[發(fā)明專利]一種電機輸出轉矩脈動的耦合方法

有效

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• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN110686812B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 藺道深;諶鴻強;鄭海峰;王愛國;鄭靜;賈曉艷;郭穎
• 申請（專利權）人: 上海電器科學研究所(集團)有限公司;上海添唯認證技術有限公司;上海電器設備檢測所有限公司
• 主分類號: G01L3/04
• 分類號: G01L3/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊;柏子雵

本發(fā)明涉及一種電機輸出轉矩脈動的耦合方法。電機正常工作狀態(tài)下，輸出轉矩具有特定的波動曲線，并近似地可看成正弦曲線。每臺電機的轉矩脈動頻率、幅值(一般不超過1Nm)在正常工作狀態(tài)下固定。本發(fā)明根據電磁鐵基本工作原理，在輸出軸周向布置銜鐵及電磁場，使其產生與輸出轉矩脈動幅值、頻率相等，相位相反的耦合轉矩，以此獲得更為平滑精確的輸出力矩。本發(fā)明根據目前電機輸出特征扭矩波動的頻率及幅值，調整可變電阻阻值及軸鐵芯數量，形成頻率、幅值穩(wěn)定，相位與電機波動扭矩相反的耦合扭矩，以此獲得更為平滑精確的電機輸出力矩。

技術領域

本發(fā)明涉及電機領域，尤其涉及一種電機輸出轉矩脈動的耦合方法。

背景技術

在電機、減速器的特性研究中，電機、減速器存在其自身的特征轉矩，例如，齒槽轉矩、諧波減速器的特征倍頻轉矩。電動機作為傳動機械裝置，輸出直接作用于驅動負載。在電動機傳動系統(tǒng)運轉過程中，由于齒槽力矩、電磁效應和加工裝配工藝等產生的轉矩脈動將直接作用于負載上，從而對系統(tǒng)速度，平穩(wěn)性及控制精度產生影響。尤其在輕載和低轉速狀態(tài)下，轉矩脈動值占電機輸出力矩比例明顯增大。因此，如何抑制和削弱轉矩脈動，使其能在高精度位置、速度控制系統(tǒng)中得到應用，具有重要的現實意義。

在電機測試中，常用的負載主要有以下4種：摩擦制動器、磁粉制動器、電機制動器、磁滯制動器。①摩擦制動器的基本原理是將兩個摩擦盤在一定壓力下相接觸，在相對運動的作用下產生制動轉矩。不足之處是其制動轉矩與轉速有關，且摩擦生熱問題使其只能通過傳動軸間接工作于非真空環(huán)境，故對真空罐的密封要求十分苛刻。②磁粉制動器的基本原理是通過填充于工作空間的磁粉鏈傳遞轉矩，不管制動盤的轉速如何，只要能使通過勵磁繞組的電流保持恒定，其產生的制動轉矩就保持恒定。不足之處是制動器始終處于滑差狀態(tài)，滑差轉矩和轉速所消耗的功率全部轉化為熱量，因此該種制動器也不能直接工作于真空環(huán)境中。③電機制動器的基本原理是使電機(由于電刷容易出現燒蝕問題，因此多采用無刷電機)工作于發(fā)電機狀態(tài)，通過外接電阻控制繞組電流達到調節(jié)制動轉矩之目的。這種制動器中，機械能首先轉變?yōu)殡娔?，由導線引至非真空環(huán)境后，再轉化為熱量，大大提高了可靠性，因此電機制動器是目前空間齒輪壽命實驗系統(tǒng)的主要制動負載形式。其不足之處是：低速條件下電機的輸出電壓很低，由于繞組本身有一定的內阻，故即使直接將電機饋電端短路，也可能難以提供足夠的制動轉矩。④磁滯制動器由轉子和定子磁極兩大部分組成。轉子由特殊的磁滯材料制成，定子磁極中有一定的間隙，轉子在間隙中轉動。當線圈通電時，間隙中產生磁場，使轉子產生磁滯效應。當磁滯轉子在外力作用下克服磁滯力轉動時，產生額定的扭矩。扭矩僅與激磁電流大小有關，與轉速無關，實現非接觸的扭矩傳輸。因為存在漏磁現象，假如制動器附近存在鐵粉等物，將會被吸附，并發(fā)作鎖定和異常動靜等情況，導致機械異常，且無法產生頻率穩(wěn)定可調的負載扭矩。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是：目前電機轉矩脈動系數測量中轉矩脈動較大，電機輸出轉矩精度較低。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是提供了一種電機輸出轉矩脈動的耦合方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、搭建用于形成大小穩(wěn)定可控的電磁場的直流勵磁回路，直流勵磁回路包括連接成回路的直流電源、可調電阻和勵磁繞組，勵磁繞組繞制在勵磁鐵芯上；在電機的輸出軸上周向均勻固定有p對條形銜鐵，在輸出軸帶動條形銜鐵旋轉的過程中，每個條形銜鐵經過勵磁鐵芯端面時，產生一個波峰的耦合力矩；輸出軸旋轉一周產生2p個力矩波峰；

步驟2、借助力矩傳感器測出被測電機轉矩脈動系數K，波動幅值ΔT及轉矩脈動頻率f；

步驟3、建立勵磁回路基本參數與轉軸銜鐵所受耦合力矩的基本關系式，包括以下步驟：

步驟301、確定勵磁電流：勵磁電流由外加電壓E和勵磁繞組的線圈電阻R_a產生，勵磁繞組的匝數為N，電流I_a恒定，大小由可調電阻R_L調整，無感應電動勢產生，有：