一种电磁感应式发电机气隙检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型一种电磁感应式发电机气隙检测装置，属于发电机的故障检测领域。
【背景技术】
[0002]发电机主要由定子、转子、端盖、机座及轴承等部件构成，定子旋转切割磁感线产生感应电动势，通过接线端子引出，实现发电。当发电机运行时，若发电机转轴绕曲、转子不圆或定子中心与转子轴心不重合，将导致定、转子间的气隙不均匀，从而产生不平衡磁拉力；单边不平衡磁拉力沿着圆周作周期性移动，引起机组振动；发电机组的振动会致使机组焊接点开裂、零部件疲劳，直接影响其使用寿命。电机定转子气隙不均直接影响着电机的安全稳定运行。首先，发电机定、转子间气隙的不均匀会产生不平衡磁拉力，从而导致机组的振动；其次，不均匀的气隙变化会影响电机运行的功率；第三，电机机组在气隙不均匀的情况下运行时噪音会变大；第四，机组在不均匀的气隙状况下运转，严重时容易导致轴承温度升高，损坏电机轴承。为此，对电机定转子气隙进行测量非常重要。
[0003]目前，测量电机气隙的主要方法是采用平板电容式传感器，其基本原理为:将平板电容式传感器固定在发电机定子内壁，当发电机转子磁极运行至传感器相对位置时，传感器与转子磁极便构成一个电容器；此电容器的电容值只与两极板间的距离(气隙)有关，通过测量电容器电容值即可判断定、转子间气隙是否均匀。但这一方法存在一些的缺点，首先，电容式位移传感器测量电路需施加一外源激励，且要求激励频率和幅值稳定，这就导致了技术的复杂性和难度。其次，电容检测电路非线性，传感器特性曲线拟合困难。
[0004]中国专利《一种间隙快速电磁测量方法及传感装置》(CN 102927895 A)，公开了一种间隙快速电磁测量方法及传感器装置，基于电磁感应原理，设计一种适用于任何金属或非金属材料的间隙电磁测量传感器装置及其测量方法，传感器装置由二个金属薄片、检测线圈薄板、手持杆、紧固件、导线组成，测量方法包括标定和实测二个过程，本传感器装置及其测量方法采用独特的铁磁性微弹片，即可适应任何材料间隙检测，且检测信号动态范围、线性度都获得良好的改善，具有测量速度快、精确定量、无漏检的重要特点，可有效替代常规间隙尺寸测量方法，快速、精确、全面测量工件间隙尺寸，适用于各种金属或非金属管材、板材、弯曲工件等的间隙测量工作。然而这一方法仅适用于静态测量，不能实现实时的在线检测；同时其装置较为复杂，必须采用电源对其装置进行供电。
[0005]中国专利《电容式位移传感器》(CN 1087987A)，是一种专门检测电机定转子间气隙的方法。其测量原理为:平板式传感器和发电机的磁极，在极板间面积、介电常数不变的情况下，电容值只与极板间的距离有关。通过电容值与距离之间的数学关系，即可测量定转子气隙值。然而因为寄生电容的存在，这一方法测量存在非线性，精度不高；同时该装置相对复杂，需要外加激励源才能实现测量。
【发明内容】
[0006]针对上述缺点，本实用新型提出一种电磁感应式发电机气隙检测装置，此方法及其装置，在测量过程中无须外加激励源；无寄生及杂散电容的影响；感应电压与定转子气隙几乎呈线性关系，数据分析简单。
[0007]本实用新型采取的技术方案为:
[0008]一种电磁感应式发电机气隙检测装置，包括探测线圈、感应电压信号测量装置，探测线圈紧贴于定子内表面，探测线圈外形与定子内表面的弧度吻合。
[0009]探测线圈的轴向方向为单层结构。
[0010]探测线圈由直径小于0.2mm的绝缘细铜丝绕制而成。
[0011]探测线圈的匝数为10-20。
[0012]探测线圈的外直径不超过10mm。
[0013]本实用新型一种电磁感应式发电机气隙检测装置，优点在于:
[0014]首先，装置利用电机本身的电磁场作为源，在测量过程中无须外加激励源；其次，可实现轴向与周向两个方位的气隙均匀度的测量；第三，无寄生及杂散电容的影响；第四，感应电压与定、转子气隙几乎为线性关系，更容易判断气隙的均匀性，数据分析简单；第五，测量信号为电压信号，对电机本身的电磁场无任何影响。
[0015]本实用新型既能实现动态在线测量，同时可避免“电容式位移传感器”寄生及杂散电容的干扰。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型中周向连续布置的电磁感应式发电机气隙检测示意图。
[0017]图2为本实用新型中周向间隔布置的电磁感应式发电机气隙检测示意图。
[0018]图3为本实用新型中轴向单一布置的电磁感应式发电机气隙检测示意图。
[0019]图4为本实用新型中轴向间隔布置的电磁感应式发电机气隙检测示意图。
[0020]图5为本实用新型中单个探测线圈布置示意图。
[0021]图6 (a)_ (C)为本实用新型中气隙周向电压信号波形。
[0022]图7 (a)_ (C)为本实用新型中气隙轴向电压信号波形。
【具体实施方式】
[0023]一种电磁感应式发电机气隙检测方法，利用发电机本身运行时产生的电磁场，通过置于定子内表面I的探测线圈4，测量因转子3旋转而产生的感应电动势，通过感应电动势与定、转子间气隙之间的量化关系实现对气隙的检测。定子内表面I为齿部内表面，这一方法中，通过在定子齿部内表面轴向方向放置多组探测线圈4，以检测气隙轴向是否均匀。通过在定子齿部内表面周向方向放置多组探测线圈4，以检测气隙周向是否均匀。
[0024]一种电磁感应式发电机气隙检测装置，包括探测线圈4、及其相应的感应电压信号测量装置5。感应电压信号测量装置5采用示波器，感应电压信号测量装置5与探测线圈4串联。
[0025]探测线圈4紧贴于定子齿部内表面，其外形与定子齿部内表面弧度吻合。探测线圈4由直径小于0.2mm的绝缘细铜丝绕制而成，轴向方向为单层结构，因探测线圈4需要很薄，否则会影响测量精度。探测线圈4总匝数介于10到20之间，外直径不超过10mm，探测线圈要直径要尽量小，以使得测量值更能反应一点的气隙。
[0026]实施例1:
[0027]首先，采用0.1mm的绝缘铜丝绕制轴向为单层、匝数为15、外直径为1mm的探测线圈4。以定子磁极极数为8的发电机为例，按照图1和图3所示，在周向的每个定子齿部内表面连续布置探测线圈4，探测线圈4位于定子轴向的中线处，每个定子齿部内表面轴向仅布置一个探测线圈4 ;布置探测线圈时，按照图5所示将探测线圈4完全紧贴在定子齿部内表面。电机运行时，通过感应电压信号测量装置5测量探测线圈4的感应电压，通过感应电压的波形判断气隙周向是否均匀。若布置的探测线圈4测得的感应电压信号均如图6 (a)所示，则表明电机定转子气隙周向均匀；若布置的探测线圈4测得的感应电压信号出现如图6 (b)所示的情况，则说明存在气隙周向不均，有一气隙偏小；若布置的探测线圈4测得的感应电压信号出现如图6 (c)所示的情况，则说明存在气隙周向不均，有一气隙偏大。
[0028]实施例2:
[0029]首先，采用0.2mm的绝缘铜丝绕制轴向为单层、匝数为10、外直径为8mm的探测线圈4。以定子磁极极数为8的发电机为例，按照图2和图4所示，在周向的定子齿部内表面均匀间隔布置探测线圈4，在定子齿部内表面轴向等距布置三个探测线圈4，其中第二个探测线圈位于定子轴向的中线处，另外两个探测线圈位于定子轴向的两端；布置探测线圈时，按照图5所示将探测线圈完全紧贴在定子齿部内表面。电机运行时，通过感应电压信号测量装置5测量探测线圈4的感应电压，通过感应电压的波形判断气隙轴向是否均匀。假设轴向分布的探测线圈感应电压幅值从上至下分别为:Ulmax，U2max，U3max。若布置的探测线圈测得的感应电压信号均如图7 (a)所示，即探测线圈感应电压幅值均相等，则表明电机定转子气隙轴向均匀；若布置的探测线圈测得的感应电压信号出现如图7 (b)所示的情况，即上端探测线圈感应电压小、下端探测线圈感应电压大，则说明存在上端气隙大而下端气隙小；若布置的探测线圈测得的感应电压信号出现如图7 (c)所示的情况，即上端探测线圈感应电压大、下端探测线圈感应电压小，则说明定转子气隙存在上端气隙小而下端气隙大。
【主权项】
1.一种电磁感应式发电机气隙检测装置，包括探测线圈(4)、感应电压信号测量装置(5)，其特征在于:探测线圈(4)紧贴于定子内表面(1)，探测线圈(4)外形与定子内表面(I)的弧度吻合。
2.根据权利要求1所述一种电磁感应式发电机气隙检测装置，其特征在于:探测线圈(4)的轴向方向为单层结构。
3.根据权利要求1所述一种电磁感应式发电机气隙检测装置，其特征在于:探测线圈(4)由直径小于0.2mm的绝缘细铜丝绕制而成。
4.根据权利要求1或2或3所述一种电磁感应式发电机气隙检测装置，其特征在于:探测线圈(4)的匝数为10-20。
5.根据权利要求1或2或3所述一种电磁感应式发电机气隙检测装置，其特征在于:探测线圈(4)的外直径不超过10mm。
【专利摘要】一种电磁感应式发电机气隙检测装置，包括探测线圈、感应电压信号测量装置，探测线圈紧贴于定子内表面，探测线圈外形与定子内表面的弧度吻合。利用发电机本身运行时产生的电磁场，通过置于定子内表面的探测线圈，测量因转子旋转而产生的感应电动势，最后依据感应电动势与定子、转子间气隙之间的数学关系，实时检测气隙是否均匀。本实用新型一种电磁感应式发电机气隙检测装置，此方法及其装置，在测量过程中无须外加激励源；无寄生及杂散电容的影响；感应电压与定转子气隙几乎呈线性关系，数据分析简单。
【IPC分类】G01R31-34
【公开号】CN204595174
【申请号】CN201520340058
【发明人】邱立, 吴训松, 邓长征, 李振兴, 李振华
【申请人】三峡大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月22日