用于测量电机的定子与转子之间的气隙中的磁场的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于测量电机的定子与转子之间的气隙中的磁场的装置和方法。用于测量电机的定子（3）与转子（4）之间的气隙（2）中的磁场的装置（1）包括：探头（5），用于检测磁场并且产生指示该磁场的信号；以及该信号的显示单元（8）。探头（5）包括多个传感器（8）。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。用于测量电机的定子（3）与转子（4）之间的气隙（2）中的磁场的装置（1）包括：探头（5），用于检测磁场并且产生指示该磁场的信号；以及该信号的显示单元（8）。探头（5）包括多个传感器（8）。【专利说明】
本公开涉及。该电机特别地是例如要连接到燃气轮机或蒸汽涡轮机(涡轮发电机)的同步发电机或要连接到水轮机(水轮发电机)的同步发电机或异步发电机或同步或异步电动马达等旋转电机或还是其他类型的电机。
技术介绍
大型发电机和马达的定子被例行测试来检测可能的层间短路。例如，可以使用所谓的低能量测试，也称为“EL CID”测试。对于该测试，定子芯被磁化到低磁通密度(例如，0.1T)，并且扫描定子膛的表面来检测由涡流产生的磁通；这些涡流由层间短路弓I起。然后解释检测的磁通来检测层间短路。为了实施该测试，检查装置被置于转子与定子之间的气隙中。检查装置具有由采用大型感应线圈的一个磁性传感器制成的常规探头。该磁性探头因为它的尺寸而不允许准确的层间短路定位，或磁场几何形状的确定。后果是结果的解释可以是不完整和甚至不正确的。另外，因为气隙宽度通常在10至50nm的数量级，但在转子端处它可以小得多，例如它可以低至9_，探头插入气隙中或驱动气隙中的探头可能是麻烦的。
技术实现思路
本公开的方面包括提供允许准确的层间短路定位的装置和方法。本公开的另一个方面包括提供允许准确确定磁场几何形状的装置和方法。这允许提高并且简化测试结果的解释。本公开的另外的方面包括提供这样的装置，其探头可以以容易的方式插入气隙中并且在气隙中驱动。这些和另外的方面通过提供根据附上的权利要求的装置和方法而达到。【专利附图】【附图说明】另外的特性和优势将从通过非限制性示例在附图中图示的装置和方法的优选而非穷举的实施例的描述中更加明显，其中: 图1是在定子膛上滑动的装置的透视图； 图2是在定子膛中滑动的装置的顶视图； 图3是装置的不意图； 图4是在气隙中具有探头的装置的示意图； 图5和6是装置的不同实施例的示意图。【具体实施方式】用于测量电机的定子3与转子4之间的气隙2中的磁场的装置I包括:探头5，用于检测磁场并且产生指示该磁场的信号；和显示单元6 (例如具有专用软件的PC)，用于显示该信号。探头5包括多个传感器8。这些传感器8在一个或多个行中接近彼此而分布。例如，探头5可以包括例如100个传感器的行状排列，其以相隔2mm的距离设置。示波器探头的过度扩展因此是200mm。备选地，探头5还可以具有两个、三个或以上行的传感器8 (这些行可以平行或不平行);例如行在行进方向上或在垂直于行进方向的方向上延伸。个体传感器8在该情况下可以定位在离彼此较大的距离处，例如6_。这导致机械组件的简化。传感器优选地连接到电路9，其收集它们的信号，优选地该电路9是探头5的一部分。传感器8是感应传感器。例如，感应传感器作为单个线圈施加在载板上，载板典型地是具有蚀刻电信号和电力导体的印刷电路板。感应传感器还可以直接在板上形成。另外，也可以使用其他类型的磁场传感器，例如霍尔传感器或磁阻传感器(“XMR”即GMR、TMR、AMR,等)。这些传感器由于它们的小维度而是合适的并且还可以测量恒定磁场。还可以使用不同技术的混合，例如与具有高分辨率的霍尔传感器组合的具有低空间分辨率的线圈。在特别有利的实施例中，传感器8在不同方向上的不同灵敏度用于确定磁场的方向。方向的测量可以在笛卡尔空间的全部三个轴中实施，例如(参考定子，参见图4)在定子的径向方向上，即在与定子膛的表面正交的方向上(z轴)、在定子膛的轴向方向和定子槽的方向上(X轴)以及在垂直于Xz平面(即与槽隙方向正交)的方向上(y轴)。然而，有利地，因为需要的测试数据的量减少，仅在两个方向上测量磁场，即如在z方向和在y方向上的。测量的主要方向位于z轴上，因为由涡流引起的局部磁场典型地在该方向上出现。有利地，对于多维测量，可以使用所谓的“集成”磁场传感器；这些集成磁场传感器将用于测量两个或三个笛卡尔方向上的磁场所必需的所有零件组合在电子部件中。例如，可以使用“Sensima Inspections”公司的传感器IC 100。该芯片还具有共同集成在其中的电路9 (转换电子器件)。在另一个特别有利的实施例中，传感器8设置在两个或以上的叠加层11(图5)中。这些层11与定子膛的表面平行。该设置使得能够不仅在与定子膛表面平行的平面中测量磁场而且在空间域中测量磁场。从而，可以在径向方向上确定磁场的梯度，使得层间短路可以非常准确地定位。特别地，该实施例能够确定径向方向上的错误位点，S卩，它有助于确认层间短路所处的深度。因为层间短路的位点限定了修复可能性和潜在危险，这可是有用的。探头有利地可以具有柔性(略微柔性)支承12 ;传感器8连接到该支承12。因为支承12是柔性的，它可以变形，例如以将它引入气隙内或使它适应于气隙形状(例如适应于气隙弯曲)。探头5还可以与励磁单元(excitation unit) 13组合。该励磁单元13优选地是小的(以容易进入气隙2 )、导磁且可磁化的。通过适当地使励磁单元磁化，定子3可以被局部磁化，从而消除了磁化整个定子3的需要。因为定子3在该情况下仅被局部磁化，它可以被磁化到更高的磁场密度而没有危险的纵向应力。励磁单元13的磁化凭借具有线圈的磁芯或凭借机电可移动单元(例如，旋转磁体)来实施。磁体可以由电动马达激活。另外，还可以在探头上提供一个或多个红外传感器15。这些传感器15允许检测定子膛表面的温度并且从而获得关于其中可能存在层间短路的定子区的另外的信息(层间短路引起涡流并且从而引起定子发热)。装置的操作从描述且图示显而易见并且大致上如下面。定子3例如通过辅助线圈(采用传统的方式)而磁化。然后装置I在气隙中移动。因为在定子3中的层间短路的情况下，磁场产生涡流，其进而产生局部磁场；从检测由涡流产生的这些磁场可以精确地定位层间短路。备选地，当探头具有励磁单元13时，不需要辅助线圈和使整个定子3磁化。在该情况下，定子3的仅选择的部分(探头5在该处正进行测试)被局部磁化。本公开还提及用于测量电机的定子与转子之间的气隙中的磁场的方法。该方法包括提供装置I用于测量气隙中的磁场、使定子3的至少一部分磁化、使装置I在定子膛上移动、检测由涡流(其通过定子3中的层间短路而产生)产生的磁场。磁化可以包括使整个定子磁化或使定子局部磁化。通过使探头5在气隙2中移动，可以得到气隙中的磁场的准确局部图像(在定子膛的表面上或接近定子膛的表面)。根据本公开的装置和方法的优势可以总结如下: 一由于大量传感器和它们的尺寸(毫米以下以及甚至微米尺度)，测量的空间分辨率大大增加。因此，由涡流产生的磁场的实际几何形状和层间短路位点可以被精确地确定，一检测的定子表面的磁“地图”变得可用，从而提供综合报告和数据解释工具， 一尺寸小的个体传感器允许构造非常细的探头， -由于多个个体传感器，可以构造柔性探头，其可以容易插入气隙内，或其可以适应于定子膛弯曲。这允许制造并且使用在周向方向上非常大的探头， 一表面场的高分辨率图片可以用于关于同质性、间隙、开齿间隙等定子芯磁性质的更普遍诊断。描述的特征自然可彼此独立提供。在实践中，可以根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量电机的定子与转子之间的气隙中的磁场的装置，所述装置包括：探头，用于检测所述磁场并且产生指示该磁场的信号；以及所述信号的显示单元，其特征在于，所述探头包括多个传感器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M霍贝斯伯格，SC霍诺德，RR莫塞，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH