐵芯12中的故障的指示器的結(jié)果數(shù)字化，并且將該數(shù)字化過的結(jié)果存儲在存儲器中用于自動處理和分析，以識別疊片鐵芯12中的故障位置。
[0046]根據(jù)圖9中示出的配置的另一方面，在沒有出現(xiàn)在縫隙17中的發(fā)電機(jī)定子繞組地利用設(shè)備110進(jìn)行測試程序的情況下，磁分路121可以分別放置在限定在第一對齒16a、16b和第二對齒16c、16d之間的縫隙17a、17c中。分路121可以由層壓的磁性材料構(gòu)成，并且可以定位在縫隙17a、17c內(nèi)，以將較大部分的磁通轉(zhuǎn)向至第二探頭組件107。所相信的是，分路121和相關(guān)的磁通轉(zhuǎn)向可以增大設(shè)備110的、感測第二對齒16b、16c中的疊片短路的敏感度。即，分路121可以增大導(dǎo)向到第二對齒16a、16b中的磁通量，于是增大與疊片中的故障相關(guān)的信號的強(qiáng)度。此外，分路121可以移至縫隙17a、17b內(nèi)的不同徑向位置，即相對于齒16a、16b的頂端移至不同的位置，以輔助沿著齒16a、16b的特殊徑向位置對疊片短路的識別，如通過粗略繪出的疊片短路131例示那樣。
[0047]應(yīng)理解的是，雖然上面參考包括勵磁繞組的第一繞組126和包括感測繞組的第二繞組106描述了設(shè)備110，但是勵磁和感測繞組的位置可以轉(zhuǎn)換，使得第二探頭107操作為將磁通提供給疊片鐵芯12，并且第一探頭127操作為感測疊片鐵芯12中的磁通，以便識別疊片中故障的位置。
[0048]在設(shè)備110的其它方面中，電源130可以在沒有相對于電流的特殊穩(wěn)定化的情況下操作，或者可以包括恒壓電源。替換地，電源130可以被控制為使得在第一磁軛118中維持恒定磁通，其中第一磁軛中的磁通可以由磁通感測繞組160感測，參見圖9，該磁通感測繞組連接至電壓調(diào)節(jié)器162，以控制電源130的電壓輸出。第一磁軛118中的磁通在磁通感測繞組160中生成與磁軛118中的磁通成比例的AC電壓。調(diào)節(jié)器162可以監(jiān)視磁通感測繞組160的輸出AC電壓，以自動控制電源130的輸出電壓，以便將磁軛118中的磁通維持為基本恒定。
[0049]雖然已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的特殊實(shí)施例，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，可以做出不同的其它改變和修改而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，在所附權(quán)利要求中覆蓋的所有改變和修改在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種評估電機(jī)的疊片鐵芯的狀態(tài)的方法，包括: 將第一磁軛定位為在所述疊片鐵芯的第一對齒之間延伸，所述第一磁軛具有與所述第一對齒嚙合的臂對，并且所述第一磁軛繞制有第一繞組； 將第二磁軛定位為在所述疊片鐵芯的第二對齒之間延伸，所述第二對齒與所述第一對齒不同，所述第二磁軛具有與所述第二對齒嚙合的臂對，并且所述第二磁軛繞制有第二繞組； 為由所述第一繞組和第二繞組之一限定的電路供電，以在對應(yīng)于所述第一繞組和第二繞組之一并且限定勵磁磁軛的磁軛中產(chǎn)生磁通；以及 測量由所述第一繞組和第二繞組中的另一個所限定的電路的特性，以識別所述疊片鐵芯中與單個疊片之間的渦流對應(yīng)的故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將兩個中間齒定位在所述第一對齒之間，并且所述兩個中間齒限定所述第二對齒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述第一對齒之間限定至少三個縫隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，包括將至少一個暫時磁通分路安置在位于所述第一對齒的齒與鄰近的中間齒之間的縫隙中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括將所述至少一個暫時磁通分路沿著所述第一對齒的齒與所述鄰近的中間齒移動到至少一個不同的高度位置，以識別所述疊片鐵芯中的故障的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述勵磁磁軛包括磁通感測繞組，并且為所述勵磁繞組供電包括:測量所述磁通感測繞組中的、與所述勵磁磁軛中的磁通對應(yīng)的電壓；以及在參考所述磁通感測繞組中的電 壓的情況下調(diào)節(jié)施加給所述第一繞組和第二繞組之一的電壓，以便維持所述勵磁磁軛中的恒定磁通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一磁軛包括所述勵磁磁軛，并且所述第二磁軛定位在由所述勵磁磁軛生成的磁通的區(qū)域內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一磁軛和第二磁軛之一定位在所述第一磁軛和第二磁軛中的另一個內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第二磁軛定位在與所述第一磁軛共同的徑向平面中，所述徑向平面從齒向外徑向延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中為所述勵磁繞組供電包括以恒定電壓為所述勵磁繞組供電。
11.一種用于評估電機(jī)的疊片鐵芯的狀態(tài)的系統(tǒng)，所述疊片鐵芯包括多個徑向延伸的齒，所述系統(tǒng)包括: 具有從橫向部分延伸的第一對臂的第一磁軛，所述第一對臂以基本上與所述疊片鐵芯的第一對齒之間的間隔相同的距離彼此間隔，并且所述第一磁軛繞制有第一繞組； 具有從橫向部分延伸的第二對臂的第二磁軛，所述第二對臂以基本上與第二對齒之間的間隔相同的距離彼此間隔，所述第二對齒與所述第一對齒不同，并且所述第二磁軛繞制有第二繞組； 電源，所述電源為由所述第一繞組和第二繞組之一限定的電路供電，以在對應(yīng)于第一繞組和第二繞組之一并且限定勵磁磁軛的磁軛中產(chǎn)生磁通；以及監(jiān)視模塊，所述監(jiān)視模塊提供對于由所述第一繞組和第二繞組中的另一個所限定的電路的特性的測量，以識別所述疊片鐵芯中與單個疊片之間的渦流對應(yīng)的故障。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，包括暫時磁通分路，所述暫時磁通分路由磁性材料形成，并且定尺寸為跨騎限定于所述第一對齒的齒與所述第二對齒的鄰近齒之間的至少一個縫隙。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述暫時磁通分路能夠沿著所述至少一個縫隙移動到至少一個不同的高度位置，以識別所述疊片鐵芯中的故障的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括磁通感測繞組，所述磁通感測繞組定位在所述勵磁磁軛上并且提供與所述勵磁磁軛中的磁通成比例的電壓輸出，所述磁通感測繞組連接至電壓調(diào)節(jié)器并且所述電壓調(diào)節(jié)器連接至電源，以在參考所述磁通感測繞組中的電壓的情況下控制施加給所述第一繞組和第二繞組之一的電壓，以便維持所述勵磁磁軛中的預(yù)定磁通。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一磁軛包括所述勵磁磁軛，并且所述第二磁軛定位在由所述疊片鐵芯中的勵磁磁軛生成的磁通的區(qū)域中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一磁軛和第二磁軛之一定位在所述第一磁軛和第二磁軛中的另一個內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第二磁軛定位在與所述第一磁軛共同的徑向平面中，所述徑向平面 從齒向外徑向地延伸。
【文檔編號】G01R31/34GK103430017SQ201280014501
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月11日
【發(fā)明者】V.利奧諾夫 申請人:西門子能量股份有限公司