CN112816869A - 一种永磁同步电机测试台架及其测试*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机测试台架及其测试***，矿物质底板的一侧设置有被测电机L板，被测电机L板能够沿矿物质底板运动，被测电机设置在被测电机L板；矿物质底板的另一侧对应设置有负载电机L板，负载电机设置在负载电机L板上，且被测电机和负载电机同轴设置，被测电机和负载电机之间通过轴式扭矩传感器连接，负载电机L板与轴式扭矩传感器之间设置有堵转装置。本发明按模块化思想设计，对不同形式的被测试对象具有广泛适用性，模块互换性好，操作方便，测试精度高、成本低、能源消耗小、绿色节能型的综合性能动试验台。

Description

一种永磁同步电机测试台架及其测试***

技术领域

本发明属于电机测试技术领域，具体涉及一种永磁同步电机测试台架及其测试***。

背景技术

永磁电机生产制造完成后需要进行测试，以检验其性能指标是否达到设计要求或者出厂要求，电机性能准确的测试具有重要意义，传统的电机测试台在安装时要完成对电机的对中，对中精度严重影响着电机测试的结果，所支持的测试项目较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种永磁同步电机测试台架及其测试***，能够用于永磁同步电机试验。

本发明采用以下技术方案：

一种永磁同步电机测试台架，包括矿物质底板，矿物质底板的一侧设置有被测电机L板，被测电机L板能够沿矿物质底板运动，被测电机设置在被测电机L板；矿物质底板的另一侧对应设置有负载电机L板，负载电机设置在负载电机L板上，且被测电机和负载电机同轴设置，被测电机和负载电机之间通过轴式扭矩传感器连接，负载电机L板与轴式扭矩传感器之间设置有堵转装置。

具体的，矿物质底板上设置有直线导轨，被测电机L板通过移动滑块与直线导轨连接。

具体的，矿物质底板上设置有带座轴承，带座轴承上设置有丝杆螺母，丝杆螺母与被测电机L板连接，丝杆螺母的端部设置有手轮。

具体的，被测电机L板水平段的四角固定有传扭螺钉，被测电机L板竖直段设置有吊环，被测电机与被测电机L板之间设置有转接法兰。

具体的，被测电机通过第一梅花套联轴器与轴承座的一端连接，轴承座的另一端经第二梅花套联轴器与轴式扭矩传感器的一端连接，轴式扭矩传感器的另一端经涨套式联轴器与负载电机连接，堵转装置设置在负载电机L板与涨套式联轴器之间。

进一步的，第一梅花套联轴器和第二梅花套联轴器外部设置有防护罩，轴承座和轴式扭矩传感器通过扭矩传感器支座设置在矿物质底板上。

具体的，堵转装置包括堵转定子和堵转转子，堵转定子通过内六角圆柱头螺钉安装固定在负载电机L板上；堵转转子通过涨套与负载电机的输出轴连接，堵转转子的外圆设置有配合安装堵转销的孔。

具体的，负载电机L板的底部设置有负载电机L板垫块，通过负载电机L板垫块与矿物质底板连接，负载电机的后部与负载电机L板之间设置有弹性支撑体，负载电机L板的左右安装有定位装置能够调节负载电机L板的自由度。

本发明的另一个技术方案是，一种永磁同步电机测试***，包括永磁同步电机测试台架，安装在永磁同步电机测试台架上的被测电机及被测电机变频器，负载电机及负载电机变频器，用于采集被测电机电信号的功率计，以及用于采集被测电机实际输出机械功率的轴式扭矩传感器；被测电机变频器驱动被测电机转动，功率计将被测电机实际输入的电信号以以太网的形式与PC机进行数据交换，将实测的电信号传输至PC机；被测电机的输出轴通过联轴器依次与轴承箱、轴式扭矩传感器、负载电机连接，能够共轴旋转，负载电机变频器将负载电机产生的能量逆变成工频电，再经LCL滤波后进入电网；同时负载电机变频器通过RS485接口转换后与以太网交换机相连接，实现负载电机变频器与PC机的通信；轴式扭矩传感器检测被测电机的输出扭矩，并将结果传递至PC端。

具体的，永磁同步电机测试***还包括温度检测模块，温度检测模块用于实时采集具体点的温度。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种永磁同步电机测试台架，通过被测电机L板，轴承箱，轴式扭矩传感器，负载电机L板的同轴配置，减少了对中误差所贷了的精度影响，对固定好的各个零部件做了全自由度的约束，防止因振动导致的零部件位置跑动，影响测试结果。被测电机安装在能够沿着中心轴线移动的直线导轨上，能够方便的实现被测电机的安装于拆卸。

进一步的，被测电机L板通过移动滑块与直线导轨连接,能够方便被测电机与轴承箱的安装与对中，拆卸方便。

进一步的，被测电机L板的四角布置有传扭螺钉，电机安装完成后，可以通过将传扭螺钉拧紧对被测电机L板进行固定，将电机产生的倾覆力矩传递到底座上，同时还能够消除导轨滑块之间的间隙。

进一步的，会转件的外圆都设置有防护罩，能够防止旋转件发生意外飞出，保证测试人员的安全。

进一步的，负载电机的输出轴安装有堵转装置，能够通过堵转装置的堵转销来控制负载电机输出轴的锁死与松开，从而实现对被测电机堵转电流的测试及轴式扭矩传感器的校准与计量。

进一步的，负载电机的下方安装有弹性支撑体，能够对负载电机进行稳定的支撑，防止发生较大的振动。

一种永磁同步电机测试***，能够对永磁同步电机进行多个项目的测试，适用范围广，测量精度高；对不同的测试对象具有广泛的适用性，整体台架部分设计互换性较高，只需对负载端电机及控制驱动器更换就能满足50/100/300N·m范围内的电机的测试要求。

综上所述，本发明按模块化思想设计，对不同形式的被测试对象具有广泛适用性，模块互换性好，操作方便，测试精度高、成本低、能源消耗小、绿色节能型的综合性能动试验台。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明台架结构方案图；

图2为本发明堵转装置结构原理图；

图3为本发明堵转结构等轴测图；

图4为本发明测试***的方法流程框图。

其中：1.地脚；2.矿物质底板；3.手轮；4.带座轴承；5.丝杆螺母；6.传扭螺钉；7.被测电机L板；8.被测电机；9.转接法兰；10.吊环；11.第一梅花套联轴器；12.防护罩；13.轴承座；14.扭矩传感器支座；15.第二梅花套联轴器；16.轴式扭矩传感器；17.涨套式联轴器；18.堵转装置；1801.堵转销；1802.六角螺母；1803.内六角圆柱头螺钉；1804.堵转定子；1805.堵转转子；1806.涨套；19.负载电机L板；20.负载电机；21.弹性支撑体；22.负载电机L板垫块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”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，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明提供了一种永磁同步电机测试台架及其测试***，通过配套的机械台架部分及配套的测试***对电机的各项性能参数数据进行采集，交由PC中的测试软件进行整合分析后，得出其性能参数。包括温升实验，正反转速差，反电动势常数，转矩系数，机械特性曲线，效率，堵转电流等。测试***具有测试精度高、能源消耗小的特点。

请参阅图1，本发明一种永磁同步电机测试台架，通过布置在矿物质底板2上的零部件，将被测电机8和负载电机20固定在一条轴线上，保证负载电机20能够带动被测电机8的转动，同时使用轴式扭矩传感器16实时测出每一瞬时被测电机8所输出的实际扭矩。具体包括：

矿物质底板2、固定在矿物质底板2上的直线导轨、被测电机L板7、轴式扭矩传感器16、涨套式联轴器17、堵转装置18和负载电机L板19。

被测电机L板7通过移动滑块与直线导轨固连在一起，被测电机L板7能够沿着直线导轨的方向前后移动；被测电机L板7与丝杆螺母5相连接，可以通过转动与丝杆相固定的手轮3，控制被测电机L板7的位置，被测电机8设置在被测电机L板7上；负载电机L板19通过紧固件固定在矿物质底座2上，用于安装负载电机20，负载电机20和被测电机8之间设置有轴式扭矩传感器16和轴承箱，负载电机20与被测电机8之间通过多个联轴器将轴式扭矩传感器16与轴承箱连接起来，从而保证通过负载电机20带动被测电机8旋转。

丝杆螺母5通过带座轴承4固定在矿物质底板2上，手轮3安装在丝杆的一端，通过转动手轮3带动丝杆螺母5转动从而带动被测电机L板7沿直线导轨的方向进行移动。

被测电机L板7的四角固定有传扭螺钉6，传扭螺钉6能够在被测电机L板7位置固定之后锁紧，将被测电机L板7的倾覆力矩传递到矿物质底板2上；不同的被测电机8通过不同型号的转接法兰9与被测电机L板7相固连。

被测电机L板7上设置有吊环10。

轴承座13的左端和被测电机8之间通过第一梅花套联轴器11相连接，轴承座13的右端经第二梅花套联轴器15与轴式扭矩传感器16的一端连接，轴式扭矩传感器16另一端的输出轴经涨套式联轴器17与负载电机20连接，负载电机20固定在负载电机L板19上，负载电机L板19与涨套式联轴器17之间设置有堵转装置18，负载电机L板19的底部设置有负载电机L板垫块22，通过负载电机L板垫块22及锁紧螺钉安装在矿物质底板2上，负载电机20的后部与负载电机L板19之间设置有弹性支撑体21用于起支撑作用，负载电机L板19的左右安装有定位装置，定位装置能够通过固定在定位装置上的内六角螺钉对负载电机L板19的自由度进行微调，保证安装的同轴。

轴承座13和轴式扭矩传感器16安装在扭矩传感器支座14上，扭矩传感器支座14固定在矿物质底板2上。

第一梅花套联轴器11和第二梅花套联轴器15外部设置有防护罩12。

轴承座13的轴承采用深沟球轴承，轴式扭矩传感器16采用的为瑞士奇石乐品牌，具体的型号为KISTLER 4503B，精度等级0.05。

请参阅图2，堵转装置18与负载电机L板19通过止口配合保证安装同轴，堵转装置能够通过对电机输出轴的固定从而实现堵转功能。

请参阅图3，堵转装置18包括堵转销1801、六角螺母1802、内六角圆柱头螺钉1803、堵转定子1804、堵转转子1805和涨套1806。

堵转定子1804通过内六角圆柱头螺钉1802安装固定在负载电机L板19上，堵转转子1805通过涨套1806与负载电机20的输出轴固定在一起，能够保证负载电机20输出轴与堵转转子1805的共同旋转，当需要对负载电机20的旋转自由度进行约束的时候，将堵转销1801旋入堵转转子1805外圆与堵转销配合的孔中，从而约束负载电机20的转动，从而能够实现对负载电机20的堵转，能够测试堵转电流及对轴式扭矩传感器16的扭矩校准。

矿物质底板2底部设置有6个可调节的地脚1，矿物质底板2固定在地脚1上，能够通过对地脚1的高度进行调节，保证整个机械部分安装的水平。矿物质底板2使用人造花岗岩铸造而成，材料可塑性与成本方面好于天然花岗岩，再加上其本身具有的吸湿性、耐腐蚀性与抗磁性等优势，是底板的理想材料，本实例所采用的矿物质底板精加工面的平面度均达到了0.01mm级别。

请参阅图4，一种永磁同步电机测试台架的测试***，包括电机的测试台架，安装在测试台架上的被测电机及被测电机变频器，负载电机及负载电机变频器，用于采集被测电机电信号的功率计，及用于采集被测电机实际输出机械功率的扭矩传感器。

被测电机变频器驱动被测电机8转动，同时作为电信号采集装置的功率计将被测电机8实际输入的电信号以以太网的形式输出，功率计的具体型号为HIOKI的PW3337-02，能通过以太网交换机与PC进行数据交换，将实测的电信号传输至专用的测功软件中。

负载电机变频器将负载电机20产生的能量逆变成电网能够接受的工频电，再经过LCL滤波后进入电网；同时负载电机变频器通过RS485接口经ethernet转485接口转换后与以太网交换机相连接，实现负载电机变频器与PC机的通信。

被测电机8的输出扭矩由轴式扭矩传感器16检测，轴式扭矩传感器16的扭矩输出后传递至PC端的测试软件中。

负载电机变频器选用ABB的ACS880系列变频器；轴式扭矩传感器16采用的是奇石乐的KISTLER 4503B。

***还配备有温度检测模块，温度检测模块能够对具体点的温度进行实时采集，直观明了的将被测电机8的温度变化趋势展示出来。

温度采集模块采用了拓普瑞的TP9000型号的多路温度记录仪，同时配备了32个K型温度传感器，能够同时对32个点位的温度进行监控。

对电机进行测试时，需要明确被测电机8的测试参数是否满足测试台的测试范围，将被测电机8通过转接法兰安装在被测电机L板17上，在被测电机8的输出轴上安装第一梅花套联轴器，摇动手轮3将被测电机8与轴式扭矩传感器16相连接，紧固好剩余紧固件，用手转动电机输出轴能够灵活转动，扣上防护罩11。给***上电，打开专用测试软件，软件界面能够实时显示扭矩传感器的扭矩读数，当前电机转速以及被测电机8的电测量参数。接下来可以对被测电机进行以下几个性能参数进行测试：

1.温升实验

运行时被测电机运行在速度环，负载电机运行在扭矩环，被测电机加载到额定负载，根据电机热稳定下电机绕组电阻值确定温升。

2.正反转速差

驱动器的速度环开环，改变驱动器的旋转方向指令，检查电机在额定转速下的正、反转速度之差，速度测量精度≤0.1％F·S。

3.反电动势常数

被测电机断电，负载电机运行在速度环，被测电机运行至某一空载转速下，通过电机与驱动器检测仪测量被测电机的输入端电压，测量精度不低于0.5级，根据测量数值计算得出反电动势常数。

4.转矩系数

额定转速下加载额定电流，根据扭矩传感器和功率计测量值计算转矩系数。

5.机械特性曲线

通过控制被测电机的转速，测量从0转速到最高转速下，在不同转速点能输出的最大扭矩，扭矩测量精度不低于0.5级，通过计算将其关系曲线显示在软件界面。

6.效率

被测电机运行在速度环，负载电机运行在扭矩环，通过加载不同的转速及不同的转矩，根据实测输出转矩及实测的转速计算出被测电机输出的机械功率，根据功率计的电压及电流钳测量出的电流计算出被电机的输入电功率，通过计算两个输入和输出功率的比值就能计算出被测电机的实时效率。

7.堵转电流

将被测电机安装固定好，将堵转装置的堵转销旋入笃定好，通电，测试其堵转电流。

综上所述，本发明一种永磁同步电机测试台架及其测试***，具有较高的设计冗余，较宽的测量范围，方便后续的升级改造。能够对永磁同步电机进行常用的基本参数进行测量，对中方便具有较高的测试准确度，是一款综合性能优秀的试验台。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机测试台架，其特征在于，包括矿物质底板(2)，矿物质底板(2)的一侧设置有被测电机L板(7)，被测电机L板(7)能够沿矿物质底板(2)运动，被测电机(8)设置在被测电机L板(7)；矿物质底板(2)的另一侧对应设置有负载电机L板(19)，负载电机(20)设置在负载电机L板(19)上，且被测电机(8)和负载电机(20)同轴设置，被测电机(8)和负载电机(20)之间通过轴式扭矩传感器(16)连接，负载电机L板(19)与轴式扭矩传感器(16)之间设置有堵转装置(18)。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机测试台架，其特征在于，矿物质底板(2)上设置有直线导轨，被测电机L板(7)通过移动滑块与直线导轨连接。

3.根据权利要求1所述的永磁同步电机测试台架，其特征在于，矿物质底板(2)上设置有带座轴承(4)，带座轴承(4)上设置有丝杆螺母(5)，丝杆螺母(5)与被测电机L板(7)连接，丝杆螺母(5)的端部设置有手轮(3)。

4.根据权利要求1所述的永磁同步电机测试台架，其特征在于，被测电机L板(7)水平段的四角固定有传扭螺钉(6)，被测电机L板(7)竖直段设置有吊环(10)，被测电机(8)与被测电机L板(7)之间设置有转接法兰(9)。

5.根据权利要求1所述的永磁同步电机测试台架，其特征在于，被测电机(8)通过第一梅花套联轴器(11)与轴承座(13)的一端连接，轴承座(13)的另一端经第二梅花套联轴器(15)与轴式扭矩传感器(16)的一端连接，轴式扭矩传感器(16)的另一端经涨套式联轴器(17)与负载电机(20)连接，堵转装置(18)设置在负载电机L板(19)与涨套式联轴器(17)之间。

6.根据权利要求5所述的永磁同步电机测试台架，其特征在于，第一梅花套联轴器(11)和第二梅花套联轴器(15)外部设置有防护罩(12)，轴承座(13)和轴式扭矩传感器(16)通过扭矩传感器支座(14)设置在矿物质底板(2)上。

7.根据权利要求1所述的永磁同步电机测试台架，其特征在于，堵转装置(18)包括堵转定子(1804)和堵转转子(1805)，堵转定子(1804)通过内六角圆柱头螺钉(1802)安装固定在负载电机L板(19)上；堵转转子(1805)通过涨套(1806)与负载电机(20)的输出轴连接，堵转转子(1805)的外圆设置有配合安装堵转销(1801)的孔。

8.根据权利要求1所述的永磁同步电机测试台架，其特征在于，负载电机L板(19)的底部设置有负载电机L板垫块(22)，通过负载电机L板垫块(22)与矿物质底板(2)连接，负载电机(20)的后部与负载电机L板(19)之间设置有弹性支撑体(21)，负载电机L板(19)的左右安装有定位装置能够调节负载电机L板(19)的自由度。

9.一种永磁同步电机测试***，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的永磁同步电机测试台架，安装在永磁同步电机测试台架上的被测电机及被测电机变频器，负载电机及负载电机变频器，用于采集被测电机电信号的功率计，以及用于采集被测电机实际输出机械功率的轴式扭矩传感器；被测电机变频器驱动被测电机转动，功率计将被测电机实际输入的电信号以以太网的形式与PC机进行数据交换，将实测的电信号传输至PC机；被测电机的输出轴通过联轴器依次与轴承箱、轴式扭矩传感器、负载电机连接，能够共轴旋转，负载电机变频器将负载电机产生的能量逆变成工频电，再经LCL滤波后进入电网；同时负载电机变频器通过RS485接口转换后与以太网交换机相连接，实现负载电机变频器与PC机的通信；轴式扭矩传感器检测被测电机的输出扭矩，并将结果传递至PC端。

10.根据权利要求9所述的永磁同步电机测试***，其特征在于，永磁同步电机测试***还包括温度检测模块，温度检测模块用于实时采集具体点的温度。

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