专利名称：绕线制品检测机台及其层间短路的检测方法
技术领域：
本发明涉及一种层间短路的检测技术，特别是涉及一种用于绕线制品中的层间短 路的检测技术。
背景技术：
市面上有相当多的绕线制品，例如马达、变压器等。在这些线圈制品的制造过程 中，其绕线难免会有漆包膜刮伤、破皮、龟裂等的现象发生。然而，一些使用电压较高的组 件，如高压点火线圈、LCD反相器、隔离回扫式DC-DC转换器(Flykick converter)等，往往 在使用一段时间后，就会因为漆包线间绝缘不足而产生火花放电，甚至会导致整组组件的 烧毁。因此，如何检测绕线制品中绕组线圈是否发生层间短路，就成为一项非常重要的技 术。在现有技术中，一般LCR测试仪虽然能够测量组件的电气特性，然而由于其测试 电压非常低，根本无法检测线圈的层间短路现象。另外，一般的耐电压测试(HI-POT)机虽 然可以在线圈的两端施加高压，但是此种方法是将线圈当成负载，因此会造成更多损坏的 问题。此外，在马达运转时，实时测量马达的电流或电压讯号，以功率分解法(power decomposition technique)分角军出负序列电流(negative sequence current)，并藉由理 论计算出由马达本身的不平衡所造成负序列电流，再将其扣除后，剩余电流值为层间短路 所造成的反应现象。但此种方法在计算上及实际量测上即会造成误差。有鉴于此，一种利用脉冲谐振的检测技术就被发展出来。以目前来说，以脉冲谐振 来检测线圈制品的绕组线圈是否发生层间短路，是公认最安全、最可靠的检测技术。以目前 的脉冲谐振的测试仪器来说，其先需要检测确定为正常的绕线制品的绕组线圈的电压讯号 当作比对组，然后再量测其它绕线制品的绕组线圈的电压讯号，再与比对组的电压讯号进 行比对，以判断待检测的绕线制品的绕组线圈是否良好。然而，在现有技术中，当量测到发生问题的绕线产品时，其电压讯号与正常的绕线 产品所量测到的电压讯号的差异性可能很小，甚至细微到用肉眼都很难分辨。因此，在现有 技术中，要判断绕组线圈是否发生层间短路，就需要有富有经验的检测人员来判断。换句话 说，现有技术并无法普及化，而需要耗费大量的人力和成本。另外，因为电压讯号的差异可 能很细微，因此在大量产品检测的过程中，很可能会被略过，而导致不良的产品通过检测。
发明内容
因此，本发明提供一种绕线制品的检测机台，可以利用较简单的系统，就可以安全 并可靠地检测绕线制品的绕组线圈中是否发生层间短路。另外，本发明也提供一种层间短路的检测方法，可以在不需要对照组的条件下，而 准确地判断绕线制品的绕组线圈是否发生层间短路。本发明提供一种绕线制品的检测机台，包括脉冲产生模块、撷取模块和时频分析模块。脉冲产生模块可以耦接绕线制品，以在绕线制品的绕组线圈的两端给予一高压脉冲 电力。另外，撷取模块则可以以利用电压分流的方式撷取在绕组线圈中通电历程的电压值， 并且产生一撷取数据给时频分析模块。藉此，时频分析模块就可以将撷取数据进行一时频 转换运算，并且获得一时频分析信息，以显示绕线制品的绕组线圈是否发生层间短路。另一观点来看，本发明还提供一种层间短路的检测方法，包括在一绕线制品的绕 组线圈的两端输入一高压脉冲电力，并且撷取绕组线圈的通电历程的电压值，而产生一撷 取数据。特别的是，本发明的检测方法可以将撷取数据进行一时频转换运算，并且产生一时 频分析信息，以显示绕组线圈是否发生层间短路。由于本发明是藉由将撷取数据进行时频转换运算而获得时频分析信息，来判断绕 组线圈是否发生层间短路。因此，本发明不需复杂的运算和硬件成本，就可以安全并精确地 对绕线制品进行层间短路的检测。为使本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并结合附图详细 说明如下。附图式说明
图1示出了依照本发明的一较佳实施例的一种层间短路的检测方法的步骤流程 图。图2示出了依照本发明的一实施例的一种绕线制品的检测机台的功能方块图。图3示出了依照本发明的一较佳实施例的一种撷取模块的功能方块图。图4A和图4B分别示出了显示未发生层间短路和发生层间短路的时频分析信息中 频率对时间的分布图。图5示出了依照本发明另一实施例的一种绕线制品的检测机台的功能方块图。图6示出了依照本发明的一实施例的一种影像处理信息的示意图。附图符号说明200、500:检测机台202 脉冲产生模块204 撷取模块206:时频分析模块208 输出模块220 绕线制品302:电压分流电路304 衰减器306 讯号撷取卡502 影像分析模块504 识别模块602、604 黑点AM 警示信息EX_DATA 撷取数据IM_IF0 影像处理信息TF_IF0 时频分析信息
V1、V2:电压讯号S102、S104、S106 层间短路的检测方法的步骤流程
具体实施例方式由于仅利用量测线圈通电历程中的电压值所产生的电压讯号，来判断线圈是否发 生层间短路是很困难的技术。因此，本发明是将从线圈所撷取出来的电压讯号在时域中展 开，以藉此判断线圈是否发生层间短路。而详细的叙述，将在以下结合对应的图示有清楚的 介绍。图1示出了依照本发明的一较佳实施例的一种层间短路的检测方法的步骤流程 图。请参照图1，本发明所提供的检测方法，可以适用在一绕线制品，例如马达、变压器、发电 机等。当要对绕线制品进行检测时，则可以先如步骤S102所述，在绕线制品的绕组线圈的 两端输入一高压脉冲电力当作检测电压，并且如步骤S104所述，从绕组线圈撷取其通电历 程的电压值，并且产生一撷取数据。特别的是，在本实施例中，此撷取数据可以如步骤S106所述，被进行一时频转换 运算，并且产生一时频分析信息，以显示绕组线圈是否发生层间短路。在本实施例中，此时 频转换运算例如是小波转换运算、短时傅立叶转换运算、黄锷法等，本发明并不加以限制。当绕组线圈被施加高压脉冲时，若是发生层间短路，则在线圈间会产生高压放电 的现象，并且伴随着较高频率的频谱产生。因此，利用时频分析技术就可以从识别时间点下 所发生的频率值及能量大小，来判断绕组线圈是否发生层间短路。更详细的说，当绕组线圈 被施加高压脉冲时，若是绕组线圈没有发生层间短路，则在时频图上，仅会显示出规律能量 低的周期讯号，并无明显高能量集中处产生。反之，若是绕组线圈发生层间短路，则在一特 殊时间点上，就会有能量集中的现象。如此一来，任何人都不需要对照的讯号形式，就可以 利用本实施例中的时频分析信息，而轻易并精准地判断绕组线圈是否发生层间短路。图2示出了依照本发明的一实施例的一种绕线制品的检测机台的功能方块图。请 参照图2，本实施例所提供的检测机台200，包括一脉冲产生模块202、一撷取模块204和一 时频分析模块206。而在一些选择的实施例中，检测机台200还可以配置一输出模块208。 其中，脉冲产生模块202和撷取模块204可以耦接一待测的绕线制品220，其例如是马达、变 压器、发电机等。另外，时频分析模块206可以耦接撷取模块204，并且在一些实施例中，时 频分析模块206还可以耦接输出模块208。请继续参照图2，在本实施例中，脉冲产生模块202是一电力设备，其可以耦接绕 线制品220的绕组线圈的两端，以将一高压脉冲电力输入至绕线制品220的绕组线圈中。接 着，撷取模块204可以撷取绕线制品220的绕组线圈中通电历程的电压值，并且获得一撷取 数据 EX_DATA。图3示出了依照本发明的一较佳实施例的一种撷取模块204的功能方块图。特别 注意的是，图3中的撷取模块204仅为一实施例，并不是用来限定本发明。另外，本领域的 技术人员应当知道，任何人以其它现有技术中的撷取讯号的电路来取代本实施例，都不会 影响到本发明的精神。撷取模块204可以包括电压分流电路302、衰减器304和讯号撷取卡306。电压分 流电路302可以耦接绕线制品220，并且利用分流的方式量测其电压值，并且产生电压讯号VI。其中，利用分流的方式来量测电压值，是避免高压烧毁机台。另外，衰减器304还可以 进一步将电压讯号Vl进行衰减，并且产生电压讯号V2。此时，讯号撷取卡306就可以接收 此电压讯号V2，以依据电压讯号V2而产生撷取数据EX_DATA。在其它选择的实施例中，讯 号撷取卡306也可以直接利用电压讯号Vl来产生撷取数据EX_DATA。请返回参照图2，当撷取模块204产生撷取数据EX_DATA后，会将其送至时频分析 模块206，以进行一时频转换运算。在本实施例中，时频分析模块206可以对撷取数据EX_ DATA进行例如小波转换运算、短时傅立叶转换运算、以及黄锷法等的运算，并且产生一时频 分析信息TF_IF0，以显示绕组线圈是否发生层间短路。图4A和图4B分别示出了显示未发生层间短路和发生层间短路的时频分析信息中 频率对时间的分布图。请先参照图4A，其所示的时频分析信息，是从正常的绕组线圈中所 获得。在图4A中的时频分析信息中，横轴代表的是时间，其单位为秒，而纵轴所代表的是频 率，其单位是赫兹(Hz)。从图4A中可以看出，若是绕组线圈没有发生异常，则在时频分析信 息中，仅会显示出规律能量低的周期讯号，并且无明显高能量集中处产生。反之，若是在绕组线圈中发生层间短路，则因为绕组线圈被施加高压脉冲电力，所 以会导致高压放电的现象发生。此时，反映在时频分析信息中，就会在某个时间点上发生能 量集中的现象。例如在图4B中，在大约8. 6秒的时间点(就是图4B中被圈起来的位置)， 会产生能量聚集的现象。换句话说，任何人都可以藉由观察是否在特殊时间点有能量聚集 的现象，而不需要专业的技能，就可以判断绕组线圈是否发生层间短路。请返回参照图2，在本实施例中，时频分析模块206所产生的时频分析信息TF_IF0 还可以被送至输出模块208。输出模块208可以是一显示器模块、扬声器、打印机或类似的 装置，其可以将时频分析模块206所输出的时频分析信息TF_IF0显示出来，例如显示在一 显示器的屏幕上，以供检测人员判断。图5示出了依照本发明另一实施例的一种绕线制品的检测机台的功能方块图。请 参照图5，检测机台500大部分的功能方块，与图2的检测机台200相同，因此不再多作赘 述。不同的是，在检测机台500中，还配置了影像分析模块502和识别模块504。其中，影像 分析模块502可以耦接时频分析模块206，而识别模块504则可以耦接影像分析模块502。 而在一些实施例中，识别模块504还可以耦接输出模块208。在本实施例中，当时频分析模块206产生时频分析信息TF_IF0后，可以将其送至 影像分析模块502。此时，影像分析模块502就可以将时频分析信息TF_IF0进行影像处理， 并且产生一影像处理信息IM_IF0，如图6所示。图6示出了依照本发明的一实施例的一种图5中的影像处理信息IM_IF0的示意 图。请合并参照图5和图6，在本实施例中，影像分析模块502可以将时频分析信息TF_IF0 所显示的频率对时间的分布图进行网格化。在图6中，无能量集中的区域可以呈现白色的 底层。相对地，若是绕组线圈发生层间短路，则可以在对应的区域中以黑点的形式来显示， 例如黑点602和604。当影像分析模块502产生影像处理信息IM_IF0后，可以将其送至识别模块504进 行识别。在本实施例中，识别模块504可以对影像处理信息IM IFO进行图形识别。例如， 白色底层的区域可以被解读为“0”的数据，而黑点的区域则可以被解读为“1”的数据。在 一些实施例中，识别模块504可以利用计算机系统，例如桌上型计算机、膝上型计算机、便携式计算机等来实现，并且可以利用类神经网络学习来识别影响处理信息IM_IF0。在一些选择的实施例中，当识别模块504判断影像处理信息IM_IF0中有黑点时， 则可以输出一警示信息AM给输出模块208。此警示信息AM例如是一文字信息，可以显示在 输出模块208的屏幕上，或是传送一语音信息给输出模块208，并且利用扬声器播放出来， 以提醒检测人员。综上所述，由于本发明显示给检测人员看的信息，是一时频分析信息。因此，任何 人，即便不具有特殊的专长，都可以在没有对照组的情况下，而精准地判断出绕组线圈是否 发生层间网络，因此本发明可以有效地提升检测的可靠度。另一方面，本发明仅是将撷取数 据进行时频分析，因此不需要耗费太高的硬件成本，或是太复杂的运算。此外，本发明还可以将时频分析信息进行影像处理，并对影像处理信息进行识别， 而自行判断是否发生层间短路。因此，本发明也可以应用于大量生产的领域，而减少人力成 本的支出。虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，本领域的技术人员， 在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作若干的更动与润饰，故本发明的保护范围以 本发明的权利要求为准。
权利要求
1.一种绕线制品检测机台，包括一脉冲产生模块，耦接该绕线制品，以在该绕线制品的绕组线圈的两端给予一高压脉 冲电力；一撷取模块，耦接该绕线制品，以利用电压分流的方式撷取在该绕组线圈中通电历程 的电压值，并产生一撷取数据；以及一时频分析模块，耦接该撷取模块，以将该撷取数据进行一时频转换运算，并获得一时 频分析信息，其显示该绕线制品的绕组线圈是否发生层间短路。
2.如权利要求1所述的检测机台，还包括一输出模块，耦接该时频分析模块，以输出该 时频分析信息。
3.如权利要求2所述的检测机台，其中该输出模块包括一显示器。
4.如权利要求1所述的检测机台，还包括一影像分析模块，耦接该时频分析模块，以对该时频分析信息进行影像处理，并产生一 影像处理信息；以及一识别模块，耦接该影像分析模块，以识别该影像处理信息，并依据该影像处理信息来 判断该绕组线圈是否发生层间短路。
5 如权利要求1所述的检测机台，其中该撷取模块包括 一电压分流电路，从该绕组线圈接收分流的电压；一衰减器，耦接该电压分流电路，以将分流的电压进行衰减；以及 一讯号撷取卡，耦接该衰减器，用以接收衰减后的电压讯号，以撷取在绕组线圈中通电 历程的电压值。
6.如权利要求1所述的检测机台，其中该绕线制品包括马达、发电机、以及变压器。
7.—种绕线制品层间短路的检测方法，适用于一绕线制品，而该检测方法包括下列步骤在该绕线制品的绕组线圈的两端输入一高压脉冲电力； 撷取该绕组线圈的通电历程的电压值，并产生一撷取数据；以及 将该撷取数据进行一时频转换运算，并产生一时频分析信息，以显示该绕组线圈是否 发生层间短路。
8.如权利要求7所述的检测方法，还包括输出该时频分析信息。
9.如权利要求7所述的检测方法，还包括下列步骤 将该时频分析信息进行影像处理，并产生一影像处理信息；识别该影像处理信息，以判断该绕组线圈是否发生层间短路；以及 当判断该绕组线圈发生层间短路时，则发出一警示讯息。
10.如权利要求7所述的检测方法，其中该时频转换运算，包括小波转换运算、短时傅 立叶转换运算、以及黄锷法。
全文摘要
一种绕线制品检测机台及其层间短路的检测方法，包括在一绕线制品的绕组线圈的两端输入一高压脉冲电力，并且撷取绕组线圈的通电历程的电压值，而产生一撷取数据。特别的是，本发明的检测方法可以将撷取数据进行一时频转换运算，并且产生一时频分析信息，以显示绕组线圈是否发生层间短路。
文档编号G01R31/06GK102087328SQ20091024719
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者王俊杰, 郭永麟, 钟裕亮, 陈来胜 申请人:财团法人工业技术研究院