imx METIS für EC/BLDC-Motoren
imx METIS für permanenterregte Synchronmotoren (BLDC/EC-Motoren) kombiniert leistungsfähige Hardware mit intelligenter Prüfstandssoftware und modellbasierten Verfahren für die umfassende Prüfung von Elektromotoren.
Im Zentrum des Systems steht die Head Unit, die sowohl die Messdatenerfassung als auch die Steuerung der Prüfsequenzen übernimmt. Die Control Unit stellt hierfür Regler und Motorcontroller zur gezielten Anregung des Prüflings bereit. Sicherheits-SPS und Versorgungseinheiten sorgen für die notwendige Ergänzung der Systemtechnik.
Für Steuerung, Automatisierung und Auswertung kommt imx OMEGA zum Einsatz. Die darin integrierte imx PI (Parameter Identification) ermöglicht die modellbasierte Ermittlung relevanter Motoreigenschaften und -parameter. Die Ergebnisse stehen schnell und reproduzierbar zur Verfügung – ganz ohne mechanische Belastungsmaschine.
Aus dem Zusammenspiel von Hardware und Software entsteht ein vollständig integriertes und direkt einsatzbereites imx METIS Testsystem.
Überragende Features
Deep Testing von permanenterregten Synchronmotoren
imx OMEGA EC-PI für permanenterregte Synchronmotoren
imx Parameter Identifikation ist ein modellbasiertes und vollständig automatisiertes Testverfahren zur Bestimmung der physikalischen Parameter und Eigenschaften eines Elektromotors (Deep Testing).
Statt den Motor an vielen Lastpunkten mechanisch zu belasten und zu vermessen, werden beim imx EC-PI gezielte Strom, Spannung und Drehwinkel während einer dynamischen Anregung des Prüflings erfasst.
Aus den Messdaten werden mit Hilfe mathematischen Optimierungsverfahren die Modellparameter des Motors bestimmt. Diese Primärgrößen stehen unmittelbar als Beurteilungsgrößen zur Verfügung. Daraus werden Sekundärgrößen, siehe Tabelle unten, abgeleitet.
Die Prüfung eines permanent erregten Synchronmotors erfolgt standardmäßig mit dem in imx METIS integrierten Motorcontroller. Ein einmaliges Anlernen eines Prüflingstyps am Testsystem genügt, um alle nachfolgenden Prüfungen vollautomatisch durchzuführen. Zu Beginn jeder Prüfung wird die Rotorlage prüflingsindividuell ermittelt, sodass der Motor korrekt kommutiert werden kann. Zugleich wird der Geberoffset erfasst und gegebenenfalls zur Weiterverarbeitung gespeichert.
Für die Prüfung werden nur der Prüfling selbst und eine Drehzahl- oder Drehwinkelmessung benötigt, die prüflingsseitig oder über eine externe Sensorik bereitgestellt wird. Eine zusätzliche Belastungsmaschine oder Bremse sind nicht notwendig.
Für die Ansteuerung wird standardmäßig ein Universalcontroller verwendet. Bei Bedarf ist das Verfahren auch mit einem kundenseitigen Controller realisierbar.
Prüfablauf
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Phase I
Qualitäts- und Offsetermittlung des Winkelgebers. Bei integrierten Gebern automatisch, bei externen Sensoren durch Einlernen des Winkeloffsets -
Phase II
Durch eine Dynamische Anregung erfolgt die Bestimmung von Induktivitäten, magnetischen Flüssen und Massenträgheit -
Phase III
Auslauf aus der Leerlaufdrehzahl zur Ermittlung der Reibparameter -
Phase IV
Einprägen eines konstanten DC-Stromes zur Bestimmung der Wicklungswiderstände
Primäre Prüfergebnisse
- Widerstand einzelner Phasen
- Erregerfluss
- Spektrum der Generatorspannung und Generatorkonstante
- Induktivitäten Ld und Lq (Sättigung und Kreuzkopplung durch nichtlineares Flussmodell)
- Geberoffset von Absolutwertgebern
- bei Resolver oder Sin/Cos-Gebern Offset und Amplitude, Übersetzungsverhältnis, Phasenverschiebung und das Spektrum
- Gleit- und Haftreibung
- Massenträgheit
Abgeleitete Kenngrößen
- optimale Kennlinien
- Kennfelder mit optimalen D- und Q-Strom
- D- und Q-Fluss in Abhängigkeit von D- und Q-Strom
- inneres Drehmoment Leistungs- und Wirkungsgradkennfelder
- Kennfelder mit ohmschen, Reib- und Gesamtverlusten > D- und Q-Fluss in Abhängigkeit von D- und Q-Strom
- inneres Drehmoment
- diverse Qualitätsindikatoren
Fehlererkennung
imx OMEGA EC-PI erkennt eine Vielzahl motorspezifischer Fehler – darunter Lagerschäden, Magnetisierungs-, Wicklungs- und Drehgeberfehler. Sowohl abweichende magnetische Eigenschaften der Blechpakete oder deren Form sowie Luftspaltfehler können abgeleitet werden. Die identifizierten Parameter liefern damit nicht nur ein vollständiges Motorbild, sondern bilden gleichzeitig die Grundlage für eine belastbare Qualitätsaussage.
