[发明专利]用于电机的健康状况监测器电路

说明书

描述了一种用于电机的健康状况监测器电路。健康状况监测器电路包括配置成测量电机的参数的至少一个传感器、通信接口和联接到至少一个传感器、通信接口和存储器的微处理器。微处理器被配置为周期性地收集由至少一个传感器测量的参数的时间样本，将时间样本的因子传输到存储器，并且对因子执行高分辨率快速傅里叶变换(FFT)。微处理器还被配置为外推高分辨率FFT的结果以产生高分辨率频域波形，基于一参数对高分辨率频域波形进行滤波，并且经由通信接口将经滤波的频域波形传输到远程系统以用于进一步处理。

相关申请的交叉引用

本申请要求保护2019年6月28日提交的标题为“HEALTH MONITOR CIRCUIT FOR ANELECTRIC MACHINE(用于电机的健康状况监测器电路)”的美国临时专利申请No.62/868,368的益处和优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开的领域总体上涉及一种用于电机的健康状况监测器电路，并且更具体地涉及用于健康状况监测器电路的微处理器，其提供改进的快速傅里叶变换(FFT)、改进的用于传输的数据压缩以及改进的定子电流特征分析。

背景技术

至少一些电机包括作为健康状况监测器的一部分的一个或多个传感器，以周期性地测量例如振动、环境温度、电流、电压、湿度、扭矩或其它参数。这种测量在确定例如电机随时间流逝所造成的损耗量以及电机的总体健康状况方面或者在运转的情况下确定负载的操作的至少一些方面是有用的。某些电机包括例如压电加速度计以测量振动。某些电机包括例如嵌入电机电路中以监测温度的电阻温度传感器(RTD)。这种传感器可以集成到电机及其壳体中，并且通常由电池、功率管理电路或独立于电机本身地由其他方式提供的功率来供电。

一些电机(例如换向式电动马达(ECM))包括集成到控制器(例如，马达控制器)上的电流传感器，用于测量定子电流以正确地操作电机。其它电机(例如感应电机)不需要测量定子电流来操作。用于诊断或健康监测目的的、用于监测ECM或感应电机的操作的电流传感器有时被周期性地安装以在短暂的持续时间内收集定子电流数据用于分析。例如，外部马达电流模块可每季度地被安装在电机上，以在多个小时、多天或其它代表性的持续时间内监测ECM或感应电机的健康状况。

由传感器收集的数据可以被使用并本地存储在电机上，并且更具体地，存储在集成在壳体内或集成在微处理器内的存储装置上，该微处理器本身集成在壳体内或附接到壳体。或者，由传感器收集的数据可以使用有线或无线通信被传输到远程存储器设备，诸如例如大容量存储设备或云服务器。在任一实施方式中，健康状况监测器电路的性能通常在速度、分辨率或存储方面受到健康状况监测器电路的微处理器的物理尺寸、存储器容量或功耗的限制。这种健康状况监测器电路可能在能够被收集和发送以用于远程处理的数据量方面受到进一步限制。因此，至少一些数据收集和分析，例如定子电流特征分析(例如，马达电流特征分析)被限制为使用外部模块来执行，该外部模块相比于能够集成在马达控制器内或健康状况监测器电路内——该健康状况监测器电路集成在电机的壳体内或附接到电机的壳体——的情况下具有更大的处理能力和存储容量。期望改进用于电机的健康状况监测器电路的性能。

发明内容

在一个方面，描述了一种用于电机的健康状况监测器电路。健康状况监测器电路包括配置成测量电机的参数的至少一个传感器、通信接口和联接到所述至少一个传感器、所述通信接口和存储器的微处理器。微处理器被配置为周期性地收集由所述至少一个传感器测量的参数的时间样本，将时间样本的因子传输到存储器，并且对所述因子执行高分辨率快速傅里叶变换(FFT)。微处理器还被配置为外推高分辨率FFT的结果以产生高分辨率频域波形，基于一参数对高分辨率频域波形进行滤波，并且经由通信接口将经滤波的频域波形传输到远程系统以用于进一步处理。