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小马达高智能:无需传感器也可监测自身状态

这是一套智能马达系统,可在马达运转的同时收集数据,并且计算参数,与其他马达通讯与互动,并能有效地加以控制……

德国萨尔兰大学(Saarland University)的工程师正着手开发一种不需要外加传感器的智能马达系统。该系统可在马达运转的同时收集数据,并且计算参数——在其他的系统中,这部份的任务通常必须由增加更多的传感器进行测量。pzHesmc

由萨尔兰大学教授Matthias Nienhaus带领的研究团队藉由将马达本身打造成传感器的方法,创造出一款智能马达系统,不仅能分辨系统是否仍稳定运转,还能与其他马达通讯与互动,并能有效地加以控制。pzHesmc

研究人员们除了让驱动器学会如何利用资料,目前还与该计划伙伴共同研究与测试多种不同的步骤方法。终极目标在于使制造过程更具成本效益也更灵活,从而实现连续监控机械与设备是否出现故障或磨损的迹象。pzHesmc

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由萨尔兰大学教授Matthias Nienhaus指导的研究团队正致力于开发一种新的自动监控马达,完全不需使用传感器pzHesmc

“我们目前正开发一种重要的新型传感器:即马达本身,”Nienhaus说。“这种新方法的优点是工程师只需收集从马达正常运转而来的资料。因为不需要安装任何额外的传感器,使得我们所采用的途径十分具有成本效益。目前我们正着眼于更讲究的方式——不仅能从马达撷取数据,还能用这些数据进行马达控制以及监测与管理程序。我们也正致力于与计划伙伴合作,共同改善微型马达的设计与建构,使其得以产生最大量的运转信息。”pzHesmc

就像医生使用血液检测数据即可作出如何改善患者健康的结论,Nienhaus与其研究团队使用马达数据来确定驱动系统的健康状况。“我们检查所测量的数据与马达特定状态的关系,以及当马达未如预期运转时特定的测试量如何变化,”Nienhaus说。pzHesmc

对于研究团队来说,从马达正常运转时收集的数据极具价值;所拥有的马达数据越多,就能更有效率地控制马达。工程师分析大量的马达数据,目的在于找出一些信号模式,可用于推断马达当前状况的信息,或标示出由于磨损或故障所导致的变化。研究团队正开发数学模型,以仿真各种马达状态、故障情况以及磨损程度。pzHesmc

研究结果会被馈送至该系统的大脑——即微控制器(MCU),进行数据的处理。如果出现某种信号变化,该MCU就能实时找到潜在的故障或错误,并相应地加以反应。这款「有感知能力」的马达可透过网络操作系统连接在一起,形成一套整合的复合式系统,从而为维修、质量保证和生产领域开启更多机会。此外,开发人员还可以发挥创意,设计出一款当其中一个马达故障,其他马达随时自动接管控制的系统。pzHesmc

为了收集从马达而来的资料,Nienhaus与其研究团队仔细地监测马达附近磁场强度的精确分布。当电流流过位于自旋永磁外环内的线圈时,即产生电磁场。研究人员记录磁场如何随马达旋转而变化。接着,这些数据可被用于运算该转子的位置,并推论出马达的状态,让马达能够更有效地被控制,更可靠地侦测出错误状态。pzHesmc

Nienhaus 目前正测试各种不同的方法,以确定最适于从马达撷取数据的方式。该研究结果是“模块化感测系统实现实时流程控制与智能状态分析”(MoSeS-Pro)计划的一部份,合作伙伴包括Bosch、Festo、Sensitec、Pollmeier、CANWAY与Lenord, Bauer & Co.等公司。该研究团队正致力于确认在哪些马达转速范围内可产生最佳的数据,以及哪一种马达最适合这种类型的应用。pzHesmc

MoSe-Pro计划是由德国联邦科技教育部(Federal Ministry of Education and Research;BMBF)赞助。pzHesmc

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