汪衛(wèi)剛，黃言態(tài),2,3，張祝良

（1.杭州富生電器有限公司，杭州 311401； 2.浙江科技學(xué)院，杭州 310023； 3.浙江工業(yè)大學(xué)，杭州 310014）

引言

隨著社會(huì)工業(yè)化和科技化的不斷發(fā)展，各種新型工業(yè)產(chǎn)品滲透進(jìn)我們的生活，極大地豐富、便捷了我們地生活。而任何產(chǎn)品，隨著使用時(shí)間的增加或加工過(guò)程的疏忽都會(huì)面臨失效問(wèn)題。

電動(dòng)汽車(chē)作為新能源汽車(chē)的一種，其以車(chē)載電源為動(dòng)力，依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)，同時(shí)因其節(jié)能、環(huán)保而逐漸被大眾所接受和使用。電機(jī)作為電動(dòng)汽車(chē)上的一個(gè)核心部件，為電動(dòng)汽車(chē)的行駛提供充足的驅(qū)動(dòng)力。同時(shí)，車(chē)窗雨刷、升降窗口、天窗、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)中也都離不開(kāi)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。定子作為電機(jī)的關(guān)鍵部分，關(guān)系著整車(chē)的行駛安全和驅(qū)動(dòng)效率。因此，工廠在電機(jī)定子[1]的生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)該務(wù)必保證電機(jī)定子的合格率，為客戶(hù)和企業(yè)負(fù)責(zé)，以期設(shè)計(jì)制造出為民、利民的優(yōu)秀工業(yè)產(chǎn)品。

1 電機(jī)檢測(cè)裝置的研究進(jìn)展

為保證電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)定子的安全穩(wěn)定性，檢測(cè)[2]環(huán)節(jié)是必不可少的一步。如今，在以綠色環(huán)保為主題的大背景下，融合多門(mén)學(xué)科，各種各樣的先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，如：視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)，能夠?qū)庸み^(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以直觀的方式展示加工工程，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化、遠(yuǎn)端操縱；超聲波檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)超聲波與試件的相互作用，對(duì)反射波進(jìn)行研究，在保護(hù)試件的前提下，能夠?qū)υ嚰牧W(xué)特性、組織結(jié)構(gòu)等方面得出綜合評(píng)價(jià)估計(jì)，從而診斷出缺陷問(wèn)題。

上述傳統(tǒng)意義上的檢測(cè)技術(shù)，主要針對(duì)大型或者結(jié)構(gòu)單一的機(jī)械部件。而電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除了要對(duì)軸承、外殼等機(jī)械部件進(jìn)行檢測(cè)，還需要對(duì)復(fù)雜的電氣元件進(jìn)行檢測(cè)。電機(jī)中的每一部分的性能優(yōu)良都會(huì)對(duì)電機(jī)整體的性能產(chǎn)生直接的影響。如今，隨著互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的不斷深入、融合，將計(jì)算機(jī)技術(shù)[3]與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，提高了電機(jī)檢測(cè)的可靠性、安全性和可交互性。

2 電機(jī)定子的失效問(wèn)題

電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)中，定子由兩部分組成：定子鐵心和定子繞組[4]，其在電機(jī)的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過(guò)程中起到重要作用。因此，電機(jī)定子在加工制作完成后需要進(jìn)行檢測(cè)以保證其質(zhì)量以及使用時(shí)的安全性。電機(jī)定子在加工制作過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生一系列失效問(wèn)題。例如:一、定子內(nèi)部鐵芯產(chǎn)生裂縫、翹片。二、鐵芯和漆包線[5]之間產(chǎn)生移位、破損而導(dǎo)致其安全距離不足，漆包線與鐵芯接觸會(huì)造成壓縮區(qū)帶電。三、內(nèi)部絕緣材料產(chǎn)生移位、破損造成安全距離不足。四、漆包線漏綁而引起漆包線的下垂，漆包線下垂則很容易造成漆包線與鐵芯接觸而導(dǎo)致壓縮區(qū)帶電。五、轉(zhuǎn)子發(fā)生移位和破損。這些失效問(wèn)題通常都需要去檢測(cè)，通常都是工作人員用眼睛觀察檢測(cè)，但是長(zhǎng)時(shí)間的工作會(huì)引起視覺(jué)疲勞，對(duì)于一些有問(wèn)題的工件會(huì)漏檢，從而造成問(wèn)題件流出。定子在生產(chǎn)過(guò)程中容易使漆包線受損，發(fā)生短路[6]，損壞設(shè)備，從而在使用時(shí)會(huì)造成影響并且產(chǎn)生安全隱患，并且會(huì)使客戶(hù)不信任企業(yè)的產(chǎn)品，從而對(duì)公司的發(fā)展造成影響。為了解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)并研究了一種電機(jī)定子的檢測(cè)裝置。

3 總體裝置的設(shè)計(jì)方案

本文所闡述的裝置，由視頻檢測(cè)裝置、花線檢測(cè)裝置、傳輸裝置這三部分組成。如圖1，主要實(shí)現(xiàn)的功能即在定子加工制作完成后，對(duì)試件細(xì)節(jié)進(jìn)行分析、比較，來(lái)檢測(cè)不同類(lèi)型定子有無(wú)缺陷。由于伺服電機(jī)能夠起到準(zhǔn)確定位，實(shí)現(xiàn)合理控制速度，力矩的閉環(huán)控制，同時(shí)，其運(yùn)動(dòng)控制精度遠(yuǎn)高于同類(lèi)型的步進(jìn)電機(jī)，故本裝置中采用步進(jìn)電機(jī)來(lái)滿(mǎn)足機(jī)器運(yùn)作中對(duì)運(yùn)動(dòng)精度的要求。該裝置通過(guò)CCD相機(jī)對(duì)電機(jī)的定子進(jìn)行全方位拍照，采樣，通過(guò)照片在電腦一體機(jī)中進(jìn)行對(duì)比來(lái)檢測(cè)定子是否存在問(wèn)題；通過(guò)耐壓測(cè)試儀、夾緊機(jī)構(gòu)、第一固緊機(jī)構(gòu)、絕緣頂塊、銅片的配合作用，來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)定子的漆包線是否損壞，當(dāng)定子的漆包線損壞時(shí)發(fā)出提示，以剔除不合格的產(chǎn)品，大大減輕人工勞動(dòng)，增加效率，增加檢測(cè)準(zhǔn)確率并且降低安全隱患。檢測(cè)裝置各部件機(jī)構(gòu)如圖1。

圖1 檢測(cè)裝置整體結(jié)構(gòu)圖

3.1 視頻裝置

隨著工業(yè)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展，相機(jī)產(chǎn)業(yè)逐步與工業(yè)生產(chǎn)相融合，因此本文所述檢測(cè)裝置中，相較于傳統(tǒng)的檢測(cè)設(shè)備，增加了視頻裝置，整體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。該裝置包含：電腦一體機(jī)、一體機(jī)支架、腳支撐架、安裝框架、蓋板、伺服電機(jī)、機(jī)械手、感應(yīng)器安裝棒、感應(yīng)塊、電機(jī)安裝塊和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。電腦與支架、絲杠與轉(zhuǎn)動(dòng)套，感應(yīng)塊導(dǎo)柱，通過(guò)螺栓連接完成裝配，安全可靠。機(jī)械手上下傳動(dòng)套上設(shè)有傳動(dòng)齒輪，通過(guò)同步帶與伺服電機(jī)相連接。

圖2 視頻裝置結(jié)構(gòu)圖

該裝置工作流程圖如圖3所示，質(zhì)檢員通過(guò)電腦檢查CCD相機(jī)拍攝的圖片，若定子質(zhì)量合格，伺服電機(jī)運(yùn)行，工件進(jìn)入下一環(huán)節(jié)；若定子質(zhì)量不合格，伺服電機(jī)暫停，通過(guò)操作視頻一體機(jī)來(lái)剔除不合格產(chǎn)品。

圖3 視頻裝置工作基本流程圖

3.2 花線檢測(cè)裝置

本裝置由底板、工作板、第一墻板、第二墻板組成，墻板之間裝有底板、臺(tái)板和頂板。所述臺(tái)板上安裝有夾緊機(jī)構(gòu)如圖4所示，其中包含2個(gè)傳動(dòng)件，和夾具，用以將試件進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，同時(shí)夾具內(nèi)部填充有導(dǎo)電硅膠，其良好的電磁、水汽密封性和在一定壓力下的導(dǎo)電性能很好地起到機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)之間導(dǎo)通運(yùn)行的作用。同時(shí)，花線檢測(cè)裝置頂板上安裝有耐壓測(cè)試儀，質(zhì)檢員可以通過(guò)操縱電腦一體機(jī)來(lái)改變?cè)嚰惺艿沫h(huán)境壓力，來(lái)檢驗(yàn)定子是否合格。

圖4 夾緊機(jī)構(gòu)

3.3 傳輸裝置

該裝置包含傳輸機(jī)構(gòu)、頂升機(jī)構(gòu)、傳輸導(dǎo)軌、電機(jī)支架和傳輸電機(jī)。傳輸機(jī)構(gòu)由縱向?qū)к壓蜋M向?qū)к壗M成，如圖5所示，縱向?qū)к壣习惭b有傳輸鏈條，橫向?qū)к壣习惭b有傳送帶，兩者充分滿(mǎn)足了試件傳輸路徑的多樣性和可選擇性。頂升機(jī)構(gòu)由頂升底座和頂升氣缸組成，所述頂升氣缸和底板固定連接，頂升氣缸輸出端穿過(guò)底板和頂升底座固定連接。所述頂升底座設(shè)置有豎直的限位導(dǎo)桿。限位導(dǎo)桿的頂端和頂升底座固定連接，限位導(dǎo)桿穿過(guò)底板且兩者滑動(dòng)連接，此種連接方法安全簡(jiǎn)便，易于拆裝。傳輸裝置貫穿整個(gè)電機(jī)定子檢測(cè)過(guò)程，起到承接的重要作用，所以其結(jié)構(gòu)必須滿(mǎn)足一定的可靠性與準(zhǔn)確性。

圖5 傳輸導(dǎo)軌

4 總結(jié)

電動(dòng)汽車(chē)作為二十一世紀(jì)的一種節(jié)能環(huán)保的出行交通工具，應(yīng)用前景和市場(chǎng)前景都十分廣闊，因此電機(jī)的定子具有廣闊的使用空間。本文所述的電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)定子的檢測(cè)裝置，將機(jī)械、電氣、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域相結(jié)合，將各部分功能模塊化，完善人機(jī)交互功能，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易操作，大大減少了人力成本，降低了操作風(fēng)險(xiǎn)性，同時(shí)也提高了質(zhì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。