CN110568223A - 电机磁编码器检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机磁编码器检测系统，电机磁编码器的磁钢位于电机主轴末端同电机磁编码器的磁芯片之间；电机驱动控制器用于控制电机主轴旋转，并发送电机状态信息到上位机；磁芯片输出磁编码电信号到上位机；上位机对磁芯片传来的磁编码电信号采样并根据电机状态信息判断电机运行阶段，计算匀速阶段各相邻两个采样点之间的速度值并编为速度序列，记录速度序列中超过设定速度范围的序列号；如果超过设定速度范围的序列号的组合超过预先设置的标准模型要求，则输出电机磁编码器不合格信号。本发明的电机磁编码器检测系统，能自动快速准确检测出电机磁编码器的磁芯片与磁钢是否匹配。

Description

电机磁编码器检测系统
技术领域
本发明涉及电机测试技术，特别涉及一种电机磁编码器检测系统。
背景技术
磁编码器是利用磁感应技术，磁芯片读取安装在电机旋转部件上的磁场信息，经处理后输出相关的位置及速度或角度信息的一种编码器。由于其相对传统编码器具有外形轻薄、价格低廉等优势，目前已被广泛应用。
磁感应技术分霍尔、各向异性磁电阻、巨磁电阻及隧道磁电阻等多种，但不论采用何种磁感应技术，对磁场的强度与质量有着较高的要求。如果磁芯片与磁钢相对位置不匹配、磁钢充磁性能不佳这些原因都会造成磁编码器输出信号不稳定，与实际位置偏差大，进而导致电机运行时抖动及噪声增大，严重时会导致驱动器无法工作。
目前磁芯片与磁钢的相对位置依赖于电机部件加工与安装精度，现有的调试步骤仅能判断磁编码器输出是否影响电机旋转性能，无法确定磁芯片与磁钢是否匹配，无法确定不匹配的原因，更无法确定不匹配的范围。调试人员需要足够经验才能判断电机旋转性能，且需要多次试验才能确定不匹配的原因。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电机磁编码器检测系统，能自动快速准确检测出电机磁编码器的磁芯片与磁钢是否匹配。
为解决上述技术问题，本发明提供的电机磁编码器检测系统，其包括上位机13、电机驱动控制器9；电机转子3中间固定连接电机主轴7；电机磁编码器包括安装固定在电机主轴7末端的磁钢5以及固定在电机壳体内的磁芯片4；磁钢5位于电机主轴7末端同磁芯片4之间；其特征在于，所述电机驱动控制器9用于控制电机主轴7旋转，并发送电机状态信息到所述上位机13；
所述磁芯片4输出磁编码电信号到所述上位机13；
所述上位机13，对所述磁芯片4传来的磁编码电信号采样并根据所述电机状态信息判断电机运行阶段，计算匀速阶段各相邻两个采样点之间的速度值并编为速度序列，记录速度序列中超过设定速度范围的序列号；如果超过设定速度范围的序列号的组合超过预先设置的标准模型要求，则判定该磁编码器调试不通过，输出电机磁编码器不合格信号。
较佳的，磁芯片4固定在电机端盖6。
较佳的，所述电机驱动控制器9，当控制电机主轴7开始旋转时发送开始旋转信号到所述上位机13；当控制电机主轴7停止旋转时发送停止旋转信号到所述上位机13；
所述上位机13，当接收到所述电机驱动控制器9发送来的开始旋转信号超过设定加速时间，则判定电机进入匀速阶段，当接收到所述电机驱动控制器9发送来的停止旋转信号，则判定电机退出匀速阶段。
较佳的，所述电机驱动控制器9发送电机匀速运行开始信号及电机匀速运行结束信号到所述上位机13；
所述上位机13，当接收到所述电机驱动控制器9发送来的电机匀速运行开始信号，则判定电机进入匀速阶段，当接收到所述电机驱动控制器9发送来的电机匀速运行结束信号，则判定电机退出匀速阶段。
较佳的，所述磁芯片4输出的磁编码电信号为模拟信号；
所述上位机13，对所述磁芯片4传来的电机匀速阶段磁编码电信号进行定时采样，将各采样转换为角度值，计算相邻两个采样点之间的角速度ω，
ωn为第n个采样点同第n-1个采样点之间的角速度，θn为第n次采样对应的角度值，θn-1为第n-1次采样对应的角度值，n为正整数，TS为采样周期，TO为电机匀速阶段的主轴旋转周期。
较佳的，所述磁芯片4输出的磁编码电信号为数字信号；
所述电机主轴7每旋转360°，所述磁芯片4输出m个脉冲信号，m为大于10的整数；
所述上位机13，根据所述磁芯片4传来的电机匀速阶段磁编码电信号，计算相邻两个采样点之间的角速度ω，
ωi为第i个采样点同第i-1个采样点之间的角速度，ti为第i-1个脉冲信号的结束时间点，ti-1为第i-1个脉冲信号的结束时间点，i为正整数。
较佳的，电机磁编码器检测系统还包括一个光电编码器8；
所述光电编码器8，用于检测电机主轴7的转速并发送到上位机13；
所述上位机13，以电机匀速阶段所述光电编码器8检测的电机主轴转速的均值为中心值，以所述中心值增加设定百分比作为设定速度范围上限值，以所述中心值减小设定百分比作为设定速度范围下限值。
较佳的，所述设定百分比为4％到6％。
较佳的，所述光电编码器8还将检测到的电机主轴转速发送到电机驱动控制器9；
所述电机驱动控制器9根据所述光电编码器8发送来的电机主轴转速控制电机主轴旋转。
较佳的，所述标准模型包括匀速模型；
所述电机主轴7每旋转一周，均分为k段角度分布，k为大于1的正整数；
所述匀速模型，为所述k段分别设定有允许限值；
所述超过设定速度范围的序列号，分别对应于各段角度分布；
如果对应于某一段的超过设定速度范围的序列号的个数超过该段的允许限值，则上位机判定该段角度分布超过匀速模型允许范围，输出该段角度分布不合格信号。
较佳的，如果只有一段角度分布超过匀速模型允许范围，所述上位机13输出该段角度磁编码器超差信号；
如果存在两段或两段以上角度分布超过匀速模型允许范围，所述上位机13输出整体磁编码器超差信号。
较佳的，所述电机为电梯轿厢门驱动电机；
电机1装在门机装置20的一侧；
门机装置20的另一侧装有传动轮21；
电机1与传动轮21以传动介质22连接。
本发明的电机磁编码器检测系统，上位机13对电机匀速运行阶段磁芯片4采集的至少一圈磁编码电信号进行采样，计算各相邻两个采样点之间的速度值并编为速度序列，将速度序列中超过设定速度范围的序列号记下；如果超过设定速度范围的序列号的组合超过预先设置的标准模型要求，则判定该磁编码器调试不通过，磁编码器安装不到位，需要进一步调整。该电机磁编码器检测系统，能自动快速准确检测出电机磁编码器的磁芯片与磁钢是否匹配。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的电机磁编码器检测系统一实施例示意图；
图2是电机作为电梯轿厢门驱动电机的示意图。
附图标记说明
1电机；13上位机；9电机驱动控制器；3电机转子；7电机主轴；5磁钢；4磁芯片；6电机端盖；8光电编码器；20门机装置；21传动轮；22传动介质连接。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，电机磁编码器检测系统包括上位机13、电机驱动控制器9；电机转子3中间固定连接电机主轴7；电机磁编码器包括安装固定在电机主轴7末端的磁钢5以及固定在电机1壳体内的磁芯片4；磁钢5位于电机主轴7末端同磁芯片4之间；所述电机驱动控制器9用于控制电机主轴7旋转，并发送电机状态信息到所述上位机13；
所述磁芯片4输出磁编码电信号到所述上位机13；
所述上位机13，对所述磁芯片4传来的磁编码电信号采样并根据所述电机状态信息判断电机运行阶段，计算匀速阶段各相邻两个采样点之间的速度值并编为速度序列，记录速度序列中超过设定速度范围的序列号；如果超过设定速度范围的序列号的组合超过预先设置的标准模型要求，则判定该磁编码器调试不通过，输出电机磁编码器不合格信号；如果超过设定速度范围的序列号的组合符合预先设置的标准模型要求，则判定该磁编码器调试通过，输出电机磁编码器合格信号，测试结束。
较佳的，磁芯片4固定在电机端盖6。
实施例一的电机磁编码器检测系统，上位机13对电机匀速运行阶段磁芯片4采集的至少一圈磁编码电信号进行采样，计算各相邻两个采样点之间的速度值并编为速度序列，将速度序列中超过设定速度范围的序列号记下；如果超过设定速度范围的序列号的组合超过预先设置的标准模型要求，则判定该磁编码器调试不通过，磁编码器安装不到位，需要进一步调整。实施例一的电机磁编码器检测系统，能自动快速准确检测出电机磁编码器的磁芯片与磁钢是否匹配。
实施例二
基于实施例一的电机磁编码器检测系统，所述电机驱动控制器9，当控制电机主轴7开始旋转时发送开始旋转信号到所述上位机13；当控制电机主轴7停止旋转时发送停止旋转信号到所述上位机13；
所述上位机13，当接收到所述电机驱动控制器9发送来的开始旋转信号超过设定加速时间，则判定电机进入匀速阶段，当接收到所述电机驱动控制器9发送来的停止旋转信号，则判定电机退出匀速阶段。
实施例三
基于实施例一的电机磁编码器检测系统，所述电机驱动控制器9发送电机匀速运行开始信号及电机匀速运行结束信号到所述上位机13。
所述上位机13，当接收到所述电机驱动控制器9发送来的电机匀速运行开始信号，则判定电机进入匀速阶段，当接收到所述电机驱动控制器9发送来的电机匀速运行结束信号，则判定电机退出匀速阶段。
实施例四
基于实施例一的电机磁编码器检测系统，所述磁芯片4输出的磁编码电信号为模拟信号；
所述上位机13，对所述磁芯片4传来的电机匀速阶段磁编码电信号进行定时采样，将各采样转换为角度值，计算相邻两个采样点之间的角速度ω，
ωn为第n个采样点同第n-1个采样点之间的角速度，θn为第n次采样对应的角度值，θn-1为第n-1次采样对应的角度值，n为正整数，TS为采样周期，TO为电机匀速阶段的主轴旋转周期。
较佳的，所述上位机13还计算相邻两个采样点之间的线速度V，Vn＝ωn·R；
Vn为第n个采样点同第n-1个采样点之间的线速度，R主轴半径，上位机13将角速度或者线速度编为速度序列。
实施例五
基于实施例一的电机磁编码器检测系统，所述磁芯片4输出的磁编码电信号为数字信号；
所述电机主轴7每旋转360°，所述磁芯片4输出m个脉冲信号，m为大于10的整数；
所述上位机13，根据所述磁芯片4传来的电机匀速阶段磁编码电信号，计算相邻两个采样点之间的角速度ω，
ωi为第i个采样点同第i-1个采样点之间的角速度，ti为第i-1个脉冲信号的结束时间点，ti-1为第i-1个脉冲信号的结束时间点，i为正整数。
较佳的，所述上位机13还计算相邻两个采样点之间的线速度V，Vi＝ωi·R；
Vi为第i个采样点同第i-1个采样点之间的线速度，R电机主轴半径，上位机13将角速度或者线速度编为速度序列。
由于事先已知所述电机主轴7每旋转一周磁芯片4输出脉冲信号的数量m，可知每输出一个脉冲信号对应角度为
实施例六
基于实施例一，电机磁编码器检测系统还包括一个光电编码器8；
所述光电编码器8，用于检测电机主轴7的转速并发送到上位机13；
所述上位机13，以电机匀速阶段所述光电编码器8检测的电机主轴转速的均值为中心值，以所述中心值增加设定百分比作为设定速度范围上限值，以所述中心值减小设定百分比作为设定速度范围下限值。
较佳的，所述设定百分比为4％到6％，例如为5％。
较佳的，所述光电编码器8还将检测到的电机主轴转速发送到电机驱动控制器9；
所述电机驱动控制器9根据所述光电编码器8发送来的电机主轴转速控制电机主轴旋转。
实施例六的电机磁编码器检测系统，通过加装一个光电编码器8，以电机匀速阶段光电编码器8检测的主轴转速的均值为中心值确定设定速度范围。由于光电编码器的信号较为精确，精度通常在10”以内，使得上位机13能更加精确的判断磁编码器安装是否到位，还可以使电机驱动控制器9更精确的控制电机主轴7旋转。
实施例七
基于实施例一的电机磁编码器检测系统，所述标准模型包括匀速模型；
所述电机主轴7每旋转一周，均分为k段角度分布，k为大于1的正整数；
所述匀速模型，为所述k段分别设定有允许限值；
所述超过设定速度范围的序列号，分别对应于各段角度分布；
如果对应于某一段的超过设定速度范围的序列号的个数超过该段的允许限值，则上位机判定该段角度分布超过匀速模型允许范围，输出该段角度分布不合格信号。
较佳的，如果只有一段角度分布超过匀速模型允许范围，说明磁钢与磁芯片在这段角度的距离超过规定范围或者在这段角度内同心度不符合要求，所述上位机13输出该段角度磁编码器超差信号；
如果存在两段或两段以上角度分布超过匀速模型允许范围，说明磁钢与磁芯片的整体距离超过规定范围，所述上位机13输出整体磁编码器超差信号。
实施例七的电机磁编码器检测系统，在匀速模型中，通过代入超过设定速度范围的序列号，可以得到超过匀速模型允许范围的超过设定速度范围的序列号对应的角度分布。如果只有一段角度分布超过匀速模型允许范围，说明磁钢与磁芯片在这段角度的距离超过规定范围或者在这段角度内同心度不符合要求，所述上位机输出该段角度磁编码器超差信号，需要调整该段角度的磁芯片或磁钢的倾斜量，或者磁芯片与磁钢之间的同心度；如果存在两段或两段以上角度分布超过匀速模型允许范围，说明磁钢与磁芯片的整体距离超过规定范围，所述上位机输出整体磁编码器超差信号，需要调整磁芯片与磁钢之间的距离。
实施例七的电机磁编码器检测系统，能够判断电机磁编码器需要调整的部件以及需要调整的大致幅度，提高了调整的准确性，可以节省调试人员的时间，降低调试人员的技能要求。
实施例八
基于实施例一到七的电机磁编码器检测系统，如图2所示，所述电机1为电梯轿厢门驱动电机；电机1装在门机装置20的一侧；门机装置20的另一侧装有传动轮21；电机1与传动轮21以传动介质22连接，传动介质22可以是皮带、链条等形式。左挂板通过左侧连接板固定在传动介质22上；右挂板通过右侧连接板固定在传动介质上，左右挂板用于悬挂门板，左右挂板分别装有门板到位开关的两个部分，在电梯标准中对门板到位距离有约定，当左右挂板运动到两者距离满足该距离时，门板到位开关的两个部分相互接触，开关处于导通状态，当左右挂板运动到两者距离超过该距离时，门板到位开关的两个部分相互分离，开关处于断开状态，门板锁定开关装在门机装置20上，在电梯标准中对门板锁定位置有约定，当左右挂板运动到门板锁定位置，开关处于导通状态，当左右挂板离开门板锁定位置，开关处于断开状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种电机磁编码器检测系统，其包括上位机(13)、电机驱动控制器(9)；电机转子(3)中间固定连接电机主轴(7)；电机磁编码器包括安装固定在电机主轴(7)末端的磁钢(5)以及固定在电机壳体内的磁芯片(4)；磁钢(5)位于电机主轴(7)末端同磁芯片(4)之间；其特征在于，所述电机驱动控制器(9)用于控制电机主轴(7)旋转，并发送电机状态信息到所述上位机(13)；
所述磁芯片(4)输出磁编码电信号到所述上位机(13)；
所述上位机(13)，对所述磁芯片(4)传来的磁编码电信号采样并根据所述电机状态信息判断电机运行阶段，计算匀速阶段各相邻两个采样点之间的速度值并编为速度序列，记录速度序列中超过设定速度范围的序列号；如果超过设定速度范围的序列号的组合超过预先设置的标准模型要求，则判定该磁编码器调试不通过，输出电机磁编码器不合格信号。
2.根据权利要求1所述的电机磁编码器检测系统，其特征在于，
磁芯片(4)固定在电机端盖(6)。
3.根据权利要求1所述的电机磁编码器检测系统，其特征在于，
所述电机驱动控制器(9)，当控制电机主轴(7)开始旋转时发送开始旋转信号到所述上位机(13)；当控制电机主轴(7)停止旋转时发送停止旋转信号到所述上位机(13)；
所述上位机(13)，当接收到所述电机驱动控制器(9)发送来的开始旋转信号超过设定加速时间，则判定电机进入匀速阶段，当接收到所述电机驱动控制器(9)发送来的停止旋转信号，则判定电机退出匀速阶段。
4.根据权利要求1所述的电机磁编码器检测系统，其特征在于，
所述电机驱动控制器(9)发送电机匀速运行开始信号及电机匀速运行结束信号到所述上位机(13)；
所述上位机(13)，当接收到所述电机驱动控制器(9)发送来的电机匀速运行开始信号，则判定电机进入匀速阶段，当接收到所述电机驱动控制器(9)发送来的电机匀速运行结束信号，则判定电机退出匀速阶段。
5.根据权利要求1所述的电机磁编码器检测系统，其特征在于，
所述磁芯片(4)输出的磁编码电信号为模拟信号；
所述上位机(13)，对所述磁芯片(4)传来的电机匀速阶段磁编码电信号进行定时采样，将各采样转换为角度值，计算相邻两个采样点之间的角速度ω，
ωn为第n个采样点同第n-1个采样点之间的角速度，θn为第n次采样对应的角度值，θn-1为第n-1次采样对应的角度值，n为正整数，Ts为采样周期，To为电机匀速阶段的主轴旋转周期。
6.根据权利要求5所述的电机磁编码器检测系统，其特征在于，
所述上位机(13)还计算相邻两个采样点之间的线速度V，Vn＝ωn·R；
Vn为第n个采样点同第n-1个采样点之间的线速度，R电机主轴半径。
7.根据权利要求1所述的电机磁编码器检测系统，其特征在于，
所述磁芯片(4)输出的磁编码电信号为数字信号；
所述电机主轴(7)每旋转3600，所述磁芯片(4)输出m个脉冲信号，m为大于10的整数；
所述上位机(13)，根据所述磁芯片(4)传来的电机匀速阶段磁编码电信号，计算相邻两个采样点之间的角速度ω，
ωi为第i个采样点同第i-1个采样点之间的角速度，ti为第i-1个脉冲信号的结束时间点，ti-1为第i-1个脉冲信号的结束时间点，i为正整数。
8.根据权利要求7所述的电机磁编码器检测系统，其特征在于，
所述上位机(13)还计算相邻两个采样点之间的线速度V，Vi＝ωi·R；
Vi为第i个采样点同第i-1个采样点之间的线速度，R电机主轴半径。
9.根据权利要求1所述的电机磁编码器检测系统，其特征在于，
电机磁编码器检测系统还包括一个光电编码器(8)；
所述光电编码器(8)，用于检测电机主轴(7)的转速并发送到上位机(13)；
所述上位机(13)，以电机匀速阶段所述光电编码器(8)检测的电机主轴转速的均值为中心值，以所述中心值增加设定百分比作为设定速度范围上限值，以所述中心值减小设定百分比作为设定速度范围下限值。
10.根据权利要求9所述的电机磁编码器检测系统，其特征在于，
所述设定百分比为4％到6％。
11.根据权利要求9所述的电机磁编码器检测系统，其特征在于，
所述光电编码器(8)还将检测到的电机主轴转速发送到电机驱动控制器(9)；
所述电机驱动控制器(9)根据所述光电编码器(8)发送来的电机主轴转速控制电机主轴旋转。
12.根据权利要求1所述的电机磁编码器检测系统，其特征在于，
所述标准模型包括匀速模型；
所述电机主轴(7)每旋转一周，均分为k段角度分布，k为大于1的正整数；
所述匀速模型，为所述k段分别设定有允许限值；
所述超过设定速度范围的序列号，分别对应于各段角度分布；
如果对应于某一段的超过设定速度范围的序列号的个数超过该段的允许限值，则上位机判定该段角度分布超过匀速模型允许范围，输出该段角度分布不合格信号。
13.根据权利要求12所述的电机磁编码器检测系统，其特征在于，
如果只有一段角度分布超过匀速模型允许范围，所述上位机(13)输出该段角度磁编码器超差信号；
如果存在两段或两段以上角度分布超过匀速模型允许范围，所述上位机(13)输出整体磁编码器超差信号。
14.根据权利要求1到13任一项所述的电机磁编码器检测系统，其特征在于，
所述电机为电梯轿厢门驱动电机；
电机(1)装在门机装置(20)的一侧；
门机装置(20)的另一侧装有传动轮(21)；
电机(1)与传动轮(21)以传动介质(22)连接。
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