專利名稱：用于確定兩個(gè)磁場的相位的設(shè)備以及檢驗(yàn)定子繞組的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定兩個(gè)磁場的相位的設(shè)備，以及檢驗(yàn)電機(jī)或者發(fā)電 機(jī)的定子繞組的方法。
背景技術(shù)：
在帝隨電機(jī)或者發(fā)電機(jī)時(shí)需要檢驗(yàn)定子繞aS其連接。當(dāng)組裝電機(jī)或者發(fā) 電機(jī)時(shí)，特別要注意轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與定子相符。為此必須以正確的方式進(jìn)行 單個(gè)定子繞組的連接，并且在三相電機(jī)的場合，正確分配三相電流的相位。特 別在新型電機(jī)時(shí)，經(jīng)常在把定子繞組設(shè)置在定子內(nèi)后才進(jìn)行連接，由此產(chǎn)生錯(cuò)
^3￡接或者敷設(shè)電纜的一系列可能性。
己經(jīng)蹈i」了對三相電流相位錯(cuò)誤分配接頭的可能性。另夕卜的可能性是將一 個(gè)或者多個(gè)繞組與其余繞組錯(cuò)誤iik3i接、未正確對準(zhǔn)裝A^組或者交換了兩個(gè) 繞組。
在檢驗(yàn)電機(jī)或者發(fā)電機(jī)的定子繞組時(shí)的另一問題在于，通常制造多種不同 IIM例如旋轉(zhuǎn)電機(jī)或者線性電機(jī)、同步電機(jī)或者異步電機(jī)等以及不同大小的電 鵬者發(fā)電機(jī)。
己知由定子決定的轉(zhuǎn)動(dòng)方向通過羅盤(Kompass)方式確定。為此目的， 例如把三相電流設(shè)置在圓形定子為此提供的接頭上，以便在定子的內(nèi)部產(chǎn)生旋 轉(zhuǎn)磁場。把羅盤引入磁場中，由此針開始旋轉(zhuǎn)。使用者可以觀察旋轉(zhuǎn)方向。使 用這種方法不能識別出未連接或者錯(cuò)誤連接的單個(gè)繞組。同樣會(huì)發(fā)生這樣的事 情，艮,察到磁場的旋轉(zhuǎn)在定子的一部分與在另一部分不同的方向上進(jìn)行。這 種方法也不能用于線性定子。
在檢驗(yàn)同步線性電機(jī)的一種方法中，磁場方向借助三個(gè)設(shè)置在所選擇的定 子齒上的磁場傳感器來確定。這種方法花費(fèi)較多，因?yàn)闉闇?zhǔn)確設(shè)置磁場傳感器 需要專門的裝備。此外還需要使用特殊的電壓源，以便在定子中產(chǎn)生專門的磁 場。這一問題由于存在不同的定子類型更加突出。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種方法以及一種設(shè)備，它們適用于確定磁場， 以及簡單地但是仍然可準(zhǔn)確地檢驗(yàn)不同結(jié)構(gòu)類型的定子繞組。
該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1所述特征的、用于確定兩個(gè)磁場的相位的設(shè)
備，以及具有權(quán)利要求5所述特征的、用于檢驗(yàn)定子繞組的方法來完成。有利 的改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求以及后面說明的主題。
本發(fā)明所述用于確定兩個(gè)磁場的相位的設(shè)備適用于執(zhí)行本發(fā)明的方法，并 具有相應(yīng)的裝置。本發(fā)明所述的設(shè)備特別具有控制和計(jì)算單元、兩個(gè)相距的與 控制和計(jì)算單元連接的磁場傳感器以及與控制和計(jì)算單元連接的顯示裝置，其
中所述兩個(gè)相距的磁場傳感器的距離特別大于10 mm且小于30 mm，特別為25 mm?？刂坪陀?jì)算單元用于由兩個(gè)磁場傳感器的測量il^確定兩個(gè)磁場的相位， 其中兩個(gè)磁場傳感器中的*磁場傳 基本上被兩個(gè)磁場中的另一磁場所加 載。顯示裝置受控制和計(jì)算單元控制，使得它指示所確定的相位。特別在三相 電流的場合劍共[-(兀-a); -a]、 [a;(兀-a)]和[-a; a]的值范圍，并為顯示而進(jìn)行綜 合，在此a應(yīng)該在大約為O的范圍內(nèi)，特別是充分小于7!/3進(jìn)纟m取。然后可 以把相位"負(fù)"、"正"和"錯(cuò)誤"或#"同相位"分配給這些范圍。磁場傳感器特別 可以構(gòu)造為數(shù)字式或者模擬式霍爾傳感器或者磁阻(MR)傳感器，或者構(gòu)造 為福斯特探針(fluxgate (磁通門))。為控制和計(jì)算單元應(yīng)用有集成電路或者微 處理器。
本發(fā)明涉及至少兩個(gè)磁場，例如由定子的繞組所產(chǎn)生的磁場。對于由兩個(gè) 相鄰的繞組所產(chǎn)生的第一^場和第二磁場，旨磁場基本上分別加載另一磁場 傳感器，亦即例如第一磁場加，一傳感器比第二傳感器更多，第二磁場加載 第二傳感器比第一傳感器更多。
M3i本發(fā)明的解決方案提供一種設(shè)備，其能夠簡單地和精確地確定相鄰的 定子繞組之間的相位。該設(shè)備可以小型輕便地構(gòu)造，并在實(shí)際中由于其簡單的 結(jié)構(gòu)被證實(shí)特別結(jié)實(shí)和可靠。本發(fā)明所述的設(shè)備特別適合在本發(fā)明的方法中使 用。
設(shè)置控制和計(jì)算單元用于控制顯碟置，使其指示磁場對磁場傳感器中每 個(gè)磁場傳繊的加載，這是有利的。由此能夠以簡單的方式檢驗(yàn)兩個(gè)磁場傳感
器是否由磁場加載，由此特別允許檢驗(yàn)相應(yīng)的、產(chǎn)生磁場的繞組的完好性。
顯示裝置具有至少一個(gè)發(fā)光二極管、至少一個(gè)圖形顯示器和/或數(shù)字顯示
器是適宜的。另夕卜所述設(shè)備可以具有接口，例如用于連接計(jì)^m。 te的改進(jìn) 方案具有三個(gè)或五個(gè)發(fā)光二極管。本發(fā)明的帶有發(fā)光二極管的設(shè)備能夠特別簡 單地制造，并特別好地適合指示磁場方向。特別可以分別將發(fā)光二極管配屬于 磁場傳感器，以便如上述指示磁場對磁場傳感器的加載。每個(gè)發(fā)光二極管可以 提供用于指示所述的相位范圍。
本發(fā)明所述的設(shè)M利地具有供電錢，特別是電池。通過提供電池，該 設(shè)備肖灘特別小型輕便地和便攜地構(gòu)造。另外可選或者附加地，該設(shè)備也可以 構(gòu)造為由外部供電裝置例如電源設(shè)備來供電。
本發(fā)明所述用于檢驗(yàn)電機(jī)和發(fā)電機(jī)的定子繞組的方法，在該定子繞組上施 加有三相電流或者交變電流，在該方法中，首先確定由三相電流或者交變電流 在第一對相鄰的定子繞組中所產(chǎn)生的磁場的第一相位。接著將所確定的第一相
位與由施加的三相電流或者交變電流所期望的相位、禾fV或與由三相電流或者交
變電流在第二對相鄰的定子繞組中所產(chǎn)生的磁場的第二相位相比較。然后根據(jù)
上述比較來確定定子繞組的正確性(Fehle滄eiheit)。該方法執(zhí)行特別簡單，并 且適合各種類型的電機(jī)和發(fā)電機(jī)。
在本發(fā)明所述的方法中，適宜的是，所述確定第一相位的步驟以及將該確 定的第一相位與期望的相位和/或與確定的第二相位進(jìn)行比較的步驟，對于其他 的、特別是所有相鄰的定子繞纟艦進(jìn)行重復(fù)。由此能夠特別簡單和ffiM完全 檢驗(yàn)所有定子繞組。
優(yōu)選以數(shù)字方式輸出所確定的相位。然后其特別可以在數(shù)字顯示器上顯 示，M31己有的接口進(jìn)行輸出等。
特別適宜的是，在本發(fā)明的方法中使用本發(fā)明的設(shè)備以確定相位。本發(fā)明 的設(shè)備特別好地適合與本發(fā)明的方法以及一般用于檢驗(yàn)電機(jī)或者發(fā)電機(jī)的定子 繞組的方法一起使用，因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)特別小型輕便并且制造費(fèi)用適宜。
本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)方案從說明和附圖中給出。
易于理解，，和下面還將說明的f寺征不僅可在每次給出的組合中、而且 也在其他的組合中或者與蟲使用，而不離幵本發(fā)明的框架。
本發(fā)明根據(jù)實(shí)施例在附圖中示意 ，下面參考附圖詳細(xì)說明。


圖1示意示出本發(fā)明所述設(shè)備在線性電機(jī)的定子上的實(shí)施方式；
圖2示出線圖，其^/示兩個(gè)由圖1所示設(shè)備釆集的磁場的傳/i^信號;
圖3表示本發(fā)明所述方法的一種實(shí)施方式的流程圖。
附圖才斜己列表100設(shè)備
101、 102數(shù)字霍爾傳
103-107LED
108微鵬器
109電池
150定子
151-154定子齒
151，-154，定子繞組
200線圖
201y軸U
202x軸t
211、 212
213上升緣
214在時(shí)間點(diǎn)213的測量值
301-306方法步驟
H卜H4磁場
U、 V、 w三相電流相位
具體實(shí)施例方式
圖1總體用100表示本發(fā)明所述設(shè)備的一4^的實(shí)施方式。設(shè)備ioo具
有兩個(gè)構(gòu)造為數(shù)字霍爾傳感器101、 102的磁場傳自和兩個(gè)所屬的構(gòu)造為LED 103、 104的顯^置。此外設(shè)備100具有構(gòu)造為LED 105、 106、 107的顯示 裝置、構(gòu)造為微處理器108的控制和計(jì)算單元以及構(gòu)造為電池109的供電裝置。 霍爾傳感器101、 102、 LED 103至107、微處理器108和電池109彼此間必要 時(shí)例如可iiil其他組件例如電阻、電容、晶體管等連接，如對于專業(yè)人員已知 的那樣。
霍爾傳自相互間具有距離d，該距離在本例中為25 mm。距離d如lt隨 擇，使得設(shè)備100適用于l頓常用的定子。例如，一類現(xiàn)代電機(jī)的定子齒具有 約25 mm的齒距D。 M把所述設(shè)備斜著對準(zhǔn)齒，本設(shè)備也能夠以特別有利 的方OT于具有較小齒距的定子。于敲巨離d相當(dāng)于一個(gè)矩形的對角線，磁巨 形一邊由齒距D確定。
LED 103配屬于傳感器101 ， LED 104配屬于傳感器102。 LED 103和104 由微處理器108控制，使得當(dāng)相應(yīng)的傳繊101或者102被磁場加載時(shí)，這些 LED ilil點(diǎn)亮或者閃爍發(fā)出信號。這些LED支持用戶把設(shè)備100正確地體 在定子繞組或者定子齒上。此夕卜LED 103和104指示出相應(yīng)定子繞組的磁活動(dòng) 性。
在圖1中同樣表示出定子150的一個(gè)區(qū)段。定子150具有等距的齒151到 154。齒151到154彼此的距離各為D。在所示例子中，齒151到154彼此的 距離D相當(dāng)于傳感器101和102的距離d，即25mm。
*齒51到154具有一個(gè)繞組151'到154'。其如在三相電機(jī)中通常的 那樣，單個(gè)繞組151，到154，彼lfcb^樣連接，使得每第三個(gè)繞組彼11 接。在所 示例子中，繞組151'與繞組154'串聯(lián)等。易于理解，并聯(lián)同樣是可以的。在裝 配電機(jī)或者發(fā)電機(jī)時(shí)，必須注意單個(gè)繞組彼此正確的敷設(shè)電纜或者連接以皿 于相U、 V、 W的正確的分配。m繞組151'的電流產(chǎn)生一個(gè)磁場H1等。
為檢驗(yàn)定子，定子以其接頭連接到三相電流電源(絲示)的接頭U、 V、 W上。結(jié)果形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場，其可以通過設(shè)備00檢驗(yàn)。
為此設(shè)備100相繼地設(shè)置在每個(gè)相鄰的齒對151、 152; 152、 153; 153、 154等上面。LED 105、 106用于指示兩個(gè)加載霍爾傳自101、 102的磁場的 相位。，在電機(jī)中，這些相位可以分配給轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向。LED 105、 106由微 處理器108控制，使得當(dāng)磁場在設(shè)備平面(相應(yīng)于圖面)內(nèi)向左轉(zhuǎn)動(dòng)或者移動(dòng) 時(shí)，LED 105點(diǎn)亮(或者閃爍)，反之，當(dāng)磁場在設(shè)備平面(相應(yīng)于圖面)內(nèi) 向右轉(zhuǎn)動(dòng)或者移動(dòng)時(shí)，LED 106點(diǎn)亮(或者閃爍)。
移動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)方向可以從磁場的相位推導(dǎo)出。如果加載傳感器102的磁場
H2超前于加載傳繊101的磁場H1，貝'返相應(yīng)于向左移動(dòng)，如果加載傳繊 102的磁場H2滯后于加載傳感器101的磁場H1，如圖2中所示，則這相應(yīng)于 向右移動(dòng)。
LED 107用于指示錯(cuò)誤功能。例如如果位于一個(gè)傳感器IOI、 102之下的 繞組未通電流或者檢測到的相位移動(dòng)不夠，貝l腿由LED 107指示。在這一方面， 參照已經(jīng)遠(yuǎn)在前面說明過的常數(shù)a，該常數(shù)描述了足夠的相位距離。
在本發(fā)明的用于檢驗(yàn)電機(jī)或者發(fā)電機(jī)的定子繞組的方法的一4iM的實(shí)施 方式中，使用者相繼在所有的定子繞組對151'、 152'; 152，、 153'; 153，、 154， 等或者定子齒對151、 152; 152、 153; 153、 154的上面設(shè)置設(shè)備100，并將相 應(yīng)指示的方向(相位)與期望的或者與先前指示的方向相比較。在第二種場合 必須注意，在每一對中同一方向要么M;LED105、要么通過LED106用信號指不。
根據(jù)圖2說明如何肖灘確定第二磁場的相位，從而確定旋轉(zhuǎn)方向。圖2中 繪出一個(gè)線圖200，其中磁場傳感器IOI、 102的輸出信號相對于時(shí)間示出。輸 出信號在y軸201上作為電壓U對應(yīng)于x軸202上的時(shí)間t示出。在該線圖200 中，示出了傳感器101或102的輸出電壓隨著時(shí)間的變化211、 212。所示電壓 曲線由單個(gè)觀懂值(未表示)組成，這些測量值各具有在幾個(gè)ns范圍內(nèi)的時(shí) 間距離。傳感器構(gòu)造為雙極數(shù)字式霍爾傳感器。雙極數(shù)字式霍爾傳感器通常在 存在確定方向(例如南向北)的磁場時(shí)輸出電壓，相反它在存在另一方向(例 如北向南)的磁場時(shí)不輸出電壓。
測量曲線(電壓曲線)211基本上相應(yīng)于加載傳感器101的磁場Hl的符 號的時(shí)間變化。同樣，測量曲線212基本上相應(yīng)于加載傳感器102的磁場H2 的符號的時(shí)間變化。微處理器108育嫩從存在的曲線確定兩個(gè)磁場的相位關(guān)系。 它特另悄g夠從與所選擇傳感器的上升或者下降時(shí)間點(diǎn)的關(guān)系導(dǎo)出相位關(guān)系。
在所示例子中，為lt隨擇傳感器101并且將其在一個(gè)(任意的)上升時(shí)間 點(diǎn)(正緣)的輸出211與另一個(gè)傳繊的輸出值比較。示出的是測量曲線211 的一個(gè)上升時(shí)間點(diǎn)213與曲線212的一個(gè)所屬的測量值214比較。
如在所示例子中那樣，如果傳 102的輸出值在傳麟101的上升時(shí)間 點(diǎn)213是零，貝咖載傳感器201或者引起測量曲線211的磁場H1超前于加載 傳感器202或者引起測量曲線212的磁場H2。歸屬于該特性的是朝著磁場傳
感器102的方向的移動(dòng)方向或者轉(zhuǎn)動(dòng)方向。結(jié)果微處理器108觸發(fā)LED 106。 相反，如果傳感器102在傳感器101的上升時(shí)間點(diǎn)213的輸出值為正(未
彰，)，貝iJ引起觀懂曲線211的磁場H1滯后于引起測量曲線212的磁場H2。
歸屬于該特性的是朝著磁場傳感器101方向的移動(dòng)方向或者轉(zhuǎn)動(dòng)方向。結(jié)果微
處理器108角撥LED105。
易于理解，同樣可以觀察下降緣。對于專業(yè)人員同樣能夠例如從模擬傳感
器的輸出數(shù)據(jù)導(dǎo)出相位。
在圖3中，現(xiàn)在根據(jù)一個(gè)流程圖說明本發(fā)明所述的用于檢驗(yàn)電機(jī)或者發(fā)電
機(jī)的定子繞組的方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在這些定子繞組上施加有三相電流
或者效電流o
該方法在方法步驟301開始。在接著的方法步驟302中，把本發(fā)明的設(shè)備， 特別是按照圖1的設(shè)備100，這樣設(shè)置在第一對相鄰的定子繞組的上面，使得 兩個(gè)磁場傳感器的每一個(gè)都能夠檢測至啶子繞組的磁場。該設(shè)置過程由LED 103和104支持， 一旦磁場!鈔萬屬的磁場傳繊101或者102檢測到，LED就 發(fā)光或者閃爍。只要該設(shè)備按規(guī)定設(shè)置，相位就由微處理器108確定，并ffiil 相應(yīng)的LED105至IJ107指示。
在接著的方法步驟303中，使用者對于下一相鄰的定子繞組對重復(fù)方法步 驟302所述的操作。在方法步驟303的末尾可以讀出該相鄰定子繞組對的相位。
在接著的方法步驟304中，現(xiàn)在彼此比較兩個(gè)迄今確定的相位。如果兩個(gè) 相位相同，于是要么返回方法步驟303，在此觀察下一定子繞組對，要么當(dāng)已 經(jīng)檢驗(yàn)完所有定子繞組對時(shí)，在步驟305中結(jié)束該方法。
如果兩個(gè)相鄰的定子繞纟腕的相位不同，貝噠意歸一個(gè)有錯(cuò)誤的定子繞 組，對此在步驟306中分支，本方法結(jié)束。然后必須修理定子繞組，例如更換 或者重新連接。
易于理解，在所示附圖中僅表示出本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方式。此外可 以想到每一種其他的實(shí)施方式，特別魏過傳感器或者其他組件的另夕卜布置或 者數(shù)目，而不離開本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.用于確定兩個(gè)磁場(H1，H2)的相位的設(shè)備，其特征在于，-控制和計(jì)算單元(108)，-兩個(gè)相距預(yù)先規(guī)定的距離(d)設(shè)置的、與所述控制和計(jì)算單元(108)連接的磁場傳感器(101，102)，和-與所述控制和計(jì)算單元(108)連接的顯示裝置(103-107)，其中，所述控制和計(jì)算單元(108)設(shè)置用于由磁場傳感器(101，102)的測量值(211，212，213，214)來確定兩個(gè)基本上分別加載另一磁場傳感器(101，102)的磁場(H1，H2)的相位，并控制所述顯示裝置(103-107)，使其指示確定的相位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述控庫卿計(jì)算單元(108)設(shè) 置用于控制顯/，置(103-107)，使其指示磁場(Hl， H2)對每個(gè)磁場傳感器 (101， 102)的加載。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的設(shè)備，其特征在于，所腿示裝置具有至少一 個(gè)發(fā)光二極管(103-107)、至少一個(gè)圖形顯示fl和/或至少一個(gè)數(shù)字顯示器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于供電裝置，特 別是電池(109)。
5. 用于檢驗(yàn)電機(jī)或發(fā)電機(jī)的定子繞組(151'-154')的方法，在該定子繞 組上施加有三相電流或者交變電流，其特征在于下述步驟a) 確定由三相電流或者交變電流在第一對(151，、 152，； 152，、 153，； 153，、 154，)相鄰的定子繞組(151，-154，)中所產(chǎn)生的磁場(Hl， H2)的第一相位；b) 接著將所確定的第一相位與由施加的三相電流或者交變電流所期望的 相位、和/或與由三相電流棘交變電流在第二對(151，、 152，； 152，、 153，； 153，、 154，)相鄰的定子繞組(151，-154，)中所產(chǎn)生的磁場(H2， H3)的第二相位進(jìn) 行比較；以及c) 根據(jù)所述比較確定定子繞組(151'-154')的正確性。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，用于確定第一相位的步驟以及用 于將所確定的第一相位與所期望的相位和/或與所確定的第二相位進(jìn)行比較的步 驟，對于其他的、特別是所有相鄰定子繞組(151'-154')的配對(15r、 152'; 152，、 153，； 153，、 154，)進(jìn)行重復(fù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述確定的相位以數(shù) 字形式給出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5到7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，權(quán)利要求1 到4中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(100)被用于確定相位。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的用于檢驗(yàn)電機(jī)或者發(fā)電機(jī)的定子 繞組(151,-154，)的設(shè)備(100)的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定兩個(gè)磁場(H1，H2)的相位的設(shè)備，具有控制和計(jì)算單元(108)、兩個(gè)相距預(yù)先規(guī)定的距離(d)設(shè)置的與所述控制和計(jì)算單元(108)連接的磁場傳感器(101，102)以及與所述控制和計(jì)算單元(108)連接的顯示裝置(103-107)，其中，所述控制和計(jì)算單元(108)設(shè)置用于由磁場傳感器(101，102)的測量值(211，212，213，214)來確定兩個(gè)基本上分別加載另一磁場傳感器(101，102)的磁場(H1，H2)的相位，并控制所述顯示裝置(103-107)，使其指示確定的相位。此外本發(fā)明涉及一種檢驗(yàn)定子繞組的方法，其中特別能夠使用本發(fā)明所述的設(shè)備。
文檔編號G01R29/18GK101169459SQ20071019991
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月26日
發(fā)明者B·克洛普西克 申請人:羅伯特.博世有限公司