用于監(jiān)測(cè)永久磁體電機(jī)的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種用于監(jiān)測(cè)永久磁體電機(jī)的由控制器實(shí)施的方法包括：基于安裝在所述PM電機(jī)的轉(zhuǎn)子中的永久磁體的材料性能以及所述永久磁體的溫度，來確定與所述永久磁體的不可逆去磁的開始相對(duì)應(yīng)的閾值直軸(d軸)電流。確定與控制PM電機(jī)相關(guān)聯(lián)的d軸電流，并且基于閾值d軸電流和監(jiān)測(cè)到的d軸電流來確定PM電機(jī)的健康狀態(tài)。
【專利說明】用于監(jiān)測(cè)永久磁體電機(jī)的方法和設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及永久磁體電機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在該部分中的陳述僅提供與本公開相關(guān)的背景信息。因此，這種陳述并不旨在構(gòu) 成對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
[0003] 電機(jī)包括轉(zhuǎn)子，其響應(yīng)于來自定子的電磁勵(lì)磁在軸上生成扭矩。電機(jī)可被構(gòu)造為 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)裝置，其作為電動(dòng)機(jī)進(jìn)行操作以將電能變換為機(jī)械能（扭矩），并作為發(fā)電 機(jī)進(jìn)行操作以將機(jī)械能（扭矩）變換為電能。永久磁體電機(jī)通過由激發(fā)定子元件所生成的 定子的電磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的永久磁體磁場(chǎng)的相互作用來在軸上生成扭矩。轉(zhuǎn)子中的永久磁體可 被安裝在轉(zhuǎn)子表面上（表面PM轉(zhuǎn)子），或埋入轉(zhuǎn)子內(nèi)部（內(nèi)部PM轉(zhuǎn)子）。永久磁體電機(jī)提 供具有高扭矩密度和低重量的緊湊形式，且能夠在寬范圍的速度內(nèi)提供連續(xù)的扭矩，這是 通過低轉(zhuǎn)子慣性、在載荷下的高動(dòng)態(tài)性能、沒有磁化電流的高操作效率、以及由于轉(zhuǎn)子中的 電流產(chǎn)生的熱的相應(yīng)的不存在。
[0004] 降低永久磁體電機(jī)的使用壽命的一個(gè)己知故障是由于轉(zhuǎn)子磁體的去磁而導(dǎo)致的 磁通損失。在機(jī)器制造期間，是通過采用高電磁場(chǎng)使磁體飽和來完全磁化磁體的。磁體的 強(qiáng)度在某種程度上特征在于其殘余磁通密度。這是磁體的兩個(gè)端部被無限可滲透材料短路 時(shí)的磁體的磁通密度。磁體強(qiáng)度被選擇為滿足電機(jī)的某些性能特性，包括所需的最大扭矩。 磁通可在電機(jī)的整個(gè)壽命內(nèi)保持相對(duì)不變，除非磁體受到過熱和其它去磁應(yīng)力。對(duì)于磁體 殘余磁通存在溫度依存性，但是效應(yīng)可在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到應(yīng)對(duì)，并且是完全可恢復(fù)的，只要 去磁（BH)曲線的拐點(diǎn)未被達(dá)到或超過。如果受到過度的熱和磁應(yīng)力，則磁體可遭受不可逆 的磁通損失或去磁。磁通損失負(fù)面地影響機(jī)器性能和行為。降級(jí)的機(jī)器行為可能在交通工 具上導(dǎo)致故障，其可能難以診斷和隔離。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 一種用于監(jiān)測(cè)永久磁體電機(jī)的由控制器實(shí)施的方法包括：基于安裝在所述PM電 機(jī)的轉(zhuǎn)子中的永久磁體的材料性能以及所述永久磁體的溫度，來確定與所述永久磁體的不 可逆去磁的開始相對(duì)應(yīng)的閾值直軸（d軸）電流。確定與控制PM電機(jī)相關(guān)聯(lián)的d軸電流， 并且基于閾值d軸電流和監(jiān)測(cè)到的d軸電流來確定PM電機(jī)的健康狀態(tài)。
[0006] 本公開還提供以下技術(shù)方案： 技術(shù)方案書 1. 一種用于監(jiān)測(cè)永久磁體（PM)電機(jī)的方法，包括： 基于安裝在所述PM電機(jī)的轉(zhuǎn)子中的永久磁體的材料性能以及所述永久磁體的溫度， 來確定與所述永久磁體的不可逆去磁的開始相對(duì)應(yīng)的閾值直軸（d軸）電流； 監(jiān)測(cè)與控制所述PM電機(jī)相關(guān)聯(lián)的d軸電流；以及 基于所述閾值d軸電流和監(jiān)測(cè)到的d軸電流來確定所述PM電機(jī)的健康狀態(tài)。
[0007] 2.如技術(shù)方案1所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)與控制所述PM電機(jī)相關(guān)聯(lián)的d軸電流包 括： 用足以在所述d軸電流中捕捉到可能導(dǎo)致?lián)p壞所述永久磁體的動(dòng)力的監(jiān)測(cè)速率來監(jiān) 測(cè)所述d軸電流；以及 確定用于所述d軸電流的最小值。
[0008] 3.如技術(shù)方案2所述的方法，其中，用足以在所述d軸電流中捕捉到可能導(dǎo)致?lián)p 壞所述永久磁體的動(dòng)力的監(jiān)測(cè)速率來監(jiān)測(cè)所述d軸電流包括：以不小于100微秒的取樣速 率來監(jiān)測(cè)所述d軸電流。
[0009] 4.如技術(shù)方案1所述的方法，其中，基于所述閾值d軸電流和監(jiān)測(cè)到的d軸電流 來確定所述PM電機(jī)的健康狀態(tài)包括依據(jù)以下關(guān)系來確定品質(zhì)因數(shù)（F0M) :

【權(quán)利要求】
1. 一種用于監(jiān)測(cè)永久磁體（PM)電機(jī)的方法，包括： 基于安裝在所述PM電機(jī)的轉(zhuǎn)子中的永久磁體的材料性能以及所述永久磁體的溫度， 來確定與所述永久磁體的不可逆去磁的開始相對(duì)應(yīng)的閾值直軸（d軸）電流； 監(jiān)測(cè)與控制所述PM電機(jī)相關(guān)聯(lián)的d軸電流；以及 基于所述閾值d軸電流和監(jiān)測(cè)到的d軸電流來確定所述PM電機(jī)的健康狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)與控制所述PM電機(jī)相關(guān)聯(lián)的d軸電流包括： 用足以在所述d軸電流中捕捉到可能導(dǎo)致?lián)p壞所述永久磁體的動(dòng)力的監(jiān)測(cè)速率來監(jiān) 測(cè)所述d軸電流；以及 確定用于所述d軸電流的最小值。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，用足以在所述d軸電流中捕捉到可能導(dǎo)致?lián)p壞所 述永久磁體的動(dòng)力的監(jiān)測(cè)速率來監(jiān)測(cè)所述d軸電流包括：以不小于100微秒的取樣速率來 監(jiān)測(cè)所述d軸電流。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，基于所述閾值d軸電流和監(jiān)測(cè)到的d軸電流來確 定所述PM電機(jī)的健康狀態(tài)包括依據(jù)以下關(guān)系來確定品質(zhì)因數(shù)（FOM) :
其中，Id-min是用于所述d軸電流的最小幅度，并且 Id-knee是基于所述永久磁體的材料性能所確定的最小許容d軸電流。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述最小許容d軸電流包括基于所述永久磁體的 溫度和用于所述PM電機(jī)的永久磁體的稟性矯頑力所確定的溫度相關(guān)去磁電流拐點(diǎn)。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，依據(jù)關(guān)
確定品質(zhì)因數(shù)（FOM)包 括：用足以在所述d軸電流中捕捉到可能使所述永久磁體去磁的動(dòng)力的監(jiān)測(cè)速率來確定用 于所述d軸電流的最小幅度，以及用足以跟蹤永久磁體溫度中的預(yù)期動(dòng)力的監(jiān)測(cè)速率來確 定所述溫度相關(guān)去磁電流拐點(diǎn)。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括：基于所述PM電機(jī)的健康狀態(tài)來控制所述 PM電機(jī)的操作。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，基于所述PM電機(jī)的健康狀態(tài)來控制所述PM電機(jī) 的操作包括：下調(diào)所述PM電機(jī)的扭矩輸出。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括： 生成基于溫度的陣列，其包括與所述永久磁體的多個(gè)溫度窗口相關(guān)聯(lián)的多個(gè)溫度倉； 以及 基于監(jiān)測(cè)到的d軸電流、所述永久磁體的溫度和磁體溫度來確定與所述溫度倉之一相 關(guān)聯(lián)的PM電機(jī)的健康狀態(tài)，所述磁體溫度對(duì)應(yīng)于基于所述永久磁體的溫度和所述永久磁 體的材料性能的所述永久磁體的不可逆去磁的開始。
10. 一種用于監(jiān)測(cè)永久磁體（PM)電機(jī)的方法，包括： 基于永久磁體的溫度和永久磁體的材料性能來確定用于所述PM電機(jī)的永久磁體的基 于溫度的去磁拐點(diǎn)； 確定與控制所述PM電機(jī)相關(guān)聯(lián)的直軸（d軸）電流；以及 基于所述d軸電流和用于所述PM電機(jī)的永久磁體的基于溫度的去磁拐點(diǎn)來確定所述 PM電機(jī)的健康狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】H02P21/14GK104300865SQ201410343249
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月18日
【發(fā)明者】S.E.舒爾斯, K.M.拉曼, W.D.王 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司