TWI639014B - 馬達特性檢測方法 - Google Patents

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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation

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Abstract

一種馬達特性檢測方法藉由馬達之反電動勢計算其特性參數，並透過馬達之特性參數判斷其運作是否異常，由於馬達之特性參數可直接反映出馬達的狀況，讓本發明之馬達特性檢測方法可有效地達到預警之目的，減少因馬達故障而衍生之問題。

Description

馬達特性檢測方法
本發明是關於一種檢測方法，特別是關於一種馬達特性的檢測方法。
馬達具有效率高及不易損壞的特性而廣泛地使用於各種產業及日常生活中，為避免馬達突然故障而導致其他裝置的損壞，更甚是影響整個產品供應鏈的運作，如何檢測馬達之運作狀態是否正常為馬達製造商及馬達使用者共同重視的發展目標。目前馬達之檢測方法通常是藉由偵測馬達運轉時的電壓、電流、轉速、溫度、噪音、振動或輸出轉矩是否正常來判定馬達是否發生故障，但這樣的檢測方式都是對配置有馬達之產品進行檢測，而非單獨針對馬達之特性進行檢測，這樣的檢測方式容易因產品端的問題而影響馬達之故障檢測的正確性。
本發明的主要目的在於藉由偵測馬達之反電動勢而求得馬達之特性參數，以直接地透過馬達之特性參數判斷其是否發生故障。
本發明之一種馬達特性檢測方法包含：以一偵測裝置偵測一永磁式馬達之一反電動勢，藉由該永磁式馬達之該反電動勢及一計算式計算該永磁式馬達之一特性參數，該計算式為： ，其中 為該永磁式馬達之該特性參數， 為該永磁式馬達之一極數(pole)， 為該反電動勢之一週期， 為該反電動勢，以及藉由該永磁式馬達之該特性參數判斷該永磁式馬達是否故障。
本發明藉由該永磁式馬達之該反電動勢求得可代表該永磁式馬達特性之特性參數，而可直接地檢測該永磁式馬達運作是否正常，達成失效預警之目的，讓使用者可提前進行零件之更換或保養，以延長該永磁式馬達的使用壽命，並降低該永磁式馬達因故障停擺所造成之損失。
請參閱第1圖，其為本發明之一實施例，一種馬達特性檢測方法10的流程圖，其包含「偵測馬達之反電動勢11」、「訊號轉換12」、「計算馬達之特性參數13」、「判斷馬達是否故障14」及「判斷馬達之故障類型15」。
請參閱第2圖，其為本發明之一檢測系統200對一永磁式馬達100進行檢測之功能方塊圖，該永磁式馬達100之該等效電路包含一電樞阻抗Ra、一電樞電感La及一電樞M，該電樞M之跨壓為一反電動勢eamp。該檢測系統200具有一運算裝置210、一偵測裝置220及一類比數位轉換器230，該偵測裝置220用以偵測該永磁式馬達100之該反電動勢eamp，該類比數位轉換器230電性連接該偵測裝置220，該類比數位轉換器230用以將該反電動勢eamp由類比訊號轉換為數位訊號，該運算裝置210耦接該類比數位轉換器230以接收數位之該反電動勢eamp。
請參閱第2圖，較佳地，該運算裝置210是透過一網際網路耦接該類比數位轉換器230，而可由遠端得到該永磁式馬達100之該反電動勢eamp，進而由遠端檢測該永磁式馬達100之性能。其中，在本實施例中，該運算裝置210具有一計算模組211及一資料庫212，該計算模組211耦接該類比數位轉換器230及該資料庫212，而可由該類比數位轉換器230接收數位之該反電動勢eamp，並由該資料庫212抓取資料，以進行該永磁式馬達100之一特性參數之計算及是否故障之判斷，該資料庫212可選自為實體硬碟或雲端硬碟，用以儲存複數個故障比對資料。
請參閱第1及2圖，於「偵測馬達之反電動勢11」步驟中，以該偵測裝置220偵測該永磁式馬達100之該反電動勢eamp，較佳的，該偵測裝置220是在該永磁式馬達100處於一自由減速的狀態下偵測該永磁式馬達100之該反電動勢eamp，也就是在系統停止供電至該永磁式馬達100，讓該永磁式馬達100以原有之轉動慣性旋轉而減速時，透過該偵測裝置220測得該永磁式馬達100之繞組產生的電壓，而能確實地測得該永磁式馬達100之該反電動勢eamp。
請參閱第1及2圖，該偵測裝置220測得該永磁式馬達100之該反電動勢eamp後進行「訊號轉換12」，該類比數位轉換器230將該偵測裝置220測得之 該反電動勢eamp由類比訊號轉換為數位訊號，而可經由網際網路將數位之該反電動勢eamp傳送至該運算裝置210。
接著，請參閱第1及2圖，進行「計算馬達之特性參數13」，該運算裝置210之該計算模組211藉由該永磁式馬達100之該反電動勢eamp及一計算式計算該永磁式馬達100之一特性參數，其中該計算式為： 其中，K e 為該永磁式馬達100之該特性參數，p為該永磁式馬達100之一極數(pole)，T為該反電動勢之一週期，e amp sin(wt)為該反電動勢。
請參閱第3圖，為該偵測裝置220實際偵測一馬達於自由減速狀態下之該反電動勢eamp的波形圖，在本實施例中，該馬達為一三相直流無刷馬達(Brushless DC,BLDC)，屬於一種永磁式馬達，因此該馬達可在自由減速狀態下於三組線圈中產生三相之該反電動勢eamp，波形圖中灰色區域即為上述能以該計算式求得之該特性參數的部份，其中兩個灰色區域均可用以計算該特性參數。
接著，請參閱第1及2圖，進行「判斷馬達是否故障14」，該計算裝置211藉由該永磁式馬達100之該特性參數及儲存於該資料庫212之該些故障比對資料判斷該永磁式馬達100是否故障，在本實施例中，判斷該永磁式馬達100是否故障的方式為：該些故障比對資料定義有一故障門檻範圍值，若該永磁式馬達100之該特性參數位於該故障門檻範圍值外，則代表該永磁式馬達100之該特性參數異常，須進行後續之故障分析，因此，該計算裝置211判斷該永磁式馬達100故障。
較佳的，儲存於該資料庫212之各該故障比對資料是以各種形式故障之馬達進行自由減速所測得之反電動勢及計算而得之特性參數建立而成，因此，各該故障比對資料對應有一故障類型。請參閱第1及2圖，在「判斷馬達之故障類型15」中，該計算模組211藉由該永磁式馬達100之該特性參數最接近儲存於該資料庫212之該些故障比對資料判斷該永磁式馬達100為那一種故障類型，讓使用者或是維修單位以本發明之方法檢測後能夠初步地得知該永磁式馬達100的運作狀態及可能的故障類型，而可提前進行零件之保養或維修以延長該永磁式馬達100的使用壽命。
本發明藉由該永磁式馬達100之該反電動勢e amp求得可代表該永磁式馬達100特性之該特性參數，而可直接地檢測該永磁式馬達100運作是否正常，達成失效預警之目的，讓使用者可提前進行零件之更換或保養，以延長該永磁式馬達100的使用壽命，並降低該永磁式馬達100因故障停擺所造成之損失。
本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。
10‧‧‧馬達特性檢測方法
11‧‧‧偵測馬達之反電動勢
12‧‧‧訊號轉換
13‧‧‧計算馬達之特性參數
14‧‧‧判斷馬達是否故障
15‧‧‧判斷馬達之故障類型
100‧‧‧永磁式馬達
200‧‧‧檢測系統
210‧‧‧運算裝置
211‧‧‧計算模組
212‧‧‧資料庫
220‧‧‧偵測裝置
230‧‧‧類比數位轉換器
M‧‧‧電樞
eamp‧‧‧反電動勢
Ra‧‧‧電樞阻抗
La‧‧‧電樞電感
第1圖： 依據本發明之一實施例，一種馬達特性檢測方法的流程圖。 第2圖： 依據本發明之一實施例，一永磁式馬達及一檢測系統的功能方塊圖。 第3圖： 依據本發明之一實施例，一馬達於自由減速狀態下之三相反電動勢的波形圖。

Claims (8)

  1. 一種馬達特性檢測方法，其包含：以一偵測裝置偵測一永磁式馬達之一反電動勢，其中該偵測裝置是在該永磁式馬達處於一自由減速的狀態下偵測該永磁式馬達之該反電動勢；藉由該永磁式馬達之該反電動勢及一計算式計算該永磁式馬達之一特性參數，該計算式為：，其中K e 為該永磁式馬達之該特性參數，p為該永磁式馬達之一極數(pole)，T為該反電動勢之一週期，e amp sin(wt)為該反電動勢；以及藉由該永磁式馬達之該特性參數判斷該永磁式馬達是否故障。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之馬達特性檢測方法，其中該永磁式馬達為直流無刷馬達(Brushless DC,BLDC)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之馬達特性檢測方法，其另包含有一運算裝置，該運算裝置用以接收該偵測裝置所偵測之該反電動勢、計算該永磁式馬達之該特性參數及判斷該永磁式馬達是否故障。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之馬達特性檢測方法，其另包含有一類比數位轉換器，該類比數位轉換器用以將該反電動勢由類比訊號轉換為數位訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之馬達特性檢測方法，其另包含有一運算裝置，該運算裝置經由一網際網路接收該類比數位轉換器轉換之該反電動勢。
  6. 如申請專利範圍第3或5項所述之馬達特性檢測方法，其中該運算裝置具有一計算模組，該計算模組用以計算該永磁式馬達之該特性參數及判斷該永磁式馬達是否故障。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之馬達特性檢測方法，其中該運算裝置具有一資料庫，該資料庫儲存有複數個故障比對資料，該計算模組藉由該資料庫之該些故障比對資料及該永磁式馬達之該特性參數判斷該永磁式馬達是否故障。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之馬達特性檢測方法，其中各該故障比對資料對應一故障類型，該計算模組藉由該資料庫之該些故障比對資料及該永磁式馬達之該特性參數判斷該永磁式馬達為那一種故障類型。
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