[发明专利]一种双余度无刷直流电机控制系统可靠度计算方法

权利要求书

1.一种双余度无刷直流电机控制系统可靠性计算方法，其特征在于将双余度无刷直流电机控制系统故障分为绕组故障、永磁体故障、霍尔传感器故障、控制芯片故障、功率管故障以及轴承故障；依次计算各个元件的失效率λ_p；根据双余度无刷直流电机控制系统中各个元件的联结方式，以及每种元件在双余度无刷直流电机控制系统中的使用数量，并认为各个元件的寿命服从单参数指数分布，由此可以得到各个元件的可靠度R_i；将各个元件的可靠度R_i相乘得到总的可靠度；

所述的绕组、永磁体、霍尔传感器、控制芯片、功率管以及轴承的失效率计算公式如下：

(1)定子绕组的失效率为：λ_p11＝λ_b1π_E1π_Q1π_K1π_C1

其中，λ_b1为绕组线圈的基本失效率，π_E1为环境系数，π_Q1为质量系数，π_K1为种类系数，π_C1为结构系数；

(2)永磁体的失效率为：λ_P2＝λ_b2π_E2π_Q2

其中，λ_b2为永磁体基本失效率，π_E2为环境系数，π_Q2为质量系数；

(3)单个霍尔传感器的失效率：λ_P3＝λ_b3π_E3π_Q3π_A3π_K3π_C3π_r3

其中，λ_b3为基本失效率，π_E3为环境系数，π_Q3为质量系数，π_A3为应用系数，π_K3为种类系数，π_C3为结构系数，π_r3为额定功率系数；

(4)控制芯片的失效率为：λ_P4＝π_Q4[C₁π_T4π_V4+(C₂+C_3.)π_E4)]π_L4

其中，π_E4为环境系数，π_Q4为质量系数，π_L4为成熟系数，π_T4为温度应力系数，π_V4电压应力系数，C₁及C₂为电路复杂失效率，C_3.为封装复杂度失效率；

(5)一套控制电路中单只功率管的失效率计算公式为：

其中，λ_b5为功率管基本失效率，π_E5为环境系数，π_Q5为质量系数，π_A5为应用系数，为电压应力系数，π_r5为产品性能额定值系数，π_C5为结构系数；

(6)单个轴承的失效率λ_z(t)为：

其中，P为滚动轴承承受的当量动载荷，n为轴承转速；f_Q为表征基本额定动载荷变化而引入的温度系数，f_p为表征工作中的振动或冲击引入的载荷系数；m、ε为形状参数；C为滚动轴承额定动载荷，其值与轴承的温度和参数有关；

各个元件的可靠度R_i计算公式如下：

(1)双余度无刷直流电机控制系统中一共两套绕组采用并联方式，则绕组可靠度为：

(2)双余度无刷直流电机控制系统中永磁体可靠度为：

(3)控制系统中共有三只霍尔传感器串联在系统中，则传感器可靠度为：

(4)双余度无刷直流电机控制系统中共有一只控制芯片，则芯片可靠度为：

(5)根据双余度电机控制系统单套控制电路中功率管的数量为6只，两套控制电路之间采用并联联结方式，确定所有功率管的可靠度为：

(6)控制系统中轴承数量为2，联结方式为串联；工作t小时后总的轴承可靠度为：