一种电动汽车电机定子检测装置的设计与研究

汪卫刚，黄言态,2,3，张祝良

（1.杭州富生电器有限公司，杭州 311401； 2.浙江科技学院，杭州 310023； 3.浙江工业大学，杭州 310014）

引言

随着社会工业化和科技化的不断发展，各种新型工业产品渗透进我们的生活，极大地丰富、便捷了我们地生活。而任何产品，随着使用时间的增加或加工过程的疏忽都会面临失效问题。

电动汽车作为新能源汽车的一种，其以车载电源为动力，依靠电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规，同时因其节能、环保而逐渐被大众所接受和使用。电机作为电动汽车上的一个核心部件，为电动汽车的行驶提供充足的驱动力。同时，车窗雨刷、升降窗口、天窗、防抱死制动系统中也都离不开电机驱动。定子作为电机的关键部分，关系着整车的行驶安全和驱动效率。因此，工厂在电机定子[1]的生产过程中，应该务必保证电机定子的合格率，为客户和企业负责，以期设计制造出为民、利民的优秀工业产品。

1 电机检测装置的研究进展

为保证电动汽车电机定子的安全稳定性，检测[2]环节是必不可少的一步。如今，在以绿色环保为主题的大背景下，融合多门学科，各种各样的先进检测技术应运而生，如：视觉检测技术，能够对加工过程进行实时监控，以直观的方式展示加工工程，实现生产自动化、远端操纵；超声波检测技术，通过超声波与试件的相互作用，对反射波进行研究，在保护试件的前提下，能够对试件的力学特性、组织结构等方面得出综合评价估计，从而诊断出缺陷问题。

上述传统意义上的检测技术，主要针对大型或者结构单一的机械部件。而电机的结构复杂，除了要对轴承、外壳等机械部件进行检测，还需要对复杂的电气元件进行检测。电机中的每一部分的性能优良都会对电机整体的性能产生直接的影响。如今，随着互联网产业的不断深入、融合，将计算机技术[3]与自动化技术相结合，提高了电机检测的可靠性、安全性和可交互性。

2 电机定子的失效问题

电动汽车的电机中，定子由两部分组成：定子铁心和定子绕组[4]，其在电机的电能转换为机械能的过程中起到重要作用。因此，电机定子在加工制作完成后需要进行检测以保证其质量以及使用时的安全性。电机定子在加工制作过程中可能会产生一系列失效问题。例如:一、定子内部铁芯产生裂缝、翘片。二、铁芯和漆包线[5]之间产生移位、破损而导致其安全距离不足，漆包线与铁芯接触会造成压缩区带电。三、内部绝缘材料产生移位、破损造成安全距离不足。四、漆包线漏绑而引起漆包线的下垂，漆包线下垂则很容易造成漆包线与铁芯接触而导致压缩区带电。五、转子发生移位和破损。这些失效问题通常都需要去检测，通常都是工作人员用眼睛观察检测，但是长时间的工作会引起视觉疲劳，对于一些有问题的工件会漏检，从而造成问题件流出。定子在生产过程中容易使漆包线受损，发生短路[6]，损坏设备，从而在使用时会造成影响并且产生安全隐患，并且会使客户不信任企业的产品，从而对公司的发展造成影响。为了解决现有存在的技术问题，本文设计并研究了一种电机定子的检测装置。

3 总体装置的设计方案

本文所阐述的装置，由视频检测装置、花线检测装置、传输装置这三部分组成。如图1，主要实现的功能即在定子加工制作完成后，对试件细节进行分析、比较，来检测不同类型定子有无缺陷。由于伺服电机能够起到准确定位，实现合理控制速度，力矩的闭环控制，同时，其运动控制精度远高于同类型的步进电机，故本装置中采用步进电机来满足机器运作中对运动精度的要求。该装置通过CCD相机对电机的定子进行全方位拍照，采样，通过照片在电脑一体机中进行对比来检测定子是否存在问题；通过耐压测试仪、夹紧机构、第一固紧机构、绝缘顶块、铜片的配合作用，来实现自动检测定子的漆包线是否损坏，当定子的漆包线损坏时发出提示，以剔除不合格的产品，大大减轻人工劳动，增加效率，增加检测准确率并且降低安全隐患。检测装置各部件机构如图1。

图1 检测装置整体结构图

3.1 视频装置

随着工业机器视觉技术的发展，相机产业逐步与工业生产相融合，因此本文所述检测装置中，相较于传统的检测设备，增加了视频装置，整体结构图如图2所示。该装置包含：电脑一体机、一体机支架、脚支撑架、安装框架、盖板、伺服电机、机械手、感应器安装棒、感应块、电机安装块和转动机构。电脑与支架、丝杠与转动套，感应块导柱，通过螺栓连接完成装配，安全可靠。机械手上下传动套上设有传动齿轮，通过同步带与伺服电机相连接。

图2 视频装置结构图

该装置工作流程图如图3所示，质检员通过电脑检查CCD相机拍摄的图片，若定子质量合格，伺服电机运行，工件进入下一环节；若定子质量不合格，伺服电机暂停，通过操作视频一体机来剔除不合格产品。

图3 视频装置工作基本流程图

3.2 花线检测装置

本装置由底板、工作板、第一墙板、第二墙板组成，墙板之间装有底板、台板和顶板。所述台板上安装有夹紧机构如图4所示，其中包含2个传动件，和夹具，用以将试件进行准确的定位，同时夹具内部填充有导电硅胶，其良好的电磁、水汽密封性和在一定压力下的导电性能很好地起到机构与机构之间导通运行的作用。同时，花线检测装置顶板上安装有耐压测试仪，质检员可以通过操纵电脑一体机来改变试件所承受的环境压力，来检验定子是否合格。

图4 夹紧机构

3.3 传输装置

该装置包含传输机构、顶升机构、传输导轨、电机支架和传输电机。传输机构由纵向导轨和横向导轨组成，如图5所示，纵向导轨上安装有传输链条，横向导轨上安装有传送带，两者充分满足了试件传输路径的多样性和可选择性。顶升机构由顶升底座和顶升气缸组成，所述顶升气缸和底板固定连接，顶升气缸输出端穿过底板和顶升底座固定连接。所述顶升底座设置有竖直的限位导杆。限位导杆的顶端和顶升底座固定连接，限位导杆穿过底板且两者滑动连接，此种连接方法安全简便，易于拆装。传输装置贯穿整个电机定子检测过程，起到承接的重要作用，所以其结构必须满足一定的可靠性与准确性。

图5 传输导轨

4 总结

电动汽车作为二十一世纪的一种节能环保的出行交通工具，应用前景和市场前景都十分广阔，因此电机的定子具有广阔的使用空间。本文所述的电动汽车电机定子的检测装置，将机械、电气、互联网等领域相结合，将各部分功能模块化，完善人机交互功能，设计结构简单易操作，大大减少了人力成本，降低了操作风险性，同时也提高了质量检测的准确性和可靠性。