CN104310220A - 大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测方法及系统，所述系统包括大力矩低速永磁同步电机、控制装置以及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。所述在线检测方法为获得电机的电流信号，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，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/或进行超载报警。本发明结构简单，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。

Description

大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统及检测方法
技术领域
本发明涉及一种大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统，还涉及一种采用这种检测系统的大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测定方法，适用于永磁同步电机特别是低速大力矩外转子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。
背景技术
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。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统，还提供了该系统的吊重在线检测方法，可以方便、有效、精确在线检测电机的吊重。
本发明实现上述目的所采用的技术方案：
一种电机吊重在线检测方法：获得电机的电流信号，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，所述电机为永磁同步电机。
一种采用上述方法的大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统，包括大力矩低速永磁同步电机、用于控制所述电机的控制装置以及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，所述信号采集装置的电流信号输出端通过信号线连接所述控制装置的吊重信号接入端。 
本发明的有益效果：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大力矩低速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的电流信号阈值时，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。本发明检测电信号，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是本发明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
本发明提供了一种大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测方法：获得电机的电流信号，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，所述电机可以为包括大力矩低速永磁同步电机在内的任意永磁同步电机。
所述电机的电流信号为通过电流传感器采集的电机电流输入信号和/或从用于向所述电机供电的变频器获得的变频器电流输出信号。
所述电机的电流信号是电机的定子电流信号。
可以设定吊重超载时的电流阈值，当所获得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/或进行超载报警，所述停止电机工作和进行超载报警的方式均可以依据现有技术。
作为一个重要的应用，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。
该方法中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的方式是：使所述电机处于                                               =0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。
参见图1，本发明还提供了一种采用上述电机吊重在线检测方法的大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统，包括大力矩低速永磁同步电机、控制装置以及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，所述信号采集装置的电流信号输出端通过信号线连接所述控制装置的吊重信号接入端。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。所述电流传感器优选为电流互感器。
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，或者直接将电机电流信号接入相应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，输出的信号是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），因此所述控制装置可以采用现有技术下任意适宜的控制装置。
例如，所述控制装置可以为超载报警器和/或用于控制所述电机工作的电机控制柜，由此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。
为表述上的便利，本发明所称电机为电动机。
为表述上的便利，并考虑到本发明的一个主要场合是起重机的起升机构，除特别说明外，本发明所称吊重泛指电机的各种载荷。
为了表述上的便利，除特别说明外，本发明所称大力矩低速永磁同步电机泛指这种电机及基于这种电机的各种具体应用形式，例如基于低速大力矩外转子永磁同步电机的起重机无齿轮起升机构。
本发明所称基于低速大力矩外转子永磁同步电机的起重机无齿轮起升机构是指以将这种电机的外转子用作起升机构的卷筒直接缠绕和牵制钢丝绳进行起升作业的起重机起升机构，这种起升机构不需要设置齿轮箱，由此极大地简化了结构，减小了体积，降低了能耗，减少了故障，方便了操作和维护。

Claims (10)

1.一种电机吊重在线检测方法，其特征在于获得电机的电流信号，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，所述电机为永磁同步电机。
2.如权利要求1所述的电机吊重在线检测方法，其特征在于所述电机的电流信号为通过电流传感器采集的电机电流输入信号和/或从用于向所述电机供电的变频器获得的变频器电流输出信号。
3.如权利要求2所述的电机吊重在线检测方法，其特征在于设定吊重超载时的电流阈值，当所获得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/或进行超载报警。
4.如权利要求3所述的电机吊重在线检测方法，其特征在于所述电机为外转子电机，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。
5.如权利要求1、2、3或4所述的电机吊重在线检测方法，其特征在于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的方式是：根据所述电机处于                                               =0的矢量控制状态时，电机荷载与定子电流之间的确定的正相关关系，以所述电流信号作为体现吊重的传感信号或者根据所述电流信号计算获得所述电机荷载。
6.一种采用权利要求1-5中任意一种方法的大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统，包括大力矩低速永磁同步电机、控制装置以及用于获得电机电流信号的信号采集装置，其特征在于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，所述信号采集装置的电流信号输出端通过信号线连接所述控制装置的吊重信号接入端。
7.如权利要求6所述的大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统，其特征在于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。
8.如权利要求7所述的大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统，其特征在于所述电流传感器为电流互感器。
9.如权利要求8所述的大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统，其特征在于所述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。
10.如权利要求6、7、8或9所述的大力矩低速永磁同步电机吊重在线检测系统，其特征在于所述电机为外转子电机，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。
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