CN109375101A - 测量定子铁芯铁损的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量定子铁芯铁损的方法，其包括：将第一线圈绕在待测定子铁芯上；将与第一线圈紧配合的第二线圈绕在待测定子铁芯上；将频率可变的电源经由测量装置的电流测量部分接到第一线圈上；将测量装置的电压测量部分接到所述第二线圈上；调节频率可变的电源的输出电压，直至测量装置的电压测量部分测量的第二线圈的感应电压达到标准值；在第二线圈的感应电压达到标准值时，电流测量部分测量流过第一线圈的电流；利用所测量的电流和电压计算定子铁芯的净功率损耗；利用所计算的定子铁芯的净功率损耗算出定子铁芯的铁损值。本发明的方法，在电机批量制造过程中可以随时检测定子铁芯的硅钢片铁损，不受工艺和产品影响。
Description
技术领域
本发明涉及定子技术领域，尤其涉及一种测量定子铁芯铁损的方法及其设 备。
背景技术
定子的铁损是影响电机性能的重要因素，是电机材料的重要指标。长期以 来，定子的铁损只能通过检测矽钢片样条的办法，间接测量矽钢片材料的铁 损，称为样条检测法。
样条检测法只能抽测原材料的铁损性能，无法直接测量和控制成品定子的铁 损水平。而定子在制造过程中，如冲压、热处理、叠片和定子嵌线等均会影响 其铁损值，影响因素包括原材料铁损、原材料厚度、冲压平整度和毛刺、叠片 系数以及定子叠片的整齐度；使整个制造过程中，缺乏可靠的检测和控制手 段。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述存在的问题，提供一种测量定子铁芯铁损的 方法及设备。
为实现本发明的上述目的，本发明提供一种测量定子铁芯铁损的方法，包括：
将第一线圈绕在待测定子铁芯上；
将与第一线圈紧配合的第二线圈绕在待测定子铁芯上；
将频率可变的电源经由测量装置的电流测量部分接到第一线圈上；
将测量装置的电压测量部分接到所述第二线圈上；
调节频率可变的电源的输出电压，直至测量装置的电压测量部分测量的第二 线圈的感应电压达到标准值；
在第二线圈的感应电压达到标准值时，电流测量部分测量流过第一线圈的电 流；
利用所测量的电流和电压计算定子铁芯的净功率损耗Pnet；
利用所计算的定子铁芯的净功率损耗Pnet算出定子铁芯的铁损值。
其中，将与第一线圈紧配合的第二线圈绕在待测定子铁芯上包括如下步骤：
将第一线圈绕在待测定子铁芯上后，将第二线圈绕在待测定子铁芯上的第一 线圈所绕的相同位置处。
其中，调节频率可变的电源的输出电压，直至测量装置的电压测量部分测量 的第二线圈的感应电压达到标准值包括如下步骤：
利用电源对所述第一线圈通以频率f的交流电，在定子铁芯内部形成围绕定 子铁芯一周的交变磁场，以便第二线圈获得感应电压；
调节电源对第一线圈的输出电压，使第二线圈的感应电压达到预设的标准值 E，以便此时定子铁芯的磁通密度达到预设的磁通密度值B。
其中，利用所计算的定子铁芯的净功率损耗Pnet算出定子铁芯的铁损值，还 需计算所述定子铁芯定子铁芯的净重Wnet。
其中，利用所计算的定子铁芯的净功率损耗Pnet算出定子铁芯的铁损值采用 如下公式：
Plosses＝Pnet/Wnet(W/kg)。
优选的，所述净功率损耗Pnet采用如下公式计算：
Pnet＝P-Pvolt-Pcore(W)
其中：P＝功率表读数P’×2.5×0.2(W)，功率表读数P’为由测量装置得出的 功率值；
Pvolt为电压表损耗，Pvolt＝(Vf×Vf)/5000(W)，Vf为反馈电压；
Pcore为***损耗(W)。
优选的，所述定子铁芯的净重采用如下公式计算：
Wnet＝(W-Wteeth-Wflim)/1000(kg)
其中：W为定子重量(g)；
Wteeth为齿形部分重量，Wteeth＝4.75×h(g)；
Wfilm为绝缘薄膜重量(g)。
优选的，通过磁路法和所述定子铁芯预设的磁通密度值，获得所述第二线圈 感应电压的预设标准值。
其中，所述定子铁芯为未绕线的定子铁芯。
此外，本发明还提供一种用于如上所述的测量定子铁芯铁损的方法的设备， 包括：待测定子铁芯；频率可变的电源；用于绕在待测定子铁芯上的第一线圈； 用于与第一线圈紧配合且绕在待测定子铁芯上的第二线圈；测量装置，包括电流 测量部分和电压测量部分，频率可变的电源经由电流测量部分接到第一线圈上， 电压测量部分连接第二线圈；其中，调节频率可变的所述电源的输出电压，直至 所述电压测量部分测量的第二线圈的感应电压达到标准值，并在第二线圈的感应 电压达到标准值时，通过所述电流测量部分测量流过第一线圈的电流；其中，利 用所测量的电流和电压计算定子铁芯的净功率损耗Pnet，并利用所计算的定子铁 芯的净功率损耗Pnet算出定子铁芯的铁损值。
与现有技术相比，本发明的测量定子铁芯铁损的方法及设备具有如下有益效 果：
1、本发明的方法，在电机批量制造过程中，可以随时检测定子铁芯的硅钢片 铁损，不受工艺和产品影响，甚至可以应用在流水线上作为检测的一个环节，实 现对定子铁芯的百分百检测。
2、本发明的方法，通过调整第一线圈的通电频率和第二线圈的感应电压，可 以得到任意磁通密度和任意频率下的定子铁芯的铁损值，从而适应不同电机频率 以及电机设计时的磁通密度的设定。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例的测量定子铁芯铁损方法的流程图；
图2是本发明实施例在定子铁芯上缠绕第一线圈、第二线圈的示意图；
图3是本发明本实施例测量定子铁芯铁损的设备的示意图；
图4是本发明本实施例设备结构图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明提供的一种测量定子铁芯铁损的方法的流程图，该方 法包括如下步骤：
将第一线圈绕在待测定子铁芯上；
将与第一线圈紧配合的第二线圈绕在待测定子铁芯上；
将频率可变的电源经由测量装置的电流测量部分接到第一线圈上；
将测量装置的电压测量部分接到第二线圈上；
调节频率可变的电源的输出电压，直至测量装置的电压测量部分测量的第二 线圈的感应电压达到标准值；
在第二线圈的感应电压达到标准值时，电流测量部分测量流过第一线圈的电 流；
利用所测量的电流和电压计算定子铁芯的净功率损耗Pnet；
利用所计算的定子铁芯的净功率损耗Pnet算出定子铁芯的铁损值。
具体的，本发明实施例的方法包括如下步骤：
S01、在待测的定子铁芯上缠绕第一线圈和第二线圈
在待测定子铁芯的一部分上缠绕第一线圈，然后，将第二线圈绕在待测定子 铁芯上的第一线圈所绕的相同位置处，以便第二线圈与第一线圈紧配合在待测定 子铁芯的相同位置处(如图2所示)，其中，绕在待测定子铁芯上的第一线圈和 第二线圈仅环绕定子铁芯圆周的一部分。
在缠绕线圈时，也可以先在待测定子铁芯的一部分上缠绕第二线圈，然后， 将第一线圈绕在待测定子铁芯上的第二线圈所绕的相同位置处，以便第二线圈与 第一线圈紧配合在待测定子铁芯的相同位置处。
需要说明的是，本发明实施例的定子铁芯为未绕线的定子铁芯。
S02、将第一线圈与频率可变的电源连接，并将第二线圈与测量装置的电压测 量部分连接
在待测的定子铁芯上缠绕第一线圈和第二线圈后，将频率可变的电源经由测 量装置的电流测量部分接到第一线圈上，以便为第一线圈通交流电时，可使定子 铁芯内部形成围绕定子铁芯的定子铁芯一周的交变磁场，而处于交变磁场中的第 二线圈可获得感应电压(即反电动势)，从而可通过测量装置的电压测量部分测 量第二线圈的感应电压、通过电流测量部分测量流过第一线圈的电流。
S03、调节频率可变的电源的输出电压，直至测量装置的电压测量部分测量的 第二线圈的感应电压达到标准值，并利用电流测量部分测量流过第一线圈的电流
S31、调节频率可变的电源的输出电压，使第二线圈的感应电压达到标准值包 括如下步骤：
利用频率可变的电源对第一线圈通以预设的频率为f的交流电，以便在定子 铁芯内部形成围绕定子铁芯一周的交变磁场，便得第二线圈获得相应的感应电 压；
然后，调节频率可变的电源对第一线圈的输出电压，直至使第二线圈的感应 电压达到预设的标准值E，以便此时定子铁芯的磁通密度达到设计电机时所预设 的磁通密度值B。
其中，可以通过现有技术的磁路法和电机设计时预设的定子铁芯的磁通密度 值，获得第二线圈感应电压的预设标准值，从而在试验时，通过频率可变的电源 对第一线圈的输出电压进行调节，使第二线圈的感应电压达到预设的标准值，即 可使定子铁芯的磁通密度达到预设的磁通密度值。
S32、在第二线圈的感应电压达到标准值时，利用测量装置的电流测量部分测 量流过第一线圈的电流
S04、利用所测量的电流和电压计算定子铁芯的净功率损耗Pnet及定子铁芯 的铁损值
S41、定子铁芯的净功率损耗Pnet的确定
在测得流过第一线圈的电流和第二线圈的感应电压后，可获得电源输出交流 电的功率P’(该功率可由测量装置如功率表测出，也可由计算所得)，然后，利 用公式1获得换算后的功率P：
P＝功率表读数P’×2.5×0.2(W) (公式1)
获得换算后的功率P后，利用功率P、电压表损耗Pvolt、***损耗Pcore计 算得到定子铁芯的净功率损耗Pnet，该净功率损耗Pnet不包含第一线圈的发热 损耗，计算净功率损耗Pnet的公式如下：
Pnet＝P-Pvolt-Pcore(W) (公式2)
其中，电压表损耗Pvolt由如下公式计算：
Pvolt＝(Vf×Vf)/5000(W) (公式3)
公式3中的Vf为反馈电压，5000为固定电阻值。
其中，***损耗Pcore是由测量装置测得的整个***损耗。
S42、计算定子铁芯的净重
根据定子铁芯的重量W(g)、齿形部分重量Wteeth(g)、和绝缘薄膜重量 Wfilm(g)，通过如下公式计算出定子铁芯的定子铁芯的净重Wnet(g)：
Wnet＝(W-Wteeth-Wflim)/1000(kg) (公式4)
其中，齿形部分重量Wteeth可由如下公式算出：
Wteeth＝4.75×h(g) (公式5)
其中，h代表定子铁芯齿形部分的齿高。
S43、计算定子铁芯的铁损值
通过计算所得的定子铁芯的净功率损耗Pnet和定子铁芯的净重，通过如下公 式计算出定子铁芯的铁损值Plosses：
Plosses＝Pnet/Wnet(W/kg) (公式6)
需要说明的是，本发明实施例的未绕线的定子铁芯，可以包括定子叠片，也 可以不包括定子叠片，上述公式(4)适用于不包括定子叠片的定子铁芯铁损值 的计算，若定子铁芯包括定子叠片，需在上述公式(4)的基础上再减去定子叠 片的重量，再套用其它公式计算铁损值即可。
其中，本发明的电流测量部分可以采用电流表，电压测量部分可以采用电压 表，测量装置除了电流表、电压表外，还具有功率表。
采用本发明实施例的上述方法，可以通过对电源通向第一线圈的交流电频率 和输出电压的调整，得到任意磁通密度和任意频率下的定子铁芯的铁损值，从而 适应不同电机频率、磁通密度的设定。
本发明除了提供上述的测量定子铁芯铁损的方法外，还提供一种适用于上述 方法的设备，该设备包括：待测定子铁芯1；频率可变的电源，可以采用如图3 所示的电源，包括交流变压器6和与交流变压器6连接的用于调节其输出频率的 变频器5；用于绕在待测定子铁芯1上的第一线圈2；用于与第一线圈2紧配合 且绕在待测定子铁芯1上的第二线圈3；测量装置4，包括电流测量部分和电压 测量部分，频率可变的电源经由电流测量部分接到第一线圈2上，电压测量部分 连接第二线圈3；其中，测量装置4可以采用带有电流测量部分和电压测量部分 的功率表。
其中，调节频率可变的电源的输出电压，直至电压测量部分测量的第二线圈 3的感应电压达到标准值，并在第二线圈3的感应电压达到标准值时，通过电流 测量部分测量流过第一线圈2的电流；其中，利用所测量的电流和电压计算定子 铁芯1的净功率损耗Pnet，并利用所计算的定子铁芯1的净功率损耗Pnet算出 定子铁芯1的铁损值。
其中，在待测定子铁芯1上缠绕线圈时，可以先在定子铁芯1的一部分绕第 一线圈2，然后，将第二线圈3绕在待测定子铁芯上的第一线圈2所绕的相同位 置处；或者，也可以先在定子铁芯1的一部分上缠绕第二线圈3，然后，将第一 线圈2绕在第二线圈3所绕的相同位置处。从而使第二线圈3与第一线圈2紧配 合在待测定子铁芯1的相同位置处，其中，绕在待测定子铁芯上的第一线圈和第 二线圈仅环绕定子铁芯圆周的一部分。
综上所述，与现有技术相比，本发明的测量定子铁芯铁损的方法及设备具有 如下有益效果：
1、本发明的方法，在电机批量制造过程中，可以随时检测定子铁芯的硅钢片 铁损，不受工艺和产品影响，甚至可以应用在流水线上作为检测的一个环节，实 现对定子铁芯的百分百检测。
2、本发明的方法，通过调整第一线圈的通电频率和第二线圈的感应电压，可 以得到任意磁通密度和任意频率下的定子铁芯的铁损值，从而适应不同电机频率 以及电机设计时的磁通密度的设定。
尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人 员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改 都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种测量定子铁芯铁损的方法，包括：
将第一线圈绕在待测定子铁芯上；
将与第一线圈紧配合的第二线圈绕在待测定子铁芯上；
将频率可变的电源经由测量装置的电流测量部分接到第一线圈上；
将测量装置的电压测量部分接到所述第二线圈上；
调节频率可变的电源的输出电压，直至测量装置的电压测量部分测量的第二线圈的感应电压达到标准值；
在第二线圈的感应电压达到标准值时，电流测量部分测量流过第一线圈的电流；
利用所测量的电流和电压计算定子铁芯的净功率损耗Pnet；
利用所计算的定子铁芯的净功率损耗Pnet算出定子铁芯的铁损值。
2.根据权利要求1所述的方法，将与第一线圈紧配合的第二线圈绕在待测定子铁芯上包括如下步骤：
将第一线圈绕在待测定子铁芯上后，将第二线圈绕在待测定子铁芯上的第一线圈所绕的相同位置处。
3.根据权利要求2所述的方法，调节频率可变的电源的输出电压，直至测量装置的电压测量部分测量的第二线圈的感应电压达到标准值包括如下步骤：
利用电源对所述第一线圈通以频率f的交流电，在定子铁芯内部形成围绕定子铁芯一周的交变磁场，以便第二线圈获得感应电压；
调节电源对第一线圈的输出电压，使第二线圈的感应电压达到预设的标准值E，以便此时定子铁芯的磁通密度达到预设的磁通密度值B。
4.根据权利要求3所述的方法，利用所计算的定子铁芯的净功率损耗Pnet算出定子铁芯的铁损值，还需计算所述定子铁芯定子铁芯的净重Wnet。
5.根据权利要求4所述的方法，利用所计算的定子铁芯的净功率损耗Pnet算出定子铁芯的铁损值采用如下公式：
Plosses＝Pnet/Wnet(W/kg)。
6.根据权利要求5所述的方法，所述净功率损耗Pnet采用如下公式计算：
Pnet＝P-Pvolt-Pcore(W)
其中：P＝功率表读数P’×2.5×0.2(W)，功率表读数P’为由测量装置得出的功率值；
Pvolt为电压表损耗，Pvolt＝(Vf×Vf)/5000(W)，Vf为反馈电压；
Pcore为***损耗(W)。
7.根据权利要求6所述的方法，所述定子铁芯的净重采用如下公式计算：
Wnet＝(W-Wteeth-Wflim)/1000(kg)
其中：W为定子重量(g)；
Wteeth为齿形部分重量，Wteeth＝4.75×h(g)；
Wfilm为绝缘薄膜重量(g)。
8.根据权利要求3所述的方法，通过磁路法和所述定子铁芯预设的磁通密度值，获得所述第二线圈感应电压的预设标准值。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，所述定子铁芯为未绕线的定子铁芯。
10.一种用于如权利要求1-9任一项所述的测量定子铁芯铁损的方法的设备，包括：
待测定子铁芯；
频率可变的电源；
用于绕在待测定子铁芯上的第一线圈；
用于与第一线圈紧配合且绕在待测定子铁芯上的第二线圈；
测量装置，包括电流测量部分和电压测量部分，频率可变的电源经由电流测量部分接到第一线圈上，电压测量部分连接第二线圈；
其中，调节频率可变的所述电源的输出电压，直至所述电压测量部分测量的第二线圈的感应电压达到标准值，并在第二线圈的感应电压达到标准值时，通过所述电流测量部分测量流过第一线圈的电流；
其中，利用所测量的电流和电压计算定子铁芯的净功率损耗Pnet，并利用所计算的定子铁芯的净功率损耗Pnet算出定子铁芯的铁损值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190222 |
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