[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

本發明涉及一種高速懸浮電機加載測功系統及其應用，屬于電機性能測試技術領域。裝置包括加載裝置、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。本發明的加載裝置利用電磁感應實現各轉速下的扭矩加載，避免了傳統聯軸器的剛性接觸，保證轉子徑向位置的控制及穩定運行，實現了懸浮轉子大負載扭矩工況下的性能測試。

技術領域

本發明涉及一種高速懸浮電機加載測功系統及其應用，屬于電機性能測試技術領域。

背景技術

測功機是一種用于檢測電機性能的裝置，作為電機測試系統中的能耗裝置，它不僅用來吸收被測電機輸出功，而且通過控制測功機可以改變發動機的負載及轉速，形成所需的測試工況，以測定電機實際使用時各種運行狀態下的性能指標。使用時需要將被測試電機轉軸與測功機轉軸對中，通過聯軸器連接，使發動機的功率能夠完全傳遞給測功機，從而測量得到電機的性能。

懸浮電機具有無機械摩擦和損耗的優點，相比傳統機械軸承電機，效率更高，懸浮轉子臨界轉速更高。傳統測功機采用接觸式連接測功機轉軸和被測電機轉軸，軸承和聯軸器極限轉速通常遠低于懸浮轉子轉速；同時懸浮轉子在轉動過程中，轉子徑向位置是浮動的，軸向位置也不是完全固定的，所以如果采用傳統的機械聯軸器方式，剛性過大時，懸浮轉子軸和測功機固定輸出軸(運動軸向不動)間會存在運動和力的耦合，不利于懸浮轉子徑向位置控制及正常的穩定運行，而柔性聯軸器所傳遞的扭矩大小及轉速受到制約，無法實現懸浮轉子大負載扭矩工況下的性能測試。

按照負載轉矩產生的方式，測功機通常有水力測功機、磁粉測功機、磁滯測功機、渦流測功機等幾種，但分別適用于不同轉速范圍，且扭矩控制范圍各不相同，無法同時兼顧堵轉、低速、中速、高速、超高速等全速度區間內，大、中、小負載扭矩的加載及測試。

針對以上問題，目前尚沒有解決方案。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種高速懸浮電機加載測功系統，加載裝置利用電磁感應實現各轉速下的扭矩加載，避免了傳統聯軸器的剛性接觸，保證轉子徑向位置的控制及穩定運行，實現了懸浮轉子大負載扭矩工況下的性能測試。

本發明還提供上述高速懸浮電機加載測功系統的應用。

本發明的技術方案如下：

一種高速懸浮電機加載測功系統，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。

優選的，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，永磁盤位于渦流盤和定子盤中間，三者之間采用非接觸定位，軸線可不在同一直線上，因此不需要進行嚴格對中，安裝使用方便。

進一步優選的，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，永磁盤內孔通過張緊套和法蘭盤安裝固定在轉子轉軸上，隨被測電機轉子同步轉動。

進一步優選的，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，提高系統功率(轉矩)密度比。

優選的，永磁盤背面(即朝向被測電機的一面)加裝有扇葉，用于系統的散熱。