专利名称：电气设备的永久磁体的劣化判定方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对具有动子及定子且在动子及定子的其中一方具有多个永久磁体而另一方具有电枢绕组的电气设备的永久磁体的劣化状态进行判定的永久磁体的劣化判定方法及装置。
背景技术：
电动机等电气设备如果因动子或定子所具备的永久磁体产生裂缝、缺损或退磁等原因而导致其劣化时，无法获得设备本来的性能。另外，在永久磁体产生裂缝、缺损的情况下，因飞散的永久磁体的碎片有可能导致电气设备的部件损坏。因此，在现有技术中，为了调查永久磁体的劣化状态，将电气设备进行分解进行目视检查，或者基于感应电压的下降状态来判定永久磁体的劣化状态(JP特开2009-22091 (专利文献1))。专利文献1 JP特开2009-22091号公报可是，由于为了调查永久磁体的劣化状态而实施目视检查，因此必须停止作为检查对象的电气设备的动作，从设备中拆卸该电气设备进行分解。并且，由于该检查是基于人眼进行的，因此定量记录检查数据较困难。此外，如专利文献1记载的技术，如果仅仅调查感应电压，有时无法可靠地检测出永久磁体的局部退磁、永久磁体的裂缝或缺损。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不用从设备中卸下作为检查对象的电气设备就能简单地判定永久磁体的劣化状态的永久磁体的劣化判定方法及装置。本发明的永久磁体的劣化判定方法判定作为检查对象的电气设备(以下称为“作为检查对象的电气设备”)的永久磁体的劣化状态，其中作为检查对象的电气设备具有动子及定子，动子及定子的其中一方具有多个永久磁体而另一方具有电枢绕组。电气设备采用动子及定子的其中一方具有多个永久磁体而另一方具有电枢绕组的构成即可，例如η相电动机或发电机(η为1以上的整数)、线性电机、DC电机等，但并不限于这些种类。在本发明的方法中，求出在电枢绕组中流过的电枢电流的电流矢量的轨迹，并基于电流矢量的轨迹的变化来判定永久磁体的劣化状态。这里，在本申请的说明书中，关于电流矢量，如果为单相电气设备则是指单相电枢电流的电流矢量本身，如果为多相电气设备则是指多相电枢电流的电流矢量的矢量和。并且，所谓电流矢量的轨迹是电流矢量描绘出的轨迹，能够在正交二轴的曲线图上进行描绘。发明者通过研究发现当永久磁体产生劣化时电流矢量的轨迹中出现与该劣化相应的变化，本发明就是基于此进行的。基于发明者的研究可知，当永久磁体退磁时，电流矢量的轨迹变得比正常时的电流矢量的轨迹大。另外，当永久磁体产生劣化时，出现电流矢量的轨迹部分性膨胀、向外侧扩展、或部分轨迹的直径尺寸变大等现象。因此，在本发明中，立足于这些发现，根据电流矢量的轨迹的变化来判定永久磁体的劣化状态。作为具体的劣化判定方法，首先，在正常电气设备(以下，称为“正常电气设备”)中求出电枢电流的电流矢量的轨迹，并根据该轨迹的变化幅度来确定标准上限值，其中所述正常电气设备具有动子及定子且动子及定子的其中一方具有未劣化的多个永久磁体而另一方具有电枢绕组。正常电气设备的电枢电流的电流矢量其大小几乎恒定，只有方向发生变化，其轨迹为接近圆形的环状。具体而言，例如使动子相对于定子移动多个周期，针对各永久磁体多次测量正常电气设备的电枢电流的电流矢量的轨迹，并根据这些轨迹的半径变化幅度来确定标准上限值。另外，例如也可以求出在施加了额定电荷的状态下在电枢绕组中流过额定电流时的电枢电流的电流矢量的轨迹，并根据该轨迹的变化幅度来确定标准上限值。标准上限值例如可设定为从变化幅度的平均值X0. 9以上的值到平均值XL 1以下的值。这样，通过使标准上限值具有幅度，从而能任意决定是严格进行永久磁体的劣化判定还是按电气设备可容许误差等的设定。此外，也可通过运算(模拟)求出在对正常电气设备施加了额定负荷的状态下的额定电流的电流矢量的轨迹，并根据该运算求出的轨迹来确定规定上限值。此时，标准上限值例如也可设定为通过运算求出的电流矢量的轨迹XI. 1以下的值。例如，在电动机的情况下，为了不超过避免电枢绕组烧损所确定的线圈的温度上升标准值，基于额定电流的容许电流值也大多确定在士 10%的范围内。因此，根据这样的容许范围也可确定标准上限值， 使其收纳在流过额定电流时的电流矢量士 10%的范围内。其次，求出在作为检查对象的电气设备的电枢绕组中流过的电枢电流的电流矢量的轨迹。在永久磁体不存在劣化的情况下，作为检查对象的电气设备的电流矢量的轨迹与正常电气设备的电枢电流的电流矢量的轨迹几乎表示相同的值。然而，在永久磁体存在劣化的情况下，由于增加电枢电流以补充永久磁体的磁通量的不足，因此仅永久磁体产生劣化的部分的电流矢量的轨迹超过规定值上限。因此，在作为检查对象的电气设备的电流矢量的轨迹超过标准上限值的情况下，能判定为多个永久磁体的至少一部分永久磁体产生了劣化。此外，在基于施加了额定负荷的状态下的额定电流的电流矢量的轨迹来确定标准上限值的情况下，为了将比较对象在测量条件下配备于设备中，需要将作为检查对象的电气设备的负荷更换成额定负荷，并流过额定电流。这样，无需从设备中拆卸电气设备，也不需要电枢电流相对于时间(或位置)的信息，就能容易判定永久磁体的劣化状态。此外，根据电流矢量的轨迹的变动幅度来确定标准下限值，将标准上限值与标准下限值的差值确定为标准变动幅度，求出作为检查对象的电气设备的电流矢量的轨迹的最大值与最小值的差值，并在差值未超过标准变动幅度的情况下，能判定为多个永久磁体全部出现退磁。标准下限值与标准上限值同样地，例如使动子相对于定子移动多个周期，针对各永久磁体多次测量正常电气设备的电枢电流的电流矢量的轨迹，并根据这些轨迹的半径变化幅度来确定标准下限值。标准下限值例如可设定为从变化幅度的平均值X0. 9以上的值到最小值XI. 1以下的值。此外，即便在多个永久磁体整体性退磁的情况下，也不会立即影响到电气设备的动作。可是，如果判定出这样的退磁，则能够对电气设备的修理或更换时期进行判断，因此是有益的。根据在施加了额定负荷的状态下在电枢绕组中流过额定电流时的电流矢量的轨迹来确定标准上限值的情况下，也能根据该轨迹确定标准下限值，并将标准上限值与标准下限值的差值确定为标准变动幅度。这种情况下，标准下限值例如可设定为额定电流值XO. 9以上的值。其原因在于，如果在该数值范围内则能发挥作为电气设备的功能。作为判定的具体方法，考虑以视觉方式进行判定。例如，如果在显示画面上显示相当于标准上限值及标准下限值的环状图像，将在作为检查对象的电气设备的电枢绕组中流过的电枢电流的电流矢量的轨迹，在显示画面上与环状图像叠加地进行显示，则人类用眼睛观看就能判断作为检查对象的电气设备的电流矢量的轨迹是否超过标准上限值。另外， 由于人眼也能够看到标准变动幅度(即、标准上限值与标准下限值的差值)，因此也能够判断多个永久磁体的全部是否退磁。这样，本领域的技术人员在电气设备的设置现场能够简单地判定永久磁体的劣化状态。本发明也能作为永久磁体的劣化判定装置进行掌握。这种情况下，永久磁体的劣化判定装置由下述部件构成，分别是电流检测部，检测在电枢绕组中流过的电枢电流；电流矢量计算部，基于电枢电流求出电流矢量的轨迹；以及劣化状态判定部，基于电流矢量的轨迹的变化来判定永久磁体的劣化状态。通过采样该构成，能够容易判定永久磁体有无劣化。永久磁体发生劣化时的显示方法是任意的。例如，既可以输出警报向使用者报知永久磁体的劣化，以促使更换已劣化的永久磁体，也可向作为检查对象的电气设备输出停止信号， 以停止电气设备的动作。劣化状态判定部例如由下述部件构成，分别是存储单元，存储确定正常电气设备的标准上限值而得到的值；和比较判定部，比较作为检查对象的电气设备的电流矢量的轨迹和标准上限值，并基于作为检查对象的电气设备的电流矢量的轨迹超过了规定上限值的次数，来判定多个永久磁体的至少一部分永久磁体是否产生了劣化。另外，在劣化状态判定部的存储单元中，还将标准下限值与标准上限值的差值作为标准变动幅度进行存储，比较判定部在作为检查对象的电气设备的电流矢量的轨迹的最大值与最小值的差值未超过标准变动幅度的情况下，判定为作为检查对象的电气设备的多个永久磁体全部出现退磁。另外，在永久磁体存在劣化的情况下，该部分的电枢电流增加这一现象再次发生的概率高，因此使动子相对于定子移动的动作进行η个周期，如果对各永久磁体进行η次电流矢量的轨迹的测量，则超过标准上限值的次数应该在η次以上。因此，为了排除噪声等带来的影响，提高测量精度，电流矢量计算部针对一个永久磁体计算一个环状的电流矢量的轨迹。电流矢量计算部针对多个永久磁体的全部计算η次的电流矢量。并且，比较部在针对多个永久磁体的全部计算出的η次的电流矢量的轨迹超过标准上限值的次数为η次以上的情况下，判定为产生了劣化。通过采样该构成，能够防止因噪声等导致超过标准上限值的情况等的误判定。本发明的永久磁体的劣化判定装置能够事前安装于电气设备中。这样，能够常时进行劣化判定。当然，也可以仅在需要劣化判定的情况下安装于电气设备。
图1是表示具备本发明的永久磁体的劣化判定装置的三相线性电机的控制装置的构成的系统构成图。图2是表示本发明的劣化判定装置的具体构成的一例的图。图3是表示本发明的劣化判定装置对永久磁体有无劣化进行判定的步骤的流程图。
图4是表示在永久磁体无劣化的情况下显示画面显示的波形的例子的图。图5是表示在永久磁体缺损大的情况下显示画面显示的波形的例子的图。图 6是表示在永久磁体缺损小的情况下显示画面显示的波形的例子的图。图7是表示具备本发明的永久磁体的劣化判定装置的DC线性电机的控制装置的构成的第二实施方式的系统构成图。图8是表示第二实施方式的劣化判定装置对永久磁体有无劣化进行判定的步骤的流程图。图9是表示利用计算机实施三相线性电机的永久磁体的劣化判定的第三实施方式的图。图10是表示利用计算机实施DC线性电机的永久磁体的劣化判定的第四实施方式的图。符号说明1控制装置3速度指令产生部5电流指令产生部7电枢电流供给装置9电流检测器11坐标变换器13位置检测器15反馈速度信号产生部17劣化判定装置19永久磁体21、23电流控制器25坐标变换器27PWM 逆变器29正交坐标变换部31 二相三相变换部33三相二相变换部35正交二轴变换部37电流矢量计算部39劣化状态判定部41警铃产生部43显示控制部45显示画面47比较判定部49存储单元51环状图像M三相线性电机θ *位置指令
Vc*速度指令id*d轴电流指令iq*q轴电流指令id d轴电流反馈信号iq q轴电流反馈信号Vd* d轴电压指令Vq* q轴电压指令Va* α轴电压指令Vp* β轴电压指令Va*、Vb*、Vc*三相电压指令ia、ib、ic 电枢电流ia α轴电流指令ie β轴电流指令V。反馈速度信号ivec*(max)标准上限值ivec*(mm)标准下限值Aivee*标准变动幅度ivec电流矢量的轨迹
具体实施例方式下面，参照附图详细说明实施本发明的永久磁体的劣化判定方法的劣化判定装置的实施方式的一例。图1是表示具备本发明的永久磁体的劣化判定装置的三相线性电机的控制装置的构成的系统构成图。该控制装置1具备速度指令产生部3、电流指令产生部 5、电枢电流供给装置7、电流检测器9、坐标变换器11、位置检测器13、反馈速度信号产生部 15、以及劣化判定装置17。三相线性电机M的定子具有多个永久磁体19，动子具有电枢绕组。速度指令产生部3基于位置指令θ #和从位置检测部I3输出的位置检测信号θ 产生速度指令Vc*，电流指令产生部5基于速度指令Vc*输出d轴电流指令id*和q轴电流指令iq*。电枢电流供给装置7基于d轴电流指令id*及q轴电流指令iq*、和后述的d轴电流反馈信号id及q轴电流反馈信号、向三相线性电机M的电枢绕组供给电枢电流。电枢电流供给装置7具备电流控制器21及电流控制器23、坐标变换器25以及PWM逆变器27。电流控制器21将d轴电流指令id*与d轴电流反馈信号id之间的电流偏差变换成d轴电压指令 Vd*,电流控制器23将q轴电流指令iq*与q轴电流反馈信号之间的电流偏差变换成q轴电压指令Vq*。坐标变换器25由正交坐标变换部29和二相三 相变换部31构成。正交坐标变换部29基于与位置检测器13的动子位置(θ )相应的信号，将d轴电压指令Vd*及q轴电压指令Vq*进行正交坐标变换而变换成α轴电压指令值Va*及β轴电压指令值Υβ*。二相三相变换部31将α轴电压指令Va*及β轴电压指令Υβ*进行二相三相变换而变换成三相电压指令Va*、Vb*及Ve* O PWM逆变器27基于PWM控制指令Va*、Vb*及Ve*对逆变器进行 PWM控制，将直流电变换成三相交流电，并将三相电枢电流供给到三相线性电机M。此外，电枢电流供给装置7基于构成位置检测部13的线性传感器所检测出的动子位置信号θ来决定电枢电流的相位。电流检测器9检测在三相线性电机M的 电枢绕组中流过的2相的电流ia及ib，并基于电枢电流、及ib来计算电枢电流i。。坐标变换器11由三相二相变换部33和正交二轴变换部35构成。三相二相变换部 33将电枢电流ia、ib、i。进行三相二相变换而变换成α轴电流指令ia及β轴电流指令ie。 具体而言，分别基于ia=V^xia，irG/V^Xib-G/V^XicKl/V^Xia+V^Xib的式子进行变换。正交二轴变换部35基于与位置检测器13的动子位置(θ )相应的信号，将 α轴电流指令Va及β轴电流指令V0进行正交二轴变换而变换成d轴电流反馈信号、及 q轴电流反馈信号、。由线性传感器组成的位置检测部13检测动子相对于定子的动子位置θ，输出表示动子位置的动子位置检测信号Θ。反馈速度信号产生部15基于动子位置检测信号Θ， 产生表示三相线性电机M的动子速度的反馈速度信号V。。劣化判定装置17基于三相二相变换部33所输出的α轴电流指令ia及β轴电流指令ie，判定三相线性电机M的定子所具备的多个永久磁体19是否存在劣化。在三相线性电机M的永久磁体19存在劣化的情况下，增加电枢电流以补充永久磁体的磁通量不足的部分。因此，劣化判定装置17利用仅永久磁体产生劣化的部分的电流矢量的轨迹超过标准上限值的情形，来检测永久磁体19的劣化。这里，永久磁体的劣化是指永久磁体的裂缝、 缺损及退磁等原因导致磁力削弱。一旦检测出劣化，后述的警铃产生部41就输出警铃信号 AS。如何使用该警铃信号AS是任意的。例如，既可以用警铃信号AS产生警报，也可以切断电力变换器的动作而停止向电机供电。此外，在因何种原因导致动子与定子之间的间隙变窄的情况下，由于与永久磁体劣化的情况相反，磁通量增强(增磁)，因此电枢电流减少。该现象不是永久磁体的劣化，因此在本实施方式中不作为检测对象。图2示出劣化判定装置17的实施方式的一例。另外，图3示出表示劣化判定装置 17对永久磁体19有无劣化进行判定的步骤的流程图。如图2所示，劣化判定装置17由电流矢量计算部37、劣化状态判定部39、警铃产生部41、显示控制部43和显示画面45构成。此外，虽然在图2中未示出，但在本实施方式中用于获得α轴电流指令ia及β轴电流指令ie的电流检测器9和三相二相变换部33 也是构成劣化判定装置17的要素。电流矢量计算部37以规定的采样周期基于α轴电流指令ia及β轴电流指令ie来计算电流矢量。计算结果的集合为电流矢量的轨迹ire。。电流矢量计算部37向劣化状态判定部39的比较判定部47输出电流矢量的轨迹ive。。为了能够可靠地检测出永久磁体19的局部劣化，在本实施方式中，采样周期设定为0. 2秒。比较判定部47对存储单元49中存储的后述的标准上限值ivec*(max)和电流矢量的轨迹ive。进行比较。比较判定部47基于电流矢量的轨迹ive。超过标准上限值ivec*(max)的次数，判定多个永久磁体中的至少一部分磁铁是否产生了劣化。在比较判定部47判定出产生劣化的情况下，比较判定部47向警铃产生部41输出劣化检测信号。当警铃产生部41接收到劣化检测信号时，产生表示永久磁体19产生劣化的警铃信号AS。另外，存储单元49中还存储着标准下限值iVeC*(mm)，也存储根据标准上限值iVeC*(maX)与标准下限值iVeC*(mm)的差值求出的标准变动幅度Aivec*。电流矢量计算部37根据电流矢量的轨迹ire。的最大值与最小值，求出电流矢量的轨迹ive。的变动幅度δ Ivec0比较判定部47具有判定Δ Ivec是否超过Aivec*的功能以及判定整体退磁的功能。显示控制部43基于电流矢量计算部37求出的电流矢量的轨迹ive。和存储单元49 中存储的标准上限值iVeC*(maX)与标准下限值iVeC*(mm)，在显示画面45进行图像显示。此外， 显示控制部43及显示画面45不是必需的构成，在本实施方式的劣化判定装置中，为了能以目视的方式确认电流矢量的轨迹而配备它们作为构成要素。
存储单元49中存储着标准上限值ivec*(max)和标准下限值ivec*(mm)。在本实施方式中，对于标准上限值iVeC*(maX)和标准下限值iVeC*(mm)，求出在具有无劣化的多个永久磁体的正常三相线性电机的电枢绕组中流过的电枢电流的电流矢量的轨迹ive。，将该轨迹变化幅度的最大值的平均值确定为标准上限值iVeC*(maX)，将最小值的平均值确定为标准下限值 iVeC*(mm)。在正常的三相线性电机中，电枢电流为平衡三相电流。因此，如果对该三相的电枢电流进行三相二相变换来计算相位差为90°的α β轴电流，则根据该α β轴电流求出的电流矢量的大小恒定，只有方向变化。因此，电流矢量的轨迹为接近圆形的环状。因而，在本实施方式中，使正常电气设备的动子相对于定子移动多个周期，多次测量电枢电流的电流矢量的轨迹，根据其测量结果中的电流矢量的轨迹的半径变化幅度确定标准上限值 iVeC*(maX)和标准下限值iVeC*(mm)。并且，如后述，在本实施方式中，通过对电流矢量的轨迹ire。 超过该标准上限值iVeC*(maX)的点进行计数，来判定三相线性电机M的永久磁体19是否存在劣化，该电流矢量的轨迹ive。是对作为检查对象的三相线性电机M的电枢电流进行三相二相变换而得到的α轴电流指令ia及β轴电流指令ie的电流矢量的轨迹。另外，上述标准上限值iVeC*(maX)和标准下限值iVeC*(mm)的确定方法只是一个例子，除此之外也可以通过运算(仿真)求出在对正常电气设备施加额定负荷的状态下在电枢绕组中流过额定电流时的电流矢量的轨迹，进而根据该轨迹确定出标准上限值iVeC*(maX)和标准下限值iVeC*(mm)。这种情况下，标准上限值iVeC*(maX)例如可设定为根据额定电流值求出的电流矢量的轨迹XI. 1 以下的值，标准下限值iVeC*(mm)例如可设定为根据额定电流值求出的电流矢量的轨迹X0. 9 以上的值。按照图3说明在本实施方式中检查永久磁体19的步骤。在进行检查之前，如果需要，可预先将作为检查对象的电气设备的负荷变换成与取得标准上限值iVeC*(maX)及标准下限值iVeC*(mm)时的条件相同的负荷L，在比较对象的测量条件下配备于设备中(例如，在以额定电流值确定标准上限值iVeC*(maX)及标准下限值iVeC*(mm)的情况下，变换成额定负荷)。首先，利用未图示的输入单元输入标准上限值ivec*(max)及标准下限值ivec*(mm)， 并存储在存储单元49中(步骤STl)。对于标准上限值ivec*(max)及标准下限值ivec*(mm)， 既可以每次作为检查对象的电气设备发生变化时将事前已测量的值存储到存储单元49 中，当然也可将针对预先预定测量的各种电气设备所事前确定的标准上限值ivec*(max)及标准下限值ivec*(mm)都存储到存储单元49中，在进行测量时选择所使用的标准上限值iVeC*(maX)及标准下限值iVeC*(mm)。存储单元49中存储了基于所输入或所选择的标准上限值及标准下限值而预先计算出的标准变动幅度Aivec* (步骤ST2)。标准变动幅度Aivec*基于 Aivec*=ivec*(max)-Aivec*(mm)的式子算出。其次，电流检测器9检测在三相线性电机M的电枢绕组中流过的二相的电枢电流、及ib，并基于电枢电流、及ib来计算电枢电流i。(步骤 ST3)。之后，由三相二相变换部33将电枢电流ia、ib及i。变换成α轴电流指令ia及β
轴电流指令ie (步骤ST4)，电流矢量计算部37求出 电流矢量的轨迹ivef^/fe+i^ (步骤
ST5)。进而，电流矢量计算部37在每次采样时检测测量期间内的ire。的最大值和最小值， 计算最大值与最小值的差值即Δ‘。(步骤ST6)。在每次采样时重复步骤ST3至ST6。在本实施方式中，通过使动子在三相线性电机M的定子所具备的多个永久磁体19 的一个永久磁体19上移动，来计算一个环状的电流矢量的轨迹ire。，由此构成了电流矢量计算部37。并且，当使动子相对于定子移动η个周期时，针对多个永久磁体19的全部磁铁计算η次的电流矢量的轨迹。(步骤ST7)。计算η次的电流矢量的轨迹。是为了防止因噪声引起的误判定。这是由于在永久磁体存在劣化的情况下，在动子通过该部分时一定产生电枢电流增加的现象，因此，如果进行η次测量，则超过标准上限值ivec*(max)的次数必定为η次。这种情况下，如果电流增加比η次少，则判断为噪声，如果在η次以上，则虽然包括噪声但也判断有劣化。这样一来，能够消除噪声的影响，提高测量精度。因此，在本实施方式中，在测量η次之后，比较判定部47判定电流矢量的轨迹。超过标准上限值ivec*(maX)的点是否为η个以上(步骤ST8)。在比η个少的情况下，即便有超过规定上限值的点也认为该点是噪声等影响，从而判定为无异常(步骤ST9)。在电流矢量的轨迹ire。超过标准上限值ivec*(maX)的点为η个以上的情况下，认为多个永久磁体19的至少一部分中产生劣化。此时，警铃产生部41可产生警铃信号AS，但在本实施方式中，比较判定部49进一步判定检查对象的三相线性电机M的差值Δ ive。是否超过标准变动幅度Aivec* (步骤ST10)。在Aivec 未超过标准变动幅度Aivec*的情况下，永久磁体19没有出现裂缝、缺损，也不可能出现局部退磁，由此判定为产生了整体退磁。在整体退磁的情况下，并不会立即影响三相线性电机 M的动作。为此，此时的警铃表示修理或更换时期已接近。因此，在Aive。超过标准变动幅度Aivec*的情况下，判定为永久磁体19有劣化(步骤ST11)，在Δ ivec未超过标准变动幅度 Aivec*的情况下，判定为整体退磁(步骤ST12)。图4至图6示出在显示画面45上显示的波形的例子。将横轴设定为α轴电流 ia，将纵轴设定为β轴电流ie，将α β轴的交点(原点0)设定为画面中央，显示出相当于标准上限值ivec*(maX)的环状图像51和相当于标准下限值ivec*(mm)的环状图像52。以叠加在环状图像51、52上的方式描绘检查对象的三相线性电机M的电流矢量的轨迹ive。。图4 示出判定为无异常的例子，图5及图6示出判定为永久磁体19有异常的例子。图4是永久磁体19无异常的例子，由图4可知电流矢量的轨迹ire。全部收纳在环状图像51与环状图像52之间。与此相对，图5是永久磁体19的一部分产生大裂缝的例子，由图5可知在符号A所示的整个区域或符号B所示的整个区域中电流矢量的轨迹ive。 大且超过标准上限值ivec*(maX)。另外，图6是永久磁体19的一部分产生小裂缝的例子，由图 6可知在符号C所示的区域或符号D所示的区域中电流矢量的轨迹。超过标准上限值ivec*(maX)。此外，由图5和图6可知因为Δ ivec超过标准变动幅度Δ 。，所以永久磁体并没有整体性退磁。图7是表示将检查对象设为DC线性电机情况下的第二实施方式的系统构成图。另夕卜，图8是表示在第二实施方式中劣化判定装置检测永久磁体劣化时的步骤的流程图。电流检测器109检测电枢电流id。(步骤ST103)，坐标变换器111基于与由线性传感器组成的位置检测器113检测出的位置(Θ)相应的信号将单相的电枢电流id。变换成id。cose及
idcsin θ 的二轴(步骤 ST104)。电流矢量的轨迹 ivec ^ivec= Vfedc · sin^)2 + (idc · cos")2)(步
骤 ST105)对于除此之外的构成要素及流程，由于与图1至图3所示的控制装置1及步骤相同，因此赋予在图1至图3所示的符号的数上加上100之后的符号，并省略说明。通过这样构成，也能将劣化判定方法及装置应用于DC线性电机。除此之外，本发明也可适用于η相电动机或发电机中的永久磁体的劣化判定。图9是表示利用计算机PC实施三相线性电机中的永久磁体的劣化判定的本发明第三实施方式的构成的图。在本实施方式中，在从试验设备253延伸与三相线性电机M的动子相连的动力线上装配电流检测器209，取得二相的电流值，并将利用A/D变换装置255 变换后的三相的电枢电流ia、ib、i。输入到计算机PC中。在计算机PC中，对电枢电流ia、 ib、i。进行三相二相变换而得到α轴电流指令ia及β轴电流指令ie，在劣化判定部217 中以与第一实施方式相同的方法判定永久磁体的劣化。图10是表示利用计算机PC实施DC线性电机中的永久磁体的劣化判定的本发明第四实施方式的构成的图。在本实施方式中，在从试验设备353延伸与DC线性电机M的动子相连的动力线上装配电流检测器309，从而取得电流值，并向计算机PC输入A/D变换装置355的输出和根据由线性传感器组成的位置检测器313检测出的位置(θ )进行动作的计数器357的输出。在计算机PC中，基于所输入的信息而得到id。cos θ及id。sine，在劣化判定部317中以与第二实施方式相同的方法判定永久磁体的劣化。如果按照第三实施方式及第四实施方式那样构成，则只要能够检测出电枢电流， 不用追加专用的装置就能进行永久磁体的劣化判定。此外，在本说明书中，数值仅是一例，并不限定于此，根据作为检查对象的电气设备等也可适当变更。根据本发明，能够提供一种不用卸下作为检查对象的电气设备就能以简单方法判定永久磁体的劣化状态的永久磁体的劣化判定方法及装置。
权利要求
1.一种永久磁体的劣化判定方法，对作为检查对象的电气设备的永久磁体的劣化状态进行判定，其中作为检查对象的所述电气设备具有动子及定子，所述动子及所述定子的其中一方具有多个所述永久磁体而另一方具有电枢绕组，所述永久磁体的劣化判定方法的特征在于，求出在所述电枢绕组中流过的电枢电流的电流矢量的轨迹，基于所述电流矢量的轨迹的变化来判定所述永久磁体的劣化状态。
2.根据权利要求1所述的永久磁体的劣化判定方法，其特征在于，求出在正常电气设备的电枢绕组中流过的电枢电流的电流矢量的轨迹，并根据该轨迹的变化幅度来确定标准上限值，其中所述正常电气设备具有动子及定子，所述动子及所述定子的其中一方具有未劣化的多个永久磁体而另一方具有所述电枢绕组，求出在作为检查对象的所述电气设备的所述电枢绕组中流过的电枢电流的电流矢量的轨迹，在该电流矢量的轨迹超过所述标准上限值的情况下，判定为所述多个永久磁体的至少一部分永久磁体产生了劣化。
3.根据权利要求2所述的永久磁体的劣化判定方法，其特征在于，根据所述轨迹的所述变化幅度来确定标准下限值，并将所述标准上限值与所述标准下限值的差值确定为标准变动幅度，求出作为检查对象的所述电气设备的所述电流矢量的轨迹的最大值与最小值的差值， 在该差值未超过所述标准变动幅度的情况下，判定为作为检查对象的所述电气设备的所述多个永久磁体全部出现了退磁。
4.根据权利要求1所述的永久磁体的劣化判定方法，其特征在于，求出在针对正常电气设备施加了额定负荷的状态下流过额定电流时的电流矢量的轨迹，并根据该轨迹来确定标准上限值，其中所述正常电气设备具有动子及定子，所述动子及所述定子的其中一方具有未劣化的多个永久磁体而另一方具有电枢绕组，求出在施加了所述规定负荷的作为检查对象的所述电气设备的所述电枢绕组中流过所述额定电流时的电枢电流的电流矢量的轨迹，在该电流矢量的轨迹超过所述标准上限值的情况下，判定为所述多个永久磁体的至少一部分的永久磁体产生了劣化。
5.根据权利要求4所述的永久磁体的劣化判定方法，其特征在于，根据所述轨迹来确定标准下限值，并将所述标准上限值与所述标准下限值的差值确定为标准变动幅度，求出作为检查对象的所述电气设备的所述电流矢量的轨迹的最大值与最小值的差值， 在该差值未超过所述标准变动幅度的情况下，判定为作为检查对象的所述电气设备的所述多个永久磁体全部出现了退磁。
6.根据权利要求3或5所述的永久磁体的劣化判定方法，其特征在于，在显示画面上显示相当于所述标准上限值及所述标准下限值的环状图像，将在作为检查对象的所述电气设备的所述电枢绕组中流过的电枢电流的所述电流矢量的轨迹，在所述显示画面上与所述环状图像叠加地进行显示。
7.一种永久磁体的劣化判定装置，对作为检查对象的电气设备的永久磁体的劣化状态进行判定，其中作为检查对象的所述电气设备具有动子及定子，所述动子及所述定子的其中一方具有多个所述永久磁体而另一方具有电枢绕组，所述永久磁体的劣化判定装置的特征在于，其具备电流检测部，检测在所述电枢绕组中流过的电枢电流；电流矢量计算部，基于所述电枢电流求出电流矢量的轨迹；以及劣化状态判定部，基于所述电流矢量的轨迹的变化来判定所述永久磁体的劣化状态。
8.根据权利要求7所述的永久磁体的劣化判定装置，其特征在于， 所述劣化状态判定部具备存储单元，其存储标准上限值，该标准上限值是求出在正常电气设备的电枢绕组中流过的电枢电流的电流矢量的轨迹并根据该轨迹的变化幅度来确定的，其中所述正常电气设备具有动子及定子且所述动子及所述定子的其中一方具有未劣化的多个永久磁体而另一方具有所述电枢绕组；以及比较判定部，比较作为检查对象的所述电气设备的所述电流矢量的轨迹和所述标准上限值，并基于作为检查对象的所述电气设备的所述电流矢量的轨迹超过了所述规定上限值的次数，来判定所述多个永久磁体的至少一部分永久磁体是否产生了劣化。
9.根据权利要求8所述的永久磁体的劣化判定装置，其特征在于，所述劣化状态判定部的所述存储单元还将根据所述轨迹的变化幅度确定出的标准下限值与标准上限值的差值作为标准变动幅度进行存储，所述比较判定部在作为检查对象的所述电气设备的所述电流矢量的轨迹的最大值与最小值的差值未超过所述标准变动幅度的情况下，判定为作为检查对象的所述电气设备的所述多个永久磁体全部出现了退磁。
10.根据权利要求7所述的永久磁体的劣化判定装置，其特征在于， 所述劣化状态判定部具备存储单元，存储标准上限值，该标准上限值是求出在针对正常电气设备施加了额定负荷的状态下在电枢绕组中流过额定电流时的电流矢量的轨迹并根据该轨迹来确定的，其中所述正常电气设备具有动子及定子且所述动子及所述定子的其中一方具有未劣化的多个永久磁体而另一方具有所述电枢绕组；以及比较判定部，比较在施加了所述额定负荷的作为检查对象的所述电气设备中流过所述额定电流时的所述电流矢量的轨迹与所述标准上限值，并基于作为检查对象的所述电气设备的所述电流矢量的轨迹超过了所述标准上限值的次数，来判定所述多个永久磁体的至少一部分永久磁体是否产生了劣化。
11.根据权利要求10所述的永久磁体的劣化判定装置，其特征在于，所述劣化状态判定部的所述存储单元还将根据所述轨迹确定出的标准下限值与标准上限值的差值作为标准变动幅度进行存储，所述比较判定部在作为检查对象的所述电气设备的所述电流矢量的轨迹的最大值与最小值的差值未超过所述标准变动幅度的情况下，判定为作为检查对象的所述电气设备的所述多个永久磁体全部出现了退磁。
12.根据权利要求8至11任意一项所述的永久磁体的劣化判定装置，其特征在于， 所述电流矢量计算部构成为针对一个所述永久磁体计算一个环状的所述电流矢量的轨迹，所述电流矢量计算部针对所述多个永久磁体的全部计算η次的所述电流矢量，所述比较部在针对所述多个永久磁体的全部计算出的所述η次的所述电流矢量的轨迹超过所述标准上限值的次数为η次以上的情况下，判定为产生了所述劣化。
13. 一种电气设备，其特征在于，具备权利要求7至12任意一项所述的永久磁体的劣化判定装置。
全文摘要
本发明提供一种电气设备的永久磁体的劣化判定方法及装置，不用卸下作为检查对象的电气设备就能以简单的方法判定永久磁体的劣化状态。在检查对象为三相线性电机(M)的情况下，利用电流检测器(9)取得电流(ia、ib、ic)，三相二相变换部(33)将其变换成α轴电流指令(iα)及β轴电流指令(iβ)。并基于α轴电流指令(iα)及β轴电流指令(iβ)求出电流矢量的轨迹(ivec)，比较判定部(47)将其与存储单元(49)所存储的标准上限值进行比较。在电流矢量的轨迹(ivec)超过标准上限值的次数超过规定次数的情况下，判定为永久磁体(19)产生了劣化。
文档编号G01R31/00GK102445610SQ201110282559
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月21日 优先权日2010年9月22日
发明者三泽康司, 堀内学, 高桥昭彦 申请人:山洋电气株式会社