一种组合式汽车爪极式发电机爪极磁性能测量装置及方法与流程

1.本发明涉及磁性能测量技术领域，尤其是一种组合式汽车爪极式发电机爪极磁性能测量装置及方法。


背景技术：

2.目前常规磁性能测试所采用的的方法基本都是在磁性零件上某一部位取下一定形状的几何体，做成标准试样，并手工在其上缠绕一定匝数的导线，测量该标准试样的磁性能作为整体磁性能的表征，这样的好处是试样样式尺寸统一，方便不同产品和不同零件之间做对比。
3.但目前的测量方法存在一定的不足，比如这种测量方法要破坏零件，产生浪费，同时要求零件的磁性能整体是均匀的。而某些零件的磁性能并不是整体都均匀一致的，某一局部材料的磁性能并不能代表整体磁性能。汽车发电机爪极零件就具有这样的特点，由于工艺问题，其整体的磁性能很不均匀，又因为其服役时是两个爪极组成转子使用，这样组合体的整体磁性能与单个爪极又有所不同，用常规方法所得的磁性能并不能反应最终产品的整体磁性能。为此，本发明针对这一缺陷设计了新的检测方式和检测装置，可以弥补上述不足。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于为了解决上述背景技术中存在的技术问题而提供一种组合式汽车爪极式发电机爪极磁性能测量装置及方法。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种组合式汽车爪极式发电机爪极磁性能测量装置,所述装置包括定位底座、外圈、中轴、线圈固定环、励磁线圈、检测线圈以及磁性能测量仪，爪极对按照转子装配时的空间位置组合后放置于所述定位底座上，在所述爪极对中间放置所述线圈固定环，所述线圈固定环上缠绕所述励磁线圈和所述检测线圈，两个线圈分别连接所述磁性能测量仪的相应端口。
7.具体的，所述装置还包括外圈和中轴。
8.具体的，所述定位底座上端面加工有定位台阶，所述定位台阶的内径与所述外圈的外径成滑动配合，保证所述外圈放置到位后与所述定位底座有固定的空间相对位置，并方便所述外圈装卸。
9.具体的，所述定位底座中心有一通孔，孔径与所述中轴的外径成稍紧的滑动配合，用于固定所述中轴的空间位置。
10.具体的，所述定位底座采用铝合金材质。
11.具体的，所述外圈所用材料与爪极式发电机的定子材料相同，磁力线流经的横截面积不小于爪极式发电机定子的相应横截面积。
12.具体的，所述外圈的内径尺寸与相应爪极的外径尺寸之间有气隙，其大小与实际
发电机的转子定子气隙相同，所述外圈高度与所述爪极对高度相同，所述外圈的外径尺寸与所述定位底座的定位台阶成滑动配合。
13.具体的，所述中轴的外径与所述爪极对的中心孔内径成滑动配合，与所述定位底座的中心孔内径成稍紧的滑动配合。
14.具体的，所述中轴所用材料及状态与实际服役所用转子轴相同。
15.具体的，所述爪极对按照转子的空间位置关系爪尖相向叠合，放置于所述定位底座上，所述中轴穿过爪极对的中心孔插入所述定位底座的中心孔，保证所述爪极对轴线与所述定位底座轴线重合，所述爪极对与所述外圈之间形成确定的位置关系。
16.具体的，所述线圈固定环采用铝合金材质，两端面设有凸起的环状结构以防止线圈脱落。
17.具体的，所述环状结构的内径尺寸比爪极台阶的外径尺寸大0.5-1mm，高度比爪极对台阶高度小1-2mm，外径尺寸比爪极根部直径小1-2mm。
18.具体的，所述励磁线圈和所述检测线圈缠绕在所述线圈固定环上，所述励磁线圈和所述检测线圈材料为铜漆包线，所述励磁线圈和所述检测线圈的匝数根据需要设定。
19.一种基于上述装置的测量方法，包括如下步骤：
20.(1)先将第一个待测爪极的爪尖向上水平放置，将上述绕好线圈的所述线圈固定环套在所述爪极台阶上，并将另一个待测爪极爪尖向下放置，与第一个爪极组成爪极对并且轴线重合，两爪极的爪尖在圆周上的位置均匀分布，三者组成组合体；
21.(2)将上述组合体放置在所述定位底座上，插入所述中轴将所述定位底座和上述组合体串联起来，保证它们的轴线重合；
22.(3)将所述外圈放置在所述定位底座的上端面，同时与所述定位底座的定位台阶内表面贴合定位；
23.(4)将所述励磁线圈和检测线圈的端头分别接在所述磁性能测量仪的接线柱上；
24.(5)打开所述磁性能测量仪的开关进行测试，即可得到该爪极对的整体磁性能数据；
25.(6)测试一次后，将上爪极拆下，转动2α角度，这里α＝360/n，n为单个爪极的爪尖数目，放好后再次进行测试，共进行n次测试，并将n次测试的数据取平均值作为测量结果,其中，n≥1。
26.本发明的有益效果是：与现有的常规测试方法相比，本发明提供了一种组合式汽车爪极式发电机爪极磁性能测量装置及方法，有以下优势：
①
不用破坏零件即可进行磁性能的测试，实现无损检测；
②
所得磁性能是爪极对的整体磁性能，接近零件服役时的实际性能；
③
不用加工成标准试样，也不需要每次测量时手工缠绕线圈，方便快捷高效。
附图说明
27.图1本发明的爪极磁性能检测装置的结构示意图；
28.图2本发明的爪极磁性能检测装置的分解结构示意图。
29.图中，1定位底座，2外圈，3中轴，4线圈固定环，5励磁线圈，6检测线圈，7磁性能测量仪，8.爪极对。
具体实施方式
30.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
31.如图1所示，本发明的一种组合式汽车爪极式发电机爪极磁性能测量装置，装置包括定位底座1，外圈2，中轴3，线圈固定环4，励磁线圈5与检测线圈6，磁性能测量仪7，两个爪极一组按照转子的空间位置组合成爪极对8，这时两个爪极的轴线重合而爪尖交错相向，台阶端面贴死形成一个铁芯，放置在定位底座1上。组合时事先将线圈固定环4套在在爪极对8的台阶形成的铁芯上，线圈固定环4上绕有励磁线圈5和检测线圈6。将中轴3穿过爪极对8的中间孔使爪极对8的轴线与定位底座1的轴线重合。将外圈2放置在定位底座1的定位台阶内使其位置固定，这时通过中轴的关联，爪极对与外圈之间就有了相对固定的空间位置，该位置与爪极发电机转子-定子的空间位置是一致的，此时爪极对8相当于转子，而外圈2相当于定子铁芯。当励磁线圈5中通过励磁电流时，在爪极对8的凸台中感应出相应的磁通，磁力线如图1带箭头的线所示，磁力线流经整个爪极对8和外圈2以及二者之间的气隙并形成回路，该路线与爪极服役时磁力线的路线完全一致。在外圈2及气隙不变的条件下，检测线圈6中的信号变化就反映了不同爪极对的磁性能变化，与实际中的转子磁性能有着良好的对应关系，避免了上述常规测试中存在的局部与整体磁性能不一致的缺陷，并且不用破坏爪极，做到了无损检测。
32.定位底座1的上端面外侧有一圈凸起的定位台阶用于外圈2的定位，该定位台阶的内径尺寸按照外圈2的外径尺寸加工，与其成滑动配合。二者的空间位置如图1中所示，测量磁性能时定位底座1与外圈2的端面贴合，可以固定二者垂直方向的相对位置，而通过该定位台阶可以固定二者水平方向的相对位置。定位底座1中心有一通孔，孔径与中轴3的外径成稍紧的滑动配合，用于固定中轴3的空间位置。的定位底座1用铝合金制作，以避免干扰测试磁场。
33.外圈2采用硅钢制作，其磁性能与发电机定子磁性能一致，其高度尺寸与爪极对高度一致，内径尺寸与爪极外径尺寸构成约25μm的单边气隙，与实际服役时转子、定子间的气隙相同。外圈2的外径按照与发电机定子导磁截面积相同或稍大的原则设计尺寸并加工，保证测试时的条件与实际服役的条件基本相同。进一步地，外圈2的外径尺寸与定位底座1的定位台阶的内径尺寸成滑动配合，二者空间位置关系如上。
34.中轴3的直径与需要测试的爪极对的中心孔配做成滑动配合，保证爪极对8的轴线与定位底座1的轴线重合，并通过定位底座1与外圈2的轴线保持重合。进一步地，中轴采用与转子轴同样的钢制作，保证与爪极服役时的条件相同。
35.爪极对8组合好后，放置在定位底座1的上端面上，空间位置如图1所示。测量时将中轴3插入爪极对8和测试底座1的中心孔中，将它们连接并定位。这时爪极对8与外圈2的空间位置与实际服役时的转子-定子的空间位置完全相同。
36.线圈固定环4采用铝合金制作以避免影响磁性能的测试。该固定环外圈缠绕励磁线圈5和检测线圈6。进一步地，线圈固定环4两端面处加工有凸起的环状结构以保证线圈不脱落，且该环状结构的直径比图1所示爪极的爪根所形成的内径尺寸小1-2mm，以免干涉。进一步地，线圈固定环4的内径比所测试爪极凸台的直径大0.5-1mm，以方便二者的组装和拆卸。进一步地，线圈固定环4的高度比爪极对8的凸台组合形成的空间高度低1-2mm，以避免
干涉。
37.励磁线圈5的匝数n1和检测线圈6的匝数n2根据需要设置。线圈都采用铜漆包线，导线直径根据需要选择。可以先缠绕励磁线圈，再在励磁线圈外缠绕检测线圈，不影响测量结果。
38.磁性能测量仪采用可购买的测量磁性能的仪器即可。
39.上述所有零件的位置分解图见图2，各零件按照图1组装起来，将励磁线圈5和检测线圈6分别接通磁性能测量仪7的相应端口，即可进行爪极对8的整体磁性能测量。
40.利用套在爪极对凸台外侧的线圈固定环上的励磁线圈形成激励磁场，在同样缠绕在线圈固定环上的检测线圈内感应出电流，由此即可测得爪极对的磁性能指标。在外圈和气隙不变的前提下，感生电流的变化就反映了不同爪极对磁性能的差距。
41.技术效果：与现有的常规测试方法相比，本发明提供了一种组合式汽车爪极式发电机爪极磁性能测量装置及方法，有以下优势：
①
不用破坏零件即可进行磁性能的测试，实现无损检测；
②
所得磁性能是爪极对的整体磁性能，接近零件服役时的实际性能；
③
不用加工成标准试样，也不需要每次测量时手工缠绕线圈，方便快捷高效。
42.具体测量方案：
43.如针对某型号爪极对8进行磁性能的测量，两个爪极尺寸形状相同，其外径φ98.8mm，中间凸台直径φ53mm，凸台高度15mm。爪极对8的组合体整体高度55mm。
44.外圈2的内径加工到φ99.3mm，外径φ140mm，高度为55mm。外圈2的内径尺寸与爪极外径构成约25μm的单边气隙，与实际服役时转子定子的气隙相同。
45.线圈固定环4内径φ54mm，高度28mm，用铝合金制造。线圈固定环4上缠绕φ0.8mm的铜漆包线作为励磁线圈和检测线圈，其中励磁线圈匝数50圈，检测线圈匝数3圈。
46.先将第一个待测爪极的爪尖向上水平放置，将上述绕好线圈的线圈固定环4套在爪极的台阶上，并将另一个待测爪极爪尖向下放置，与第一个爪极组成爪极对并且轴线重合，两爪极的爪尖在圆周上的位置均匀分布，三者组成组合体，位置如图1所示。
47.将上述组合体放置在定位底座1上，如图1所示，插入中轴3将定位底座1和上述组合体串联起来，保证它们的轴线重合。
48.将外圈2放置在定位底座1的上端面，同时与定位底座1的定位台阶内表面贴合定位。
49.将上述励磁线圈5和检测线圈6的端头分别接在磁性能测量仪7的接线柱上。
50.打开磁性能测量仪7的开关进行测试，即可得到该爪极对8的整体磁性能数据。
51.测试一次后，将上爪极拆下，转动2α角度，这里α＝360/n，n为单个爪极的爪尖数目。放好后再次进行测试，共进行三次测试，并将三次测试的数据取平均值作为测量结果。
52.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。