CN113376402A - 检测电机旋转方向的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了检测电机旋转方向的装置及方法，涉及检测设备技术领域，包括多个弱磁传感器和与弱磁传感器连接的控制器，多个所述弱磁传感器沿电机的圆周切向方向分布，所述弱磁传感器用于采集电机的漏磁信号，所述控制器用于接收弱磁传感器传输的漏磁信号并判断电机旋转方向。能够在电机正常运行过程中实时测量，无需物理接触转动部分，也无需在转动部分焊接或粘贴反光片等标记，可用于电机非侵入式旋转方向的测量，具有结构精简、成本低、适用范围广等特点，可直接在电机与泵体一体化的无外露场合使用，也可应用于正在运行的电动机转向判别，或应用在无法安装导磁体、旋转编码器等附件的测试场合。

Description

检测电机旋转方向的装置及方法

技术领域

本发明涉及检测设备技术领域，具体涉及检测电机旋转方向的装置及方法。

背景技术

转向测量装置一般采用光电式、接近开关或旋转编码器的方式，但是这些方式都是只适用于旋转部件外露的被测对象，因为光电式转速计、接近开关或旋转编码器的感光片、导磁体或者光栅盘都必须安装于旋转部件上，与旋转部件保持同步旋转，对于潜水泵电机或者电潜油泵等在出厂之前，就已经将电机与泵体组装为一体，无外露的旋转部件就无法进行转速的测量。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

针对无外露的旋转部件就无法进行转速的测量的技术问题，本发明提供了检测电机旋转方向的装置及方法，它能够在电机正常运行过程中实时测量，无需物理接触转动部分，也无需在转动部分焊接或粘贴反光片等标记，可用于电机非侵入式旋转方向的测量。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：一种检测电机旋转方向的装置，包括多个弱磁传感器和与弱磁传感器连接的控制器，多个所述弱磁传感器沿电机的圆周切向方向分布，所述弱磁传感器用于采集电机的漏磁信号，所述控制器用于接收弱磁传感器传输的漏磁信号并判断电机旋转方向。

可选的，所述弱磁传感器用于测量低频和直流磁场信号。

可选的，所述弱磁传感器为两个，分别为第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和第二传感器沿电机的圆周切向方向分布。

可选的，还包括信号放大电路，所述弱磁传感器、信号放大电路和控制器依次连接。

可选的，所述弱磁传感器为磁阻传感器。

可选的，所述控制器连接有显示单元。

可选的，所述控制器连接有储存单元。

可选的，所述控制器为单片机。

本发明还公开了一种检测电机旋转方向的方法，通过上文所述的检测电机旋转方向的装置来实施，包括以下步骤：

(1)各个弱磁场传感器采集所在圆周切向方向上不同位置的漏磁信号，并将漏磁信号发送至控制器；

(2)控制器对多路漏磁信号进行采样，以多路漏磁信号的交变速率计算出供电频率，根据各个弱磁场传感器的相位关系，判断出漏磁场的相位关系，再根据弱磁传感器在电机圆周切向方向不同位置布局，反推出磁场行进方向，进而判断出电机转子的转动方向。

3、有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本申请实施例提出的检测电机旋转方向的装置，利用弱磁传感器阵列来测量电机的漏磁，然后将多路信号传输给控制器，控制器计算出漏磁场强度的大小、频率和相位，由定子电压频率可以得到电动机的同步转速，由相位信号和弱磁传感器的排列位置关系，可以得到电动机的转动方向。本发明能够在电机正常运行过程中实时测量，无需物理接触转动部分，也无需在转动部分焊接或粘贴反光片等标记，可用于电机非侵入式旋转方向的测量，具有结构精简、成本低、适用范围广等特点，可直接在电机与泵体一体化的无外露场合使用，也可应用于正在运行的电动机转向判别，或应用在无法安装导磁体、旋转编码器等附件的测试场合。

(2)本申请实施例提出的检测电机旋转方向的装置，弱磁传感器可以测量低频和直流磁场信号，确保弱磁传感器可以在电机极低速状态和零速保持状态测量电机的同步转速。

附图说明

图1为本发明实施例提出的电机的径向剖面漏磁示意图。

图2为本发明实施例提出的检测电机旋转方向的装置的原理框图。

图3为本发明实施例提出的检测电机旋转方向的装置安装在电机上的示意图。

图4为本发明实施例提出的检测电机旋转方向的装置的信号采样及判别方式示意图。

各附图中的标记为：1、弱磁传感器；11、第一传感器；12、第二传感器；2、控制器；3、电机；31、转轴；A、轴向；B、径向；C、切向。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。本发明中所述的第一、第二等词语，是为了描述本发明的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本发明的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。同一实施例中的多个技术方案，以及不同实施例的多个技术方案之间，可进行排列组合形成新的不存在矛盾或冲突的技术方案，均在本发明要求保护的范围内。

实施例1

结合附图1-4，本实施例的检测电机3旋转方向的装置，其特征在于，包括多个弱磁传感器1和与弱磁传感器1连接的控制器2，多个所述弱磁传感器1沿电机3的圆周切向方向分布，所述弱磁传感器1用于采集电机3的漏磁信号，所述控制器2用于接收弱磁传感器1传输的漏磁信号并判断电机3旋转方向。

只要在后面使用“轴向”、“径向”和“切向”这些概念，则始终参考的是转轴31。“轴向”是平行于转轴31的方向。“径向”是正交于转轴31并朝着转轴31的或离开它的方向。“切向”是不仅相对于轴向A、而且也相对于径向B正交的方向。也就是说，切向C是以恒定的径向B距离和在恒定的轴向A位置上圆形地围绕旋转轴31定向。

本实施例中的电机3为交流电机3，交流电机3的定子在多相正弦交变电流作用下形成旋转磁场，旋转磁场大部分与转子进行交链，只有一少部分泄露到电机3外部。本发明利用弱磁传感器1阵列来测量电机3的漏磁，然后将多路信号传输给控制器2，控制器2计算出漏磁场强度的大小、频率和相位，由定子电压频率可以得到电动机的同步转速，由相位信号和弱磁传感器1的排列位置关系，可以得到电动机的转动方向。本发明能够在电机3正常运行过程中实时测量，无需物理接触转动部分，也无需在转动部分焊接或粘贴反光片等标记，可用于电机3非侵入式旋转方向的测量，具有结构精简、成本低、适用范围广等特点，可直接在电机3与泵体一体化的无外露场合使用，也可应用于正在运行的电动机转向判别，或应用在无法安装导磁体、旋转编码器等附件的测试场合。

实施例2

结合附图1-4，本实施例的检测电机旋转方向的装置，与实施例1的技术方案相比，可改进如下：所述弱磁传感器1用于测量低频和直流磁场信号。低频和直流磁场信号的测量功能，确保弱磁传感器1可以在电机3极低速状态和零速保持状态测量电机3的同步转速。

实施例3

结合附图1-4，本实施例的检测电机旋转方向的装置，与实施例1或2的技术方案相比，可改进如下：所述弱磁传感器1为两个，分别为第一传感器11和第二传感器12，所述第一传感器11和第二传感器12沿电机3的圆周切向C方向分布。当第一传感器11检测的磁场相位超前于第二传感器12检测的磁场相位时，电机3转动方向为从第一传感器11至第二传感器12；同理，当第一传感器11检测的磁场相位滞后于第二传感器12检测的磁场相位时，电机3转动方向为从第二传感器12至第一传感器11。于其他实施例中，弱磁传感器1的数目可以为3个、4个或者更多，可采集更多位置的径向B圆周漏磁信号，用于校验功能，使测得的结果可信性更高。

实施例4

结合附图1-4，本实施例的检测电机旋转方向的装置，与实施例1-3任一项技术方案相比，可改进如下：还包括信号放大电路，所述弱磁传感器1、信号放大电路和控制器2依次连接。弱磁传感器1通过信号放大电路，以模拟或数字方式传输给控制器2。

实施例5

结合附图1-4，本实施例的检测电机旋转方向的装置，与实施例1-4任一项技术方案相比，可改进如下：所述弱磁传感器1为磁阻传感器。

实施例6

结合附图1-4，本实施例的检测电机旋转方向的装置，与实施例1-5任一项技术方案相比，可改进如下：所述控制器2连接有显示单元。显示单元可以直观的显示出电机3的旋转方向。

实施例7

结合附图1-4，本实施例的检测电机旋转方向的装置，与实施例1-6任一项技术方案相比，可改进如下：所述控制器2连接有储存单元。储存单元用于储存数据信息。

实施例8

结合附图1-4，本实施例的检测电机旋转方向的装置，与实施例1-7任一项技术方案相比，可改进如下：所述控制器2为单片机。

实施例9

结合附图1-4，本实施例的检测电机旋转方向的方法，其特征在于，通过实施例1～8任一项技术方案所述的检测电机旋转方向的装置来实施，包括以下步骤：

(1)各个弱磁场传感器采集所在圆周切向方向上不同位置的漏磁信号，并将漏磁信号发送至控制器2；

(2)控制器2对多路漏磁信号进行采样，以多路漏磁信号的交变速率计算出供电频率，根据各个弱磁场传感器的相位关系，判断出漏磁场的相位关系，再根据弱磁传感器1在电机3圆周切向方向不同位置布局，反推出磁场行进方向，进而判断出电机3转子的转动方向。

本发明利用弱磁传感器1阵列来测量电机3的漏磁，然后将多路信号传输给控制器2，控制器2计算出漏磁场强度的大小、频率和相位，由定子电压频率可以得到电动机的同步转速，由相位信号和弱磁传感器1的排列位置关系，可以得到电动机的转动方向。本发明能够在电机3正常运行过程中实时测量，无需物理接触转动部分，也无需在转动部分焊接或粘贴反光片等标记，可用于电机3非侵入式旋转方向的测量，具有结构精简、成本低、适用范围广等特点，可直接在电机3与泵体一体化的无外露场合使用，也可应用于正在运行的电动机转向判别，或应用在无法安装导磁体、旋转编码器等附件的测试场合。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种检测电机旋转方向的装置，其特征在于，包括多个弱磁传感器和与弱磁传感器连接的控制器，多个所述弱磁传感器沿电机的圆周切向方向分布，所述弱磁传感器用于采集电机的漏磁信号，所述控制器用于接收弱磁传感器传输的漏磁信号并判断电机旋转方向。

2.根据权利要求1所述的检测电机旋转方向的装置，其特征在于，所述弱磁传感器用于测量低频和直流磁场信号。

3.根据权利要求1所述的检测电机旋转方向的装置，其特征在于，所述弱磁传感器为两个，分别为第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和第二传感器沿电机的圆周切向方向分布。

4.根据权利要求1所述的检测电机旋转方向的装置，其特征在于，还包括信号放大电路，所述弱磁传感器、信号放大电路和控制器依次连接。

5.根据权利要求1所述的检测电机旋转方向的装置，其特征在于，所述弱磁传感器为磁阻传感器。

6.根据权利要求1所述的检测电机旋转方向的装置，其特征在于，所述控制器连接有显示单元。

7.根据权利要求1所述的检测电机旋转方向的装置，其特征在于，所述控制器连接有储存单元。

8.根据权利要求1所述的检测电机旋转方向的装置，其特征在于，所述控制器为单片机。

9.一种检测电机旋转方向的方法，其特征在于，通过权利要求1～8任一项所述的检测电机旋转方向的装置来实施，包括以下步骤：

(1)各个弱磁场传感器采集所在圆周切向方向上不同位置的漏磁信号，并将漏磁信号发送至控制器；

(2)控制器对多路漏磁信号进行采样，以多路漏磁信号的交变速率计算出供电频率，根据各个弱磁场传感器的相位关系，判断出漏磁场的相位关系，再根据弱磁传感器在电机圆周切向方向不同位置布局，反推出磁场行进方向，进而判断出电机转子的转动方向。

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