一種電動汽車電機定子檢測裝置的設計與研究

汪衛剛，黃言態,2,3，張祝良

（1.杭州富生電器有限公司，杭州 311401； 2.浙江科技學院，杭州 310023； 3.浙江工業大學，杭州 310014）

引言

隨著社會工業化和科技化的不斷發展，各種新型工業產品滲透進我們的生活，極大地豐富、便捷了我們地生活。而任何產品，隨著使用時間的增加或加工過程的疏忽都會面臨失效問題。

電動汽車作為新能源汽車的一種，其以車載電源為動力，依靠電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規，同時因其節能、環保而逐漸被大眾所接受和使用。電機作為電動汽車上的一個核心部件，為電動汽車的行駛提供充足的驅動力。同時，車窗雨刷、升降窗口、天窗、防抱死制動系統中也都離不開電機驅動。定子作為電機的關鍵部分，關系著整車的行駛安全和驅動效率。因此，工廠在電機定子[1]的生產過程中，應該務必保證電機定子的合格率，為客戶和企業負責，以期設計制造出為民、利民的優秀工業產品。

1 電機檢測裝置的研究進展

為保證電動汽車電機定子的安全穩定性，檢測[2]環節是必不可少的一步。如今，在以綠色環保為主題的大背景下，融合多門學科，各種各樣的先進檢測技術應運而生，如：視覺檢測技術，能夠對加工過程進行實時監控，以直觀的方式展示加工工程，實現生產自動化、遠端操縱；超聲波檢測技術，通過超聲波與試件的相互作用，對反射波進行研究，在保護試件的前提下，能夠對試件的力學特性、組織結構等方面得出綜合評價估計，從而診斷出缺陷問題。

上述傳統意義上的檢測技術，主要針對大型或者結構單一的機械部件。而電機的結構復雜，除了要對軸承、外殼等機械部件進行檢測，還需要對復雜的電氣元件進行檢測。電機中的每一部分的性能優良都會對電機整體的性能產生直接的影響。如今，隨著互聯網產業的不斷深入、融合，將計算機技術[3]與自動化技術相結合，提高了電機檢測的可靠性、安全性和可交互性。

2 電機定子的失效問題

電動汽車的電機中，定子由兩部分組成：定子鐵心和定子繞組[4]，其在電機的電能轉換為機械能的過程中起到重要作用。因此，電機定子在加工制作完成后需要進行檢測以保證其質量以及使用時的安全性。電機定子在加工制作過程中可能會產生一系列失效問題。例如:一、定子內部鐵芯產生裂縫、翹片。二、鐵芯和漆包線[5]之間產生移位、破損而導致其安全距離不足，漆包線與鐵芯接觸會造成壓縮區帶電。三、內部絕緣材料產生移位、破損造成安全距離不足。四、漆包線漏綁而引起漆包線的下垂，漆包線下垂則很容易造成漆包線與鐵芯接觸而導致壓縮區帶電。五、轉子發生移位和破損。這些失效問題通常都需要去檢測，通常都是工作人員用眼睛觀察檢測，但是長時間的工作會引起視覺疲勞，對于一些有問題的工件會漏檢，從而造成問題件流出。定子在生產過程中容易使漆包線受損，發生短路[6]，損壞設備，從而在使用時會造成影響并且產生安全隱患，并且會使客戶不信任企業的產品，從而對公司的發展造成影響。為了解決現有存在的技術問題，本文設計并研究了一種電機定子的檢測裝置。

3 總體裝置的設計方案

本文所闡述的裝置，由視頻檢測裝置、花線檢測裝置、傳輸裝置這三部分組成。如圖1，主要實現的功能即在定子加工制作完成后，對試件細節進行分析、比較，來檢測不同類型定子有無缺陷。由于伺服電機能夠起到準確定位，實現合理控制速度，力矩的閉環控制，同時，其運動控制精度遠高于同類型的步進電機，故本裝置中采用步進電機來滿足機器運作中對運動精度的要求。該裝置通過CCD相機對電機的定子進行全方位拍照，采樣，通過照片在電腦一體機中進行對比來檢測定子是否存在問題；通過耐壓測試儀、夾緊機構、第一固緊機構、絕緣頂塊、銅片的配合作用，來實現自動檢測定子的漆包線是否損壞，當定子的漆包線損壞時發出提示，以剔除不合格的產品，大大減輕人工勞動，增加效率，增加檢測準確率并且降低安全隱患。檢測裝置各部件機構如圖1。

圖1 檢測裝置整體結構圖

3.1 視頻裝置

隨著工業機器視覺技術的發展，相機產業逐步與工業生產相融合，因此本文所述檢測裝置中，相較于傳統的檢測設備，增加了視頻裝置，整體結構圖如圖2所示。該裝置包含：電腦一體機、一體機支架、腳支撐架、安裝框架、蓋板、伺服電機、機械手、感應器安裝棒、感應塊、電機安裝塊和轉動機構。電腦與支架、絲杠與轉動套，感應塊導柱，通過螺栓連接完成裝配，安全可靠。機械手上下傳動套上設有傳動齒輪，通過同步帶與伺服電機相連接。

圖2 視頻裝置結構圖

該裝置工作流程圖如圖3所示，質檢員通過電腦檢查CCD相機拍攝的圖片，若定子質量合格，伺服電機運行，工件進入下一環節；若定子質量不合格，伺服電機暫停，通過操作視頻一體機來剔除不合格產品。

圖3 視頻裝置工作基本流程圖

3.2 花線檢測裝置

本裝置由底板、工作板、第一墻板、第二墻板組成，墻板之間裝有底板、臺板和頂板。所述臺板上安裝有夾緊機構如圖4所示，其中包含2個傳動件，和夾具，用以將試件進行準確的定位，同時夾具內部填充有導電硅膠，其良好的電磁、水汽密封性和在一定壓力下的導電性能很好地起到機構與機構之間導通運行的作用。同時，花線檢測裝置頂板上安裝有耐壓測試儀，質檢員可以通過操縱電腦一體機來改變試件所承受的環境壓力，來檢驗定子是否合格。

圖4 夾緊機構

3.3 傳輸裝置

該裝置包含傳輸機構、頂升機構、傳輸導軌、電機支架和傳輸電機。傳輸機構由縱向導軌和橫向導軌組成，如圖5所示，縱向導軌上安裝有傳輸鏈條，橫向導軌上安裝有傳送帶，兩者充分滿足了試件傳輸路徑的多樣性和可選擇性。頂升機構由頂升底座和頂升氣缸組成，所述頂升氣缸和底板固定連接，頂升氣缸輸出端穿過底板和頂升底座固定連接。所述頂升底座設置有豎直的限位導桿。限位導桿的頂端和頂升底座固定連接，限位導桿穿過底板且兩者滑動連接，此種連接方法安全簡便，易于拆裝。傳輸裝置貫穿整個電機定子檢測過程，起到承接的重要作用，所以其結構必須滿足一定的可靠性與準確性。

圖5 傳輸導軌

4 總結

電動汽車作為二十一世紀的一種節能環保的出行交通工具，應用前景和市場前景都十分廣闊，因此電機的定子具有廣闊的使用空間。本文所述的電動汽車電機定子的檢測裝置，將機械、電氣、互聯網等領域相結合，將各部分功能模塊化，完善人機交互功能，設計結構簡單易操作，大大減少了人力成本，降低了操作風險性，同時也提高了質量檢測的準確性和可靠性。