CN216283620U - 转子参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种转子参数测量装置，包括若干传感器单元和信号采集单元，所述传感器单元安装在电机转子上，所述传感器单元和信号采集单元连接，还包括壳体、电源、数据存储装置或者通信模块和主控板，所述数据存储装置或者通信模块设置在主控板上，所述主控板上还设置有电源管理芯片和处理器，所述信号采集单元、电源和主控板位于壳体内部，所述信号采集单元和处理器连接，所述处理器与数据存储装置或者通信模块连接，所述壳体和电机转子连接。本实用新型通过独立供电、与转子共同旋转的方式实现了实时的转子参数采集、存储或者发送，成本相对电刷滑环较低，而且能满足不同转速的测量需求。

Description

转子参数测量装置

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体地，涉及转子参数测量装置。

背景技术

目前对电机转子参数测量的主要的方案有：

1)电刷滑环方案：

为确保传感器信号稳定传输，电刷与滑环需要紧密接触。试验过程中，转子带动滑环高速旋转而电刷静止，二者之间存在高速摩擦，滑环和电刷接触面存在发热和磨损，严重降低使用寿命，使该方案的应用范围受到转速限制，目前采用电刷的电机转速一般被限制在12000rpm以内，转速越高，需要采用贵金属合金的电刷，成本高，无法满足目前电动汽车电机高达18000rpm的使用要求。

(2)反电势估算方案：

电动车用电机在带载运行时，控制器不能直接测量反电势，只能通过电流传感器检测的三相电流和旋转变压器检测的转速计算得到，然后通过电压方程计算出转子磁链。估算的精度取决于电流和转速反馈精度，以及电机本体的电阻、电感参数计算精度。而这些本体参数受电机温度和磁场饱和状态影响较大，电流传感器的波形也有抖动，导致计算出的转子磁链精度不高。在不同温度下，磁钢的温度系数也差别较大，难以得到稳定的满足工程要求的转子参数。

(3)无线射频测量方案：

射频信号发射头子安装在电机转轴上和电机一起旋转，内部的信号调制电路结合射频线圈把传感器的电压信号调制成一定频率的射频信号，信号调制电路的通过射频线圈无线充电提供电源。信号接收头子和信号发射头子之间存在无线供能和无线射频信号传输，两种功能都通过线圈实现，无线射频信号容易受到充电交变磁场的影响，导致接收的传感器信号出现失真抖动，测温精度差。同时，为了保证无线充电功率，信号接收头子和信号发送头子之间的间隙不能超过指定值，且需要保证端面平行对中，对于实际使用时的安装要求较高，需要试验台架预先安装固定工装，增加时间、人力和物力成。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种转子参数测量装置。

第一方面，本实用新型提供一种转子参数测量装置，包括若干传感器单元和信号采集单元，所述传感器单元安装在电机转子上，所述传感器单元和信号采集单元连接，还包括：

壳体，所述壳体和所述电机转子连接，所述壳体用于主控板、电源和信号采集单元的封装；

主控板，所述主控板上设置有电源管理芯片、处理器和数据存储装置；

电源，所述电源通过所述电源管理芯片为信号采集单元、数据存储装置和传感器单元供电；

处理器，所述处理器与所述信号采集单元和所述数据存储装置连接。

第二方面，本实用新型提供一种转子参数测量装置，包括若干传感器单元和信号采集单元，所述传感器单元安装在电机转子上，所述传感器单元和信号采集单元连接，其特征在于，还包括：

壳体，所述壳体和所述电机转子连接，所述壳体用于主控板、电源和信号采集单元的封装；

主控板，所述主控板上设置有电源管理芯片、处理器和通信模块；

电源，所述电源通过所述电源管理芯片为信号采集单元、通信模块和传感器单元供电；

处理器，所述处理器与所述信号采集单元和所述通信模块连接。

可选地，所述信号采集单元包括：

信号接插件，连接所述传感器单元和信号转接板；

模数转换单元：设置在所述主控板上，并且和处理器通信连接；

信号转接板：和所述模数转换单元通信连接。

可选地，所述电源为一次性电池。

可选地，所述电源为可充电电池，所述可充电电池和电池充电极板连接，所述电池充电极板通过电源管理芯片和通信充电接口连接，所述通信充电接口穿出壳体上的通信充电接口孔。

可选地，所述传感器单元安装在电机转子内部的贯穿孔内。

可选地，所述壳体和电机转子的连接方式为所述电机转子上设置有壳体固定座，所述壳体上设置有设备安装孔，固定螺栓穿入设备安装孔并螺纹连接在壳体固定座上。

可选地，所述可充电电池设置在壳体内部的电池仓内。

可选地，所述壳体内部设置有主控板固定座，所述主控板和主控板固定座连接。

可选地，还包括信号指示灯，所述信号指示灯和处理器连接，所述信号指示灯穿出壳体上的通孔。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型提供的转子参数测量装置，通过独立供电、与转子共同旋转的方式实现了实时的转子参数采集、存储或者发送，成本相对电刷滑环较低，而且能满足不同转速的测量需求。

2、本实用新型提供的转子参数测量装置，相对反电势估算方案，不受外部环境干扰，能够得到稳定的满足工程要求的转子参数。

3、本实用新型提供的转子参数测量装置，相对无线射频测量方案，测量精度高，安装要求低，节省了时间和人力物力。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例1提供的转子参数测量装置的分解结构图；

图2为本实用新型实施例1提供的转子参数测量装置的剖切图；

图3为本实用新型实施例1提供的转子参数测量装置的原理框图；

图4为本实用新型实施例1提供的传感器单元装配剖视图；

图5为本实用新型实施例1提供的转子参数测量装置装配图。

图中：

1、盖板；2、盖板固定孔；3、电源开关；4、信号指示灯；5、通信充电接口；6、主壳体；7、信号接插件；8、设备安装孔；9、传感器单元；10、模数转换单元；11、主控板；12、电池充电极板；13、电源；14、信号线走线孔；15、主控板固定座；16、电池仓；17、信号转接板；18、数据存储装置；19、处理器；20、上位机；21、电机转子；22、贯穿孔；23、壳体固定座。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

首先，对现有技术进行分析，目前现有技术中对电机转子测量的技术方案中存在如下问题：

1、目前采用电刷的电机转速一般被限制在12000rpm以内，转速越高，需要采用贵金属合金的电刷，成本高，无法满足目前电动汽车电机高达18000rpm的使用要求；

2、本体参数受电机温度和磁场饱和状态影响较大，电流传感器的波形也有抖动，导致计算出的转子磁链精度不高。在不同温度下，磁钢的温度系数也差别较大，难以得到稳定的满足工程要求的转子参数；

3、对于实际使用时的安装要求较高，需要试验台架预先安装固定工装，增加时间、人力和物力成；

然后，针对上述技术问题，本申请提供如下实施例用于解决上述现有技术存在的问题。

实施例1

下述附图中，图1为本实用新型实施例1提供的转子参数测量装置的分解结构图；图2为本实用新型实施例1提供的转子参数测量装置的剖切图；图3为本实用新型实施例1提供的转子参数测量装置的原理框图，图4为本实用新型实施例1提供的传感器单元装配剖视图；图5为本实用新型实施例1提供的转子参数测量装置装配图；

参见图1-5，本实施例中的转子参数测量装置包括若干传感器单元9和信号采集单元，传感器单元9安装在电机转子21上，传感器单元9和信号采集单元连接，还包括：

壳体，壳体和电机转子21连接，壳体用于主控板11、电源13和信号采集单元的封装；

主控板11，主控板11上设置有电源管理芯片、处理器19和数据存储装置18；

电源13，电源13通过电源管理芯片为信号采集单元、数据存储装置18和传感器单元9供电；

处理器19，处理器19与信号采集单元和数据存储装置18连接。

在本实施例中，壳体包括盖板1和主壳体6，连接螺栓穿过盖板1上的盖板固定孔2并和主壳体6连接，主控板11采用的是PCB主控板。

在一种可选的实施方式中，信号采集单元包括：

信号接插件7，连接传感器单元9和信号转接板17；

在本实施例中，信号接插件7也就是所谓的信号连接器。

信号转接板17：和模数转换单元10通信连接；

模数转换单元10：设置在主控板11上，并且和处理器19通信连接。

在本实施例中，模数转换单元10采用A/D转换器。

在本实施例中，信号转接板17和模数转换单元10通过信号线连接，模数转换单元10通过信号线和处理器19连接，传感器单元9的出线端子压装在信号接插件7上，信号接插件7的出线端子压装在信号转接板17上，因为有信号线的存在，所以还可以在壳体内部还设置信号线走线孔14，用于信号线的走线。

在一种可选的实施方式中，电源13为可充电电池，可充电电池和电池充电极板12连接，电池充电极板12通过电源管理芯片和通信充电接口5连接，通信充电接口5穿出壳体上的通信充电接口孔。

在本实施例中，电池充电极板12通过螺栓和壳体连接，电池充电极板12和可充电电池接触即可。

在一种可选的实施方式中，传感器单元9安装在电机转子21内部的贯穿孔22内，传感器单元9可以粘接在贯穿孔22内壁上。

在其它实施例中，传感器单元9可以通过连接螺栓固定在电机转子21上。

在一种可选的实施方式中，壳体和电机转子21的连接方式为电机转子21上设置有壳体固定座23，壳体上设置有设备安装孔8，固定螺栓穿入设备安装孔8并螺纹连接在壳体固定座23上。

在本实施例中，壳体固定座23采用冷压的方式固定在电机转子21上。

在一种可选的实施方式中，可充电电池设置在壳体内部的电池仓16内。

在一种可选的实施方式中，壳体内部设置有主控板固定座15，主控板11和主控板固定座15连接。

在本实施例中，主控板11上设置有插接孔，主控板固定座15插入在插接孔对主控板11进行固定。

在一种可选的实施方式中，还包括信号指示灯4，信号指示灯4和处理器19连接，信号指示灯5穿出壳体上的通孔。

在本实施例中，信号指示灯5采用LED信号指示灯，充电时，信号指示灯5为红色，充满时信号指示灯为绿色，启动时，设备状态正常时，LED信号指示灯为绿色闪烁灯光，设备状态不正常时，设备状态不正常时，LED信号指示灯为红色闪烁灯光。

本实施例的实现方法步骤为：

在电机不运行的状态下，通过通信充电接口5为设备的可充电电池充电时，设备上的LED信号指示灯显示红色充电状态，设备充满电，LED信号指示灯为绿色；

(2)设备充电完毕后，触发电源开关3，打开设备电源，使设备内的PCB主控板上电启动，此时LED信号指示灯为绿色闪烁灯光，确认设备正常开机运行。用上位机连接通信充电接口5，上位机与主控板11上的处理器19通信，实现以下几种功能：

若电池没有充满电，可继续利用上位机20通过充电模块(充电模块即为本实施例的电源管理芯片和电池充电极板)为可充电电池充电；

通过处理器19查询、读取和删除数据存储器18内的数据；

通过指令控制处理器19开始或结束传感器通道的数据采集、转换和存储。

(3)测温设备可充电电池电量充足、PCB主控板正常情况下，上位机20发出开始运行指令后，断开与通信充电接口5的连接，电机开始运行任意的转速/扭矩工况，传感器单元9和电机转子一起旋转。传感器单元9运行时，PCB主控板上以规定的时间间隔，通过A/D转换器依次读取n个通道的模拟量，转换成数字量，由处理器19进一步计算成相应的参数值后，存入数据存储装置18内，待电机静止后，供上位机20操作。数据存储装置18采用可快速擦写、容量较大的闪存芯片。

如上述内容，本实用新型所指的参数测量装置，通过独立供电、与电机转子21共同旋转的方式实现了实时的转子参数采集和存储，与在线测量参数不同，采用离线的方式得到整个电机运行过程中的测量结果。通过合理选择电池容量和低功耗芯片，可以得到体积小、重量轻、续航时间长的设计方案，减小对转子动平衡的影响，降低测试难。

实施例2

本实施例中的转子参数测量装置包括若干传感器单元9和信号采集单元，传感器单元9安装在电机转子上，传感器单元9和信号采集单元连接，还包括：

壳体，壳体和电机转子21连接，壳体用于主控板11、电源13和信号采集单元的封装；

主控板11，主控板11上设置有电源管理芯片、处理器19和通信模块；

电源13，电源13通过电源管理芯片为信号采集单元、通信模块和传感器单元9供电；

处理器19，处理器19与信号采集单元和通信模块连接。

在本实施例中，主控板11同样采用PCB主控板，通信模块采用的是wifi模块或者蓝牙模块。

在一种可选的实施方式中，信号采集单元包括：

信号接插件7，连接传感器单元9和信号转接板17；

在本实施例中，信号接插件7也就是所谓的信号连接器。

信号转接板17，和模数转换单元10通信连接；

模数转换单元10，设置在主控板11上，并且和处理器19通信连接。

在本实施例中，模数转换单元10采用A/D转换器。

在本实施例中，信号转接板17和模数转换单元10通过信号线连接，模数转换单元10通过信号线和处理器19连接，传感器单元9的出线端子压装在信号接插件7上，信号接插件7的出线端子压装在信号转接板17上，因为有信号线的存在，所以还可以在壳体内部还设置信号线走线孔14，用于信号线的走线。

在一种可选的实施方式中，电源13为为一次性电池。

在本实施例中，一次性电池可以采用纽扣电池。

在一种可选的实施方式中，传感器单元9安装在电机转子21内部的贯穿孔22内，传感器单元9可以粘接在贯穿孔22内壁上，传感器单元9通过信号线和信号采集单元连接。

在其它实施例中，传感器单元9可以通过连接螺栓固定在电机转子21上。

在一种可选的实施方式中，壳体和电机转子21的连接方式为电机转子上设置有壳体固定座23，壳体上设置有设备安装孔8，固定螺栓穿入设备安装孔8并螺纹连接在壳体固定座23上。

在本实施例中，壳体固定座采用冷压的方式固定在电机转子21上。

在一种可选的实施方式中，壳体内部还设置有信号线走线孔14用于信号线的走线。

在一种可选的实施方式中，壳体内部设置有主控板固定座15，主控板11和主控板固定座15连接。

在本实施例中，主控板11上设置有插接孔，主控板固定座15插入在插接孔对主控板11进行固定。

在一种可选的实施方式中，还包括信号指示灯4，信号指示灯4和处理器19连接，信号指示灯4穿出壳体上的通孔。

在本实施例中，工作时，信号指示灯4为绿色闪烁灯光，故障时为红色闪烁灯光。

本实施例在实施过程中，上位机20通过通信模块向处理器19发送指令，传感器单元9通过A/D转换器依次读取n个通道的模拟量，转换成数字量，由处理器19进一步计算成相应的参数值后通过通信模块发送至上位机20。

上述实施例1中，也可以采用通信模块代替数据存储装置，这样实施例1就可以采用单纯的充电接口代替通信充电接口5，同时，如果实施例1中再将一次性电池代替可充电电池，那充电接口和电池充电极板12就不需要了。

上述实施例中，若干传感器单元9可以为单一的热电偶、扭矩传感器、力应变传感器或者电机位置传感器等，上述实施例并不限于这些传感器单元9，也可以是上述传感器中的两个或者两个以上组合在一起。

上述实施例中，还包括电源开关3，电源开关3和处理器19连接，用于设备的启停。

上述实施例中，转子参数测量装置整体呈圆柱形。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种转子参数测量装置，包括若干传感器单元和信号采集单元，所述传感器单元安装在电机转子上，所述传感器单元和信号采集单元连接，其特征在于，还包括：

壳体，所述壳体和所述电机转子连接，所述壳体用于主控板、电源和信号采集单元的封装；

主控板，所述主控板上设置有电源管理芯片、处理器和数据存储装置；

电源，所述电源通过所述电源管理芯片为信号采集单元、数据存储装置和传感器单元供电；

处理器，所述处理器与所述信号采集单元和所述数据存储装置连接。

2.一种转子参数测量装置，包括若干传感器单元和信号采集单元，所述传感器单元安装在电机转子上，所述传感器单元和信号采集单元连接，其特征在于，还包括：

壳体，所述壳体和所述电机转子连接，所述壳体用于主控板、电源和信号采集单元的封装；

主控板，所述主控板上设置有电源管理芯片、处理器和通信模块；

电源，所述电源通过所述电源管理芯片为信号采集单元、通信模块和传感器单元供电；

处理器，所述处理器与所述信号采集单元和所述通信模块连接。

3.根据权利要求1或2中所述的转子参数测量装置，其特征在于，所述信号采集单元包括：

信号接插件，连接所述传感器单元和信号转接板；

模数转换单元：设置在所述主控板上，并且和处理器通信连接；

信号转接板：和所述模数转换单元通信连接。

4.根据权利要求1或2中所述的转子参数测量装置，其特征在于，所述电源为一次性电池。

5.根据权利要求1或2中所述的转子参数测量装置，其特征在于，所述电源为可充电电池，所述可充电电池和电池充电极板连接，所述电池充电极板通过电源管理芯片和通信充电接口连接，所述通信充电接口穿出壳体上的通信充电接口孔。

6.根据权利要求1或2中所述的转子参数测量装置，其特征在于，所述传感器单元安装在电机转子内部的贯穿孔内。

7.根据权利要求1或2中所述的转子参数测量装置，其特征在于，所述壳体和电机转子的连接方式为所述电机转子上设置有壳体固定座，所述壳体上设置有设备安装孔，固定螺栓穿入设备安装孔并螺纹连接在壳体固定座上。

8.根据权利要求5中所述的转子参数测量装置，其特征在于，所述可充电电池设置在壳体内部的电池仓内。

9.根据权利要求1或2中所述的转子参数测量装置，其特征在于，所述壳体内部设置有主控板固定座，所述主控板和主控板固定座连接。

10.根据权利要求1或2中所述的转子参数测量装置，其特征在于，还包括信号指示灯，所述信号指示灯和处理器连接，所述信号指示灯穿出壳体上的通孔。

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