CN101988951A - 电机状态检查方法和电机特性检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机状况检查方法和电机特性检查装置，可以检查组装在设备上的电机状况，且电机不用从设备上取下。准备电机特性检查装置(1)，该电机特性检查装置(1)包括：测定部(11)，测定电机因外力而运动时发生的反电动势波形的频率和振幅值；运算部(19)，根据频率和振幅值，计算反电动势常数；和结果显示部(21)，显示反电动势常数的运算结果、或针对预想的运算结果而预先准备的判定结果。在从组装于设备上的电机拆下供电线的状态下，将电机的电枢线圈与电机特性检查装置(1)电连接。对电机的动子(3b)施加外力，使电枢线圈发生反电动势，根据电机特性检查装置(1)的结果显示部(21)所显示的运算结果，判定电机的状况。

Description

电机状态检查方法和电机特性检查装置

技术领域

本发明涉及动子因外力而运动时发生反电动势(反电压)的电机的状况检查方法和电机特性检查装置。

背景技术

特开2002-131153号公报(专利文献1)公开了一种不使用扭矩计来测定扭矩的扭矩测定装置。此外，特开昭61-124256号公报(专利文献2)公开了一种从外部使音圈式(voice coil)直线电机的线圈往复运动、求出推力常数，从而测定推力的方法。

专利文献1：特开2002-131153号公报

专利文献2：特开昭61-124256号公报

在现有的电机状况检查方法和电机特性检查装置中，要对扭矩等进行检查，就要给电机供电，使电机以固定转数转动，然后检查此时的动作输出。因此，需要使用检查用的电压计、旋转计和速度传感器等进行计测。基于这种情况，目前要检查作为检查对象的电机的特性，就需要将电机从设备上取下，与专用的检查装置组合，进行检查，而不是直接对已组装在设备上的电机进行检查。因此，每逢进行定期检点或检查，都需要将电机从设备上取下，相当耗时耗力。此外，电机一旦从设备上取下，将无法观察设置状况的问题。

尤其是直线电机的情况，动子和定子的设置状况(所谓的气隙是否良好)影响电机的输出。目前，为检查设置状况，在形成于动子和定子之间的空隙中插入测隙规，进行机械尺寸检查。然而，在这种情况下，即使电机从设备上取下检查，也还是存在问题：在将检查后的电机设置在设备上时，容易产生机械误差，此外，很难检查形成于动子与定子之间的空隙在整体上是否均匀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机的状况检查方法和电机特性检查装置，对于组装在设备上电机，不用从设备上取下，就可以进行检查。

本发明的另一目的在于提供一种电机的状况检查方法和电机特性检查装置，可以使用简便的方法检查电机的设置状况是否良好。

本发明的对象是一种不用将电机从设备上取下、对组装在设备上的电机进行检查的电机状况检查方法和电机特性检查装置。

本发明的电机状况检查方法，准备一种电机特性检查装置，其包括：测定部，测定电机的定子因外力而运动时发生的反电动势波形的频率和振幅值；运算部，根据频率和振幅值，计算反电动势常数；和结果显示部，针对反电动势常数的运算结果或预想的运算结果，显示预先准备的判定结果。然后，在从组装于设备的电机拆下供电线的状态下，将电机的电枢线圈与电机特性检查装置电连接。其后，对电机的动子施加外力，使电枢线圈发生反电动势。然后，根据电机特性检查装置的结果显示部所显示的运算结果，判定电机的状况。

众所周知，电机具有发电作用，当施加外力而使电机可动部运动时，电机端子就会发生反电动势(反电压)。本发明求出表示电机特性的常数之一的反电动势常数KeΦ，来判定电机特性是否良好。

反电动势常数KeΦ用

KeΦ＝C×(Ke/f)

(其中，Ke：反电压峰值[V]，f：反电压频率[Hz]，C：常数)求得。因此，只要能够测定反电压的峰值和频率，就能够测定反电动势常数KeΦ。所以，本发明的电机特性检查装置将组装于设备上的电机作为检查对象，在电机静止的状态下借助手动等对动子施加外力，强制使电机运动，使其发生反电动势。这样发生的反电动势，由于外力不固定，所以所得到的反电动势波形也不固定，反电动势波形与可变速时的频率的波形相同。虽然从这种波形取得频率的方法有各种各样，但本发明的做法如下：测定部例如利用零交叉检测电路，将反电动势波形从穿过零点的某个点到穿过下一个零点的点之间作为一个周期，测定频率。然后，使用已测定该频率的波形的振幅值(反电压的峰值)，求出反电动势常数KeΦ。

结果显示部显示反电动势常数的运算结果(数值)，测定者判定该电机的本来的反电动势常数是否得到。在没有得到本来的反电动势常数的情况下，会知道电机出现异常。结果显示部也可以显示针对设想的运算结果预先准备的判定结果。这样一来，在根据电机的反电动势常数马上反应不出是否良好的情况下，可以容易判定电机是否良好。

另外，对于本发明而言，只要是发生反电动势的电机，无论怎样的电机都可以是检查对象。因此，直流电机、直线电机、伺服电机、步进电机等都可以作为检查对象的电机，与其形式无关。在作为检查对象的电机是具有被固定在设备固定部分的定子和被设置在设备可动部分的动子的直线电机的情况下，还可以具备设置状况判定部，该设置状况判定部根据运算结果，判定定子的定子侧磁极与动子的动子侧磁极之间的空隙的大小，根据判定结果，判定设置状况是否良好。由于空隙和反电动势常数是反比例关系，所以，利用这一关系，可以知道被设置的直线电机的空隙状况，判定电机的设置状况。

一般，直线电机是在使用场所将单个的定子和动子组合起来使用。也就是说，使用者经常要设置电机和调整空隙。所以，由于使用测隙规，空隙调整得不充分，有时会导致直线电机无法充分输出。如果使用本发明的电机特性检查装置，就可以简单方便地调整空隙。

优选，用于直线电机的设置状况判定部构成为：在反电动势常数小于预先规定的阈值范围时，判定空隙比合适范围宽；而在反电动势常数大于预先规定的阈值范围时，判定空隙比合适范围窄。不论是哪一种判定，都判定设置状况不良。这样，就能更加容易地调整空隙。

附图说明

图1表示本发明的电机特性检查装置的实施方式的一例。

图2是本发明的实施方式的结构框图。

图3是表示本发明的实施方式中的用于显示反电动势常数和判定结果的软件算法的流程图。

图4是本发明在对电机施加外力以驱动电机情况下的输出的反电动势的波形图。

图中：

1-电机特性检查装置

3-直线电机

3a-定子

3b-动子

5-供电线

7-电缆

9-信号接收部

11-测定部

13-零交叉检测电路

15-频率检测部

17-峰值检测部

19-运算部

21-结果显示部

23-保存部

25-设置状况判定部。

具体实施方式

下面，参照附图，详细说明本发明的实施方式。图1表示本发明的电机特性检查装置的实施方式的一例。图2是本发明的实施方式的结构框图。

在图1所示的应用例中，电机特性检查装置1与作为检查对象的直线电机3连接。直线电机3是包括固定在设备固定部分上的定子3a和设置在设备可动部分上的动子3b的直线电机。电机特性检查装置1经由电缆7与供电线5连接，该供电线5连接在拆下供电线的直线电机3的动子3b的电机线圈上。

参照图2，对本发明的实施方式的结构和概要进行说明。电机特性检查装置1的信号接收部9接收直线电机3因外力而运动情况下发生的反电动势波形。测定部11具有用于检测频率的零交叉检测电路13和频率检测部15，另外，还具有检测反电动势电压峰值的峰值检测部17。根据测定部11检测出的频率和峰值，运算部19计算出反电动势常数，将结果显示在结果显示部21上。另外，本发明为了判定设置状况，在保存部23中保存有表，设置状况判定部25根据运算结果，将设置状况显示在结果显示部21上。

利用图3和图4，详述从测定到结果显示的流程。当直线电机3的动子3b因外力而运动时，信号接收部9接收电机发生的图4那样的反电动势波形，对测定部11发送信号，测定部11测定频率和电压峰值(步骤ST1)。

就频率而言，具体如下决定。如图4所示，动子因外力而运动的电机发生频率和电压不固定的反电动势。零交叉检测电路13构成为，在反电动势波形穿过零点的点上(零交叉点)，使输出电压切换，0V→5V，5V→0V。被输入图4的反电动势波形的零交叉检测电路13输出图4的零交叉检测电路输出V0的波形。例如，在图4最初的波形(周期F1的波形)中，a点和c点是零交叉点，频率检测部15根据该零交叉点ac间的周期，检测该区间的频率f(＝F1)。

此外，同样在最初的波形中，峰值检测部17根据b点检测波形峰值。

接下来，接收到频率和峰值的运算部19根据下式算出反电动势常数KeΦ(步骤ST2)。

KeΦ＝C×(Ke/f)…(1)

(其中，Ke：反电压峰值[V]，f：反电压频率[Hz]，C：常数)

另外，(1)式是被如下导出的。

在电机是直线电机的情况下，反电动势常数KeΦ用下式

KeΦ＝Ke/v  …(2)

(其中，Ke：反电压峰值[V]，v：速度[m/s])

求出。这里，由于

V＝2τ×f  …(3)

(其中，τ：作为磁铁-磁铁之间距离的极间距[m]，f：反电压频率[Hz])，

所以，将式(3)带入式(2)，就变为：

KeΦ＝Ke/(2τ×f)＝(1/2τ)×(Ke/f)。

这里，以1/2τ＝C1来代替，就变为：

KeΦ＝C1×(Ke/f)…(4)。

也就是说，当电机是直线电机时，(1)式的常数C是C＝C1＝1/2τ。

此外，当电机是旋转电机时，反电动势常数KeΦ用下式

KeΦ＝Ke/N  …(5)

(其中，Ke：反电压峰值[V]，N：转数[rpm])

求出。这里，由于

N＝(120×f)/P  …(6)

(其中，f：反电压频率[Hz]，P：极数)，

所以，将式(6)带入式(5)，就变为：

KeΦ＝Ke/(120×f)/P＝(P/120)×(Ke/f)。

这里，以P/120＝C2来代替，就变为：

KeΦ＝C2×(Ke/f)…(7)。

也就是说，当电机是旋转电机时，(1)式的常数C是C＝C2＝P/120。

结果，只要反电压的峰值Ke[V]和反电压频率f[Hz]能够测定，乘以常数C，反电动势常数KeΦ就是可以导出的。对于反电动势常数KeΦ，不论电机是哪种类型，都可以由(1)式算出。所以，根据上述图4的最初波形，就可以求出反电动势常数KeΦ。另外，在本实施方式中，常数C构成为，被预先输入到运算部19。当然，为了应用广泛，也可以通过外部机器或配备输入部来事先改写常数C。

另外，在本发明中，设置状况判定部25可以判定直线电机3的设置状况。保存部23保存有关于定子的定子侧磁极与动子的动子侧磁极之间的空隙大小的表，将表与计算出的反电动势常数KeΦ进行比较(步骤ST3)。判定反电动势常数KeΦ是否处于固定的阈值范围内(步骤ST4)，如果是在阈值范围内，就判定空隙是适当的(步骤ST5)。如果反电动势常数KeΦ不在阈值范围内，就判定它是否大于阈值(步骤ST6)。在大于阈值的情况下，就判定空隙较窄(步骤ST7)；在小于阈值的情况下，就判定空隙较宽(步骤ST8)。最后，将包含反电动势常数的判定结果显示在结果显示部21上(步骤ST9)。

另外，本实施方式为了能够判定空隙是否良好，设置了设置状况判定部25，但是在只了解反电动势常数KeΦ就可以的情况下，无需设置设置状况判定部25。此外，在检查对象为直线电机以外的电机的情况下，由于无需判定空隙，所以可以设置普通判定部，而不设置设置状况判定部25。以如下方式构成即可：在反电动势常数KeΦ处于阈值范围内时，在结果显示部21上显示电机无异常；在反电动势常数KeΦ不在阈值范围内时，在结果显示部21上显示电机有异常。

(产业上的利用可能性)

根据本发明，基于反电动势波形来检查电机特性，所以，不用从设备上取下电机，也不需要旋转计和速度传感器，就能够检查电机的特性。

Claims (6)

1.一种电机状况检查方法，检查组装在设备上的电机的状况，且不用将所述电机从所述设备上取下，其特征在于，

准备电机特性检查装置，该电极特性检查装置包括：测定部，测定所述电机因外力而运动时发生的反电动势波形的频率和振幅值；运算部，根据所述频率和所述振幅值，计算反电动势常数；和结果显示部，显示所述反电动势常数的运算结果、或针对预想的运算结果而预先准备的判定结果，

在从组装在所述设备上的所述电机拆下供电线的状态下，将所述电机的电枢线圈与所述电机特性检查装置电连接，

对所述电机的动子施加外力，使所述电枢线圈发生反电动势，

根据所述电机特性检查装置的结果显示部所显示的所述运算结果，判定所述电机的状况。

2.根据权利要求1所述的电机状况检查方法，其特征在于，

所述电机是具有被固定在所述设备固定部分的定子和被设置在所述设备可动部分的所述动子的直线电机，

所述电机特性检查装置还具备：设置状况判定部，该设置状况判定部根据所述运算结果，判定所述定子的定子侧磁极与所述动子的动子侧磁极之间的空隙的大小，根据判定结果，判定所述设置状况是否良好。

3.根据权利要求2所述的电机状况检查方法，其特征在于，

所述设置状况判定部，

在所述反电动势常数小于预先规定的阈值范围时，判定所述空隙比合适范围宽；而在所述反电动势常数大于所述预先规定的阈值范围时，判定所述空隙比合适范围窄，

不论是哪一种判定，都判定所述设置状况不良。

4.一种电机特性检查装置，检查组装在设备上的电机的状况，且不用将所述电机从所述设备上取下，其特征在于，包括：

测定部，与所述电机连接，测定所述电机的动子因外力而运动时发生的反电动势波形的频率和振幅值；

运算部，根据所述频率和所述振幅值，计算反电动势常数；和

结果显示部，显示所述反电动势常数的运算结果、或针对预想的运算结果而预先准备的判定结果。

5.根据权利要求4所述的电机特性检查装置，其特征在于，

所述电机是具有被固定在所述设备固定部分的定子和被设置在所述设备可动部分的所述动子的直线电机，

所述电机特性检查装置还具备：设置状况判定部，该设置状况判定部根据所述运算结果，判定所述定子的定子侧磁极与所述动子的动子侧磁极之间的空隙的大小，根据判定结果，判定所述设置状况是否良好。

6.根据权利要求5所述的电机特性检查装置，其特征在于，

所述设置状况判定部，

在所述反电动势常数小于预先规定的阈值范围时，判定所述空隙比合适范围宽；而在所述反电动势常数大于所述预先规定的阈值范围时，判定所述空隙比合适范围窄，

不论是哪一种判定，都判定所述设置状况不良。

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