聲卡與話筒122連接，用于將話筒122采集的噪聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為噪聲數(shù)據(jù)。
[0034] 處理部130為計(jì)算機(jī)中的噪聲處理軟件，噪聲處理軟件選取采集部采集的適當(dāng)大 小的噪聲數(shù)據(jù)，并將這些噪聲數(shù)據(jù)通過(guò)傅里葉變換得到噪聲頻譜，分析噪聲頻譜并從不同 轉(zhuǎn)速下的噪聲頻譜中選取與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)相關(guān)的噪聲頻率點(diǎn)，通過(guò)相關(guān)的噪聲頻率點(diǎn)的幅值估 算得到無(wú)刷直流電機(jī)200的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大小，并且根據(jù)該噪聲頻率點(diǎn)的頻段判斷出噪聲的是 由機(jī)械噪聲產(chǎn)生還是電磁噪聲產(chǎn)生。
[0035] 電機(jī)噪聲主要由機(jī)械噪聲與電磁噪聲組成，機(jī)械噪聲主要由軸承與風(fēng)扇產(chǎn)生。電 磁力是提供電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力來(lái)源，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)，使得轉(zhuǎn)子獲得 轉(zhuǎn)動(dòng)所需電磁力。由旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)所造成的噪聲稱(chēng)為電磁噪聲。無(wú)刷直流電機(jī)傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式 為120°方波驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)方式下不僅產(chǎn)生了電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，也在電磁場(chǎng)中產(chǎn)生了相 應(yīng)的換相電磁噪聲。
[0036] 由于電機(jī)的機(jī)械噪聲由電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生，因此電機(jī)機(jī)械噪聲的基波頻率匕可由下式 計(jì)算得到。
[0038] 其中，η是電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位為r/min。
[0039] 電機(jī)的機(jī)械噪聲的高次諧波隨階數(shù)的增加逐漸衰減。通常情況下分布于電機(jī)噪聲 頻譜較低的頻率段，介于10Hz到200Hz之間。
[0040] 電機(jī)電磁噪聲由無(wú)刷直流電機(jī)換相產(chǎn)生，其i階噪聲頻率可通過(guò)無(wú)刷直流電機(jī)的 換相頻率計(jì)算。
[0042] 其中，i = 1，2, 3……為頻率階數(shù)，通常階數(shù)較高時(shí)噪聲幅值會(huì)相應(yīng)減小，因此通常 選取6階以下噪聲頻率點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算；k為無(wú)刷直流電機(jī)200在一個(gè)電磁周期里換相次數(shù)；p 為無(wú)刷直流電機(jī)200的極對(duì)數(shù)。
[0043] 圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中無(wú)刷直流電機(jī)靜止時(shí)的背景噪聲頻譜圖；圖4是本發(fā)明 的實(shí)施例中無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的電機(jī)噪聲頻譜圖。
[0044] 如圖3、圖4所示，圖4與圖3相比較，圖4在虛線圈出的1處，即低頻處，噪聲幅 值變化較大；圖4在虛線圈出的2處，即高頻處，噪聲幅值變化較大。由于虛線圈1處頻 率在18Hz-90Hz之間，處于低頻階段，因此為無(wú)刷直流電機(jī)的機(jī)械噪聲，虛線圈2處頻率在 500Hz-6000Hz之間，處于高頻階段，因此為無(wú)刷直流電機(jī)的電磁噪聲。
[0045] 圖5是本發(fā)明的實(shí)施例中無(wú)刷直流電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的噪聲頻譜圖。
[0046] 如圖5所示，分別做出了無(wú)刷直流電機(jī)在20個(gè)不同轉(zhuǎn)速下的的噪聲頻譜圖。因?yàn)?換相頻率正比于轉(zhuǎn)速，所以與無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩相關(guān)的噪聲頻率點(diǎn)也與轉(zhuǎn)速成正比，所以 在圖中相同階數(shù)的一組噪聲頻率點(diǎn)相連接可以近似成一條直線段。確定與轉(zhuǎn)矩相關(guān)的噪聲 頻率點(diǎn)采用公式（2)。圖中五條虛線段即為電機(jī)噪聲頻譜中與無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)相關(guān) 的噪聲頻率點(diǎn)。因?yàn)樘摼€段是指在換相期間相關(guān)頻率點(diǎn)上的噪聲幅值要大于非換相頻率點(diǎn) 處的噪聲幅值，因此這些頻率點(diǎn)上的幅值越小，則說(shuō)明無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)越小。
[0047] 由于電機(jī)為彈性系統(tǒng)，換相噪聲可能與電機(jī)固有噪聲形成共振，使得共振點(diǎn)的噪 聲幅度得到加強(qiáng)，從而干擾了對(duì)電機(jī)電磁噪聲的測(cè)試。由于固有頻率不隨電機(jī)轉(zhuǎn)速變化，而 電磁噪聲與機(jī)械噪聲隨轉(zhuǎn)速線性變化。從測(cè)試所得隨速度變化的噪聲頻譜圖中，可直觀的 得到無(wú)刷直流電機(jī)200的固有噪聲頻率點(diǎn)，從圖中可以看出，無(wú)刷直流電機(jī)200的固有噪聲 頻率點(diǎn)大約在4900Hz處。因此在選取無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)相關(guān)的噪聲頻率點(diǎn)時(shí)應(yīng)去除 共振頻率處的噪聲頻率點(diǎn)。
[0048] 無(wú)刷直流電機(jī)200的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的檢測(cè)方法如下：
[0049] 步驟1，需要對(duì)話筒122和聲卡等噪聲采集設(shè)備利用標(biāo)準(zhǔn)的噪聲計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0050] 步驟2,對(duì)噪聲信號(hào)大小所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)進(jìn)行標(biāo)定。首先，選取標(biāo)準(zhǔn)的高精度永 磁電機(jī)（理想正弦波反電動(dòng)勢(shì)）采用空間矢量驅(qū)動(dòng)模式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，對(duì)于該狀態(tài)下的高精度 永磁電機(jī)認(rèn)為其轉(zhuǎn)矩波動(dòng)很小視為零。然后，再對(duì)其采用恒電壓方法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，根據(jù)高精度 永磁電機(jī)的電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩公式計(jì)算出此時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的大小，并將轉(zhuǎn)矩與所選 取階數(shù)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)相關(guān)頻率點(diǎn)的噪聲幅值之和相對(duì)應(yīng)。其中，噪聲幅值為電機(jī)噪聲幅值減 去該頻率點(diǎn)處的背景噪聲幅值。
[0051] 步驟3,校準(zhǔn)和標(biāo)定完成后，即可測(cè)量無(wú)刷直流電機(jī)200的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)部 110控制無(wú)刷直流電機(jī)200在同一驅(qū)動(dòng)模式且不同的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)，采集部120將采集的噪聲 信號(hào)轉(zhuǎn)換為噪聲數(shù)據(jù)，處理部130根據(jù)噪聲數(shù)據(jù)得到噪聲頻譜圖，然后根據(jù)噪聲頻譜圖得 到與無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)相關(guān)的噪聲頻率點(diǎn)，最后將這些噪聲頻率點(diǎn)處理后與標(biāo)定的數(shù) 據(jù)進(jìn)行對(duì)比得到無(wú)刷直流電機(jī)200的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的大小，并且根據(jù)這些噪聲頻率點(diǎn)的 頻段判斷出噪聲的來(lái)源，即該噪聲頻率點(diǎn)是由機(jī)械噪聲還是電磁噪聲產(chǎn)生的。
[0052] 實(shí)施例的作用與效果
[0053] 根據(jù)本實(shí)施例所涉及的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)部能夠驅(qū)動(dòng)無(wú) 刷直流電機(jī)在不同的驅(qū)動(dòng)模式和不同的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，無(wú)刷直流電機(jī)放置在靜音箱內(nèi)，靜音 箱能夠提供無(wú)回聲測(cè)試環(huán)境并且能夠降低外界聲音的干擾，話筒和聲卡能夠采集靜音箱的 噪聲信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為噪聲數(shù)據(jù)，處理部能夠?qū)⒃肼晹?shù)據(jù)進(jìn)行處理后得到無(wú)刷直流電機(jī)的 轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大小，因此，本實(shí)施例的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)非接觸測(cè)量方式在 保證一定精度的情況下實(shí)現(xiàn)了在高速、空載下對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩的估計(jì)。
[0054] 上述實(shí)施方式為本發(fā)明的優(yōu)選案例，并不用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，用于檢測(cè)無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，其特征 在于，包括： 驅(qū)動(dòng)部，包含：用于提供直流電的電源、與所述電源和所述無(wú)刷直流電機(jī)相連接的驅(qū) 動(dòng)電路，與所述驅(qū)動(dòng)電路連接用于控制所述無(wú)刷直流電機(jī)在預(yù)定的驅(qū)動(dòng)模式下運(yùn)行的控制 器； 采集部，包含：用于降低外界聲音的干擾并提供無(wú)回聲測(cè)試環(huán)境的靜音箱、安裝在所述 靜音箱內(nèi)用于采集所述靜音箱內(nèi)的噪聲信號(hào)的話筒、以及將所述噪聲信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到噪 聲數(shù)據(jù)的聲卡； 處理部，將所述噪聲數(shù)據(jù)通過(guò)傅里葉變換得到噪聲頻譜，從所述無(wú)刷直流電機(jī)在不同 轉(zhuǎn)速下的所述噪聲頻譜中選取與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)相關(guān)的噪聲頻率點(diǎn)，根據(jù)所述噪聲頻率點(diǎn)的幅值 計(jì)算得到所述無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的大小。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于： 其中，所述驅(qū)動(dòng)電路包含：升壓電路、切換電路以及三相電壓源逆變電路。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于： 其中，所述驅(qū)動(dòng)模式包括：恒電壓驅(qū)動(dòng)方式、恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)方式以及空間矢量驅(qū)動(dòng)方式。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于： 其中，所述處理部還能夠根據(jù)所述噪聲頻率點(diǎn)的頻段判斷產(chǎn)生所述噪聲信號(hào)是否為機(jī) 械噪聲。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于： 其中，所述電源為數(shù)字電壓源。6. -種采用權(quán)利要求1所述的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量無(wú)刷直流電機(jī)的 轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的方法，其特征在于： 步驟1，采用標(biāo)準(zhǔn)的噪聲計(jì)對(duì)話筒和聲卡進(jìn)行校準(zhǔn)； 步驟2,對(duì)噪聲信號(hào)大小所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)進(jìn)行標(biāo)定； 步驟3,驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)在預(yù)定的驅(qū)動(dòng)模式的不同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)，采集部采集靜 音箱內(nèi)的噪聲數(shù)據(jù)，處理部根據(jù)所述噪聲數(shù)據(jù)得到噪聲頻譜，并選取與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)相關(guān)的噪 聲頻率點(diǎn)，將所述噪聲頻率點(diǎn)的幅值與所述標(biāo)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比得到所述無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn) 矩波動(dòng)的大小。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明所涉及的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)部能夠驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)在不同的驅(qū)動(dòng)模式和不同的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，無(wú)刷直流電機(jī)放置在靜音箱內(nèi)，靜音箱能夠提供無(wú)回聲測(cè)試環(huán)境并且能夠降低外界聲音的干擾，話筒和聲卡能夠采集靜音箱的噪聲信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為噪聲數(shù)據(jù)，處理部能夠?qū)⒃肼晹?shù)據(jù)進(jìn)行處理后得到無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大小，因此，本發(fā)明的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)非接觸測(cè)量方式實(shí)現(xiàn)了在高速、空載下對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩的估計(jì)。
【IPC分類(lèi)】H02P21/20
【公開(kāi)號(hào)】CN105262402
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510771404
【發(fā)明人】夏鯤, 董斌, 盧晶, 譚媛
【申請(qǐng)人】上海理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月12日