CN106226607A - 无刷直流电机的故障检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无刷直流电机的故障检测方法及装置，该故障检测方法包括以下步骤：在接收到故障测试指令时，控制三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关导通，并控制三相定子绕组中另外两相定子绕组的下桥臂开关导通；采集另外两相定子绕组的工作电流；当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定无刷直流电机缺相。本发明在无刷直流电机总装测试时，实现检测出无刷直流电机缺相的故障。

Description

无刷直流电机的故障检测方法及装置

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种无刷直流电机的故障检测方法及装置。

背景技术

无刷直流电机缺相是其比较常见的故障，当无刷直流电机在缺相时，可能造成电机无法启动或者能启动，但是会导致电机长时间缺相运行而温度上升，使电机烧毁。

目前，在无刷直流电机的生产过程中，一般是在总装工序时，将驱动器装入电机定子，组装过程中，可能由于定子绕组与驱动器焊接不良、开关接触不良、导线接头松动或断线等原因而导致电机缺相故障，而组装后一般是对电机进行过流、过压以及过热等故障检测，并没有针对电机缺相故障的检测。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种无刷直流电机的检测方法，旨在无刷直流电机总装测试时，实现检测出无刷直流电机缺相的故障。

为实现上述目的，本发明提出一种无刷直流电机的故障检测方法，所述无刷直流电机包括三相定子绕组，该故障检测方法包括以下步骤：

在接收到故障测试指令时，控制所述三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关导通，并控制所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的下桥臂开关导通；

采集所述另外两相定子绕组的工作电流；

当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定所述无刷直流电机缺相。

优选地，所述当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定所述无刷直流电机缺相的步骤包括：

在所述三相定子绕组中另外两相定子绕组中的其中一相定子绕组的工作电流为零时，则确定该相电流为零的定子绕组缺相。

优选地，所述当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定所述无刷直流电机缺相的步骤包括：

在所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的工作电流均为零时，则确定导通的上桥臂开关对应的一相定子绕组缺相。

优选地，所述当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定所述无刷直流电机缺相的步骤之后包括：

确定所述三相定子绕组的哪一相定子绕组缺相，并根据缺相的定子绕组输出对应的故障报警信号。

优选地，所述当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定所述无刷直流电机缺相的步骤之后还包括：

控制所述三相定子绕组的所有上桥臂开关和下桥臂开关均关断。

本发明还提供一种无刷直流电机的故障检测装置，所述无刷直流电机包括三相定子绕组，该故障检测装置包括：

控制模块，用于在接收到故障测试指令时，控制所述三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关导通，并控制所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的下桥臂开关导通；

采样模块，用于采集所述另外两相定子绕组的工作电流；

故障确定模块，用于当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定所述无刷直流电机缺相。

优选地，所述故障确定模块包括：

第一故障确定单元，用于在所述三相定子绕组中另外两相定子绕组中的其中一相定子绕组的工作电流为零时，则确定该相电流为零的定子绕组缺相。

优选地，所述故障确定模块还包括：

第二故障确定单元，用于在所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的工作电流均为零时，则确定导通的上桥臂开关对应的一相定子绕组缺相，输出第一报警信号。

优选地，所述无刷直流电机的故障检测装置还包括：

故障报警装置，用于确定所述三相定子绕组的哪一相定子绕组缺相，并根据缺相的定子绕组输出对应的故障报警信号。

优选地，所述控制模块，还用于在所述故障确定模块确定所述无刷直流电机的缺相故障之后，控制所述三相定子绕组的所有上桥臂开关和下桥臂开关均关断。

本发明无刷直流电机的故障检测方法通过控制三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关导通，并控制所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的下桥臂开关导通，使得三相定子绕组与逆变器的桥臂开关形成对应的电流回路，进而通过检测电流回路上的工作电流来确定三相定子绕组缺相的位置，并输出相应的报警信号，同时控制所述逆变器驱动所述三相定子绕组的所有上桥臂开关和下桥臂开关均关断，这样，测试工作人员便可根据对应的故障报警信号，快速地定位电机定子绕组所缺相的位置，从而方便对该电机进行检修，提高了工作效率，进而提高了生产质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明无刷直流电机的故障检测方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明无刷直流电机的故障检测方法另一实施例的流程示意图；

图3为图2所示无刷直流电机的故障检测方法中步骤30的细化流程示意图；

图4为本发明无刷直流电机的故障检测装置一实施例的结构框图；

图5为图4所示无刷直流电机的故障检测装置中故障确定模块的结构框图；

图6为本发明无刷直流电机中逆变器与定子绕组的电路结构示意图。

本发明的目的、功能特点及优点的实现，将结合实施例，并参照附图作进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图6，本发明的无刷直流电机包括三相定子绕组以及用于驱动所述三相定子绕组工作的逆变器，该逆变器具有对应每一相定子绕组的上桥臂开关(S1/S2/S3)和下桥臂开关(S4/S5/S6)，各相定子绕组的上桥臂开关(S1/S2/S3)和下桥臂开关(S4/S5/S6)可通过输入开关驱动信号，以控制相应相的定子绕组通电而形成工作回路，从而使无刷直流电机工作。具体地，三相定子绕组分别为U相定子绕组、V相定子绕组及W相定子绕组，其中，U相定子绕组对应逆变器的上桥臂开关S1和下桥臂开关S4，U相定子绕组对应逆变器的上桥臂开关S2和下桥臂开关S5，U相定子绕组对应逆变器的上桥臂开关S3和下桥臂开关S6。

需要说明的是，在无刷直流电机生产的过程中，对无刷直流电机进行总装工序时，若无刷直流电机的定子绕组与驱动器焊接不良时，则很容易造成电机缺相。而无刷直流电机在缺相的情况下运行时，若额定负载不变，当该电机的定子绕组有两相缺相或两相以上的情况下，该电机将不会启动。当该电机的定子绕组中有一相断路而缺相时，会使得流过该相绕组的电流为零，虽然另外两相绕组的电流将会增大，但是增大的电流值却不能使该两相绕组的自生熔丝熔断，将导致电机长时间缺相运行而温度上升，使电机烧毁。

基于上述无刷直流电机，本发明提出一种无刷直流电机的故障检测方法，参照图1，在第一实施例中，本发明无刷直流电机的故障检测方法包括以下步骤：

步骤S10、在接收到故障测试指令时，控制所述三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关导通，并控制所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的下桥臂开关导通。

当接收到故障测试指令时，控制所述三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关(S1/S2/S3)导通，并控制所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的下桥臂开关(S4/S5/S6)导通，使电流从上桥臂流入定子绕组后，分别从另外两相定子绕组流出而形成两个并联的电流回路。

步骤S20、采集所述另外两相定子绕组的工作电流。

由于定子缺相故障时，三相定子绕组与逆变器的各桥臂开关不能形成电流回路，因此，通过采集另外两相定子绕组的工作电流，可以分析出无刷直流电机是否缺相。

步骤S30、当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定所述无刷直流电机缺相。

当无刷直流电机的定子绕组有两相或者三相缺相时，则该电机将不会启动，此时测试工作人员可以停机进行检修。当无刷直流电机缺相时，则至少有一相与逆变器断开连接或者可能连接不良，即通电时该相定子绕组不会有电流流过。通过控制所述三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关(S1/S2/S3)导通，并控制所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的下桥臂开关(S4/S5/S6)导通，然后采集所述另外两相定子绕组的工作电流时，则可以分析出具体是哪一相存在故障。具体地，当该电机的定子绕组中有一相缺相时，则采集到的所述另外两相定子绕组的工作电流必然为零或者接近于零(可能连接不良)，由此，在检测到另外两相定子绕组的工作电流为零或者接近于零时，就可以判断出哪一相定子绕组缺相。

故根据电机的定子绕组在某一相缺相时，该缺相的定子绕组上将不会有电流流过的特性，可以分析出电机的定子绕组的哪一相定子绕组缺相。

本发明无刷直流电机的故障检测方法，在接收到故障测试指令时，控制所述三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关(S1/S2/S3)导通，并控制所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的下桥臂开关(S4/S5/S6)导通。然后通过采样模块20采集所述另外两相定子绕组的工作电流，以使故障确定模块30获知该无刷直流电机是否缺相，以及在确定该电机缺相时，发出相应的报警信号，以便测试工作人员精确地定位电机缺相的位置进而对该缺相的无刷直流电机进行检修，从而解决了在电机的驱动器装入电机本体(总装工序)后，再对已经完成总装工序的无刷直流电机进行总装测试时，未检测由于定子绕组与驱动器焊接不良、开关接触不良、导线接头松动或断线等原因造成电机缺相的问题，提高了电机的生产质量。

参照图2，在一优选实施例中，所述步骤S30包括：

步骤S31、在所述三相定子绕组中另外两相定子绕组中的其中一相定子绕组的工作电流为零时，则确定该相电流为零的定子绕组缺相。

具体地，控制所述三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关导通时，本实施例中以U相上桥臂开关S1导通为例，同时V相下桥臂开关S5及W相下桥臂开关S6导通为例，即电流将会从U相定子绕组流入，相应的从V相定子绕组以及W相定子绕组流出，若此时检测到V相定子绕组及W相定子绕组均无电流，则可得知，V相定子绕组或W相定子绕组缺相。

在一优选实施例中，所述步骤S30包括：

步骤S32、在所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的工作电流均为零时，则确定导通的上桥臂开关对应的一相定子绕组缺相。

具体地，控制所述三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关导通时，本实施例中以U相上桥臂开关S1导通，同时V相下桥臂开关S5及W相下桥臂开关S6导通为例，即电流将会从U相定子绕组流入，相应的从V相定子绕组以及W相定子绕组流出，若此时检测到V相定子绕组及W相定子绕组均无电流，则可得知，U相定子绕组缺相。

基于上述实施例，参照图2，在执行所述步骤S30之后，所述无刷直流电机的故障检测方法还包括：

步骤S40、确定所述三相定子绕组的哪一相定子绕组缺相，并根据缺相的定子绕组输出对应的故障报警信号。

可以理解的是，该故障报警信号可采用多个不同颜色的发光二极管来表示不同的报警信号，或者采用同一的发光二极管，利用发光二极管的闪烁次数来表示不同无刷直流电机缺相的位置、以及采用蜂鸣器的鸣叫次数来表示不同的报警信号，本发明的实施例中不做限制。这样，测试工作人员便可根据对应的故障报警信号，快速地定位电机定子绕组所缺相位置，从而方便对该电机进行检修，提高工作效率。

参照图2，在一优选实施例中，在执行所述步骤S30之后，所述无刷直流电机的故障检测方法还包括：

步骤S50、控制所述三相定子绕组的所有上桥臂开关(S1/S2/S3)和下桥臂开关(S4/S5/S6)均关断。

具体地，步骤S40及步骤S50可同时进行。在输出对应的报警信号的同时，通过控制无刷直流电机的三相定子绕组的所有上桥臂开关(S1/S2/S3)和下桥臂开关(S4/S5/S6)均关断，以控制该无刷直流电机停止工作，从而实现对无刷直流电机的保护，避免无刷直流电机在缺相的情况下长时间工作而损坏电机。

综上，本发明无刷直流电机的故障检测方法通过控制三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关(S1/S2/S3)导通，并控制所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的下桥臂开(S4/S5/S6)关导通，使得三相定子绕组与逆变器的桥臂开关形成对应的电流回路，进而通过检测电流回路上的工作电流来确定三相定子绕组缺相的位置，并输出相应的报警信号，同时控制所述逆变器驱动所述三相定子绕组的所有上桥臂开关(S1/S2/S3)和下桥臂开关(S4/S5/S6)均关断，这样，测试工作人员便可根据对应的故障报警信号，快速地定位电机定子绕组所缺相的位置，从而方便对该电机进行检修，提高了工作效率，进而提高了生产质量。

基于上述无刷直流电机，参照图4，本发明还提出一种无刷直流电机的故障检测装置，该故障检测装置包括：

控制模块10，用于在接收到故障测试指令时，控制所述三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关(S1/S2/S3)导通，并控制所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的下桥臂开关(S4/S5/S6)导通。

本实施例中，控制模块10可以采用分立元件组成的电路来实施，也可以采用集成芯片来实施，本实施例中，控制模块10优选采用无刷直流电机的驱动控制芯片来实施。

采样模块20，用于采集所述另外两相定子绕组的工作电流，参照图6，在一优选实施例中，采样模块20包括第一采样电阻R1及第二采样电阻R2，其中，在控制模块控制U相上桥臂开关S1导通时，相应的控制V相下桥臂开关S5及W相下桥臂开关S6导通的情况下，第一采样电阻R1设置于V相下桥臂开关S5的输出端与无刷直流电机的负电压端之间；第二采样电阻R2设置于W相下桥臂开关S6的输出端与无刷直流电机的负电压端之间。

故障确定模块30，用于当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定所述无刷直流电机缺相。

需要说明的是，故障确定模块30可以为检测表，检测表中存储有定子绕组的工作电流对应的检测值的预设值，若检测表中存在与工作电流相同或相似的检测值的预设值，则确定所述无刷直流电机缺相。故障确定模块30还可以为比较器，若定子绕组的工作电流小于比较器的下限值，则确定所述无刷直流电机缺相。

本发明无刷直流电机的故障检测装置，通过控制模块10在接收到故障测试指令时，控制所述三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关(S1/S2/S3)导通，并控制所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的下桥臂开关(S4/S5/S6)导通。然后通过采样模块20采集所述另外两相定子绕组的工作电流，以使故障确定模块30获知该无刷直流电机是否缺相，以及在确定该电机缺相时，发出相应的报警信号，本发明无刷直流电机的故障检测装置在无刷直流电机总装测试时，实现检测出无刷直流电机缺相的故障。

参照图5，进一步地，所述故障确定模块30包括第一故障确定单元31，用于在所述三相定子绕组中另外两相定子绕组中的其中一相定子绕组的工作电流为零时，则确定该相电流为零的定子绕组缺相。

具体地，三相定子绕组中另外两相定子绕组中的其中一相定子绕组工作电流为零时，假设电流从U相定子绕组流入，若V相定子绕组有电流流出而W相定子绕组无电流，则可以确定W相定子绕组缺相定子绕组，反之则表示V相定子绕组缺相。

进一步地，所述故障确定模块30还包括第二故障确定单元32，用于在所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的工作电流均为零时，则确定导通的上桥臂开关对应的一相定子绕组缺相。

具体地，假设电流从U相定子绕组流入，若V相定子绕组及W相定子绕组均无电流，则可以确定U相定子绕组缺相。

进一步地，所述控制模块10，还用于在所述故障确定模块30确定所述无刷直流电机的缺相故障之后，控制所述三相定子绕组的所有上桥臂开关(S1/S2/S3)和下桥臂开关(S4/S5/S6)均关断。

基于上述实施例，该无刷直流电机的故障检测装置还进一步包括故障报警装置40，用于确定所述三相定子绕组的哪一相定子绕组缺相，并根据缺相的定子绕组输出对应的故障报警信号。

本实施例中，故障报警装置可以采用单个发光二极管，通过发光二极管的闪烁次数来表示不同缺相位置，故障报警装置还可以采用多个发出不同颜色的发光二极管实施，即通过不同颜色来区分不同的缺相位置，还可以采用蜂鸣器或者LCD显示屏等实施，此处不做限制。

综上，本发明无刷直流电机的故障检测装置，控制模块10控制U相上桥臂开关S1导通时，并控制V相定子绕组的下桥臂开关S5和W相定子绕组的下桥臂开关S6导通，电流将从U相定子绕组流入，从V相定子绕组及W相定子绕组流出，从而使得U相定子绕组分别与V相定子绕组和W相定子绕组形成电流回路。然后通过采样模块20对检测V相定子绕组和W相定子绕组的电流，以使故障确定模块30获知该无刷直流电机是否缺相，以及在确定该电机缺相时，通过故障报警装置40发出相应的报警信号，以便测试工作人员精确地定位电机缺相的位置进而对该缺相的无刷直流电机进行检修，从而解决了在电机的驱动器装入电机本体(总装工序)后，再对已经完成总装工序的无刷直流电机进行总装测试时，未检测由于定子绕组与驱动器焊接不良、开关接触不良、导线接头松动或断线等原因造成电机缺相的问题，提高了电机的生产质量。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例装置可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的装置。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无刷直流电机的故障检测方法，所述无刷直流电机包括三相定子绕组，其特征在于，该故障检测方法包括以下步骤：

在接收到故障测试指令时，控制所述三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关导通，并控制所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的下桥臂开关导通；

采集所述另外两相定子绕组的工作电流；

当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定所述无刷直流电机缺相。

2.如权利要求1所述的无刷直流电机的故障检测方法，其特征在于，所述当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定所述无刷直流电机缺相的步骤包括：

在所述三相定子绕组中另外两相定子绕组中的其中一相定子绕组的工作电流为零时，则确定该相电流为零的定子绕组缺相。

3.如权利要求1所述的无刷直流电机的故障检测方法，其特征在于，所述当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定所述无刷直流电机缺相的步骤包括：

在所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的工作电流均为零时，则确定导通的上桥臂开关对应的一相定子绕组缺相。

4.如权利要求1至3任一项所述的无刷直流电机的故障检测方法，其特征在于，所述当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定所述无刷直流电机缺相的步骤之后包括：

确定所述三相定子绕组的哪一相定子绕组缺相，并根据缺相的定子绕组输出对应的故障报警信号。

5.如权利要求1至3任一项所述的无刷直流电机的故障检测方法，其特征在于，所述当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定所述无刷直流电机缺相的步骤之后还包括：

控制所述三相定子绕组的所有上桥臂开关和下桥臂开关均关断。

6.一种无刷直流电机的故障检测装置，所述无刷直流电机包括三相定子绕组，其特征在于，该故障检测装置包括：

控制模块，用于在接收到故障测试指令时，控制所述三相定子绕组中任意一相定子绕组的上桥臂开关导通，并控制所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的下桥臂开关导通；

采样模块，用于采集所述另外两相定子绕组的工作电流；

故障确定模块，用于当采集到的工作电流满足定子缺相故障的电流条件时，则确定所述无刷直流电机缺相。

7.如权利要求6所述的无刷直流电机的故障检测装置，其特征在于，所述故障确定模块包括：

第一故障确定单元，用于在所述三相定子绕组中另外两相定子绕组中的其中一相定子绕组的工作电流为零时，则确定该相电流为零的定子绕组缺相。

8.如权利要求6所述的无刷直流电机的故障检测装置，其特征在于，所述故障确定模块还包括：

第二故障确定单元，用于在所述三相定子绕组中另外两相定子绕组的工作电流均为零时，则确定导通的上桥臂开关对应的一相定子绕组缺相，输出第一报警信号。

9.如权利要求6至8任一项所述的无刷直流电机的故障检测装置，其特征在于，所述无刷直流电机的故障检测装置还包括：

故障报警装置，用于确定所述三相定子绕组的哪一相定子绕组缺相，并根据缺相的定子绕组输出对应的故障报警信号。

10.如权利要求6至8任一项所述的无刷直流电机的故障检测装置，其特征在于，所述控制模块，还用于在所述故障确定模块确定所述无刷直流电机的缺相故障之后，控制所述三相定子绕组的所有上桥臂开关和下桥臂开关均关断。