[發明專利]三相永磁同步電動機的堵轉轉矩檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201210197538.7
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102735381A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 劉家寧
• 申請（專利權）人: 北京中陸航星機械動力科技有限公司
• 主分類號: G01L3/00
• 分類號: G01L3/00
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 劉淑敏

技術領域

本發明涉及電動機檢測技術，尤其涉及三相永磁同步電動機的堵轉轉矩檢測裝置及方法，該類電動機又稱為永磁同步電機（PMSM，Permanent?Magnet?Synchronous?Motor），在國標GB/T21418-2008《永磁無刷電動機系統通用技術條件》中也稱為永磁交流伺服電動機，其三相繞組一般采用星形連接方式，是線反電勢波形近似為正弦波的永磁無刷電動機。

背景技術

電動機作為一種典型的能量轉換裝置，實現將電能轉換為機械能的功能。電動機的輸入功率可用電壓U（單位V）與電流I（單位A）的乘積來衡量，而輸出功率用輸出轉速n（單位rad/s）和輸出轉矩T（單位N.m）的乘積來衡量。輸出轉矩T作為電動機輸出能力的基本衡量指標，是必要的檢測指標。

三相永磁同步電動機在自同步運行時，要求向電動機三相繞組輸入與定子、轉子相對位置θ有關的三相正弦電流，以使電動機向負載輸出恒定的機械轉矩。

Iu=I*sin(θ)；

Iv=I*sin(θ-2*π/3)；

Iw=I*sin(θ-4*π/3)。

上式中，Iu、Iv、Iw分別是三相電流，I是相電流幅值。定子、轉子相對位置θ隨著電動機的轉動而改變。

當電動機連續旋轉并輸出恒定轉矩時，需要保持輸入到三相繞組上的相電流幅值I不變，而施加給三相繞組的電流應該根據電動機定子、轉子相對位置θ的改變而改變。

為了測量電動機在一定相電流幅值輸入情況下的輸出轉矩，必須保證電動機三相繞組中輸入正確的電流值，因此必須采用合適的位置傳感方式精確測量電動機定子、轉子的相對位置θ。

通常情況下，三相永磁同步電動機的直接轉矩檢測需要將電動機、位置傳感器和交流伺服驅動器組成永磁無刷電動機系統，并在轉矩控制運行方式下進行。這種方法必須配置交流伺服驅動器和轉子位置傳感器。相比較于直流電源，大電流的交流伺服驅動器價格高昂，尤其是在對分裝式電動機進行轉矩檢測時，還必須考慮轉子位置傳感器的安裝。這無疑增加了轉矩檢測裝置的復雜性和檢測成本。

圖1為現有轉矩檢測裝置示意圖，如圖1所示，使用該檢測裝置時，檢測者通過輸入到交流伺服驅動器的電流指令對電動機繞組施加轉矩檢測所需要的電流，再用轉矩檢測設備測量電動機的輸出轉矩。當不具備交流伺服驅動器和轉子位置傳感器時，無法采用傳統方法進行三相永磁同步電動機的轉矩測試。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種三相永磁同步電動機的堵轉轉矩檢測裝置及方法，能夠省去轉子位置傳感器和交流伺服驅動器，簡化轉矩檢測裝置，以降低檢測成本。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種三相永磁同步電動機的堵轉轉矩檢測裝置，包括電動機、轉矩檢測設備、直流電源、電流表和繞組連接器；所述直流電源的輸出端連接繞組連接器的接線端后，對電動機施加轉矩檢測所需要的直流電流；所述直流電源與繞組連接器之間，還接有電流表；所述電動機的轉矩輸出端與所述轉矩檢測設備相連。

其中，所述繞組連接器的連接方式為：任意兩相繞組并聯后，再與剩下一相繞組串聯；所述串聯、并聯后的兩個繞組的引出線頭分別接至直流電源的正、負極。

所述繞組連接器的連接方式為：任意兩相繞組引出線分別接至直流電源的正、負極，剩下一相繞組懸空。

一種三相永磁同步電動機的堵轉轉矩檢測方法，包括：

A、將電動機置于空載狀態，通過直流電源對繞組施加一定電流，使電動機定子磁場和轉子磁場相互吸引而鎖定在特定位置，并將此時的定子和轉子相對位置標記為參考零位；

B、保持電動機繞組連接方式不變，以所述參考零位為基準，將電動機定子或者轉子旋轉n*360±90^。電角度，使電動機定子磁場和轉子磁場正交，確定此位置為轉矩測試時的電動機轉矩測量位置；其中，0≤n＜電動機極對數p之間的整數，正號、負號分別對應不同的轉矩方向；

C、用直流電源對電動機繞組施加轉矩檢測所需要的堵轉電流，用轉矩檢測設備測量電動機在該電流下的電磁轉矩。

其中，步驟A所述繞組的連接方法為：將任意兩相繞組并聯后，再與剩下一相繞組串聯，將所述串聯、并聯后的繞組的兩個引出線頭分別接至直流電源的正、負極。

其中，步驟A所述繞組的連接方法為：將任意兩相繞組引出線分別接至直流電源的正、負極，剩下一相繞組懸空。

本發明所提供的三相永磁同步電動機的堵轉轉矩檢測裝置及方法，具有以下優點：