劉賢義 陸林青 湯石青

（珠海凌達壓縮機有限公司 珠海 519070）

引言

我廠車間鑄鋁轉(zhuǎn)子的產(chǎn)量很大，生產(chǎn)工藝較多，目前對于成品轉(zhuǎn)子質(zhì)量的檢驗工序只有轉(zhuǎn)子斷條檢測儀。目前我廠沖壓車間轉(zhuǎn)子檢測經(jīng)常有因為感應總值偏低而被判不合格的情況，需要對轉(zhuǎn)子斷條檢測設備的原理，檢測結果做分析。

1 斷條檢測設備的原理

我公司現(xiàn)在的轉(zhuǎn)子測試機是采用電感測量法，電感測量法在測量時不需要使用定子，首先傳感器是由一個有一處2 mm開口的環(huán)形鐵芯,以及鐵芯內(nèi)的永磁體和纏繞在鐵芯上的一組線圈組成,永磁體在環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生衡定磁場。被測轉(zhuǎn)子以預定恒速接近傳感器磁場轉(zhuǎn)動，磁場接近轉(zhuǎn)子外周，足以使轉(zhuǎn)子鋁條穿過磁場，鋁條穿過磁場時，鋁條中電感出電壓。產(chǎn)生的電流流過短路端環(huán)，使鋁條中產(chǎn)生渦流，這些交流電反過來又在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生自身的磁場，并使傳感器中的線圈感應出交流信號，每當一條轉(zhuǎn)子鋁條穿過磁場時，傳感器線圈就會產(chǎn)生一個正弦波形，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)一周后，完成了一次完整的測量。

對于毫無缺陷的轉(zhuǎn)子，能產(chǎn)生幾乎完美的正弦波形，理論上來說，完美的轉(zhuǎn)子就會產(chǎn)生完美的正弦波形。無缺陷的轉(zhuǎn)子能使轉(zhuǎn)子中每個鋁條都產(chǎn)生相同的曲線，這就有可能用不同的標準來評定每個周期波形的差異程度，從而來判定轉(zhuǎn)子質(zhì)量，可接受的變異量用工藝能力分析法來決定。

斷條測試機測試轉(zhuǎn)子時的磁力線分布圖，如圖1。

2 斷條檢測機的檢測項目（圖2）

我廠斷條檢測機只檢測以下3項，梯度不做檢測：

1）鋁條數(shù)：檢驗轉(zhuǎn)子是否存在斷條。

2）最小波幅、最大波幅：檢驗轉(zhuǎn)子單個鋁條的鑄鋁情況，是否飽滿。

3）感應總值：為轉(zhuǎn)子感應波形的積分值，反映轉(zhuǎn)子的總體情況。

3 轉(zhuǎn)子斷條仿真

模型：轉(zhuǎn)子33導條，將2相鄰的導條材料設置為空氣，等效為該2槽為轉(zhuǎn)子斷條。

計算條件：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1周，轉(zhuǎn)速設置為800 rpm，每根導條計算50個點，線圈匝數(shù)為900匝。

計算結論：查看線圈感應電壓波形，原本應該有33個波峰，由于有2斷條線圈感應波形只有31個波峰，可以模擬出轉(zhuǎn)子斷條的情況，證明斷條測試設備斷條檢測的可靠性是有理論依據(jù)的。

4 感應總值仿真

1）模擬鑄鋁轉(zhuǎn)子所有部位都有氣孔，模型可以等效為轉(zhuǎn)子鋁材料的電導率差異,分別計算如表1。

鋁電導率為30 000 000 siemens/m時的線圈感應波形如下，感應總值的有效值為49.92 mv。

2）模擬鑄鋁轉(zhuǎn)子端環(huán)存在較大氣孔，模型可以等效為轉(zhuǎn)子端部電阻、電抗不同，分別計算如表2。

3）模擬鑄鋁轉(zhuǎn)子某些導條有氣孔，轉(zhuǎn)子分別設置3種小于正常、不同電導率的導條，每種電導率5個導條。

圖1 斷條測試機測試轉(zhuǎn)子時的磁力線分布圖

圖2 斷條檢測機的檢測項目

圖3 轉(zhuǎn)子鼠籠存在2斷條的感應波形仿真結果

轉(zhuǎn)子導條電導率如圖6。

電導率越小的轉(zhuǎn)子導條，線圈的感應電壓幅值也越?。ǚ抡娉鰜淼母袘ㄐ吻懊?～3個有失真不參考）如圖7。

4）感應值仿真總結

從以上2點可以認為感應值高的轉(zhuǎn)子應該是比較好的轉(zhuǎn)子，總值高轉(zhuǎn)子的效率也是高的，斷條檢測感應總值項還有依據(jù)、有參考價值的。

表1 轉(zhuǎn)子電導率差異仿真計算感應波形值、計算電機效率結果

圖4 轉(zhuǎn)子鋁電導率為30 000 000 siemens/m感應波形仿真結果

圖5 轉(zhuǎn)子鋁條電導率設置不同

但是也可以看出轉(zhuǎn)子差異很大的情況下，斷條測試感應總值項的差異卻不是很大。

表2 鑄鋁轉(zhuǎn)子端環(huán)厚度不同時仿真計算感應波形值、計算電機效率結果

圖6 轉(zhuǎn)子導條電導率

5 設備對感應總值的影響

1）斷條設備鐵芯與轉(zhuǎn)子間距的影響

車間設備實際的間距是沒有確定的，根據(jù)轉(zhuǎn)子標準件調(diào)定，仿真計算不同間距感應值情況如表3。

2）設備鐵芯開口與轉(zhuǎn)子導條的角度卻影響感應總值很大，設備鐵芯開口與轉(zhuǎn)子導條平行時感應值最大，偏差幾度感應值會小很多。

3）設備鐵芯有開口2 mm的間隙，車間設備經(jīng)常開口中堆滿了鐵屑，這個會影響測試結果，會減少經(jīng)過轉(zhuǎn)子鐵芯的漏磁使得感應值偏小。

4）斷條測試設備每次測試的震動較大，這個震動很容易改變設備鐵芯與轉(zhuǎn)子的間距，設備鐵芯開口與轉(zhuǎn)子導條的角度。這個影響很容易把轉(zhuǎn)子鑄鋁的差異覆蓋掉，這應該是一個轉(zhuǎn)子測試幾遍感應值還不一樣的主要原因。

6 仿真總結

1）斷條設備對于檢測轉(zhuǎn)子斷條的質(zhì)量異常是很明顯的，可以很有效的保證斷條轉(zhuǎn)子不流入后續(xù)生產(chǎn)。

2）對于轉(zhuǎn)子鑄鋁氣孔、鋁液雜質(zhì)含量高等轉(zhuǎn)子鼠籠質(zhì)量影響轉(zhuǎn)子質(zhì)量的問題，斷條檢測不明顯，很可能檢測不出來差異。

3）設備的不穩(wěn)定可以影響轉(zhuǎn)子感應值項測試結果的準確性很大，生產(chǎn)中測試經(jīng)常有不合格的轉(zhuǎn)子，過段時間復測又合格很可能是這個原因。

4）對于轉(zhuǎn)子鼠籠質(zhì)量影響轉(zhuǎn)子質(zhì)量的問題，斷條檢測不明顯，可能需要尋找其他的轉(zhuǎn)子質(zhì)量檢測方法，比如：轉(zhuǎn)子電阻測試方法，對于鑄鋁正常、有缺陷的轉(zhuǎn)子應該可以有很好的區(qū)分。

7 本次仿真的不足

我們計算出來的感應電壓的值比現(xiàn)場的高很多（現(xiàn)場感應總結基本2 mV左右），計算時轉(zhuǎn)子速度給的800轉(zhuǎn)/分鐘，因為現(xiàn)場設設備是三相4極的感應電機，電頻率30 Hz，同步轉(zhuǎn)速應該是900 r/min。仿真采用這個轉(zhuǎn)速應該沒有影響，影響能有以下原因

1）采用的二維模型計算，所有部件尺寸高度都只能用1個，計算都是用的90 mm疊高（包括轉(zhuǎn)子、設備鐵芯、永磁體）。

圖7 轉(zhuǎn)子鋁條電導率設置不同仿真計算感應電壓波形

圖8 仿真設備、轉(zhuǎn)子局部放大

表3 設備、轉(zhuǎn)子間距不同仿真感應波形值

2）計算用的永磁體磁性很強的釹鐵硼38SH牌號，磁性應該比現(xiàn)場的強很多，實際的永磁體尺寸也只是個45*45*鐵芯寬的一個磁鐵，不知道具體牌號。

3）計算是把轉(zhuǎn)子與設備鐵芯的距離設為1 mm,計算時這個距離越小感應電壓是越大的。

8 結論

通過仿真分析可以得知，造成斷條檢測誤判的原因主要有以下兩種：

1）檢測設備運行不穩(wěn)定，運行時震動較大導致同一轉(zhuǎn)子多次測試結果不同；

2）檢測設備保養(yǎng)不當。解決“斷條檢測誤判”的問題，需要改善檢測設備的波動，保證測試時設備與鐵芯固定在相同位置。

同時，轉(zhuǎn)子質(zhì)量異常不單只是斷條造成，而斷條檢測設備無法檢測其他導致轉(zhuǎn)子質(zhì)量異常的因素，因此還需要增加其他轉(zhuǎn)子質(zhì)量檢測方法，工藝上增加相應的檢測工序，用于篩選出質(zhì)量更好的轉(zhuǎn)子。