專利名稱：一種用于測試定子芯生產(chǎn)質量的夾具和測試方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及定子鐵芯的生產(chǎn)領域，尤其涉及定子鐵芯在生產(chǎn)期間的質量測試。
背景技術：
在例如高效電機和精密旋轉變壓器的制造中，需要以適時及有效益的方式測試關于磁芯材料質量的加工步驟的效果。迄今為止，此問題一直是通過用手工麻煩地通過孔并圍繞磁路的磁軛纏繞多匝線圈以提供能激勵和測試材料狀態(tài)的能力而解決的。
因此，希望提供一種能將多匝線圈環(huán)繞一般磁性機械的磁軛放置的夾具，以便測定磁性的趨向，其中夾具具有精確固定和可重復的幾何形狀。還希望能夠迅速除去夾具而且對芯不造成損傷或無應力應用。
發(fā)明概述已置入了導體的一種兩部分夾具連接到電機的芯上以完成多匝纏繞，以便測得芯的磁導率和損耗。夾具包括一個其上帶有多個軸向內導體的內環(huán)，一個其上帶有軸向外導體的外環(huán)，一個其上帶有多個底板導體的底板和一個其上帶有多個頂板導體的頂板。內導體和外導體在其下端通過底板導體相互電連接，并在其上端通過頂板導體相互電連接，從而形成一個完整的、連續(xù)的電繞組。
附圖簡述

圖1是傳統(tǒng)的定子芯疊層的平面圖。
圖2是通過疊置大量圖1所示疊層和插線而組裝的傳統(tǒng)定子芯的透視圖。
圖3是一般的(現(xiàn)有技術)繞定子芯纏繞的用于測試芯的生產(chǎn)質量的螺線管形繞組的前視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的具有示例性的定子芯質量測試夾具的透視圖。
圖5是用于圖4中所示夾具的底板的一組示例性電連接件的頂視圖。
圖6是一組用于頂板的示例性電連接件的底視圖，其中頂板連接到圖4中所示夾具的頂部，以形成夾具的電連接。
圖7和圖8分別是多層夾具的底板和頂板的頂視圖和底視圖。
發(fā)明詳述圖1示出了一個一般的電能-機械能轉換器和變換器如精確旋轉變壓器的疊層10。如圖2所示，裝置的芯11通過疊置大量對準的疊層10并將線12插入線槽中形成。能量轉換器的效率和變換器的準確度和精密度依賴于芯的磁性材料的質量。質量在芯的主要性能如磁導率和損耗方面是明顯的。這些特性受機械應力、涂層完整性、污染、粘結或混合物注入、不靈活的工具和其它通常在制造過程中遇到的質量折中因素等的嚴重影響。
圖3展示了檢查這些如圖2所示組裝成的磁芯特性的通常(現(xiàn)有技術)方法，該方法環(huán)繞芯(磁軛)11纏繞了一個具有測試導線21和22的螺線管線圈，產(chǎn)生一個繞組20。雖然以大匝數(shù)纏繞這種普通形式的多匝電感元件可以使用自動纏繞機械，但對于這種性質的測試纏繞而言該自動纏繞機械是不合適的，因為花費昂貴且難于使用，并會引發(fā)更多的缺陷。因此，繞組通過連接線用手很麻煩地纏繞。另外，測試完成后必須除去繞組，這更增加時間和勞作。當然，繞組也不必總是要完全相同的形狀，并由此使得從一個定子芯到另一個定子芯的測試不均勻。
根據(jù)本發(fā)明解決此問題的一種方法是構造一種兩件式剛性線圈夾具，組裝時形成一種圍繞芯的螺線管形繞組。這種夾具的一個示例性實施例如圖4、5和6所示。圖4表示一個由非導體的非磁性底板302構成的第一夾具件301，其中底板302上安置有內環(huán)303和外環(huán)304兩個環(huán)。內環(huán)303的大小適于安裝在例如圖3所示的芯11的內徑23中，并與多個內環(huán)軸向導體305適配。圖4中所示的十二個內導體305分別包含一個從A’至L’的相關標記。外環(huán)304的大小適于安裝在例如圖3中所示的芯11的外徑24周圍，并同樣與多個外環(huán)軸向導體306適配，外導體的數(shù)量等同于內導體的數(shù)量。外導體306中的每一個對應于一個內導體305，因此用對應于A’至L’的標記A至L表示。雖然示出了十二個內導體305和外導體306，但環(huán)上可利用的空間中可以有任意數(shù)量的導體。環(huán)303和304由非導體的非磁性材料制作，使得只有環(huán)上的電流將是導體305和306中的電流。
圖5表示如何將內和外軸向導體305(圖4)之間的電連接通過多個底板導體307設置在底板302上，其中底板導體307的數(shù)量比圖4中內和外導體305及306的數(shù)量少一個。每個內導體305連接到一個從直接對應的外導體移動(連接移位)(connectiondisplacement)一個單位的外導體306。因此，例如內導體A’的觸點連接到外導體B的觸點；內導體B’的觸點連接到外導體C的觸點，等等。第一外導體觸點A和最后的內導體觸點L’彼此不相連，而是連接到測試導線21和22以用于外連接。這就是底板導體307的數(shù)量比內外導體305和306的數(shù)量少一個的原因。當然，底板302也可以是非導體和非磁性的。測試導線21和22連接到內導體L’和外導體A的觸點。
圖6表示一個第二夾具件308，它包括設計成與第一夾具件301(圖4)匹配的頂板309。該圖是頂板309的底視圖，頂板309具有與內、外軸向導體組305和306(圖4)接觸并通過多個頂板導體310將其二者連接的點，其中頂板導體的數(shù)量等于內、外導體305和306(圖4)的數(shù)量。頂板309也可以是非導體和非磁性的。
當?shù)诙A具件308被翻轉并恰好與第一夾具件301(圖4)適配時，每個內導體305與其直接對應的外導體306電接觸且直接電連接。由此，例如內導體A’連接到外導體A；內導體B’連接到外導體B，等等。因此，當?shù)诙A具件308連接到第一夾具件301并且定子芯11(圖2)被放置在內、外環(huán)303和304(圖4)之間時，圍繞芯11形成一個類似于如圖3所示的完整的繞組。示于圖5中的連接移位最終實現(xiàn)繞組所必須的連續(xù)性。然后，測試導線21和22可以被外連接以測試定子質量，如圖3所示。
雖然單層匝如圖3所示，但可以通過增加軸向導體以及類似地連接在頂板和底板上的接觸點來形成多層。鍵控的公知方法可以用于確保元件的適當對準。如果芯足夠小，則軸向導線和/它們的連接可以以類似于印刷電路板的方式施加，并且連接也可以是簡單的金屬-金屬接觸或實際的電路板型連接器。對于大多數(shù)芯，需要導線是更加堅實的，并且導線包括膠粘或類似地連接到環(huán)并與適于大電流的連接器裝配到一起的絕緣線?？梢栽趶男D變壓器至機車牽引電機的范圍內對芯實施瞬態(tài)技術，在旋轉變壓器的情形中一般的尺寸可以是不到一英寸，在機車牽引電機的情形中一般的尺寸可以是幾英尺。圖7和圖8描繪了該技術對于大量芯的使用，表示了一種可以根據(jù)需要很容易地延伸到多層結構的兩層結構。在對于所有的軸向導體(實際上，由于內環(huán)的周邊有限，這是內環(huán)303(圖4)的一個主要問題)沒有足夠的物理空間的情況下，帶有圖7和圖8所示第二組內觸點的第二內環(huán)可以正好進入初始內環(huán)303的內側。當然，相應的變化將必須在頂板309和底板302上進行。如果需要在外環(huán)304(圖4)上分層，則引出剛好處在初始外環(huán)304外側的第二外環(huán)，并且還必須對其它的觸點進行適當?shù)脑賹?。最終的結果是一個多層而不是單層的繞組。
本發(fā)明的夾具易于圍繞定子芯放置并易于除去。夾具提供了手工纏繞所不能達到的均勻性。因為夾具不直接與芯接觸，所以它的使用不損害定子的質量。本發(fā)明應用于對旋轉變壓器的測試，并且通常用于控制高效電機的質量。
對本發(fā)明可以作多種改變，所有的改變都落在在此公開的和相關權利要求的范圍之內。例如，當軸向導體305和306(圖4)表示成大致垂直、頂板導體310(圖6)表示成大致為徑向、且連接移位通過如圖5所示底板連接器307的結構實現(xiàn)時，本發(fā)明的總體纏繞效果可以通過對此結構作出大范圍的幾何形狀的改變而實現(xiàn)，這一切在本公開內容的基礎上是顯而易見的。因此，例如軸向導體305和306可以是基本上垂直的，伴有輕微的水平位移，使得可以實現(xiàn)沿環(huán)而不是沿底板的連接位移?；蛘撸舷掳宓淖饔每梢苑催^來，下板302提供直接對應的內-外連接，上板309提供連接移位和用于外連接的導線21和22。或者，軸向導體305和306以及底板和頂板307及310的結構可以使得所有的導體被輕度地變化以產(chǎn)生必須的連接移位。簡而言之，本發(fā)明包含的結構有多種改型，它們可以實現(xiàn)與在此示出的結構相同的最終效果。
盡管本發(fā)明只有某些優(yōu)選特征在此得以例證并描述，但本領域的普通技術人員可以作多種調整、改變和替換。因此可以理解，所附的權利要求書擬覆蓋所有的落在本發(fā)明實質之內的各種改型和變化。
權利要求
1.一種測試定子芯(11)生產(chǎn)質量的夾具，包括一個其上具有多個內軸向導體的內環(huán)；一個其上具有多個外軸向導體的外環(huán)；一個其上具有多個底板導體(307)的底板；以及一個其上具有多個頂板導體(310)的頂板；其特征在于內導體和外導體在其下端通過所述底板導體相互電連接，并在其上端通過頂板導體相互電連接，從而形成一個完整的連續(xù)的電繞組。
2.如權利要求1所述的夾具，其特征在于所述內環(huán)、外環(huán)和底板共同構成一個整體的第一夾具件，該夾具件將內導體和外導體在其所述下端通過所述底板導體彼此電連接，并且所述頂板構成一個整體的第二夾具件，該夾具件與第一夾具件適配，以將內導體和外導體在其所述上端通過頂板導體彼此電連接，從而形成一個連續(xù)的電繞組。
3.如權利要求1所述的夾具，其特征在于所述內環(huán)、外環(huán)和頂板共同構成一個整體的第一夾具件，該夾具件將內導體和外導體在其所述上端通過頂板導體彼此電連接，并且所述底板構成一個整體的第二夾具件，該夾具件與第一夾具件適配，以將內導體和外導體在其所述下端通過底板導體彼此電連接，從而形成一個連續(xù)的電繞組。
4.如權利要求1所述的夾具，其特征在于所述多個內軸向導體、多個外軸向導體和多個頂板導體的數(shù)量彼此相同，并且比所述多個底板導體的數(shù)量多一個；并且所述每個內軸向導體對應于其中一個外軸向導體并在其所述上端通過另一個對應的頂板導體與該外軸向導體連接；和還包括位于底板上的第一和第二測試導線；所述外軸向導體中的第一個外軸向導體與第一測試導線連接，所述內軸向導體中的最后一個內軸向導體與第二測試導線連接；其余的每一個內軸向導體與一個從其對應的外軸向導體移動了一個單位的相應其它外軸向導體在其所述下端通過一個相應底板導體連接。
5.如權利要求1所述的夾具，其特征在于內環(huán)和外環(huán)中的至少一個包括具有多個軸向導體層的多個環(huán)層，使得完整、連續(xù)的電繞組是多層繞組。
6.一種測試定子芯的方法，包括以下步驟在裝配于芯內徑中的內環(huán)和圍繞芯的外徑裝配的外環(huán)之間安放所述定子芯，并且還在接近環(huán)下端的底板和接近環(huán)上端的頂板之間安放定子芯；將處于所述內環(huán)上的多個內軸向導體與處于所述外環(huán)上的多個外軸向導體在軸向導體的下端通過所述底板上的底板導體實現(xiàn)彼此電連接并且在軸向導體的上端通過所述頂板上的頂板導體實現(xiàn)彼此電連接，從而形成一個完整的連續(xù)的環(huán)繞定子芯的電繞組；和將所述底板上的第一和第二個導體連接到外部測試裝置。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于在內環(huán)和外環(huán)之間以及在底板和頂板之間安放定子芯的步驟包括將一個整體的第一夾具件裝配到一個整體的第二夾具件；整體的第一夾具件包括所述內環(huán)(303)、外環(huán)和所述底板，該底板將通過底板導體將內軸向導體和外軸向導體體在其下端彼此電連接，所述整體的第二夾具件包括將內軸向導體和外軸向導體在其上端通過頂板導體相互電連接的所述頂板。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于在內環(huán)和外環(huán)之間以及在底板和頂板之間安放定子芯的步驟包括將一個整體的第一夾具件裝配到一個整體的第二夾具件；整體的第一夾具件包括所述內環(huán)、外環(huán)和所述頂板，該頂板將內軸向導體和外軸向導體在其上端通過頂板導體相互電連接，所述整體的第二夾具件包括將內軸向導體和外軸向導體在其下端通過底板導體相互電連接的所述底板。
9.如權利要求6所述的方法，其特征在于所述多個內軸向導體、多個外軸向導體和多個頂板導體的數(shù)量彼此相同，并且比所述多個底板導體的數(shù)量多一個；并且還包括以下步驟將每一個內軸向導體與一個對應的外軸向導體在其上端通過另一個對應的頂板導體相互連接；將所述外軸向導體中的第一個外軸向導體與底板上的所述導體中的第一個導體連接，并將所述內軸向導體中的最后一個內軸向導體與底板上的所述導體中的第二個導體連接；和將其余的每一個內軸向導體與一個從其對應的外軸向導體移動了一個單位的相應其它外軸向導體在其下端通過一個相應的其它底板導體連接。
10.如權利要求6所述的方法，其特征在于內環(huán)和外環(huán)中的至少一個包括多個帶有多個軸向導體層的環(huán)層，使得所述完整的、連續(xù)的電繞組是一個多層繞組。
全文摘要
一種用于測試定子生產(chǎn)質量的夾具,它圍繞定子芯放置,從而引入一個環(huán)繞定子的測試線圈且無需進行手工纏繞。夾具包括一個帶有軸向導體的內環(huán)和外環(huán),以及帶有軸向導體的頂板和底板。芯裝配在內外環(huán)之間以及頂板和底板之間。內軸向導體和外軸向導體在其下端通過底板導體彼此連接并且在其上端通過頂板導體互相連接。一旦測試結束后夾具很容易被去除。
文檔編號G01R33/12GK1275205SQ99801355
公開日2000年11月29日 申請日期1999年8月9日 優(yōu)先權日1998年8月13日
發(fā)明者G·B·克利曼, A·A·M·埃瑟爾 申請人:通用電氣公司