一种永磁同步电机磁场分布检测装置的制作方法

本实用新型涉及磁场测量技术领域，特别是涉及一种永磁同步电机磁场分布检测装置。

背景技术：

永磁同步电机既高效又节能，发展前景良好，但是实际应用中会出现永磁体退磁的问题，而永磁体退磁主要是电机设计原因、材料本身原因和电机使用不当共同作用的结果，严重的永磁体退磁影响电机运行的性能或者停止工作。因此，测量获取永磁同步电机运作过程的多部位磁场，对于研究保护永磁体退磁措施具有重要意义。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种测量永磁同步电机运作过程的多部位磁场的永磁同步电机磁场分布检测装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种永磁同步电机磁场分布检测装置，所述检测装置包括转子磁场传感器组件以及与所述转子磁场传感器组件连接的第一数据处理器；

所述转子磁场传感器组件设置在永磁同步电机的转子上，用于采集所述转子的磁场数据，并将所述转子的磁场数据传输至所述第一数据处理器；

所述第一数据处理器设置在所述永磁同步电机的电机轴上，随所述电机轴转动，用于对接收到的所述转子的磁场数据进行处理，得到所述转子周围的磁场分布；

所述检测装置还包括定子磁场传感器组件以及与所述定子磁场传感器组件连接的第二数据处理器；

所述定子磁场传感器组件设置在所述永磁同步电机的定子上，用于采集所述定子的磁场数据，并将所述定子的磁场数据传输至所述第二数据处理器；

所述第二数据处理器设置在所述永磁同步电机的电机外，用于对接收到的所述定子的磁场数据进行处理，得到所述定子周围的磁场分布。

可选的，所述转子磁场传感器组件包括第一采集器、第二采集器和第三采集器；

所述转子包括转子铁芯和若干个永磁体；所述转子铁芯表面设置有第一开槽，所述第一开槽的形状与所述永磁体匹配；

若干个所述永磁体为长条形，一一对应嵌在各所述第一开槽内，各所述永磁体长度方向的两端分别设有隔磁桥；

所述第一采集器、所述第二采集器分别设置在任意一个所述永磁体两端的所述隔磁桥内，分别用于采集所述永磁体两端所述隔磁桥的磁场数据；

所述转子铁芯表面所述第一开槽的侧面设置有第二开槽；

所述第三采集器设置在任意一个所述第二开槽内，用于采集所述永磁体与所述转子铁芯之间的磁场数据；

所述第一采集器、所述第二采集器和所述第三采集器分别通过软排线与所述第一数据处理器连接；

所述软排线设置在所述电机轴上。

可选的，所述第一采集器、所述第二采集器和所述第三采集器为结构相同的FPC板；所述FPC板为长条形结构，包括若干个磁场传感器和FPC转接器，若干个所述磁场传感器分别与所述FPC转接器连接。

可选的，所述定子磁场传感器组件包括第四采集器和第五采集器；

所述第四采集器设置在定子齿部，用于采集所述定子齿部的磁场；

所述第五采集器设置在定子轭部，用于采集所述定子轭部的磁场；

所述第四采集器和所述第五采集器分别与所述第二数据处理器连接。

可选的，所述第四采集器和所述第五采集器为结构相同的FPC板；所述FPC板为长条形结构，包括若干个磁场传感器和FPC转接器，若干个所述磁场传感器分别与所述FPC转接器连接。

可选的，所述磁场传感器为霍尔传感器。

可选的，所述第一数据处理器包括第一容纳体以及设置在所述第一容纳体内的第一数据采集器、第一主控系统及存储部件和第一电池供电组件；

所述第一容纳体固定在所述电机轴上；

所述第一数据采集器用于对接收的所述转子磁场传感器组件采集的所述转子磁场数据进行放大、滤波、A/D转换处理，并将处理后的转子磁场数据传输至所述第一主控系统及存储部件；

所述第一主控系统及存储部件包括第一单片机和第一存储器，通过所述第一单片机的控制，将接收到的所述处理后的转子磁场数据存储至所述第一存储器；

所述第一电池供电组件分别与所述第一数据采集器、所述第一主控系统及存储部件连接，用于提供电源。

可选的，所述第一单片机为STM32单片机；

所述第一存储器为TF卡；

所述第一电池供电组件为可充电的锂离子电池，利用micro USB接口充电器进行充电。

可选的，所述第二数据处理器包括第二容纳体以及设置在所述第二容纳体内的第二数据采集器、第二主控系统及存储部件和第二电池供电组件；

所述第二容纳体设置在所述电机外；

所述第二数据采集器用于对接收的所述定子磁场传感器组件采集的所述定子磁场数据进行放大、滤波、A/D转换处理，并将处理后的定子磁场数据传输至所述第二主控系统及存储部件；

所述第二主控系统及存储部件包括第二单片机和第二存储器，通过所述第二单片机的控制，将接收到的所述处理后的定子磁场数据存储至所述第二存储器；

所述第二电池供电组件分别与所述第二数据采集器、所述第二主控系统及存储部件连接，用于提供电源。

可选的，所述第二单片机为STM32单片机；

所述第二存储器为TF卡；

所述第二电池供电组件为可充电的锂离子电池，利用micro USB接口充电器进行充电。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

通过在永磁同步电机上设置转子磁场传感器组件、定子磁场传感器组件、第一数据处理器和第二数据处理器，其中转子磁场传感器组件与第一数据处理器连接，定子磁场传感器组件与第二数据处理器连接，分别采集转子和定子的磁场数据进行分析处理，从而实现对永磁同步电机多个部位磁场的测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的永磁同步电机磁场分布检测装置结构图；

图2为本实用新型实施例提供的永磁同步电机磁场分布检测装置原理图；

图3为本实用新型实施例提供的转子磁场传感器组件安装位置示意图；

图4为本实用新型实施例提供的定子磁场传感器组件安装位置示意图；

图5为本实用新型实施例提供的第二开槽位置示意图；

图6为本实用新型实施例提供的FPC板结构示意图；

附图标记说明：

1定子，2转子，3定子齿部，4定子轭部，5第二开槽，6隔磁桥，7电机轴，8软排线，9第一数据处理器，10第二数据处理器，11FPC板，2-1转子铁芯，2-2永磁体，5-1第三采集器，6-1第一采集器，6-2第二采集器，9-1第一容纳体，9-2第一数据采集器，9-3第一主控系统及存储部件，9-4第一电池供电组件，10-1第二容纳体，10-2第二数据采集器，10-3第二主控系统及存储部件，10-4第二电池供电组件，11-1磁场传感器，11-2FPC转接器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种测量永磁同步电机运作过程的多部位磁场的永磁同步电机磁场分布检测装置。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型实施例提供的永磁同步电机磁场分布检测装置结构图；

图2为本实用新型实施例提供的永磁同步电机磁场分布检测装置原理图；如图1、2所示，所述检测装置包括转子磁场传感器组件以及与所述转子磁场传感器组件连接的第一数据处理器9；所述转子磁场传感器组件设置在永磁同步电机的转子2上，用于采集所述转子2的磁场数据，并将所述转子2的磁场数据传输至所述第一数据处理器9；所述第一数据处理器9设置在所述永磁同步电机的电机轴7上，随所述电机轴7转动，用于对接收到的所述转子2的磁场数据进行处理，得到所述转子2周围的磁场分布。

图3为本实用新型实施例提供的转子磁场传感器组件安装位置示意图，如图3所示所述转子磁场传感器组件包括第一采集器6-1、第二采集器6-2和第三采集器5-1；

所述转子2包括转子铁芯2-1和若干个永磁体2-2；所述转子铁芯2-1表面设置有第一开槽，所述第一开槽的形状与所述永磁体2-2匹配；若干个所述永磁体2-2为长条形，一一对应嵌在各所述第一开槽内，各所述永磁体2-2长度方向的两端分别设有隔磁桥6；所述第一采集器6-1、所述第二采集器6-2分别设置在任意一个所述永磁体2-2两端的所述隔磁桥6内，分别用于采集所述永磁体2-2两端所述隔磁桥6的磁场数据。

图5为本实用新型实施例提供的第二开槽位置示意图，如图5所示，所述转子铁芯2-1表面所述第一开槽的侧面设置有第二开槽5；所述第三采集器5-1设置在任意一个所述第二开槽5内，用于采集所述永磁体2-2与所述转子铁芯2-1之间的磁场数据；

所述第一采集器6-1、所述第二采集器6-2和所述第三采集器5-1分别通过软排线8与所述第一数据处理器9连接；所述软排线8设置在所述电机轴7上。

所述第一采集器6-1、所述第二采集器6-2和所述第三采集器5-1为结构相同的FPC板11；图6为本实用新型实施例提供的FPC板结构示意图，如图6所示，所述FPC板11为长条形结构，包括若干个磁场传感器11-1和FPC转接器11-2，若干个所述磁场传感器11-1分别与所述FPC转接器11-2连接。所述磁场传感器11-1为霍尔传感器。比如，一个FPC板11上设置三个磁场传感器11-1，本实施例中，FPC板11为条状，依次沿FPC板11长度方向均匀分布设置有FPC转接器11-2和三个磁场传感器11-1，且三个磁场传感器11-1分别与FPC转接器11-2连接。磁场传感器11-1选用HG106C霍尔传感器，焊接在FPC板11上，焊接后FPC板11的厚度为2mm，对永磁电机转子2的电磁影响很小。

所述第一数据处理器9以分立元器件搭建。所述第一数据处理器9包括第一容纳体9-1以及设置在所述第一容纳体9-1内的第一数据采集器9-2、第一主控系统及存储部件9-3和第一电池供电组件9-4；所述第一容纳体9-1固定在所述电机轴7上。

所述第一数据采集器9-2用于对接收的所述转子磁场传感器组件采集的所述转子磁场数据进行放大、滤波、A/D转换处理，并将处理后的转子磁场数据传输至所述第一主控系统及存储部件9-3。

所述第一数据采集器9-2中的放大采用的是带有真差动输入的四运算放大器LM324，能够将磁场传感器11-1非常微弱的信号进行不失真的放大，以便于信号的采集。

所述第一主控系统及存储部件9-3包括第一单片机和第一存储器，通过所述第一单片机的控制，将接收到的所述处理后的转子磁场数据存储至所述第一存储器；所述第一单片机为STM32单片机；所述第一存储器为TF卡，比如选用体积和所需卡槽较小的TF卡。用带TF读卡器的上位机读取TF卡中的数据进行显示、存储。

所述第一电池供电组件9-4分别与所述第一数据采集器9-2、所述第一主控系统及存储部件9-3连接，用于提供电源。所述第一电池供电组件9-4通过所述第一数据采集器9-2向所述转子磁场传感器组件供电。所述第一电池供电组件9-4为可充电的锂离子电池，利用micro USB接口充电器进行充电。

所述检测装置还包括定子磁场传感器组件以及与所述定子磁场传感器组件连接的第二数据处理器10；所述定子磁场传感器组件设置在所述永磁同步电机的定子1上，用于采集所述定子1的磁场数据，并将所述定子1的磁场数据传输至所述第二数据处理器10；所述第二数据处理器10设置在所述永磁同步电机的电机外，用于对接收到的所述定子1的磁场数据进行处理，得到所述定子1周围的磁场分布。

图4为本实用新型实施例提供的定子磁场传感器组件安装位置示意图，如图4所示，所述定子磁场传感器组件包括第四采集器和第五采集器；所述第四采集器设置在定子齿部3，用于采集所述定子齿部3的磁场；所述第五采集器设置在定子轭部4，用于采集所述定子轭部4的磁场；所述第四采集器和所述第五采集器分别与所述第二数据处理器10连接。比如，所述第四采集器和所述第五采集器分别通过双绞线与所述第二数据处理器10连接。

所述第四采集器和所述第五采集器为结构相同的FPC板11；图6为本实用新型实施例提供的FPC板结构示意图，如图6所示，所述FPC板11为长条形结构，包括若干个磁场传感器11-1和FPC转接器11-2，若干个所述磁场传感器11-1分别与所述FPC转接器11-2连接。所述磁场传感器11-1为霍尔传感器。比如，一个FPC板11上设置三个磁场传感器11-1，本实施例中，FPC板11为条状，依次沿FPC板11长度方向均匀设置有FPC转接器11-2和三个磁场传感器11-1，且三个磁场传感器11-1分别与FPC转接器11-2连接。磁场传感器11-1选用HG106C霍尔传感器，焊接在FPC板11上。焊接后FPC板11的厚度为2mm，对永磁电机转子2的电磁影响较小。

所述第二数据处理器9以分立元器件搭建。所述第二数据处理器10包括第二容纳体10-1以及设置在所述第二容纳体10-1内的第二数据采集器10-2、第二主控系统及存储部件10-3和第二电池供电组件10-4；所述第二容纳体10-1设置在所述电机外。

所述第二数据采集器10-2用于对接收的所述定子磁场传感器组件采集的所述定子磁场数据进行放大、滤波、A/D转换处理，并将处理后的定子磁场数据传输至所述第二主控系统及存储部件10-3。所述第二数据采集器10-2中的放大采用的是带有真差动输入的四运算放大器LM324，能够将磁场传感器11-1非常微弱的信号进行不失真的放大，以便于信号的采集。

所述第二主控系统及存储部件10-3包括第二单片机和第二存储器，通过所述第二单片机的控制，将接收到的所述处理后的定子磁场数据存储至所述第二存储器；所述第二单片机为STM32单片机；所述第二存储器为TF卡；比如选用体积和所需卡槽较小的TF卡。用带TF读卡器的上位机读取TF卡中的数据进行显示、存储。

所述第二电池供电组件10-4分别与所述第二数据采集器10-2、所述第二主控系统及存储部件10-3连接，用于提供电源。所述第二电池供电组件10-4通过所述第二数据采集器10-2向所述定子磁场传感器组件供电。所述第二电池供电组件10-4为可充电的锂离子电池，利用micro USB接口充电器进行充电。

本实用新型技术方案的实现并不依赖于单片机程序的改进，只需要采用现有的具有数据存储功能的单片机即可实现本实用新型的方案。

本实用新型通过在永磁同步电机上设置转子磁场传感器组件、定子磁场传感器组件、第一数据处理器9和第二数据处理器10，其中转子磁场传感器组件与第一数据处理器9连接，定子磁场传感器组件与第二数据处理器10连接，分别采集转子2和定子1的磁场数据进行分析处理，从而实现对永磁同步电机多个部位磁场的测量。解决了永磁同步电机多个部位磁场测量的问题，利用该装置可以实现稳定地对各个工况点的永磁同步电机磁场的测量。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。