CN109655747B - 一种多尺寸永磁电机测试平台及性能测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多尺寸永磁电机测试平台及性能测试方法。该多尺寸电机测试平台包括Z型的台架(1)，三维可调节平台(2)，被测永磁电机(3)，光电编码器(4)，转矩传感器(5)，磁粉制动器(6)，伺服感应电机(7)，变频器(8)组成，其中Z型台架(1)的高度和三维调节平台(2)高度的差异使其可测试一定直径以内的所有尺寸永磁电机。利用该平台可以测试被测永磁电机(3)的空载反电势、矩角特性、齿槽转矩、带载启动性能、突加和突减负载的动态特性。得益于该平台机械和电气单元的协同工作，其不仅可以测试一定直径内的所有电机，还可以精确获取不同的动静态性能，为评估电机和其控制器性能奠定了坚实的基础。
Description
技术领域
本发明涉及到永磁电机测试平台的构建和永磁电机性能测试的方法，属于电机制造的技术领域。
背景技术
近年来，随着高性能稀土永磁材料制造工艺的成熟、生产成本的下降，以及现代电力电子技术的快速发展，永磁电机已经在各工业领域获得了广泛的研究和应用。与感应电机相比，永磁电机具有高效率，高转矩密度和高功率因数的优点。永磁电机加工完成后，需要对电机的参数和性能进行测试。通过将实测的电机参数和相关性能与有限元仿真结果进行对比，一方面可以考量有限元仿真结果的准确性，另一方面对于后期电机参数和性能的优化具有重要的指导意义。此外，在永磁电机的控制中，测量的电机参数也可以用于改善永磁电机的控制效果，提升电机驱动系统的动态性能等。因此，一种多尺寸的永磁电机测试平台及配套程序化的电机性能测试方法的提出具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提出一种多尺寸永磁电机测试平台及性能测试方法。实现在一台测试台架上完成对多种尺寸永磁电机参数和性能的程序化测试。
为了实现上述效果，本发明的技术方案为：
一种多尺寸永磁电机测试平台，其特征在于，包含Z型的台架(1)，三维可调节平台(2)，被测永磁电机(3)，光电编码器(4)，转矩传感器(5)，磁粉制动器(6)，伺服感应电机(7)，变频器(8)；所述Z型的台架(1)可由铸铁或不锈钢构成；所述三维调节平台(2)采用直线导轨、丝杆和螺母和螺旋升降机组成，X方向2套直线导轨，每套配置2个滑块；Y方向2套直线导轨，每套配置2个滑块；Z方向2套直线导轨，每套配置2个滑块；X方向1套丝杆和螺母，Y方向1套丝杆和螺母，Z方向一套丝杆螺母；上升下降机构采用螺旋升降机，升降机承载在10T以上；所述Z型台架(1)的高度和三维调节平台(2)高度的差使其可测试一定直径以内的所有尺寸永磁电机；所述光电编码器(4)保证了所测永磁电机位置信号的获取；所述被测永磁电机(3)被用4块V型铁块固定在三维调节平台(2)上。
利用多尺寸永磁电机测试平台测试不同性能的具体方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，测试空载反电势：
磁粉制动器(6)不加负载，变频器(8)工作在转速模式，伺服感应电机(7)和变频器(8)同时工作可以将被测永磁电机(3)运行到所需的转速。
步骤2，测试齿槽转矩：
磁粉制动器(6)不加负载，变频器(8)工作在转速模式，伺服感应电机(7)和变频器(8)同时工作且运行速度设定为1r/min，以测试齿槽转矩。
步骤3，测试矩角特性：
伺服感应电机(7)和变频器(8)不工作，磁粉制动器(6)处于满载运行，将转轴锁死。在被测永磁电机(3)中注入测试电流，保持电流幅值不变，改变电流角，通过转矩传感器(5)获得相同电流幅值下不同电流角的转矩，从而绘制矩角特性曲线。
步骤4，测试带载启动性能：
磁粉制动器(6)处于一定负载状态，伺服感应电机(7)和变频器(8)不工作，此时被测永磁电机(3)采用所需的控制器运行，从而获得从零速到设定转速下，电机负载时的转速、转矩曲线，来评估控制器的性能。
步骤5，测试突加和突减负载的动态特性：
磁粉制动器(6)处于一定负载状态，同时变频器(8)工作在转矩模式，此时可通过变频器(8)改变被测永磁电机(3)前端的负载大小，从而获得被测永磁电机(3)和其控制器在变负载下的转速、转矩曲线，可评估不同控制策略的动态性能优劣。
本发明的技术方案具有如下效果：
1.本发明中提出的多尺寸永磁电机测试平台采用Z型台架加三维调节平台的设计方式，
可以实现直径在一定尺寸范围内的永磁电机的测试，增加了测试平台的适用范围，
降低了永磁电机的测试成本。
2.本发明中提出的多尺寸永磁电机测试平台包含了磁粉制动器，伺服感应电机，变频器，可以满足多种测试要求。伺服感应电机，变频器组成的伺服电机控制系统，既可以工作在转速模式，用于测量反电势和齿槽转矩；也可以工作在转矩模式，用于突加负载测试。在仅使用磁粉制动器负载时，伺服感应电机不会产生转矩脉动，影响测试效果。
3.本发明中提出的利用多尺寸永磁电机测试平台的永磁电机性能测试方法，采用程序化的操作方式，简单快捷，且保证了测试环境的一致，可以更加准确的比较不同永磁电机的性能差异。
附图说明
下列附图为本发明的实施例，其中：
图1为本发明中多尺寸永磁电机测试平台示意图。
图中，1：Z型的台架；2：三维可调节平台；3：被测永磁电机；4：光电编码器；5：转矩传感器；6：磁粉制动器；7：伺服感应电机；8：变频器。
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。
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
一种多尺寸永磁电机测试平台，其特征在于，包含Z型的台架1，三维可调节平台2，被测永磁电机3，光电编码器4，转矩传感器5，磁粉制动器6，伺服感应电机7，变频器8；所述Z型的台架1可由铸铁或不锈钢构成；所述三维调节平台2采用直线导轨、丝杆和螺母和螺旋升降机组成，X方向2套直线导轨，每套配置2个滑块；Y方向2套直线导轨，每套配置2个滑块；Z方向2套直线导轨，每套配置2个滑块；X方向1套丝杆和螺母，Y方向1套丝杆和螺母，Z方向一套丝杆螺母；上升下降机构采用螺旋升降机，升降机承载在10T以上；所述Z型台架1的高度和三维调节平台2高度的差使其可测试一定直径以内的所有尺寸永磁电机；所述光电编码器4保证了所测永磁电机位置信号的获取；所述被测永磁电机3被用4块V型铁块固定在三维调节平台2上。
利用多尺寸永磁电机测试平台测试不同性能的具体方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，测试空载反电势：
磁粉制动器6不加负载，变频器8工作在转速模式，伺服感应电机7和变频器8同时工作可以将被测永磁电机3拖动到所需的转速。
步骤2，测试齿槽转矩：
磁粉制动器(6)不加负载，变频器(8)工作在转速模式，伺服感应电机(7)和变频器(8)同时工作且运行速度设定为1r/min，以测试齿槽转矩。
步骤3，测试矩角特性：
伺服感应电机7和变频器8不工作，磁粉制动器6处于满载运行，将转轴锁死。在被测永磁电机3中注入测试电流，保持电流幅值不变，改变电流角，通过转矩传感器5获得相同电流幅值下不同电流角的转矩，从而绘制矩角特性曲线。
步骤4，测试带载启动性能：
磁粉制动器6处于一定负载状态，伺服感应电机7和变频器8不工作，此时被测永磁电机3采用所需的控制器运行，从而获得从零速到设定转速下，电机负载时的转速、转矩曲线，来评估控制器的性能。
步骤5，测试突加和突减负载的动态特性：
磁粉制动器6处于一定负载状态，同时变频器8工作在转矩模式，此时可通过变频器8改变被测永磁电机3前端的负载大小，从而获得被测永磁电机3和其控制器在变负载下的转速、转矩曲线，可评估不同控制策略的动态性能优劣。
综上，本发明的一种多尺寸永磁电机测试平台及性能测试方法。该多尺寸电机测试平台包括Z型的台架(1)，三维可调节平台(2)，被测永磁电机(3)，光电编码器(4)，转矩传感器(5)，磁粉制动器(6)，伺服感应电机(7)，变频器(8)组成，其中Z型台架(1)的高度和三维调节平台(2)高度的差异使其可测试一定直径以内的所有尺寸永磁电机。利用该平台可以测试被测永磁电机(3)的空载反电势、矩角特性、齿槽转矩、带载启动性能、突加和突减负载的动态特性。得益于该平台机械和电气单元的协同工作，其不仅可以测试一定直径内的所有电机，还可以精确获取不同的动静态性能，为评估电机和其控制器性能奠定了坚实的基础所提出的多尺寸永磁电机测试平台可以满足直径在一定范围内永磁电机的测试要求，增加了测试平台的适用范围，降低了永磁电机的测试成本；所提基于多尺寸永磁电机测试平台的永磁电机测试方法采用程序化的测试方式，简单快捷，且保证了测试环境的一致，可以更加准确的比较不同永磁电机的性能差异。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (1)
1.一种多尺寸永磁电机测试平台的性能测试方法，其特征在于，
所述多尺寸永磁电机测试平台包含Z型的台架(1)，以及设置在Z型的台架(1)上的三维调节平台(2)、被测永磁电机(3)、光电编码器(4)、转矩传感器(5)、磁粉制动器(6)、伺服感应电机(7)、变频器(8)；所述被测永磁电机(3)被V型铁块固定在三维调节平台(2)底端面，被测永磁电机(3)输出轴通过光电编码器(4)与转矩传感器(5)相连，转矩传感器(5)依次连接磁粉制动器(6)、伺服感应电机(7)、变频器(8)；
所述Z型的台架(1)由铸铁或不锈钢构成；
所述三维调节平台(2)采用直线导轨、丝杆和螺母和螺旋升降机组成，X方向2套直线导轨，每套配置2个滑块；Y方向2套直线导轨，每套配置2个滑块；Z方向2套直线导轨，每套配置2个滑块；X方向1套丝杆和螺母，Y方向1套丝杆和螺母，Z方向一套丝杆螺母；上升下降机构采用螺旋升降机，升降机承载在10T以上；
所述Z型台架(1)的高度和三维调节平台(2)高度的差使其可测试一定直径以内的所有尺寸永磁电机
所述多尺寸永磁电机测试平台的性能测试方法，包括以下步骤：步骤1，测试空载反电势；步骤2，测试齿槽转矩；步骤3，测试矩角特性；步骤4，测试带载启动性能；步骤5，测试突加和突减负载的动态特性；
所述步骤1具体为：磁粉制动器(6)不加负载，变频器(8)工作在转速模式，伺服感应电机(7)和变频器(8)同时工作可以将被测永磁电机(3)运行到所需的转速；
所述步骤2具体为：磁粉制动器(6)不加负载，变频器(8)工作在转速模式，伺服感应电机(7)和变频器(8)同时工作且运行速度设定为1r/min，以测试齿槽转矩；
所述步骤3具体为：伺服感应电机(7)和变频器(8)不工作，磁粉制动器(6)处于满载运行，将转轴锁死；在被测永磁电机(3)中注入测试电流，保持电流幅值不变，改变电流角，通过转矩传感器(5)获得相同电流幅值下不同电流角的转矩，从而绘制矩角特性曲线；
所述步骤4具体为：磁粉制动器(6)处于一定负载状态，伺服感应电机(7)和变频器(8)不工作，此时被测永磁电机(3)采用所需的控制器运行，从而获得从零速到设定转速下，电机负载时的转速、转矩曲线，来评估控制器的性能；
所述步骤5具体为：磁粉制动器(6)处于一定负载状态，同时变频器(8)工作在转矩模式，此时可通过变频器(8)改变被测永磁电机(3)前端的负载大小，从而获得被测永磁电机(3)和其控制器在变负载下的转速、转矩曲线，评估不同控制策略的动态性能优劣。
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