大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)方法及采用該方法的在線檢測(cè)系統(tǒng)，所述在線檢測(cè)系統(tǒng)包括大力矩低速永磁同步電機(jī)、控制裝置以及用于獲得電機(jī)電壓信號(hào)的信號(hào)采集裝置，所述信號(hào)采集裝置為用于采集電機(jī)電壓輸入信號(hào)的電壓傳感器和/或?yàn)槟軌蜉敵銎潆妷狠敵鲂盘?hào)的變頻器。所述在線檢測(cè)方法為獲得電機(jī)的電壓信號(hào)，以所述電壓信號(hào)用作體現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行速度的傳感信號(hào)或者根據(jù)所述電壓信號(hào)計(jì)算獲得電機(jī)的電機(jī)運(yùn)行速度數(shù)據(jù)，所述電機(jī)為永磁同步電機(jī)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，信號(hào)檢測(cè)方便、快速、精確、可靠，特別適用于大力矩低速永磁同步電機(jī)以及基于這種電機(jī)的起重機(jī)無(wú)齒輪起升機(jī)構(gòu)的荷載/電機(jī)運(yùn)行速度檢測(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)系統(tǒng)，還涉及一種采 用這種檢測(cè)系統(tǒng)的大力矩低速永磁同步電機(jī)電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)定方法，適用于永磁同 步電機(jī)特別是低速大力矩外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)以及基于這種電機(jī)的起重機(jī)無(wú)齒輪起升機(jī) 構(gòu)的電機(jī)/卷筒運(yùn)行速度檢測(cè)。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有電機(jī)及起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的電機(jī)運(yùn)行速度通常采用在轉(zhuǎn)軸上連接編碼器的方 式檢測(cè)，對(duì)于中軸不同的外轉(zhuǎn)子電機(jī)，則可以設(shè)置與外轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的編碼器進(jìn)行電機(jī)運(yùn) 行速度的檢測(cè)，但基于設(shè)備結(jié)構(gòu)、體積和現(xiàn)場(chǎng)條件等方面的考慮，采用編碼器進(jìn)行電機(jī)速度 的檢測(cè)并非適于所有電機(jī)，特別是大力矩低速永磁同步電機(jī)，例如對(duì)于起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)， 現(xiàn)實(shí)中部分運(yùn)行機(jī)構(gòu)并未設(shè)置編碼器，因此就需要開(kāi)發(fā)出新的檢測(cè)技術(shù)以適應(yīng)不同場(chǎng)合的 需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行 速度在線檢測(cè)系統(tǒng)，還提供了該系統(tǒng)的電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)方法，可以方便、有效、精確 在線檢測(cè)電機(jī)的電機(jī)運(yùn)行速度。
[0004] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案： 一種大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)方法：獲得電機(jī)的電壓信號(hào)，以所述 電壓信號(hào)用作體現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行速度的傳感信號(hào)或者根據(jù)所述電壓信號(hào)計(jì)算獲得電機(jī)的電機(jī) 運(yùn)行速度數(shù)據(jù)，所述電機(jī)為永磁同步電機(jī)。
[0005] -種采用上述方法的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)系統(tǒng)，包括大力 矩低速永磁同步電機(jī)、控制裝置以及用于獲得電機(jī)電壓信號(hào)的信號(hào)采集裝置，所述信號(hào)采 集裝置為用于米集電機(jī)電壓輸入信號(hào)的電壓傳感器和/或?yàn)槟軌蜉敵銎潆妷狠敵鲂盘?hào)的 用于向電機(jī)供電的變頻器，所述信號(hào)采集裝置的電壓信號(hào)輸出端通過(guò)信號(hào)線連接所述控制 裝置的電機(jī)運(yùn)行速度信號(hào)輸入端。
[0006] 本發(fā)明的有益效果：根據(jù) 申請(qǐng)人:的研究發(fā)現(xiàn)，在永磁同步電機(jī)實(shí)際條件確定的合 理檢測(cè)范圍內(nèi)，電機(jī)運(yùn)行速度與電機(jī)電壓（電機(jī)的輸入電壓)存在正相關(guān)關(guān)系，圖2顯示了一 種用作起重機(jī)無(wú)齒輪起升機(jī)構(gòu)的大力矩低速永磁同步電機(jī)的電壓/轉(zhuǎn)速曲線，該曲線為一 上升的單曲線，在任意確定的電壓下都對(duì)應(yīng)于確定的電機(jī)運(yùn)行速度，因此依據(jù)電機(jī)電壓可 以計(jì)算得出電機(jī)的電機(jī)運(yùn)行速度，也可以根據(jù)實(shí)際需要直接將所采集的電壓信號(hào)用作體現(xiàn) 電機(jī)運(yùn)行速度的傳感信號(hào)送入相應(yīng)的監(jiān)控裝置，監(jiān)視或控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，但需要限定 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速時(shí)，可以根據(jù)電機(jī)運(yùn)行速度與電壓之間的關(guān)系設(shè)定確認(rèn)電機(jī)運(yùn)行速度超速的 電壓信號(hào)閾值，當(dāng)所采集的電壓信號(hào)達(dá)到或超過(guò)給定的電壓信號(hào)閾值時(shí)，啟動(dòng)超速保護(hù)動(dòng) 作，由此為電機(jī)運(yùn)行速度的在線檢測(cè)提供了一種便捷的方式，特別是考慮到現(xiàn)有技術(shù)下電 機(jī)的監(jiān)控裝置一般都設(shè)有能夠在線檢測(cè)電機(jī)電壓的電壓傳感器(包括具有這種功能的其他 元件/裝置)，由此極大地方便了電機(jī)運(yùn)行速度信號(hào)的采集及電機(jī)運(yùn)行速度的監(jiān)視和控制。 同時(shí)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)下的編碼器，有助于使整體結(jié)構(gòu)更為優(yōu)化，減少器件數(shù)量，降低成本， 減小體積占用和對(duì)場(chǎng)地大小的要求，便于安裝和維護(hù)。本發(fā)明通過(guò)直接檢測(cè)電壓信號(hào)的方 式替代了現(xiàn)有編碼器依據(jù)旋轉(zhuǎn)信號(hào)產(chǎn)生所需電信號(hào)的檢測(cè)方式，方便、快速、精確、可靠，能 夠滿足起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)等若干場(chǎng)合下的檢測(cè)要求。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1是本發(fā)明涉及的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明涉及的電機(jī)電壓與電機(jī)運(yùn)行速度關(guān)系曲線的一個(gè)實(shí)例，該實(shí)例中采用低 速大力矩永磁外轉(zhuǎn)子同步電機(jī)直接用作起重機(jī)的無(wú)齒輪起升機(jī)構(gòu)，其外轉(zhuǎn)子作為起重機(jī)鋼 絲繩卷繞系統(tǒng)的鋼絲繩卷筒，直接卷繞鋼絲繩。

【具體實(shí)施方式】
[0008] 本發(fā)明提供了一種大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)方法：獲得電機(jī)的 電壓信號(hào)，以所述電壓信號(hào)用作體現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行速度的傳感信號(hào)或者根據(jù)所述電壓信號(hào)計(jì)算 獲得電機(jī)的電機(jī)運(yùn)行速度數(shù)據(jù)，所述電機(jī)可以為永磁同步電機(jī)，特別是大力矩低速永磁同 步電機(jī)。
[0009] 所述電機(jī)的電壓信號(hào)為通過(guò)電壓傳感器采集的電機(jī)電壓輸入信號(hào)和/或從用于 向所述電機(jī)供電的變頻器獲得的變頻器電壓輸出信號(hào)。所述電機(jī)的電壓信號(hào)為電機(jī)的定子 電壓信號(hào)。
[0010] 可以設(shè)定電機(jī)運(yùn)行速度超速時(shí)的電壓閾值，當(dāng)所獲得的電壓信號(hào)達(dá)到或超過(guò)設(shè)定 的電壓閾值時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)超速報(bào)警或控制執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。
[0011] 作為一個(gè)重要的應(yīng)用，所述電機(jī)可以為外轉(zhuǎn)子電機(jī)，用作起重機(jī)的無(wú)齒輪起升機(jī) 構(gòu)，所述電機(jī)的外轉(zhuǎn)子用作起升機(jī)構(gòu)的卷筒，連接并卷繞起重機(jī)的鋼絲繩，由此解決現(xiàn)有技 術(shù)下因未設(shè)置編碼器導(dǎo)致的無(wú)法知道電機(jī)運(yùn)行速度以及雖然有測(cè)速裝置但測(cè)速不準(zhǔn)的技 術(shù)問(wèn)題。
[0012] 該方法中以所述電壓信號(hào)用作體現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行速度的傳感信號(hào)或者 根據(jù)所述電壓信號(hào)計(jì)算獲得電機(jī)運(yùn)行速度數(shù)據(jù)的方式是：使所述電機(jī)處于 A =〇的矢量控制狀態(tài)，這種狀態(tài)下電機(jī)運(yùn)行速度與定子電壓呈確定的正相關(guān)關(guān)系，其具體 的數(shù)值關(guān)系通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，通常通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定永磁同步電機(jī)在不同運(yùn)行速度下的電壓值， 得出電壓U與電機(jī)運(yùn)行速度V的關(guān)系V=KU (K為電壓與速度關(guān)系系數(shù))。再通過(guò)控制裝置 根據(jù)電壓與電機(jī)運(yùn)行速度關(guān)系計(jì)算出實(shí)時(shí)的電機(jī)運(yùn)行速度。另外，為使所得出的電機(jī)運(yùn)行 速度V更為精準(zhǔn)，在實(shí)驗(yàn)和/或計(jì)算時(shí)可以將其他影響因素一并考慮進(jìn)去或?qū)τ来磐诫?機(jī)運(yùn)行時(shí)一些特殊情況進(jìn)行處理。
[0013] 參見(jiàn)圖1，本發(fā)明還提供了一種采用上述大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線 檢測(cè)方法的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)系統(tǒng)，包括大力矩低速永磁同步電 機(jī)、控制裝置以及用于獲得電機(jī)電壓信號(hào)的信號(hào)采集裝置，所述信號(hào)采集裝置為用于采集 電機(jī)電壓輸入信號(hào)的電壓傳感器和/或?yàn)槟軌蜉敵銎潆妷狠敵鲂盘?hào)的變頻器，所述信號(hào)米 集裝置的電壓信號(hào)輸出端通過(guò)信號(hào)線連接所述控制裝置的電機(jī)運(yùn)行速度信號(hào)輸入端。
[0014] 所述電機(jī)電壓信號(hào)為所述大力矩低速永磁同步電機(jī)的定子電壓信號(hào)。所述電壓傳 感器優(yōu)選為電壓互感器。
[0015] 通過(guò)所獲得的電機(jī)電壓信號(hào)就可以計(jì)算出電機(jī)的電機(jī)運(yùn)行速度數(shù)據(jù)，或者直接將 電壓信號(hào)接入相應(yīng)控制裝置的電機(jī)運(yùn)行速度信號(hào)輸入端進(jìn)行相應(yīng)的處理和控制。由于現(xiàn)有 技術(shù)下采用編碼器進(jìn)行的運(yùn)行速度檢測(cè)，輸出的信號(hào)與上述電壓傳感器輸出的信號(hào)性能相 同，都是與電機(jī)運(yùn)行速度正相關(guān)的電輸出（電流和/或電壓)，因此所述控制裝置可以采用現(xiàn) 有技術(shù)下任意適宜的控制裝置。
[0016] 例如，所述控制裝置可以為超速報(bào)警器和/或用于控制所述電機(jī)工作的電機(jī)控制 柜，由此在超速情況下進(jìn)行報(bào)警和/或以設(shè)定的方式控制電機(jī)停止工作。
[0017] 作為上述各技術(shù)方案的一個(gè)重要的應(yīng)用，所述電機(jī)可以為外轉(zhuǎn)子電機(jī)，用作起重 機(jī)的無(wú)齒輪起升機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)的外轉(zhuǎn)子用作起升機(jī)構(gòu)的卷筒，連接并卷繞起重機(jī)的鋼絲 繩，由此解決現(xiàn)有技術(shù)下因測(cè)速不準(zhǔn)確導(dǎo)致的技術(shù)問(wèn)題。
[0018] 為表述上的便利，本發(fā)明所稱(chēng)電機(jī)為電動(dòng)機(jī)。
[0019] 為了表述上的便利，除特別說(shuō)明外，本發(fā)明所稱(chēng)大力矩低速永磁同步電機(jī)泛指這 種電機(jī)及基于這種電機(jī)的各種具體應(yīng)用形式，例如基于低速大力矩外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的 起重機(jī)無(wú)齒輪起升機(jī)構(gòu)。
[0020] 本發(fā)明所稱(chēng)基于低速大力矩外轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的起重機(jī)無(wú)齒輪起升機(jī)構(gòu)是指 以將這種電機(jī)的外轉(zhuǎn)子用作起升機(jī)構(gòu)的卷筒直接纏繞和牽制鋼絲繩進(jìn)行起升作業(yè)的起重 機(jī)起升機(jī)構(gòu)，這種起升機(jī)構(gòu)不需要設(shè)置齒輪箱，由此極大地簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，減小了體積，降低 了能耗，減少了故障，方便了操作和維護(hù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)方法，其特征在于獲得電機(jī)的電壓 信號(hào)，以所述電壓信號(hào)用作體現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行速度的傳感信號(hào)或者根據(jù)所述電壓信號(hào)計(jì)算獲得 電機(jī)的電機(jī)運(yùn)行速度數(shù)據(jù)，所述電機(jī)為永磁同步電機(jī)。
2. 如權(quán)利要求1所述的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)方法，其特征在于 所述電機(jī)的電壓信號(hào)為通過(guò)電壓傳感器采集的電機(jī)電壓輸入信號(hào)和/或從用于向所述電 機(jī)供電的變頻器獲得的變頻器電壓輸出信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求2所述的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)方法，其特征在 于設(shè)定電機(jī)運(yùn)行速度超速時(shí)的電壓閾值，當(dāng)所獲得的電機(jī)電壓達(dá)到或超過(guò)設(shè)定的電壓閾值 時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)超速報(bào)警/控制動(dòng)作。
4. 如權(quán)利要求3所述的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)方法，其特征在于 所述電機(jī)為外轉(zhuǎn)子電機(jī)，用作起重機(jī)的無(wú)齒輪起升機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)的外轉(zhuǎn)子用作起升機(jī)構(gòu) 的卷筒，連接并卷繞起重機(jī)的鋼絲繩。
5. 如權(quán)利要求1、2、3或4所述的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢 測(cè)方法，其特征在于以所述電壓信號(hào)用作體現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行速度的傳感信號(hào)或者根據(jù) 所述電壓信號(hào)計(jì)算獲得電機(jī)的電機(jī)運(yùn)行速度數(shù)據(jù)的方式是：根據(jù)所述電機(jī)處于 A =〇的矢量控制狀態(tài)時(shí)，電機(jī)運(yùn)行速度與定子電壓之間的確定的正相關(guān)關(guān)系，以所述電壓 信號(hào)作為體現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行速度的傳感信號(hào)或者根據(jù)所述電壓信號(hào)計(jì)算獲得所述電機(jī)運(yùn)行速 度。
6. -種米用權(quán)利要求1-5中任意一種方法的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線 檢測(cè)系統(tǒng)，包括大力矩低速永磁同步電機(jī)、控制裝置以及用于獲得電機(jī)電壓信號(hào)的信號(hào)采 集裝置，其特征在于所述信號(hào)采集裝置為用于采集電機(jī)電壓輸入信號(hào)的電壓傳感器和/或 為能夠輸出其電壓輸出信號(hào)的變頻器，所述信號(hào)采集裝置的電壓信號(hào)輸出端通過(guò)信號(hào)線連 接所述控制裝置的電機(jī)運(yùn)行速度信號(hào)輸入端。
7. 如權(quán)利要求6所述的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 所述電機(jī)電壓信號(hào)為所述大力矩低速永磁同步電機(jī)的定子電壓信號(hào)。
8. 如權(quán)利要求7所述的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 所述電壓傳感器為電壓互感器。
9. 如權(quán)利要求8所述的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 所述控制裝置為超速報(bào)警器和/或用于控制所述電機(jī)工作的電機(jī)控制柜。
10. 如權(quán)利要求6、7、8或9所述的大力矩低速永磁同步電機(jī)運(yùn)行速度在線檢測(cè)系統(tǒng)，其 特征在于所述電機(jī)為外轉(zhuǎn)子電機(jī)，用作起重機(jī)的無(wú)齒輪起升機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)的外轉(zhuǎn)子用作 起升機(jī)構(gòu)的卷筒，連接并卷繞起重機(jī)的鋼絲繩。
【文檔編號(hào)】H02P21/14GK104158461SQ201410414118
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】喻連生, 屈吉華, 郭希文 申請(qǐng)人:樟樹(shù)市至晟鍛造有限公司