CN113465962A - 一种电机振动、噪声性能实验台、控制方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于旋转电机技术领域，公开了一种电机振动、噪声性能实验台、控制方法及应用，包括调压器、变频器、显示器、张力控制器、扭矩转速测试仪、电源、磁粉离合器等；调压器通过线路与变频器相连；变频器通过线路与电机相连；电机通过联轴器与扭矩转速测试仪相连，扭矩转速测试仪使用线路接入显示器；扭矩转速测试仪通过联轴器与磁粉离合器相连，磁粉离合器使用线路接入张力控制器；温度传感器、噪声传感器、振动传感器和显示器分别接入测试电脑。本发明集测量电机处于不同运行状态下，携带不同负载时的转矩、转速、功率、温度、噪声和振动于一体，进而判断电机在运行过程中的稳定性，具有结构紧凑、通用性强等优点。

Description

一种电机振动、噪声性能实验台、控制方法及应用

技术领域

本发明属于旋转电机技术领域，尤其涉及一种电机振动、噪声性能实验台、控制方法及应用。

背景技术

目前：随着经济的发展，环境问题日益突出，使用煤炭、石油作为动力能源也在日益改进，使用更加清洁的动力设施也越来收到关注。永磁同步电机凭借着它效率高、损耗小、体积小、重量轻等优点，越来越受到青睐。伴随着人们的不断研究，永磁同步电机已经不断应用与航空、航海甚至已经到达了汽车行业，应用越来越广泛。对电机稳定运行，减小振动和噪声有了更高的要求。

正常运转以及发生故障的电机都会使设备产生振动，这种振动信号的强弱及所包含的频率成分对于电机的故障类型、程度、部位和原因有着密切的关系，通过分析信号的类型可实现对电机运行状态的监测与诊断，从而对电机的结构做出进一步的优化。而现有的电机性能试验台仍以测量扭矩、转速及功率为主，对于振动及噪声等数据往往只能通过单次测量的方式得出。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

现有的电机性能实验台仅仅只能单次测量出所得的数据，并不能同时得出。这就造成了在性能测试中无法对全部的参数变量进行统筹分析，并且单次测得的数据不在电机同一运行状态下，测得的变量彼此之间不具备时效性。因此现有的电机性能实验台无法对电机的设计优化和改进提供完备的数据支撑。

解决以上问题及缺陷的难度为：

噪声信号和振动信号均属于高采样率信号，需要为传统的试验台项目增加电机振动及噪声的测试。

解决以上问题及缺陷的意义为：通过同时测量，得出各个变量之间的对应关系，分析各个参量之间的相互作用，可以使得设计的电机实现平稳运行以及减小振动和噪声的更高要求

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种电机振动、噪声性能实验台、控制方法及应用。

为达此目的，本发明提供了一种电机振动、噪声性能实验台，包括：

工作台，为以下设备提供安放位置和基准平面。

变频器，通过线路与电机相连，直接控制电机的启/停，可通过改变电机工作电源频率的方式来实现对电机的转速和转矩的控制；

负载电机，所述负载电机包括磁粉离合器、电动机、风机叶轮或水泵机组等，所述磁粉离合器是根据电磁原理并利用磁粉来传递转矩的，通过改变激励电流逐渐加载负载转矩至期望试验；所述电动机可通过负载电机变频器的电流控制逐渐加载负载转矩至期望试验；所述风机叶轮或水泵机组可直接与转轴相连，通过叶轮旋转直接消耗掉传递的转矩；

扭矩转速检测模块，所述扭矩转速检测模块为通过联轴器与电机相连的扭矩转速测试仪，用于电机的扭矩及转速的测量；

温度检测模块，所述温度检测模块包括电机自带的温度传感器、信号输出线路及采集仪，通过测量电机绕组、轴承、冷却介质等部位的温度来了解电机运行的状况和进行必要的保护；

噪声检测模块，所述噪声检测模块包括噪声传感器、信号输出线路及采集仪，用于对电机的噪声声压及频率进行测量和采集；

振动检测模块，所述振动检测模块包括振动传感器、信号输出线路及采集仪，用于对电机的振动状态进行检测。

进一步，所述变频器通过线路连接有调压器，所述调压器外接380V电源。

进一步，所述扭矩转速测试仪通过联轴器与磁粉离合器相连，磁粉离合器通过线路接入张力控制器，所述张力控制器通过连接线路与电源连接。

进一步，所述扭矩转速测试仪通过线路接入显示器，所述显示器通过连接线路与电源连接，所述温度传感器、噪声传感器、振动传感器和显示器分别接入测试电脑。

进一步，所述噪声传感器放置在三角架上，所述三脚架与电机之间的距离为1米。

进一步，所述温度传感器设置于电机内部的轴承与绕组等部位，输出信号集成至电机上方的接线盒。

进一步，所述振动传感器位于电机的两侧、磁粉离合器的底座、电动机底座、风机叶轮上。

本发明的另一目的在于提供一种永磁同步电机测试方法，所述永磁同步电机测试方法使用所述的电机振动、噪声性能实验台。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明是测量电机在运转过程中扭矩、转速、功率、温度、振动和噪声的实验装置，可以同时输出在一种运行状况下转矩、转速、功率、温度、振动和噪声的信号；可以测量在不同运行状况下的各种信号。因此该实验装置通过对电机各种运行状况下的扭矩、转速、功率、温度、振动和噪声的测量，为电机改造提供了实验支撑。

本发明集测量电机处于不同运行状态下，携带不同负载时的转矩、转速、功率、温度、噪声和振动于一体，进而判断电机在运行过程中的稳定性，具有结构紧凑、通用性强等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电机振动、噪声性能实验台的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的电机、扭矩转速测试仪和磁粉离合器连接方式的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的电机上传感器分布的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的磁粉离合器上传感器分布的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的风机叶轮噪声的时频图。

图中：1、调压器；2、变频器；3、显示器；4、张力控制器；5、扭矩转速测试仪；6、电源；7、磁粉离合器；8、测试电脑；9、水泵机组；10、三脚架；11、噪声传感器；12、电机；13、联轴器；1201、温度传感器；1202振动传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，而非对本发明的限定。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种电机振动、噪声性能实验台、控制方法及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本实施例提供的电机振动、噪声性能实验台，如图1至图4所示，包括调压器1、变频器2、显示器3、张力控制器4、扭矩转速测试仪5、电源6、磁粉离合器7、测试电脑8、水泵机组9、三脚架10、噪声传感器11、电机12和联轴器13。

本实施例中，调压器1通过线路与变频器2相连；变频器2通过线路与电机12相连；电机12通过联轴器13与扭矩转速测试仪5相连，扭矩转速测试仪5使用线路接入显示器3；扭矩转速测试仪5通过联轴器13与磁粉离合器7相连，磁粉离合器7使用线路接入张力控制器4；温度传感器1201、噪声传感器11、振动传感器1202和显示器3分别接入测试电脑8。

本实施例中，为了调节电机12在非额定状态下运行，设置调压器1；调压器1外接380V的电源与变频器2相连。变频器2通过调节转速实现了启动电机12，并且可以测量电机12处于非额定转速状态下的运行情况。

本实施例中，为了测试电机在不同负载下的运行状况，选用磁粉离合器7和张力控制器4，可以通过张力控制器4调控磁粉离合器7，使磁粉离合器7可以工作在不同的恒电流、恒电压或恒功率三种工作状态。

另外，磁粉离合器7也可以替换为风机叶轮、水泵机组等负载，风机叶轮、水泵机组为恒定负载，不需要张力控制器4的控制，也可以用该发明所提供的一种电机振动、噪声性能实验台来测量风机叶轮或水泵机组的运行情况；除此之外，磁粉离合器7也可以替换为电动机，可通过负载电机变频器的电流控制逐渐加载负载转矩至期望试验；同理，磁粉离合器7也可以替换为发电机，通过连接异步发电机发电连接一能量转换装置实现电机所消耗电能的回收。

本实施例中，为了能够得到电机在运行过程中扭矩、转速和功率的变化，使得扭矩转速测试仪5连接显示器3，在显示器3上较为粗略的得出扭矩、转速和功率的数值。

本实施例中，因显示器3和张力控制器4所需要的工作电压较小，需要单独接入电源6，供给显示器2和张力控制器3运行，电源6在此实验装置中为DC24V电源。

优选地，电机12、扭矩转速测试仪5和负载通过螺栓固定在工作台上，可以保证实验的安全性。

本实施例中，为了测得电机在运行过程中产生的噪声情况，在远离电机12一米处的位置放置三脚架10，在三角架10上放置并固定噪声传感器11。

本实施例中，如图3、图4所示，为了更加精确的得到电机在运行过程中的振动数据，需要在电机和负载上分别设置振动传感器1202，所以振动传感器1202设置3个，分别位于电机12的两侧和磁粉离合器7的底座上；若磁粉离合器7替换为水泵机组9，则应该在水泵机组9的底座是上放置振动传感器1202；若磁粉离合器7替换为风机叶轮，则应该在风机叶轮上安装振动传感器1202。这样设置就可以避免因负载运动而导致的振动误差。

本实施例中，为了得到电机在运行过程中温度的变化情况，在电机12的顶部的接线盒中设置了内部绕组和轴承的温度传感器1201，这样可以准确地得出电机12在运行过程中的温度变化。

本实施例中，为了将所测得的信号精确采集出来，将显示器3、振动传感器1202、温度传感器1201和噪声传感器11接入测试电脑8，这样可以在测试电脑上显示出电机处于同一运行状态下的转速、扭矩、功率、温度、振动和声音的不同信号波动，为后期的实验分析提供精确的数据。

本实施例中，通过噪声传感器所测得的电机的噪声信号的时频图如图5所示。通过Matlab对该信号的特征进一步提取，即可观察到电机在该状态下的运行特性，从而为电机结构改进及性能优化提供数据支持。

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；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅仅是为了清楚说明本发明的所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电机振动、噪声性能实验台，包括工作台，其特征在于，所述工作台上端设置有：

变频器，通过线路与电机相连，用于调节转速使电机启动运转；

电机负载，包括磁粉离合器、水泵机组或风机叶轮；

扭矩转速检测模块，包括通过联轴器与电机相连的扭矩转速测试仪，用于通过扭矩转速测试仪对电机的扭矩、转速进行测量；

噪声检测模块，用于通过噪声传感器对电机的噪声进行测量；

温度检测模块，用于通过多个温度传感器对电机多个位置的温度进行检测；

振动检测模块，用于通过振动传感器对电机的振动状态进行检测。

2.如权利要求1所述的电机振动、噪声性能实验台，其特征在于，所述变频器通过线路连接有调压器，所述调压器外接380V电源。

3.如权利要求1所述的电机振动、噪声性能实验台，其特征在于，所述扭矩转速测试仪通过联轴器与磁粉离合器相连，磁粉离合器通过线路接入张力控制器，所述张力控制器通过连接线路与电源连接。

4.如权利要求1所述的电机振动、噪声性能实验台，其特征在于，所述扭矩转速测试仪通过线路接入显示器，所述显示器通过连接线路与电源连接，所述温度传感器、噪声传感器、振动传感器和显示器分别接入测试电脑。

5.如权利要求4所述的电机振动、噪声性能实验台，其特征在于，所述噪声传感器放置在三角架上，所述三脚架与电机之间的距离为1米。

6.如权利要求1所述的电机振动、噪声性能实验台，其特征在于，所述温度传感器设置于电机轴的附近和电机的顶部。

7.如权利要求1所述的电机振动、噪声性能实验台，其特征在于，所述振动传感器位于电机的两侧、磁粉离合器的底座、水泵机组的两侧、风机叶轮上。

8.一种永磁同步电机测试方法，其特征在于，所述永磁同步电机测试方法使用权利要求1～7任意一项所述的电机振动、噪声性能实验台。

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