大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统，包括电机，所述电机设有用于获得电机电流信号的信号采集装置，所述信号采集装置为用于采集电机电流输入信号的电流传感器和/或为能够输出其电流输出信号的变频器，所述电机为外转子低速大力矩永磁同步电机，所述外转子的两端设有固定盘，位于一端的所述固定盘连接旋转编码器，位于另一端的所述固定盘配有与其配套形成盘式制动器的制动钳装置。本实用新型专利技术结构简单，信号检测方便、快速、精确、可靠，特别适用于大力矩低速永磁同步电机以及基于这种电机的起重机无齿轮起升机构的荷载/吊重检测。

【技术实现步骤摘要】
大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统
本技术涉及一种大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统，特别适用于外 转子低速大力矩永磁同步电机以及基于这种电机的起重机无齿轮起升机构的荷载/吊重 检测。
技术介绍
现有起重机称重一般是通过在受力钢丝绳或者电机上安装重量传感器来检测重 量，现有技术下的重量传感器通常为机械式重量传感器，以信号采集元件的弹性形变信号 作为体现吊重的传感信号，将信号采集元件受力状态下的弹性形变量计算出或转换成吊重 的重量，涉及起重机的重量传感器通常误差较大，精度不高，而相对较好一点的传感器又费 用很高，安装维护有些时候又比较危险，所以在起重机行业中称重仪总是显得不可靠，特别 是在应用过程中经常称重仪由于使用过久，传感器安装松动或错位等原因，出现误报超重 导致不能工作，有的用户因此把称重仪给屏蔽掉，由此给生产带来安全隐患。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本技术提供了一种大力矩低速永磁同步电机 吊重在线检测系统，可以方便、有效、精确在线检测电机的吊重。 本技术实现上述目的所采用的技术方案：一种大力矩低速永磁同步电机吊重 在线检测系统，包括电机，所述电机设有用于获得电机电流信号的信号采集装置，所述信号 采集装置为用于采集电机电流输入信号的电流传感器和/或为能够输出其电流输出信号 的用于向电机供电的变频器，所述电机为外转子低速大力矩永磁同步电机，所述外转子低 速大力矩永磁同步电机包括筒状的外转子和位于所述外转子内的定子，所述外转子的两端 设有固定盘，位于一端的所述固定盘连接旋转编码器，位于另一端的所述固定盘配有与其 配套形成盘式制动器的制动钳装置，该固定盘构成所述盘式制动器的制动盘并通过其径向 延伸到所述外转子的壳体外侧的盘体部分与所述制动钳装置的摩擦块配合。 本技术的有益效果：根据 申请人:的研究发现，在依据起重机实际条件确定的 合理控制范围内，包括大力矩低速永磁同步电机在内的永磁同步电机的吊重与电流存在正 相关关系，图2显示了一种用作起重机无齿轮起升机构的外转子低速大力矩永磁同步电机 的电流负载曲线，在任意确定的电流下都对应于确定的吊重，因此根据电机电流就可以计 算得出电机的吊重，也可以根据实际需要直接将所采集的电流信号用作体现吊重的传感信 号，在电机/起重机超载控制中，根据吊重与电流之间的关系设定确认吊重超载的电流信 号阈值，当所采集的电流信号达到或超过给定电流信号阈值时，启动超载保护动作，停止电 机工作，由此极大的方便了吊重信号的采集以及电机超载的确认，极大地简化了数据处理 量，避免了现实中因重量传感器导致的吊重数据失真和吊重超载控制不准确的缺陷，也有 助于减小和消除因屏蔽称重仪所带来的安全隐患，同时相对于机械结构，减小或避免了其 出现安装松动和错位的可能性。由于将一端的固定盘连接了旋转编码器，可以通过旋转编 码器精确的采集外转子的位置和运动信号，将这些信号用于电机电源/变频器的控制，有 利于改善电机的运行状态，由于设置了与另一端的固定盘配套形成盘式制动器的制动钳装 置，可以实现对外转子的制动，特别是当采用电制动实现电机停转的情况下，可以通过盘式 制动器在电机停止后实现外转子位置的保持，以适应在起重机起升机构等场合下的应用。 本技术检测电信号，方便、快速精确、可靠，比传统的金属变形原理检测精度 显著提高，根据 申请人:的实验结果，误差可控制在千分之二范围内。 【附图说明】 图1是本技术涉及的系统结构示意图； 图2是低速大力矩永磁同步电机电流与起重负载的关系曲线的一个实例，该实例 中低速大力矩永磁同步电机用于起重机无齿轮起升机构，该电机的外转子作为起重机钢丝 绳卷绕系统的钢丝绳卷筒，直接卷绕钢丝绳。 【具体实施方式】 参见图1，本技术提供了一种大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统，包 括电机，所述电机设有用于获得电机电流信号的信号采集装置，所述信号采集装置为用于 采集电机电流输入信号的电流传感器(优选为电流互感器）和/或为能够输出其电流输出 信号的用于向所述电机供电的变频器，所述信号采集装置的电流信号输出端通过信号线连 接检测控制装置的吊重信号接入端，以便向所述控制装置提供能够体现吊重的电信号。所 述电机为外转子低速大力矩永磁同步电机，所述外转子低速大力矩永磁同步电机包括筒状 的外转子和位于所述外转子内的定子，所述外转子的两端设有固定盘，位于一端的所述固 定盘连接旋转编码器，位于另一端的所述固定盘配有与其配套形成盘式制动器的制动钳装 置，该固定盘构成所述盘式制动器的制动盘并通过其径向延伸到所述转子壳体外侧的盘体 部分与所述制动钳装置的摩擦块配合。所述电机电流信号为所述大力矩低速永磁同步电机 的定子电流信号。 根据 申请人:的实验，使所述电机处于=〇的矢量控制状态，这种状态下电机荷载 与定子电流之间呈确定的正相关关系，其具体的数值关系通过实验确定，通常通过实验确 定永磁同步电机在不同荷载下电流值，得出电流I与荷载T的关系T=KI (K为荷载与电流 关系系数)，再通过控制装置根据电流与荷载关系计算出实时的荷载值，另外，为使所得出 荷载T更为精准，在实验和/或计算时可以将其他影响因素(例如温度）一并考虑进去或对 于电机运行时涉及的一些特殊情况进行处理。 由此，通过所获得的电机电流信号就可以计算出电机的吊重数据，或者直接将电 流信号接入相应检测控制装置的吊重信号接入端直接进行相应的控制，而不需转换成或计 算出吊重数据，实际上，通过机械式称重仪等采集吊重信号时，输出的信号与上述电流传感 器输出的信号性能相同，都是与吊重正相关的电输出（电流和/或电压)，因此本技术的 电流传感器可以与现有技术下相应的检测控制装置配套，为所述检测控制装置提供能够体 现吊重的传感信号，所述电流传感器及设置方式可以采用现有技术，所述检测控制装置也 可以采用现有技术下任意适宜的检测控制装置。所述检测控制装置可以是简单仅仅依据所 获得的电流模拟信号的大小进行报警的超载报警器，也可以采用纯电子线路的超载控制装 置，当所获得的电流模拟信号超过设定电流控制阈值时控制电机停止，所述控制电机停止 的方式可以依据现有技术下。当采用需要依靠一定软件工作的控制装置时，本技术的 硬件架构允许在相应软件的支持下工作，即本技术为相应软件的运行提供了适宜的硬 件架构。 通常，所述检测控制装置为超载报警器和/或用于控制所述电机工作的电机控制 柜，以在超载情况下进行报警和/或以设定的方式控制电机停止工作。 作为上述各技术方案的一个重要的应用，所述电机可以为外转子电机，用作起重 机的无齿轮起升机构，所述电机的外转子用作起升机构的卷筒，连接并卷绕起重机的钢丝 绳，由此解决现有技术下因称重仪不准确导致的技术问题。 本技术可以采用下列方法进行吊重在线检测，通过读取变频器的电流信号或 通过电流传感器采集电机的电流信号，以所述电流信号用作体现吊重的传感信号或者根据 所述电流信号计算获得电机的吊重数据。 例如，可以设定吊重超载时的电流阈值，当所采集到的电流信号达到或超过设定 的电流阈值时，停止电机工作和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统，包括电机，其特征在于所述电机设有用于获得电机电流信号的信号采集装置，所述信号采集装置为用于采集电机电流输入信号的电流传感器和/或为能够输出其电流输出信号的变频器，所述电机为外转子低速大力矩永磁同步电机，所述外转子低速大力矩永磁同步电机包括筒状的外转子和位于所述外转子内的定子，所述外转子的两端设有固定盘，位于一端的所述固定盘连接旋转编码器，位于另一端的所述固定盘配有与其配套形成盘式制动器的制动钳装置，该固定盘构成所述盘式制动器的制动盘并通过其径向延伸到所述转子壳体外侧的盘体部分与所述制动钳装置的摩擦块配合。

【技术特征摘要】
1. 一种大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统，包括电机，其特征在于所述电机 设有用于获得电机电流信号的信号采集装置，所述信号采集装置为用于采集电机电流输入 信号的电流传感器和/或为能够输出其电流输出信号的变频器，所述电机为外转子低速大 力矩永磁同步电机，所述外转子低速大力矩永磁同步电机包括筒状的外转子和位于所述外 转子内的定子，所述外转子的两端设有固定盘，位于一端的所述固定盘连接旋转编码器，位 于另一端的所述固定盘配有与其配套形成盘式制动器的制动钳装置，该固定盘构成所述盘 式制动器的制动盘并通过其径向延伸到所述转子壳体外侧的盘体部分与所述制动钳装置 的摩擦块配合。2. 如权利要求1所述的大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻术号，郭睿，
申请(专利权)人：樟树市至晟锻造有限公司，
类型：新型
国别省市：江西;36