一種微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)。本檢測系統(tǒng)由脈沖發(fā)生器與被測的轉(zhuǎn)子繞組的相鄰換向片相連；依次還包括脈沖發(fā)生器、轉(zhuǎn)子繞組、積分電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、控制器、顯示終端、電機；脈沖發(fā)生器向被測的轉(zhuǎn)子繞組施加脈沖信號；積分電路并聯(lián)在轉(zhuǎn)子繞組的換向片兩端，由積分電阻R和積分電容C串聯(lián)組成；A/D轉(zhuǎn)換電路分別與積分電容C、控制器相連；所述控制器還與顯示終端、電機相連；所述電機上裝載著被測的轉(zhuǎn)子繞組。本實用新型將具有規(guī)定峰值和頻率的脈沖方波施加于被測轉(zhuǎn)子繞組上，通過控制器對采集的響應(yīng)信號的分析，判斷轉(zhuǎn)子繞組故障狀況，能夠自動、快速、準確的檢測轉(zhuǎn)子繞組狀態(tài)，優(yōu)化生產(chǎn)線，提高裝配線良品率。
【專利說明】一種微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及自動檢測技術(shù)，屬于電機檢測領(lǐng)域，特別涉及在一種微電機轉(zhuǎn)子 繞組缺陷檢測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會的發(fā)展和科技的進步，微電機在手機、音像制品等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛， 而且人們對微電機的性能要求也越來越苛刻，這對于電機生產(chǎn)檢測提出了更高的要求。
[0003] 在電機生產(chǎn)檢測過程中，轉(zhuǎn)子繞組故障為其主要故障，包含：斷線、虛焊和匝間短 路，而繞組匝間短路故障最難檢測?，F(xiàn)有檢測方法是使用微歐表測量繞組阻值，或?qū)@組加 脈沖，通過觀察示波器波形的方式對繞組進行檢測。這種檢測方式完全依賴于人工讀取微 歐表電阻值，或人工觀察示波器上的波形來判斷轉(zhuǎn)子是否合格，不僅檢測效率低下，且準確 率不高，實際操作中經(jīng)常會出現(xiàn)漏看、看錯等現(xiàn)象。
[0004] 并且現(xiàn)有檢測設(shè)備基本為大型電機繞組故障檢測儀，微型電機繞組檢測設(shè)備較 小。市面上具有一些微型電機綜合測試儀，均為對成品電機進行測試，無法在生產(chǎn)裝配階段 發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組故障，不能降低產(chǎn)品廢品率。 實用新型內(nèi)容
[0005] 本實用新型目的是提供一種適用于微型電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)，以實現(xiàn)快速 自動的檢測轉(zhuǎn)子繞組，發(fā)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)子，提高檢測速率以及轉(zhuǎn)子合格率。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的微型電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)技術(shù)方案 是：由脈沖發(fā)生器與被測的轉(zhuǎn)子繞組的相鄰換向片相連；所述檢測系統(tǒng)還依次包括積分電 路、A/D轉(zhuǎn)換電路、控制器、顯示終端、電機；所述積分電路并聯(lián)在轉(zhuǎn)子繞組的換向片兩端， 由積分電阻R和積分電容C串聯(lián)組成；所述A/D轉(zhuǎn)換電路分別與積分電容C、控制器相連； 所述控制器還與顯示終端、電機相連；所述電機上裝載著被測的轉(zhuǎn)子繞組。
[0007] 以上檢測系統(tǒng)中，由脈沖發(fā)生器向被測的轉(zhuǎn)子繞組施加脈沖信號。所述積分電路 并聯(lián)在轉(zhuǎn)子繞組的換向片兩端，用以保持轉(zhuǎn)子繞組電壓信號。所述A/D轉(zhuǎn)換電路采集積分 電路中積分電容C兩端電壓并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳輸給控制器;A/D轉(zhuǎn)換電路具體可為信號 調(diào)理、采樣、A/D轉(zhuǎn)換的電路，采樣積分電容C兩端的電壓，再經(jīng)過信號調(diào)理、模數(shù)變換，傳輸 給控制器。所述電機由控制器進行控制，帶動轉(zhuǎn)子繞組旋轉(zhuǎn)至下一組換向片，A/D轉(zhuǎn)換電路 采集到轉(zhuǎn)子繞組下一組換向片電壓。在所述檢測系統(tǒng)中，控制器為檢測系統(tǒng)控制核心，用以 接收A/D轉(zhuǎn)換電路所傳輸來的各組換向片的數(shù)字信號，通過程序運算判斷轉(zhuǎn)子繞組狀態(tài)并 將運算結(jié)果輸出在顯示終端。該檢測系統(tǒng)由控制器自動處理積分電路、A/D轉(zhuǎn)換電路配合 獲取到的每組換向片的電壓信號，自動快速，不需人工分析波形，更準確便捷。
[0008] 優(yōu)化的，所述脈沖發(fā)生器為產(chǎn)生PWM方波的脈沖信號產(chǎn)生電路，PWM方波通過探針 加載到轉(zhuǎn)子繞組相鄰換向片上。具體的，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的PWM方波信號，電壓為12V，頻 率為100kHz，占空比50%;A/D轉(zhuǎn)換器頻率為12MHz以上。PWM方波具有陡峭的上升沿和下 降沿，其信號近似為零狀態(tài)響應(yīng)。由于本檢測系統(tǒng)針對微電機的轉(zhuǎn)子繞組檢測，微電機功率 小，僅需施加較小的激勵信號，就能獲得明顯的響應(yīng)曲線。PWM12V電壓保證轉(zhuǎn)子繞組響應(yīng) 波形有一定的幅度；通過計算轉(zhuǎn)子繞組時間常數(shù)得出PWM頻率，100kHz左右的頻率約為繞 組零狀態(tài)響應(yīng)時間常數(shù)10倍左右，轉(zhuǎn)子繞組進入穩(wěn)態(tài)電壓；50%的PWM占空比能夠提供對 稱波形；并且理論上12MHz以上的A/D轉(zhuǎn)換頻率能夠采樣120個點，便于提供給控制器進行 處理。
[0009] 進一步優(yōu)化的，以上檢測系統(tǒng)所述電機為步進電機。通過控制器產(chǎn)生的PWM方波 驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)動固定角度，準確控制電機轉(zhuǎn)動角度，使轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)過一個換向片角度，從 而使A/D轉(zhuǎn)換器能夠采集到轉(zhuǎn)子繞組每兩相鄰換向片電壓傳輸給控制器。由于本方案設(shè)計 的微電機為直徑1〇_以下空心杯電機，電機參數(shù)差異不是非常大，控制器以特定的PWM峰 值和頻率即可驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)過一個換向片角度，方便有效。
[0010] 優(yōu)化的，所述控制器具有內(nèi)部存儲器；所述檢測系統(tǒng)還包括輸入裝置，所述輸入裝 置通過引腳與控制器相連。具體的，所述控制器為DSP或單片機。當執(zhí)行錄入功能時，通過 輸入裝置將多種標準轉(zhuǎn)子繞組參數(shù)及參考電壓錄入控制器的存儲器中；當缺陷檢測時，執(zhí) 行查詢功能，控制器查詢存儲器中已錄入的轉(zhuǎn)子繞組型號，對轉(zhuǎn)子參數(shù)進行選定并將參考 電壓設(shè)置為被測轉(zhuǎn)子繞組標準值。具體的，輸入裝置可以為按鈕，如錄入按鈕、查詢按鈕、控 制按鈕、啟動按鈕、設(shè)置按鈕、復(fù)位按鈕、應(yīng)答按鈕、方向鍵等；輸入裝置也可以為觸控屏，與 顯示器集成在一起。
[0011] 更進一步地，上述檢測系統(tǒng)中所述顯示終端為液晶顯示屏或LED顯示屏或數(shù)碼顯 示管或觸摸式操作屏。顯示終端為液晶顯示屏或LED顯示屏能夠顯示轉(zhuǎn)子繞組狀態(tài)以及缺 陷形式；觸摸式操作屏還能夠通過觸控操作控制轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)的工作。顯示屏基 本任務(wù)為：
[0012] 1.顯示轉(zhuǎn)子判斷結(jié)果，如正常、虛焊、短路、斷線等；
[0013] 2.顯示當前系統(tǒng)工作狀態(tài)，如啟動、停止等；
[0014] 3.顯示電機的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)角度、次數(shù)，如轉(zhuǎn)子有5個換向片，則旋轉(zhuǎn)5次，每次 72。；
[0015] 4.顯示查詢和錄入界面。
[0016] 更進一步地，以上檢測系統(tǒng)還具有報警裝置，檢測系統(tǒng)具有報警裝置，通過引腳與 控制器連接。具體的，所述報警裝置為警示燈或/和蜂鳴器。當控制器判定被測的轉(zhuǎn)子繞 組為故障繞組時，通過引腳輸出高電平，啟動警示燈和蜂鳴器，以提醒操作人員該轉(zhuǎn)子為故 障轉(zhuǎn)子。
[0017] 更進一步地，以上檢測系統(tǒng)的控制器還有預(yù)留通信端口。所述通信端口使用 Modbus協(xié)議與其他設(shè)備通信，可用于傳輸檢測結(jié)果，以方便其他如分析設(shè)備、便攜式設(shè)備對 檢測結(jié)果的調(diào)用。
[0018] 利用以上微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)實現(xiàn)的檢測過程，即是將具有峰值和頻率 的脈沖方波施加于被測轉(zhuǎn)子繞組上，然后通過并聯(lián)在轉(zhuǎn)子繞組的換向片兩端的積分電路保 持轉(zhuǎn)子繞組電壓信號，由A/D轉(zhuǎn)換電路采集積分電路中積分電容C兩端電壓并轉(zhuǎn)化為數(shù)字 信號，通過控制器對被測轉(zhuǎn)子繞組的換向片電壓數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)處理程序，分析轉(zhuǎn)子繞 組的故障狀況。
[0019] 本實用新型所提供的微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)的有益效果體現(xiàn)在：1、本實用 新型增加積分電路來保持波形電壓信號，在有限的采樣速率下測得最大的幅度差異，從而 降低對A/D轉(zhuǎn)換器采樣頻率要求，即降低成本，又能檢測出繞組的狀態(tài)；2、本檢測系統(tǒng)步進 電機帶動轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)動，能夠一次完成轉(zhuǎn)子繞組每相鄰相片的檢測，工人只需安裝和取下 即可；3、本檢測系統(tǒng)的控制器還具有存儲器，可實現(xiàn)自動化檢測，排除人工干擾，檢測速度 快，準確率高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本實用新型中的轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2為本實用新型積分電路（3)的組成以及和脈沖發(fā)生器（1)、轉(zhuǎn)子繞組（2)之間 連接的電路圖。
[0022]圖3為本實用新型轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。
[0023] 圖4為本實用新型轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)轉(zhuǎn)子繞組（2)與積分電路（3)的原理 圖。

【具體實施方式】
[0024] 以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明，但是本實用新型可以由權(quán)利要求限定 和覆蓋的多種不同方式實施。
[0025] 實施例一
[0026] 圖1為本實用新型轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。由脈沖發(fā)生器1與被測 的轉(zhuǎn)子繞組2的相鄰換向片相連；所述檢測系統(tǒng)還依次包括積分電路3、A/D轉(zhuǎn)換電路4、控 制器5、顯示終端6、電機7 ;所述積分電路3并聯(lián)在轉(zhuǎn)子繞組2的換向片兩端，由積分電阻 R31和積分電容C32串聯(lián)組成；所述A/D轉(zhuǎn)換電路4分別與積分電容C32、控制器5相連；所 述控制器5還與顯示終端6、電機7相連；所述電機7上裝載著被測的轉(zhuǎn)子繞組2。本實用 新型轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)由脈沖發(fā)生器1產(chǎn)生高頻脈沖，并加載在轉(zhuǎn)子繞組2相鄰的換 向片上，A/D轉(zhuǎn)換電路4采集與轉(zhuǎn)子繞組2并聯(lián)的積分電路3中電容32的電壓，并傳輸給 控制器5,由控制器5中程序判斷轉(zhuǎn)子繞組2是否正常以及缺陷形式，并將結(jié)果輸出在顯示 終端6上。
[0027] 圖2為本積分電路3的組成以及和脈沖發(fā)生器1、轉(zhuǎn)子繞組2之間連接的電路圖。 脈沖發(fā)生器1為產(chǎn)生PWM方波的脈沖信號產(chǎn)生電路，PWM方波通過探針加載到轉(zhuǎn)子繞組2相 鄰換向片上。脈沖發(fā)生器1產(chǎn)生的PWM方波信號，電壓為12V，頻率為100kHz，占空比50%; A/D轉(zhuǎn)換器頻率為12MHz以上。
[0028] 電機7為步進電機。由控制器5發(fā)生PWM方波進行控制，用以驅(qū)動轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)動 至下一組換向片，使A/D轉(zhuǎn)換電路4能夠采集到繞組每兩個相鄰換向片的電壓。
[0029] 顯示終端6為液晶顯示屏或LED顯示屏或數(shù)碼顯示管或觸摸式操作屏，能夠顯示 轉(zhuǎn)子繞組2的狀態(tài)以及缺陷形式；觸摸式操作屏還能通過觸控操作控制器5。
[0030] 實施例二
[0031] 圖3示出了一種本實用新型轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)。相同部分如實施例 一所述，不再重復(fù)。本實施例中所述控制器5還具有存儲器；所述檢測系統(tǒng)還包括輸入裝 置，所述輸入裝置通過引腳與控制器相連。檢測系統(tǒng)具有報警裝置，通過引腳與控制器5連 接。報警裝置為警示燈或/和蜂鳴器。所述控制器5有預(yù)留通信端口?？刂破?為DSP或 單片機。
[0032] 本轉(zhuǎn)子繞組檢測系統(tǒng)將具有規(guī)定峰值和頻率的脈沖方波施加于被測轉(zhuǎn)子繞組 2上，通過采集響應(yīng)信號與標準轉(zhuǎn)子繞組信號進行對比分析，判斷轉(zhuǎn)子繞組2是否故障 以及故障形式。圖4示出了轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)轉(zhuǎn)子繞組2與積分電路3的原理圖， 轉(zhuǎn)子繞組由電阻&和電感L組成，電路限流電阻r為已知的電路參數(shù)，脈沖發(fā)生器1產(chǎn) 生PWM電壓為V(t)，假設(shè)通過L的電流為iJt)且兩端電壓為％ (t)，電路的微分方程為：

【權(quán)利要求】
1. 一種微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)，由脈沖發(fā)生器（1)與被測的轉(zhuǎn)子繞組（2)的相 鄰換向片相連；其特征在于：所述檢測系統(tǒng)還依次包括積分電路（3)、A/D轉(zhuǎn)換電路（4)、控 制器（5)、顯示終端（6)、電機（7);所述積分電路（3)并聯(lián)在轉(zhuǎn)子繞組⑵的換向片兩端， 由積分電阻R(31)和積分電容C(32)串聯(lián)組成；所述A/D轉(zhuǎn)換電路（4)分別與積分電容 C(32)、控制器（5)相連；所述控制器（5)還與顯示終端（6)、電機（7)相連；所述電機（7) 上裝載著被測的轉(zhuǎn)子繞組（2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于：脈沖發(fā)生器（1) 為產(chǎn)生PWM方波的脈沖信號產(chǎn)生電路，PWM方波通過探針加載到轉(zhuǎn)子繞組（2)相鄰換向片 上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于：脈沖發(fā)生器（1) 產(chǎn)生的PWM方波信號，電壓為12V，頻率為100kHz，占空比50%;A/D轉(zhuǎn)換器頻率為12MHz以 上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述電機（7) 為步進電機。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述 控制器（5)具有存儲器；所述檢測系統(tǒng)還包括輸入裝置，所述輸入裝置通過引腳與控制器 相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述控制器（5) 為DSP或單片機。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、6任一項所述的微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在 于：顯示終端（6)為液晶顯示屏或LED顯示屏或數(shù)碼顯示管或觸摸式操作屏。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、6任一項所述的微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在 于：檢測系統(tǒng)具有報警裝置，通過引腳與控制器（5)連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述報警裝置 為警示燈或/和蜂鳴器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、6、9任一項所述的微電機轉(zhuǎn)子繞組缺陷檢測系統(tǒng)，其特征 在于：所述控制器（5)有預(yù)留通信端口。
【文檔編號】G01R31/06GK204203403SQ201420708770
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】王曉東, 石明全, 張鵬, 井光輝, 趙迎, 朱海鵬 申請人:中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院