CN107797059A - 一种无刷电机测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无刷电机测试装置及测试方法，包括伺服电机控制器、伺服电机、联轴器、信号处理电路系统和信号采集分析软件系统；所述伺服电机一端连接至伺服电机控制器，伺服电机控制器另一端连接至信号采集分析软件系统，伺服电机控制器用于控制伺服电机的运行，伺服电机的输出轴通过联轴器连接至被测电机，被测电机的霍尔传感器信号线和绕组引出线都连接至信号处理电路系统的信号输入端；信号处理电路系统的信号输出端连接至信号采集分析软件系统。该无刷电机测试装置及测试方法具有测试准确度高、测试效率高、使用方便、速度快、测试方法简单、重复性好的优点，能较好的适用于流水线上做全检使用。
Description
技术领域
本发明涉及自动化测试测量领域，具体是一种无刷电机测试装置及测试方法。
背景技术
在无刷电机控制应用中，获取无刷电机转子的位置信息有着十分重要的意义。目前通常采用两种方式来获取无刷电机转子的位置信息，一是在电机内部安装与电机定子绕组数相应的霍尔传感器，二是通过电机转子转动时在定子绕组上产生的反电势信号。在电机生产过程中，由于生产工艺的保障问题，如霍尔传感器安装角度和距离的变化、电机转子充磁强度的变化、霍尔传感器本身的参数差异等，常常也会导致获取的无刷电机转子的位置信息出现偏差；因此，无刷电机的霍尔传感器波形、反电势波形、超前角和导通角的测试，对控制无刷电机生产环节的工艺质量有着重要的作用。现有的测试方法具有准确度低、测试效率低的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无刷电机测试装置及测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无刷电机测试装置，包括伺服电机控制器、伺服电机、联轴器、信号处理电路系统和信号采集分析软件系统；所述伺服电机一端连接至伺服电机控制器，伺服电机控制器另一端连接至信号采集分析软件系统，伺服电机控制器用于控制伺服电机的运行，伺服电机的输出轴通过联轴器连接至被测电机，被测电机的霍尔传感器信号线和绕组引出线都连接至信号处理电路系统的信号输入端；信号处理电路系统的信号输出端连接至信号采集分析软件系统。
一种无刷电机的测试方法，具体步骤为：
S1：设置参数；
S2：将被测电机通过联轴器接入测试系统，并固定；
S3：启动伺服电机和数据采集；
S4：数据采集完成，停止伺服电机；
S5：扫描数据分析，得出测试结论。
作为本发明进一步的方案：所述S1的具体步骤为：通过信号采集分析软件系统设置是否开启霍尔传感器信号波形的高低电平跳变点相位角偏差分析、是否开启反电势信号波形的过零点相位角偏差及绕组间相位偏差分析、是否开启反电势信号波形的电压峰值及有效值分析、是否开启三个霍尔传感器信号波形的电平跳变点之间的相位角偏差分析、是否开启霍尔传感器信号波形的高低电平跳变点与反电势信号波形的过零点之间的相位角偏差分析，设置伺服电机的运行转速和被测电机单周反电势波形数及霍尔传感器波形数，设置合格品判定范围测试参数。
作为本发明再进一步的方案：所述S3的具体步骤为：通过信号采集分析软件系统启动被测电机测试过程，信号采集分析软件系统通过伺服电机控制器控制伺服电机带动被测电机的转子恒转速运行，信号采集分析软件系统同时给被测电机的霍尔传感器供电，在伺服电机进入恒转速运行状态后，信号采集分析软件系统根据设置的伺服电机的运行转速和被测电机单周反电势波形数及霍尔传感器波形数计算出高速模数转换采集板卡的采集速度，信号采集分析软件系统从信号处理电路系统对应的信号输出端采集被测电机的各绕组的霍尔传感器信号和反电势波形信号，并完成对信号的分析比较，最终得出该被测电机的测试结论。
作为本发明再进一步的方案：所述信号采集分析软件系统连接至报警模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该无刷电机测试装置及测试方法设计合理，可实现自动测试无刷电机的霍尔传感器信号波形、反电势信号波形、超前角和导通角，且具有测试准确度高、测试效率高、使用方便、速度快的优点；而且测试结果以图文及曲线形式显示，更加直观，测试效果好；另外，该还具有测试方法简单、重复性好的优点，能较好的适用于流水线上做全检使用。
附图说明
图1为无刷电机测试装置的结构示意图。
图2为无刷电机的测试方法的流程示意图。
其中：1-伺服电机控制器；2-伺服电机；3-联轴器；4-信号处理电路系统；5-信号采集分析软件系统；6-被测电机。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-2，一种无刷电机测试装置，包括伺服电机控制器1、伺服电机2、联轴器3、信号处理电路系统4和信号采集分析软件系统5；所述伺服电机2一端连接至伺服电机控制器1，伺服电机控制器1另一端连接至信号采集分析软件系统5，伺服电机控制器1用于控制伺服电机2的运行，伺服电机2的输出轴通过联轴器3连接至被测电机6，被测电机6的霍尔传感器信号线和绕组引出线都连接至信号处理电路系统4的信号输入端，信号处理电路系统4获取到被测电机6的霍尔传感器信号和绕组的反电势信号，并进行阻抗匹配、衰减、滤波及相位补偿等处理；信号处理电路系统4的信号输出端连接至信号采集分析软件系统5，信号采集分析软件系统5通过高速模数转换采集板卡采集从信号处理电路系统4处理后的信号，并完成对信号的分析判断；信号采集分析软件系统5完成对信号的分析包括霍尔传感器信号波形的高低电平跳变点相位角偏差分析、反电势信号波形的过零点相位角偏差及绕组间相位偏差分析、反电势信号波形的电压峰值及有效值分析、三个霍尔传感器信号波形的电平跳变点之间的相位角(即导通角)偏差分析、霍尔传感器信号波形的高低电平跳变点与反电势信号波形的过零点之间的相位角(即超前角)偏差分析5个部分。
一种无刷电机的测试方法，具体步骤为：
S1：设置参数；
S2：将被测电机6通过联轴器3接入测试系统，并固定；
S3：启动伺服电机2和数据采集；
S4：数据采集完成，停止伺服电机2；
S5：扫描数据分析，得出测试结论。
作为优选，所述S1的具体步骤为：通过信号采集分析软件系统5设置是否开启霍尔传感器信号波形的高低电平跳变点相位角偏差分析、是否开启反电势信号波形的过零点相位角偏差及绕组间相位偏差分析、是否开启反电势信号波形的电压峰值及有效值分析、是否开启三个霍尔传感器信号波形的电平跳变点之间的相位角偏差分析、是否开启霍尔传感器信号波形的高低电平跳变点与反电势信号波形的过零点之间的相位角偏差分析，设置伺服电机2的运行转速和被测电机6单周反电势波形数及霍尔传感器波形数，设置合格品判定范围测试参数；作为优选，所述S3的具体步骤为：通过信号采集分析软件系统5启动被测电机6测试过程，信号采集分析软件系统5通过伺服电机控制器1控制伺服电机2带动被测电机6的转子恒转速运行，信号采集分析软件系统5同时给被测电机6的霍尔传感器供电，在伺服电机2进入恒转速运行状态后，信号采集分析软件系统5根据设置的伺服电机2的运行转速和被测电机6单周反电势波形数及霍尔传感器波形数计算出高速模数转换采集板卡的采集速度，信号采集分析软件系统5从信号处理电路系统4对应的信号输出端采集被测电机6的各绕组的霍尔传感器信号和反电势波形信号，并完成对信号的分析比较，最终得出该被测电机6的测试结论；作为优选，所述信号采集分析软件系统5连接至报警模块，信号采集分析软件系统5自动判断被测件是否满足标准，若不满足标准，报警模块发出声光报警指示。
本发明的工作原理是：霍尔传感器信号波形的高低电平跳变点相位角偏差分析的测试原理是：通过将被测电机6转过一周所产生的霍尔波形数据，分别计算出单个霍尔波形的平均周期值、每个霍尔波形周期的周期值、每个霍尔波形周期的高低电平跳变点的相位值，进而计算出单个霍尔波形的周期值偏差的最大值、每个霍尔波形周期的高低电平跳变点的相位角偏差的最大值。
反电势信号波形的过零点相位角偏差及绕组间相位偏差分析的测试原理是：通过将被测电机6转过一周所产生的反电势波形数据，分别计算出单个反电势波形的平均周期值、每个反电势波形周期的周期值、每个反电势波形周期的过零点相位值、每个反电势波形周期的绕组间相位差值，进而计算出单个反电势波形的周期值偏差的最大值、每个反电势波形周期的过零点相位角偏差的最大值、每个反电势波形周期的绕组间相位偏差的最大值。
反电势信号波形的电压峰值及有效值分析的测试原理是：通过将被测电机6转过一周所产生的反电势波形数据，分别计算出每个反电势波形的电压峰峰值和有效值，进而与设定的判定范围进行比较。
三相霍尔传感器信号波形的电平跳变点之间的相位角(即导通角)偏差分析的测试原理是：通过将被测电机6转过一周所产生的三相霍尔波形数据(U、V、W)，通过公式一将三相霍尔波形数据(U、V、W)转换成数据(D)，进而计算公式一输出数据(D)的跳变边沿之间的相位角、相位角的最大值及相邻相位角差，最后计算得出导通角偏差。
公式一：D＝(U&V)|(U&W)|(V&W)
其中：D表示：三相霍尔波形数据的合成信号输出；U表示：被测电机6U相绕组的霍尔波形数据；V表示：被测电机6V相绕组的霍尔波形数据；W表示：被测电机6W相绕组的霍尔波形数据。
霍尔传感器信号波形的高低电平跳变点与反电势信号波形的过零点之间的相位角(即超前角)偏差分析的测试原理是：通过将被测电机6转过一周所产生的霍尔波形和反电势波形数据，分别计算出每个霍尔波形周期的高低电平跳变点的相位值、每个反电势波形周期的过零点的相位值，进而计算出超前角偏差。
且该无刷电机的测试方法可设置是否开启霍尔传感器信号波形的高低电平跳变点相位角偏差分析、是否开启反电势信号波形的过零点相位角偏差及绕组间相位偏差分析、是否开启反电势信号波形的电压峰值及有效值分析、是否开启三个霍尔传感器信号波形的电平跳变点之间的相位角(即导通角)偏差分析、是否开启霍尔传感器信号波形的高低电平跳变点与反电势信号波形的过零点之间的相位角(即超前角)偏差分析，设置伺服电机运行转速和被测电机单周反电势波形数及霍尔传感器波形数，设置合格品判定范围等测试参数。
该无刷电机测试装置及测试方法设计合理，可实现自动测试无刷电机的霍尔传感器信号波形、反电势信号波形、超前角和导通角，且具有测试准确度高、测试效率高、使用方便、速度快的优点；而且测试结果以图文及曲线形式显示，更加直观，测试效果好；另外，该还具有测试方法简单、重复性好的优点，能较好的适用于流水线上做全检使用。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.一种无刷电机测试装置，其特征在于，包括伺服电机控制器(1)、伺服电机(2)、联轴器(3)、信号处理电路系统(4)和信号采集分析软件系统(5)；所述伺服电机(2)一端连接至伺服电机控制器(1)，伺服电机控制器(1)另一端连接至信号采集分析软件系统(5)，伺服电机控制器(1)用于控制伺服电机(2)的运行，伺服电机(2)的输出轴通过联轴器(3)连接至被测电机(6)，被测电机(6)的霍尔传感器信号线和绕组引出线都连接至信号处理电路系统(4)的信号输入端；信号处理电路系统(4)的信号输出端连接至信号采集分析软件系统(5)。
2.一种无刷电机的测试方法，其特征在于，具体步骤为：
S1：设置参数；
S2：将被测电机(6)通过联轴器(3)接入测试系统，并固定；
S3：启动伺服电机(2)和数据采集；
S4：数据采集完成，停止伺服电机(2)；
S5：扫描数据分析，得出测试结论。
3.根据权利要求2所述的无刷电机的测试方法，其特征在于，所述S1的具体步骤为：通过信号采集分析软件系统(5)设置是否开启霍尔传感器信号波形的高低电平跳变点相位角偏差分析、是否开启反电势信号波形的过零点相位角偏差及绕组间相位偏差分析、是否开启反电势信号波形的电压峰值及有效值分析、是否开启三个霍尔传感器信号波形的电平跳变点之间的相位角偏差分析、是否开启霍尔传感器信号波形的高低电平跳变点与反电势信号波形的过零点之间的相位角偏差分析，设置伺服电机(2)的运行转速和被测电机(6)单周反电势波形数及霍尔传感器波形数，设置合格品判定范围测试参数。
4.根据权利要求2所述的无刷电机的测试方法，其特征在于，所述S3的具体步骤为：通过信号采集分析软件系统(5)启动被测电机(6)测试过程，信号采集分析软件系统(5)通过伺服电机控制器(1)控制伺服电机(2)带动被测电机(6)的转子恒转速运行，信号采集分析软件系统(5)同时给被测电机(6)的霍尔传感器供电，在伺服电机(2)进入恒转速运行状态后，信号采集分析软件系统(5)根据设置的伺服电机(2)的运行转速和被测电机(6)单周反电势波形数及霍尔传感器波形数计算出高速模数转换采集板卡的采集速度，信号采集分析软件系统(5)从信号处理电路系统(4)对应的信号输出端采集被测电机(6)的各绕组的霍尔传感器信号和反电势波形信号，并完成对信号的分析比较，最终得出该被测电机(6)的测试结论。
5.根据权利要求2所述的无刷电机的测试方法，其特征在于，所述信号采集分析软件系统(5)连接至报警模块。
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