[發明專利]一種高速懸浮電機加載測功系統及其應用

有效

• 申請號: 202110887188.6
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113607315B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 王麗;俞軍濤;王松;李雪蓮;王挺侹;宋玉美
• 申請（專利權）人: 山東大學;山東大學威海工業技術研究院
• 主分類號: G01L3/24
• 分類號: G01L3/24
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 趙龍群

1.一種高速懸浮電機加載測功系統，其特征在于，包括加載裝置、固定機座、扭矩傳感器、反射式光電傳感器和測試控制系統，其中，

固定機座連接有加載裝置，加載裝置、扭矩傳感器和反射式光電傳感器均連接有測試控制系統，通過加載裝置對轉子施加轉矩，通過扭矩傳感器和反射式光電傳感器測量轉子扭矩和轉速；

加載裝置包括永磁盤、渦流盤和定子盤，渦流盤固定于固定機座，渦流盤一側依次設置有定子盤和永磁盤；

永磁盤為環狀結構，在圓周上等間隔固定若干對永磁體，采用徑向充磁，N極和S極依次排布。

2.如權利要求1所述的高速懸浮電機加載測功系統，其特征在于，永磁盤上固定的永磁體選用高矯頑力、高磁能積的釹鐵硼材料。

3.如權利要求1所述的高速懸浮電機加載測功系統，其特征在于，永磁盤背面加裝有扇葉。

4.如權利要求1所述的高速懸浮電機加載測功系統，其特征在于，渦流盤為環狀結構，渦流盤內為永磁盤，渦流盤圓周上均布設置有凹槽，凹槽數量大于永磁體數量，渦流盤固定于固定機座上。

5.如權利要求4所述的高速懸浮電機加載測功系統，其特征在于，渦流盤采用高電導率材料銅或鋁。

6.如權利要求4所述的高速懸浮電機加載測功系統，其特征在于，定子盤為齒槽型結構，置于永磁盤內，定子齒上設置繞組，定子盤固定于固定機座上。

7.如權利要求6所述的高速懸浮電機加載測功系統，其特征在于，定子盤采用超薄硅鋼材料或非晶軟磁材料。

8.一種如權利要求7所述的高速懸浮電機加載測功系統的應用，其特征在于，操作步驟如下：

(1)將永磁盤套裝于被測電機的轉子轉軸，永磁盤置于渦流盤和定子盤之間，轉子轉軸上安裝應變片式扭矩傳感器，啟動被測電機和測試控制系統；

(2)永磁盤由被測電機帶動旋轉，由于集膚效應在渦流盤內表面感生出電渦流，渦流磁場與永磁體產生的磁場相互作用，產生負載轉矩，阻礙永磁盤及被測電機轉子運動，對轉子施加扭矩；

定子盤繞組內感生出和轉速對應的電壓及電流，同時繞組電流通過測試控制系統進行控制，繞組電流產生磁場與永磁體磁場相互作用，產生主動轉矩阻礙或推動永磁盤，轉矩大小由繞組電流大小控制，渦流盤產生的負載轉矩和定子盤產生的主動轉矩共同組成所需的加載轉矩；

測試控制系統采用扭矩閉環控制，由加載測試用戶設置需要的負載扭矩，加載過程中采集扭矩傳感器的輸出，控制系統根據扭矩誤差輸出控制信號，控制定子盤內繞組電流方向和大小，從而實現轉子轉軸上負載轉矩的精確控制；

(3)扭矩測量：通過應變片式扭矩傳感器測量轉軸上的扭矩；

轉速測量：在被測電機上設置反射式光電傳感器測量轉子轉速；

功率計算：根據測試得到的扭矩和轉速，計算轉子轉軸上的功率，計算公式如下：

P＝F*V＝(T/R)*(πR*n分/30)＝(T*π*n分)/30 (1)

式(1)中，p為功率，單位W；T為扭矩，單位Nm；n為轉速，單位rpm。

9.如權利要求8所述的高速懸浮電機加載測功系統的應用，其特征在于，步驟(2)中，渦流盤內感生的電流通過整流電路整流后轉化為定子盤繞組電流。

10.如權利要求9所述的高速懸浮電機加載測功系統的應用，其特征在于，步驟(3)中，轉速測量采用計算方式，計算過程如下：

U＝E+IR (2)

E＝cnφ (3)

式中，E為繞組感生電動勢，c為反電動勢系數，φ為磁通量，c，φ均為恒值，n為轉速，U為電壓，I為電流，R為繞組等效電阻；

根據式(2)計算得出繞組感生電動勢，c，φ均為恒值，由式(3)即可求得轉速。