CN115356668B - 一种电机转子磁场分布工艺检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电机转子磁场分布工艺检测领域，具体涉及一种电机转子磁场分布工艺检测方法。本发明通过设计磁场分布工艺检测模式，首先检测出电机转子的磁极对数，然后根据电机转子的磁极对数获取电机转子在电气零位时的机械角度，最后根据电机转子在电气零位时的机械角度分析电机转子的磁场分布均匀情况；本发明提供的一种检测电机转子磁场分布的方法，步骤流程简单，不需要增加过多的检测装置即可实现快速、无损对电机转子磁场分布均匀性的检测，节约了检测成本，提高了检测效率，有助于改善工艺和筛选不良品，提高了产品质量。
Description
技术领域
本发明属于电机转子磁场分布工艺检测领域，具体涉及一种电机转子磁场分布工艺检测方法。
背景技术
直流无刷永磁同步电机广泛应用于无人机领域，由于无人机对电机的控制性能要求较高，因此对于电机转子永磁体的磁场均匀性也提出了更高要求，目前永磁体的安装加工工艺难以保证磁场的均匀性，从而影响到电机的产品性能以及合格性。
公开号为CN108680878B的发明专利提供了一种电机转子永磁体磁场均匀性测试***及方法，包括控制***、组装实验平台以及原动机***，控制***包括工控电脑、开关控制柜和数据采集卡；工控电脑分别和开关控制柜、数据采集卡相连，开关控制柜和原动机***相连，组装实验平台分别和原动机***、数据采集卡相连，数据采集卡采集组装实验平台中的感应电动势，并通过工控电脑分析处理，比较不同转子位置时感应电势的对称性以判断被测永磁体磁场的均匀性是否符合要求。
其提出了一种对电机转子永磁体的磁场均匀性检测具有普遍适用性的***和方法，但是检测方法流程比较复杂，并且需要使用专用的检测装置，检测成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中电机转子永磁体磁场均匀性检测方法，检测方法流程比较复杂，并且需要使用专用的检测装置，检测成本较高的缺陷，从而提供一种电机转子磁场分布工艺检测方法。
进一步的，包括以下步骤：
检测待测电机的电机转子的磁极对数N；
根据电机转子的磁极对数N获取电机转子在电气零位时的机械角度；
根据电机转子在电气零位时的机械角度分析电机转子的磁场分布均匀情况。
进一步的，所述检测待测电机的电机转子的磁极对数N包括：
步骤S201：给定初始开环电气角度为零；
步骤S202：对待测电机施加第一电流，控制电机以第一电气角速度旋转，当开环电气角度再次为零时，记录电机转子的机械角度；
步骤S203：重复执行步骤S202，并记录M个电机转子的机械角度；
步骤S204：对相邻两次的机械角度取差值并取绝对值，然后对获得的M-1个机械角度的差值的绝对值求平均值，用电机转子旋转一圈的机械角度除以所述平均值并取整，获得电机转子的磁极对数N。
进一步的，所述根据电机转子的磁极对数N获取电机转子在电气零位时的机械角度包括：
步骤S301：给定初始开环电气角度为零；
步骤S302：对待测电机施加第二电流，控制电机转子以所述第二角速度旋转，当开环电气角度再次为零，即位于电气零位时，记录电机转子的机械角度；
步骤S303：重复执行步骤S302，并记录N个电机转子在电气零位时的机械角度。
进一步的，所述根据电机转子在电气零位时的机械角度分析电机转子的磁场分布均匀情况包括：
步骤S401：分别计算N个电机转子在电气零位时的机械角度与理论值的偏差值；
步骤S402：根据所述偏差值绘制折线图，并根据所述偏差值计算偏差值的均值和偏差值的极值；
步骤S403：结合所述折线图、偏差均值和偏差极值分析电机转子的磁场分布均匀情况。
进一步的，所述电机转子的机械角度通过编码器读取。
有益效果：
1.本发明通过设计磁场分布工艺检测模式，首先检测出电机转子的磁极对数，然后根据电机转子的磁极对数获取电机转子在电气零位时的机械角度，最后根据电机转子在电气零位时的机械角度分析电机转子的磁场分布均匀情况；本发明提供的一种检测电机转子磁场分布的方法，步骤流程简单，不需要增加过多的检测装置即可实现快速、无损对电机转子磁场分布均匀性的检测，节约了检测成本，提高了检测效率，有助于改善工艺和筛选不良品，提高了产品质量。
2.本发明提供的一种检测电机转子磁极对数的方法，通过给定初始开环电气角度为零，控制电机以第一电气角速度旋转，记录电机转子的机械角度，经过简单的分析计算即可快速准确获取电机转子的磁极对数。
3.本发明提供的一种检测电机转子的电气零位角度值的方法，通过给定初始开环电气角度为零，控制电机转子以所述第二角速度旋转，记录电机转子的机械角度，即可获取在多个电气零位时的机械角度。
4.本发明提供的一种分析电机转子的磁场分布均匀情况的方法，通过计算电机转子的电气零位角度值与理论零位角度值的偏差值，根据所述偏差值绘制折线图并计算偏差均值和偏差极值，能够快速准确分析出电机转子的磁场分布均匀性。
附图说明
图1为本发明的主要步骤流程图；
图2为本发明实施例的偏差值的角度值折线图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本实施例提供了一种电机转子磁场分布工艺检测方法，参照图1所示，一种电机转子磁场分布工艺检测方法，包括以下步骤：
步骤S1：通过指令控制开启磁场分布工艺检测模式；
步骤S2：进入磁场分布工艺检测模式，检测待测电机的电机转子的磁极对数N；
步骤S3：根据电机转子的磁极对数N获取电机转子在电气零位时的机械角度；
步骤S4：根据电机转子在电气零位时的机械角度分析电机转子的磁场分布均匀情况。
通过设计磁场分布工艺检测模式，首先检测出电机转子的磁极对数，然后根据电机转子的磁极对数获取电机转子在电气零位时的机械角度，最后根据电机转子在电气零位时的机械角度分析电机转子的磁场分布均匀情况；本发明提供的一种检测电机转子磁场分布的方法，步骤流程简单，不需要增加过多的检测装置即可实现快速、无损对电机转子磁场分布均匀性的检测，节约了检测成本，提高了检测效率，有助于改善工艺和筛选不良品，提高了产品质量。
具体来说，所述检测待测电机的电机转子的磁极对数N包括：
步骤S201：给定初始开环电气角度为零；
步骤S202：对待测电机施加第一电流，控制电机以第一电气角速度旋转，当开环电气角度再次为零时，记录电机转子的机械角度；
步骤S203：重复执行步骤S202，并记录M个电机转子的机械角度；
步骤S204：对相邻两次的机械角度取差值并取绝对值，然后对获得的M-1个机械角度的差值的绝对值求平均值，用电机转子旋转一圈的机械角度除以所述平均值并取整，获得电机转子的磁极对数N。
所述根据电机转子的磁极对数N获取电机转子在电气零位时的机械角度包括：
步骤S301：给定初始开环电气角度为零；
步骤S302：对待测电机施加第二电流，控制电机转子以所述第二角速度旋转，当开环电气角度再次为零，即位于电气零位时，记录电机转子的机械角度；
步骤S303：重复执行步骤S302，并记录N个电机转子在电气零位时的机械角度。
所述根据电机转子在电气零位时的机械角度分析电机转子的磁场分布均匀情况包括：
步骤S401：分别计算N个电机转子在电气零位时的机械角度与理论值的偏差值；
步骤S402：根据所述偏差值绘制折线图，并根据所述偏差值计算偏差值的均值和偏差值的极值；
步骤S403：结合所述折线图、偏差均值和偏差极值分析电机转子的磁场分布均匀情况。
在本实施例中，通过CAN总线发出指令开启磁场分布工艺检测模式。
以以下数据为例，在本实施例中，以uint16数据类型记录机械角度数值，范围为0~65535，此时360°对应的uint16数据值为65535，其中电机转子的机械角度数据通过编码获取。
给定开环电机角度，取M=3，即重复执行步骤S202三次，记录电机转子的3个机械角度为Zero1=4640、Zero2=9344、Zero3=14000。对这电机转子3个相邻的机械角度取差值并取绝对值，ΔZ1=|Zero2-Zero1|=4704，ΔZ2=|Zero3-Zero2|=4656，对两个差值取平均值ΔZ=（ΔZ2+ΔZ1）/2=4680，则检测得电机转子的磁极对数为N=65535/4608=14.0032≈14。
在本实施例中，电机转子的磁极对数为14，对待测电机施加第二电流，控制电机转子以所述第二角速度旋转，当开环电气角度再次为零，即位于电气零位时，记录电机转子的机械角度；根据电机转子的磁极对数，循环14次并记录下电机转子的14个机械角度。
在本实施例中，获取的14个机械角度分别为4640、9344、14000、18608、23232、27872、32544、37264、41984、46688、51360、56048、60752、65472，磁极对数为14的电机转子的14个理论零位角度值为4681、9362、14043、18724、23405、28086、32767、37448、42129、46810、51491、56172、60853、65534，将14个机械角度和14个理论值对应作差可得14个偏差值为41、18、43、116、173、214、223、184、145、122、131、124、101、62，并将14个偏差值的uint16数据转换为14个对应角度值（单位为度）即为0.23、0.10、0.24、0.64、0.95、1.18、1.22、1.01、0.80、0.67、0.72、0.68、0.55、0.34。
参照图2所示，根据偏差值的角度值作出折线图，其中横轴为电机转子的磁极序号，纵轴为对应的14个偏差值的角度值，能够直观反映出电机转子的磁场分布情况。计算可得偏差值的角度值的偏差均值为0.67，偏差极值为1.22。通过分析偏差值的角度值的偏差均值和偏差极值，能够快速定量分析电机转子的磁场分布均匀程度，从而快速筛选出不良品。
在步骤S202和S302中，通过分别施加第一电流和第二电流，分别控制电机以第一电气角速度和第二电气角速度旋转。确保施加的第一电流和第二电流能够使电机维持旋转，并使第一角速度和第二角速度尽量小，从而确保测量结果的准确；并且分别在第一电气角速度和第二电气角速度下，经过确定的时间，开环电气角度再次为零。
在本实施例中，施加第一电流和第二电流，控制电机旋转的第一电气角速度和第二电气角速度为1rad/s。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种电机转子磁场分布工艺检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测待测电机的电机转子的磁极对数N；
根据电机转子的磁极对数N获取电机转子在电气零位时的机械角度；
根据电机转子在电气零位时的机械角度分析电机转子的磁场分布均匀情况；
所述根据电机转子在电气零位时的机械角度分析电机转子的磁场分布均匀情况包括：
步骤S401：分别计算N个电机转子在电气零位时的机械角度与理论值的偏差值；
步骤S402：根据所述偏差值绘制折线图，并根据所述偏差值计算偏差值的均值和偏差值的极值；
步骤S403：结合所述折线图、偏差均值和偏差极值分析电机转子的磁场分布均匀情况。
2.根据权利要求1所述的一种电机转子磁场分布工艺检测方法，其特征在于，所述检测待测电机的电机转子的磁极对数N包括：
步骤S201：给定初始开环电气角度为零；
步骤S202：对待测电机施加第一电流，控制电机以第一电气角速度旋转，当开环电气角度再次为零时，记录电机转子的机械角度；
步骤S203：重复执行步骤S202，并记录M个电机转子的机械角度；
步骤S204：对相邻两次的机械角度取差值并取绝对值，然后对获得的M-1个机械角度的差值的绝对值求平均值，用电机转子旋转一圈的机械角度除以所述平均值并取整，获得电机转子的磁极对数N。
3.根据权利要求1所述的一种电机转子磁场分布工艺检测方法，其特征在于，所述根据电机转子的磁极对数N获取电机转子在电气零位时的机械角度包括：
步骤S301：给定初始开环电气角度为零；
步骤S302：对待测电机施加第二电流，控制电机转子以第二角速度旋转，当开环电气角度再次为零，即位于电气零位时，记录电机转子的机械角度；
步骤S303：重复执行步骤S302，并记录N个电机转子在电气零位时的机械角度。
4.根据权利要求2或3所述的一种电机转子磁场分布工艺检测方法，其特征在于，所述电机转子的机械角度通过编码器读取。
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