用于测量配备有角位置传感器的同步机中的永磁体老化的方法技术

本发明专利技术涉及用于测量包括定子(2)和转子(3)的多相同步机(1)中的永磁体(4)老化的方法，所述同步机(1)配备有至少一个转子(3)的角位置传感器(1a)，所述转子(3)包括用于令所述转子绕所述定子(2)运动的永磁体，所述角位置传感器(1a)包括至少两个固定的磁感应测量传感器(6)，其向所述转子(3)的与永磁体(4)的轴向边缘(4a)相对并紧邻的轴端(3a)延伸，其特征在于，所述方法包括：j1)在所述同步机(1)停止或有负载或无负载转动阶段期间时，使用所述电子单元和所述磁感应测量传感器(6)来测量磁感应的最大值；j2)将测得的所述最大磁感应值与参照值相比较；和j3)若所述最大磁感应值小于所述参照值且具有相对于所述参照值而确定的偏移，则使用所述电子单元产生警告信息S，若否，则返回步骤j1)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及角位置传感器的一般
和包括永磁体的同步机的一般
，以及一种该类型的位置传感器。更具体地说，本专利技术涉及一种使用正弦、梯形或其他电动势的同步机，包括用于控制所述机器的电力供应的位置传感器。本质上，本专利技术适用于以多相交流电压供电的同步机的领域。
技术介绍
下文将更详细地描述本专利技术，但采用的是非限制的方式，以使用永磁体来产生磁感应的装置为例。采用永磁体的同步机包括缠绕定子和支承永磁体的转子。这种类型的机器通过电功率装置来供电和驱动。采用永磁体和正弦电动势的同步机可以由矢量控制系统进行控制。这种类型的控制是已知的，能够获得高性能，即高精度和高动态转矩。此性能是必要的，特别是对于牵引马达而言。但是，允许获得高性能的控制系统，需要实时地精确获知转子的角位置。通常，通过包括特别是与转子机械连接的旋转部分的位置传感器来提供转子的角位置。存在用于确定转子的角位置的不同已知技术。例如，我们可以参考称为“解角器”、增量数字编码器或绝对编码器的位置传感器。然而，这些已知技术存在缺点。的确，已知的位置传感器都具有与转子机械相连的旋转部分。这是影响需要向其中集成位置传感器的机器的设计的主要限制因素。作为一般规则，角位置传感器的旋转部分旋转经由驱动管驱动。作为一般规则，这样的驱动管穿过定子，且经常具有很高的惯性，因此可能减慢角度位置的测量。此类测量造成的精度不足，造成了机器性能的改变。此外，其必须穿过机器以收集角度位置信息的事实，显著地增加了整体复杂性。这意味着要使用更大数目的机械部件，增加了故障风险。此外，在已知同步机的初始调试中，必须由转换器进行称为校准的操作。在此操作期间，机器转动，而转换器测量对应于穿过零电动势的角度。该维护操作在维护操作后，例如更换传感器，更换转子或定子或电磁部件，或改变整个机器之后，必须执行校准操作。此类校准操作往往执行难度大，特别是对于长车辆，如铁路车辆，因为所述车辆必须被升起以允许校准期间车轮自由取向。但是，校准操作尤为重要，因为转子的测得角度位置及其真实位置之间的角度偏移，会使得转矩大幅下降。例如，1°机械角度的偏移，会导致大约5％的下降，而2°机械角度的偏移，则产生20％的转矩下降。已知同步机也会由于永磁体的老化而导致性能降低。事实上，由永磁体产生的磁感应随时间而减小。因此，合理做法是定期更换永磁体。更换永磁体可能导致备件、人力和/或机器固定方面的高成本。通常情况下，实施更换若发生过早，则产生无谓的费用，或若太迟，又会导致所使用的同步机性能下降。在文件US2002/175674中，存在旨在检测油电混合动力或全电动车辆的马达中的永磁体劣化的已知方法和设备。将电压监测装置直接连接到牵引马达和/或电动马达上，来检测在预定速度下且无法负载时电机永磁体的感应电压。控制器将所检测的感应电压与参照电压进行比较，指示预定速度下充分磁化的期望感应电压。该控制装置根据参照电压、所检测的感应电压和预定速度来产生对磁化的指示。记录对磁化的指示以作为后续参考。此外，当磁化指示低于安全阈值时，安全指示器产生信号以警告车辆使用者。文件US 2002/175674中所述的装置涉及一种被缠绕定子包封的集中式永磁体转子。在该文件中，磁化是由缠绕在转子的齿周围并掺入其中的绕组来测量的。文件US 2002/175674中所述的装置不能在负载下，也就是当机器负载或提供转矩时，检测电动马达的永磁体的劣化，也就是在机器下负载或耗材扭矩，但仅是在自由转动的电动马达中。这是一个重大的缺点。实际上，文件US 2002/175674中，转子磁体的磁化场是通过测量缠绕在转子的齿上的绕组中的感应电流来进行测量的。由于该磁化场依赖于在绕组中循环的电流强度，且该电流取决于电动马达负载，因此绕组磁化场响应于该电动马达的诱导而变化。当电动马达有负载时，绕组的磁化场总是随着电动马达的诱导而变化，且检测感应电压因此无法与代表全磁化预期感应电压的参考电压相比。同样地，对缠绕在转子的齿上的绕组的测量，不能区分定子绕组磁化场和由转子磁体产生的磁化场，因此，文件US 2002/175674中所述的装置，必须在定子绕组磁化场为零时，相当于说，必须驱动电动马达自由转动，来进行测量。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于克服上述缺陷，并提出一种用于测定同步机老化水平的新方法。本专利技术的又一目的在于，利用若干简单、可靠、低成本的装置来实现所述用于测定老化水平的方法。本专利技术的目的的达成，是通过：一种用于测量包括定子和转子的多相同步机中的永磁体老化的方法，所述同步机配备有至少一个转子角位置传感器，所述定子包括设计为以电流供给的绕组，所述转子包括设计为绕所述定子运动的永磁体，所述角位置传感器包括至少两个磁感应测量传感器和至少一个电子单元，所述固定的磁感应测量传感器与所述定子集成一体，在所述转子的与永磁体的轴向边缘相对并紧邻的轴端延伸，其特征在于，其包括：j1)在所述同步机的有负载或无负载转动阶段期间停止时，通过连接至所述电子单元上的所述磁感应测量传感器测量最大磁感应值；j2)将测得的所述最大磁感应值与参照值相比较；和j3)若所述最大磁感应值小于所述参照值且具有相对于所述参照值而言的确定偏移，则通过所述电子单元产生警告信息，若否，则返回步骤j1)。根据本专利技术所述的一个实施例，所述方法包括使用在所述同步机的初始使用期间测得的最大磁感应值作为参照值。根据本专利技术所述的一个实施例，所述方法包括使用理论值或预定值作为参照值。根据本专利技术所述的一个实施例，所述方法包括使用随时间递减的值作为参照值。根据本专利技术所述的一个实施例，所述方法包括使用线性递减值作为参照值。根据本专利技术所述的一个实施例，所述方法包括在当所述偏移等于或大于20％时产生所述警告信息。根据本专利技术所述的一个实施例，所述方法应用于车辆车轮马达上。根据本专利技术所述的一个实施例，所述方法用于车轮马达维护操作期间的测量台上。根据本专利技术所述的一个实施例，当所述同步机有负载时，所测得的所述最大磁感应值VMmax与存储在包括向所述同步机供给的给定电流强度下的最大磁感应值的数据组中的预定参照值相比较。根据本专利技术所述的一个实施例，所述包括向所述同步机供给的给定电流强度下的最大磁感应值的数据组存储在所述电子单元中。用于实现根据本专利技术所述的方法的同步机，优选为包括轨道或道路行驶车辆的车轮马达。根据本专利技术所述的测量过程还具有实时和以选定时间间隔提供对同步机中的永磁体准确测量的优点。根据本专利技术所述的方法的一个突出优点在于，使用转子角位置传感器来建立磁场随时间的演化，并由此估计同步机是否完好完好，或存在可能危害同步机性能的老化问题。还应当指出的是，根据本专利技术所述的方法优选为，当同步机是旋转类型的，无论其在无负载或有负载下运行，均允许测量磁场。无负载操作是指，同步机自由转动，而有负载操作是指，同步机旋转并提供扭矩，无论是否涉及刹车或加速。还应当指出的是，根据本专利技术所述的方法优选为，允许在同步机处于停止时进行测量，其中所述磁场测量是针对位于传感器表面上的磁体。要执行机器磁体的完整绘图，仅需要其旋转以使得每个磁体逐一与传感器相对。最后，在本专利技术中，磁化是通过安装在可拆卸支架上的霍尔效本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于测量包括定子(2)和转子(3)的多相同步机(1)中的永磁体(4)老化的方法，所述同步机(1)配备有至少一个转子角位置传感器(1a)，所述定子(2)包括设计为被供给电流的绕组，所述转子(3)包括设计为绕所述定子(2)运动的永磁体，所述角位置传感器(1a)包括至少两个磁感应测量传感器(6)和至少一个电子单元，所述固定的磁感应测量传感器(6)与所述定子(2)集成一体，在所述转子(3)的与永磁体(4)的轴向边缘(4a)相对并紧邻的轴端(3a)延伸，其特征在于，所述方法包括：j1)在所述同步机(1)的有负载或无负载转动阶段期间停止时，通过连接至所述电子单元的所述磁感应测量传感器(6)测量最大磁感应值VMmax；j2)将测得的所述最大磁感应值VMmax与参照值相比较；和j3)若所述最大磁感应值VMmax小于所述参照值且具有相对于所述参照值而言的确定偏移，则通过所述电子单元产生警告信息S，若否，则返回步骤j 1)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.24 FR 14514521.用于测量包括定子(2)和转子(3)的多相同步机(1)中的永磁体(4)老化的方法，所述同步机(1)配备有至少一个转子角位置传感器(1a)，所述定子(2)包括设计为被供给电流的绕组，所述转子(3)包括设计为绕所述定子(2)运动的永磁体，所述角位置传感器(1a)包括至少两个磁感应测量传感器(6)和至少一个电子单元，所述固定的磁感应测量传感器(6)与所述定子(2)集成一体，在所述转子(3)的与永磁体(4)的轴向边缘(4a)相对并紧邻的轴端(3a)延伸，其特征在于，所述方法包括：j1)在所述同步机(1)的有负载或无负载转动阶段期间停止时，通过连接至所述电子单元的所述磁感应测量传感器(6)测量最大磁感应值VMmax；j2)将测得的所述最大磁感应值VMmax与参照值相比较；和j3)若所述最大磁感应值VMmax小于所述参照值且具有相对于所述参照值而言的确定偏移，则通过所述电子单元产生警告信息S，若否，则返回步骤j 1)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用在所述同步...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔·杜马斯，
申请(专利权)人：罗尔机电公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR