无刷直流电机的交直轴电感的测试方法和装置技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种无刷直流电机的交直轴电感的测试方法
和装置。
背景技术
BLDCM(Brushless DC Motor，无刷直流电机)因其结构简单，功率密度高、运行损
耗小等诸多优点，使得其在航空航天、国防、家用电器等领域大量应用。随着对无刷直流电
机调速系统的研究的深入，所有的分析都必须以电机参数为基础，因此电机参数的精确求
取显得越来越重要。
针对无刷直流电机的交直轴电感的测试，一是采用LCR(即电感-电容-电阻)表直
接测试，但其仅可以测得电机定子未饱和状态下的电感，且该测试结果并不能保证无刷直
流电机在全转速范围内调速的控制精度；二是给定电机定子阶跃电压，通过定子电流的响
应来推算电感，该方法对给定阶跃电压的电源的动态响应有很高的要求，一旦电压源输出
的电压有较明显的延迟，会对电流响应测试结果带来很大的不良影响。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的
第一个目的在于提出一种无刷直流电机的交直轴电感的测试方法，该方法具有测试精度
高、测试方便的特点。
本发明的第二个目的在于提出一种无刷直流电机的交直轴电感的测试装置。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种无刷直流电机的交直轴电感
的测试方法，包括以下步骤：接收测试指令；根据所述测试指令进入直轴电感测试模式并进
行直轴电感测试，其中，所述直轴电感测试模式的初始状态为直轴定位电压Ud大于零，交轴
电压Uq等于零，转子位置角θ等于零度；根据所述测试指令进入交轴电感测试模式并进行交
轴电感测试，其中，所述交轴电感测试模式的初始状态为直轴定位电压Ud大于零，交轴电压
Uq等于零，转子位置角θ等于90度。
本发明实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试方法，在接收到测试指令后，
通过单独设置的交直轴电感测试模式，并在不同的初始状态下分别对交轴电感和直轴电感
进行测试，测试过程简单方便。
另外，本发明上述实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试方法还可以具有如
下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述根据所述测试指令进入直轴电感测试模式并进行
直轴电感测试具体包括：控制所述无刷直流电机从所述直轴电感测试模式的初始状态开始
运行，并检测电流值；判断所述电流值是否稳定；在所述电流值稳定之后，根据所述电流值
计算电机绕组回路的第一电阻；将所述直轴定位电压Ud设置为零，并检测定子相电流；当所
述定子相电流降低至预设阈值时，获取所经历的第一时间，以及根据所述电机绕组回路的
第一电阻和所述所经历的第一时间获取对应的直轴电感。
根据本发明的一个实施例，所述根据所述测试指令进入交轴电感测试模式并进行
交轴电感测试具体包括：控制所述无刷直流电机从所述交轴电感测试模式的初始状态开始
运行，并检测电流值；判断所述电流值是否稳定；在所述电流值稳定之后，根据所述电流值
计算电机绕组回路的第二电阻；将所述直轴定位电压Ud设置为零，并检测定子相电流；当所
述定子相电流降低至预设阈值时，获取所经历的第二时间，以及根据所述电机绕组回路的
第二电阻和所述所经历的第二时间获取对应的交轴电感。
根据本发明的一个实施例，所述预设阈值为定子相电流稳定值的36.8％。
根据本发明的一个实施例，通过以下公式计算所述直轴电感或交轴电感：
其中，L为所述直轴电感，t为所述第一时间，R为所述第一电阻，或者，L为所述交轴
电感，t为所述第二时间，R为所述第二电阻。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种无刷直流电机的交直轴电感
的测试装置，包括：接收模块，用于接收测试指令；直轴电感测试模块，用于根据所述测试指
令进入直轴电感测试模式并进行直轴电感测试，其中，所述直轴电感测试模式的初始状态
为直轴定位电压Ud大于零，交轴电压Uq等于零，转子位置角θ等于零度；交轴电感测试模块，
用于根据所述测试指令进入交轴电感测试模式并进行交轴电感测试，其中，所述交轴电感
测试模式的初始状态为直轴定位电压Ud大于零，交轴电压Uq等于零，转子位置角θ等于90度。
本发明实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试装置，在接收到测试指令后，
通过单独设置的交直轴电感测试模块，并在不同的初始状态下分别对交轴电感和直轴电感
进行测试，测试方法方便，且该测试装置结构简单。
另外，根据本发明上述实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试装置还可以具
有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述直轴电感测试模块包括：第一控制检测模块，用于
控制所述无刷直流电机从所述直轴电感测试模式的初始状态开始运行，并检测电流值；第
一判断模块，用于判断所述电流值是否稳定；第一计算模块，用于在所述电流值稳定之后，
根据所述电流值计算电机绕组回路的第一电阻；第一设置检测模块，用于将所述直轴定位
电压Ud设置为零，并检测定子相电流；第一获取模块，用于在所述定子相电流降低至预设阈
值时，获取所经历的第一时间，以及根据所述电机绕组回路的第一电阻和所述所经历的第
一时间获取对应的直轴电感。
根据本发明的一个实施例，所述交轴电感测试模块包括：第二控制检测模块，用于
控制所述无刷直流电机从所述交轴电感测试模式的初始状态开始运行，并检测电流值；第
二判断模块，用于判断所述电流值是否稳定；第二计算模块，用于在所述电流值稳定之后，
根据所述电流值计算电机绕组回路的第二电阻；第二设置检测模块，用于将所述直轴定位
电压Ud设置为零，并检测定子相电流；第二获取模块，用于在所述定子相电流降低至预设阈
值时，获取所经历的第二时间，以及根据所述电机绕组回路的第二电阻和所述所经历的第
二时间获取对应的交轴电感。
根据本发明的一个实施例，所述预设阈值为定子相电流稳定值的36.8％。
根据本发明的一个实施例，所述第一获取模块和所述第二获取模块具体用于通过
以下公式获取所述直轴电感或交轴电感：
其中，L为所述直轴电感，t为所述第一时间，R为所述第一电阻，或者，L为所述交轴
电感，t为所述第二时间，R为所述第二电阻。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得
明显和容易理解，其中：
图1是本发明一个实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试方法的流程图；
图2是本发明一个实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试方法中步骤S2的流
程图；
图3是本发明一个实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试方法中步骤S3的流
程图；
图4是本发明一个实施例的无刷直流电机电流检测的结构示意图；
图5是本发明一个实施例的无刷直流电机电流检测的等效电路图；
图6是本发明一个实施例的无刷直流电机定子绕组的等效电路图；
图7是本发明一个实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试装置的结构框图；
图8是本发明一个实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试装置中的直轴电感
测试模块的结构框图；
图9是本发明一个实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试装置中的交轴电感
测试模块的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试方法和装
置。
图1是根据本发明一个实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试方法的流程
图。如图1所示，该测试方法包括以下步骤：
S1，接收测试指令。
可选地，该测试指令可用于触发无刷直流电机交直轴电感测试，其可以是特定的
触发信号，如高电平电信号，也可以是特定的触发代码。
S2，根据测试指令进入直轴电感测试模式并进行直轴电感测试。
其中，直轴电感测试模式的初始状态为直轴定位电压Ud大于零，交轴电压Uq等于
零，转子位置角θ等于零度。
S3，根据测试指令进入交轴电感测试模式并进行交轴电感测试。
其中，交轴电感测试模式的初始状态为直轴定位电压Ud大于零，交轴电压Uq等于
零，转子位置角θ等于90度。
具体地，交直轴电感测试模式可以是在无刷直流电机腔体内内置的驱动器控制芯
片中植入的测试代码，驱动器在接收到测试指令时，分别进入交直轴电感测试模式并分别
进行交直轴电感测试。该测试方法在进行交直轴电感测试时不需要专用的电感测试仪器，
装置结构简单，测试方法方便易行。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，上述步骤S2可以包括：
S21，控制无刷直流电机从直轴电感测试模式的初始状态开始运行，并检测电流
值。
其中，直轴电感测试模式的初始状态为直轴定位电压Ud大于零，交轴电压Uq等于
零，转子位置角θ等于零度。
S22，判断电流值是否稳定。
S23，在电流值稳定之后，根据电流值计算电机绕组回路的第一电阻。
具体地，当电流值I1稳定之后，可以根据式R1＝Ud1/I1计算电机绕组回路的第一
电阻，其中，R1为第一电阻，Ud1为直轴电感测试模式的初始状态的直轴定位电压，I1为直轴
电感测试模式中稳定后的电流值。
S24，将直轴定位电压Ud1设置为零，并检测定子相电流。
S25，当定子相电流降低至预设阈值时，获取所经历的第一时间，以及根据电机绕
组回路的第一电阻和所经历的第一时间获取对应的直轴电感。
其中，预设阈值为定子相电流稳定值的36.8％。
具体地，将直轴定位电压Ud1设置为零后，定子相电流逐渐减小，在定子相电流降
低至预设阈值时，即降低至定子相电流的稳定值的36.8％，计为第一时间t1，则直轴电感可
通过式计算，其中，Ld为直轴电感，t1为第一时间，R1为第一电阻。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，上述步骤S3可以包括：
S31，控制无刷直流电机从交轴电感测试模式的初始状态开始运行，并检测电流
值。
其中，直轴电感测试模式的初始状态为直轴定位电压Ud2大于零，交轴电压Uq等于
零，转子位置角θ等于90度。
S32，判断电流值是否稳定。
S33，在电流值稳定之后，根据电流值计算电机绕组回路的第二电阻。
具体地，当电流值I2稳定之后，可以根据式R2＝Ud2/I2计算电机绕组回路的第一
电阻，其中，R2为第一电阻，Ud2为交轴电感测试模式的初始状态的直轴定位电压，I2为直轴
电感测试模式中稳定后的电流值。
可选地，直轴电感测试模式的初始状态的直轴定位电压Ud1与交轴电感测试模式
的初始状态的直轴定位电压Ud2可以相等。
S34，将直轴定位电压Ud2设置为零，并检测定子相电流。
S35，当定子相电流降低至预设阈值时，获取所经历的第二时间，以及根据电机绕
组回路的第二电阻和所经历的第二时间获取对应的交轴电感。
其中，预设阈值为定子相电流稳定值的36.8％，。
具体地，将直轴定位电压Ud2设置为零后，定子相电流逐渐减小，在定子相电流降
低至预设阈值时，即降低至定子相电流的稳定值的36.8％，计为第二时间t2，则交轴电感可
通过式计算，其中，Lq为交轴电感，t2为第二时间，R2为第二电阻。
需要说明的是，上述测试过程可以通过无刷直流电机腔体内置的驱动器控制芯片
实现，即将上述测试无刷直流电机的交直轴电感的过程以测试代码烧写入驱动器控制芯
片，通过相应的测试指令即可启动驱动器控制芯片执行测试代码。
进一步地，在上述直轴电感和交轴电感测试完成后，退出上述直轴电感测试模式
和交轴电感测试模式，内置的驱动器进入待机模式。
为便于本领域的普通技术人员理解上述无刷直流电机的直轴电感的测试，可通过
如下以原理描述进行说明：
具体而言，当给定Ud>0，Uq＝0，θ＝0°时，电机转子会被定位至0°电角度的位置，即
图4中的U相绕组轴中心线处。此时，开关管S1、S5、S6导通，S2、S3、S4关断，电机定子绕组的
等效电路可如图5所示。
如图5所示，V相绕组与W相绕组并联，再与U相绕组串联，主回路的电阻，即第一电
阻，可以通过欧姆定律R＝Ud/I求得。
进一步地，当图5所示的电流I稳定后，给定Ud＝0时，此时的换路过程相当于图6所
示的一阶RL电路的零状态响应。当开关S打开时，可求得此时的回路电流i为：其
中，I0为衰减前的电流值。当电流i衰减至0.368I0时，衰减时间t(即第一时间)刚好等于回路
的时间常数τ，其中，则有关系式i(t)＝I0e-1＝0.368I0，因此可以根据公式
来求得直轴电感。
可以理解，无刷直流电机的交轴电感的测试原理与上述无刷直流电机的直轴电感
的测试原理类似，为减少冗余，此处不做赘述。
本发明实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试方法，通过单独设置的交轴电
感测试模式和直轴电感测试模式对无刷直流电机的交直轴电感进行测试，测试方法简单，
且通过将交轴电感测试模式和直轴电感测试模式写入无刷直流电机内置驱动器，充分利用
无刷直流电机内置驱动器的可控性，由此，在不依赖电源动态响应精度的条件下，提高交直
轴电感的测试精度，且无需专用的电感测试设备，测试过程简单。
图7是根据本发明一个实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试装置的结构框
图。如图7所示，该测试装置包括：接收模块100、直轴电感测试模块200和交轴电感测试模块
300。
其中，接收模块100用于接收测试指令；直轴电感测试模块200用于根据测试指令
进入直轴电感测试模式并进行直轴电感测试，其中，直轴电感测试模式的初始状态为直轴
定位电压Ud大于零，交轴电压Uq等于零，转子位置角θ等于零度；交轴电感测试模块300用于
根据测试指令进入交轴电感测试模式并进行交轴电感测试，其中，交轴电感测试模式的初
始状态为直轴定位电压Ud大于零，交轴电压Uq等于零，转子位置角θ等于90度。
可选地，该测试指令可用于触发无刷直流电机交直轴电感测试，其可以是特定的
触发信号，如高电平电信号，也可以是特定的触发代码。
具体地，交直轴电感测试模式可以是在无刷直流电机腔体内内置的驱动器控制芯
片中植入的测试代码，驱动器在接收到测试指令时，分别进入交直轴电感测试模式并分别
进行交直轴电感测试。该测试方法在进行交直轴电感测试时不需要专用的电感测试仪器，
装置结构简单，测试方法方便易行。
在本发明的一个实施例中，如图8所示，直轴电感测试模块200可以包括：第一控制
检测模块210、第一判断模块220、第一计算模块230、第一设置检测模块240和第一获取模块
250。
其中，第一控制检测模块210用于控制无刷直流电机从直轴电感测试模式的初始
状态开始运行，并检测电流值。第一判断模块220用于判断电流值是否稳定。第一计算模块
230用于在电流值稳定之后，根据电流值计算电机绕组回路的第一电阻。第一设置检测模块
240用于将直轴定位电压Ud设置为零，并检测定子相电流。第一获取模块250用于在定子相
电流降低至预设阈值时，获取所经历的第一时间，以及根据电机绕组回路的第一电阻和所
经历的第一时间获取对应的直轴电感。
其中，直轴电感测试模式的初始状态为直轴定位电压Ud大于零，交轴电压Uq等于
零，转子位置角θ等于零度。
在本发明的实施例中，直轴电感测试模式下的预设阈值为定子相电流稳定值的
36.8％。
具体地，当电流值I1稳定之后，可以根据式R1＝Ud1/I1计算电机绕组回路的第一
电阻，其中，R1为第一电阻，Ud1为直轴电感测试模式的初始状态的直轴定位电压，I1为直轴
电感测试模式中稳定后的电流值。
进一步地，将直轴定位电压Ud1设置为零，定子相电流逐渐减小。在定子相电流降
低至预设阈值时，如降低至定子相电流的稳定值的36.8％，计为第一时间t1，则第一计算模
块230可通过式计算直轴电感，其中，Ld为直轴电感，t1为第一时间，R1为第一电
阻。
在本发明的一个实施例中，如图9所示，交轴电感测试模块300可以包括：第二控制
检测模块310、第二判断模块320、第二计算模块330、第二设置检测模块340和第二获取模块
350。
其中，第二控制检测模块310用于控制无刷直流电机从交轴电感测试模式的初始
状态开始运行，并检测电流值。第二判断模块320用于判断电流值是否稳定。第二计算模块
330用于在电流值稳定之后，根据电流值计算电机绕组回路的第二电阻。第二设置检测模块
340用于将直轴定位电压Ud设置为零，并检测定子相电流。第二获取模块350用于在定子相
电流降低至预设阈值时，获取所经历的第二时间，以及根据电机绕组回路的第二电阻和所
经历的第二时间获取对应的交轴电感。
其中，直轴电感测试模式的初始状态为直轴定位电压Ud大于零，交轴电压Uq等于
零，转子位置角θ等于90度。
在本发明的实施例中，交轴电感测试模式下的预设阈值为定子相电流稳定值的
36.8％。
具体地，当电流值I2稳定之后，可以根据式R2＝Ud2/I2计算电机绕组回路的第一
电阻，其中，R2为第一电阻，Ud2为交轴电感测试模式的初始状态的直轴定位电压，I2为直轴
电感测试模式中稳定后的电流值。
可选地，直轴电感测试模式的初始状态的直轴定位电压Ud1与交轴电感测试模式
的初始状态的直轴定位电压Ud2可以相等。
进一步地，将直轴定位电压Ud2设置为零，定子相电流逐渐减小。在定子相电流降
低至预设阈值时，即降低至定子相电流的稳定值的36.8％，计为第二时间t2，则第二计算模
块330可通过式计算交轴电感，其中，Lq为直轴电感，t2为第二时间，R2为第二电
阻。
需要说明的是，本发明实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试装置可以是内
置于无刷直流电机腔体的驱动器控制芯片，上述各个模块即为烧写入驱动器控制芯片的实
现各个功能的代码，测试指令即为特定的可启动驱动器控制芯片执行测试代码的指令。
进一步地，在上述直轴电感和交轴电感测试完成后，退出上述直轴电感测试模式
和交轴电感测试模式，内置的驱动器进入待机模式。
为便于本领域的普通技术人员理解上述无刷直流电机的直轴电感的测试，可通过
如下以原理描述进行说明：
具体而言，当给定Ud>0，Uq＝0，θ＝0°时，电机转子会被定位至0°电角度的位置，即
图4中的U相绕组轴中心线处。此时，开关管S1、S5、S6导通，S2、S3、S4关断，电机定子绕组的
等效电路可如图5所示。
如图5所示，V相绕组与W相绕组并联，再与U相绕组串联，主回路的电阻，即第一电
阻，可以通过欧姆定律R＝Ud/I求得。
进一步地，当图5所示的电流I稳定后，给定Ud＝0时，此时的换路过程相当于图6所
示的一阶RL电路的零状态响应。当开关S打开时，可求得此时的回路电流i为：其
中，I0为衰减前的电流值。当电流i衰减至0.368I0时，衰减时间t(即第一时间)刚好等于回路
的时间常数τ，其中，则有关系式i(t)＝I0e-1＝0.368I0，因此可以根据公式
来求得直轴电感。
可以理解，无刷直流电机的交轴电感的测试原理与上述无刷直流电机的直轴电感
的测试原理类似。
本发明实施例的无刷直流电机的交直轴电感的测试装置，通过单独设置的交轴电
感测试模式和直轴电感测试模式对无刷直流电机的交直轴电感进行测试，测试方法简单，
且通过将交轴电感测试模式和直轴电感测试模式写入无刷直流电机内置驱动器，充分利用
无刷直流电机内置驱动器的可控性，由此，在不依赖电源动态响应精度的条件下，提高了交
直轴电感的测试精度，且无需专用的电感测试设备，测试过程简单。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、
“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以
是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例
性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。