CN110045282A - 一种永磁同步磁阻电机试验装置及其试验方法 - Google Patents

一种永磁同步磁阻电机试验装置及其试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种永磁同步磁阻电机试验装置，包括定位机构和测试机构；所述定位机构安装于所述测试机构的内部，所述测试机构用以测量标准电机在不同定位状态下的噪音；所述定位机构安装于标准电机的外壁，所述定位机构的质心与标准电机的质心位于同一垂直线；所述定位机构用以模拟所述标准电机不同的定位状态；该永磁同步磁阻电机试验装置通过采集多个方位的噪音值并多次计算均值进行比较，使得数据的计算误差更小，能够准确的得到最佳的定位板数量。

Description

一种永磁同步磁阻电机试验装置及其试验方法
技术领域
本发明涉及一种永磁同步磁阻电机试验装置及其试验方法，属于电机 生产技术领域。
背景技术
驱动电机系统是工业电动车辆三大核心部件之一，是电动车辆行驶过 程中的主要执行结构，其驱动特性决定了电动车辆行驶的主要性能指标， 研制高性能的驱动电机系统是突破电动汽车技术的关键；电动车辆电机类 型主要有四种，直流电机、交流异步电机、永磁无刷电机；从综合性能分 析来看，永磁同步磁阻电机具有功率密度高、体积小、低量轻、结构简单、 控制灵活等优点，代表着当今电动车辆驱动电机的最新发展方向。
电动车辆对于驱动电机有着较高的低噪音要求，往往都要低于55db， 驱动电机的定位板与车体连接部位是电机噪音的来源之一，连接部位的噪 音大小与定位板的数量存在着一定的关联，不同的电机和车体，其所匹配 的最佳定位板数量是不同的，然而目前对于最佳定位板数量的确定缺乏较 好试验方法，主要凭借经验来设置定位板数量，从而导致电机噪音无法调 至最低值。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种永磁同步磁阻电机试验 装置及其试验方法，具体技术方案如下：
一种永磁同步磁阻电机试验装置，包括定位机构和测试机构；所述定 位机构安装于所述测试机构的内部，所述测试机构用以测量标准电机在不 同定位状态下的噪音；所述定位机构安装于标准电机的外壁，所述定位机 构的质心与标准电机的质心位于同一垂直线；所述定位机构用以模拟所述 标准电机不同的定位状态。
优选的，所述标准电机的外壁套接有安装环，所述安装环的外壁呈环 形阵列开设有安装槽，所述安装槽连接所述定位机构。
优选的，所述定位机构包括定位板，所述定位板设有多个，所述定位 板均安装于所述安装槽上，多个所述定位板的质心与所述标准电机的位于 同一垂直线。
优选的，所述定位板包括板体和连接柱，所述连接柱螺纹连接所述安 装槽，所述连接柱的端部设有板体，所述板体的内部开设有第一安装孔。
优选的，所述测试机构包括支撑座、支杆、连接环以及噪音传感器， 所述支撑座的内壁通过所述支杆连接所述连接环，所述连接环的中心通孔 用以放置所述标准电机，所述连接环的表面内边缘处开有第二安装孔，所 述第二安装孔呈环形阵列分布，所述连接环的表面外边缘处设有多个所述 噪音传感器。
优选的，一种永磁同步磁阻电机试验装置的试验方法，包括如下步骤：
(1)仿真建模；
建立标准电机、安装环、n个定位板的仿真模型；
确定标准电机模型的质心坐标；
将安装环模型与标准电机模型组装，使得两者质心位于同一垂直线；
在安装环模型上安装n个定位板模型组成试验电机模型，并保证n个 定位板模型、标准电机模型之间位于同一垂直线；
(2)依据试验电机模型制备出试验电机；
(3)将试验电机固定在连接环上；
(4)进行噪声测试；
电机启动运转一段时间后，开始测试；
噪音数据汇集在一起形成总区间，将总区间划分为多个子区间；
取出每个子区间内的最大值Mh和最小值Md；按照公式1：
式中：
Mh表示子区间内噪音最大值；
Md表示子区间内噪音最小值；
S表示子区间内的噪音均值；
n表示定位板的个数；
i表示第i个子区间；
然后将计算得到Sni代入下式，计算得到Kn，Kn表示在定位板数量为n 时测试总区间的平均噪音；
(5)对比各个Kn，确定最佳的定位板个数。
优选的，所述制备出试验电机通过3D打印机制成。
本发明的有益效果：通过试验装置能够测试带有不同数量定位板的电 机，采集电机工作时的噪音状态，定位板的安装结构灵活多变，适用范围 广；试验方法通过采集多个方位的噪音值并多次计算均值进行比较，使得 数据的计算误差更小，能够准确的得到最佳的定位板数量。
附图说明
图1为本发明所示的测试机构结构示意图；
图2为本发明所示的永磁同步磁阻电机试验装置第一种实施例的结构 示意图；
图3为本发明所示的标准电机与定位机构结构示意图；
图4为本发明所示的安装环结构示意图；
图5为本发明所示的定位板结构示意图；
图6为本发明所示的永磁同步磁阻电机试验装置第二种实施例结构示 意图；
图7为本发明所示的永磁同步磁阻电机试验装置第三种实施例结构示 意图。
附图标记：1、标准电机，2、定位机构，21、n个定位板、211、第一 安装孔，22、连接柱，3、安装环，31、安装槽，4、测试机构，41、支撑 座，42、支杆，43、连接环，431、第二安装孔，44、噪音传感器。
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，以下结合附图 及实施例，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，并不用于限定本发明。
一种永磁同步磁阻电机试验装置，包括定位机构2和测试机构4；所述 定位机构2安装于所述测试机构4的内部，所述测试机构4用以测量标准 电机在不同定位状态下的噪音；
所述定位机构2安装于标准电机1的外壁，所述定位机构2的质心与 标准电机1的质心位于同一垂直线；所述定位机构2用以模拟所述标准电 机1不同的定位状态；在充分利用发电机安装系统的旋转柔度耦合的作用 时，需要校正其定位板的质心，直到两质心位于同一垂直线上，从而有效 的降低噪音。
作为上述方案的改进，所述标准电机1的外壁套接有安装环3，所述安 装环3的外壁呈环形阵列开设有安装槽31，所述安装槽31连接所述定位机 构2；安装槽31用以定位机构2的快速安装，满足不同状态定位机构2的 安装需要，适用范围广。
作为上述方案的改进，所述定位机构2包括定位板21，所述定位板21 设有多个，所述定位板21均安装于所述安装槽31上，多个所述定位板21 的质心与所述标准电机1的位于同一垂直线；位于同一垂直线用以保证电 机的稳定性，降低噪音。
作为上述方案的改进，所述定位板21包括板体211和连接柱212，所 述连接柱212螺纹连接所述安装槽31，所述连接柱212的端部设有板体211， 所述板体211的内部开设有第一安装孔2111；连接柱212用以螺纹连接安 装槽31，能够快速将板体211与连接环43装配在一起，操作更为简便。
作为上述方案的改进，所述测试机构4包括支撑座41、支杆42、连接 环43以及噪音传感器44，所述支撑座41的内壁通过所述支杆42连接所述 连接环43，所述连接环43的中心通孔用以放置所述标准电机1，所述连接 环43的表面内边缘处开有第二安装孔431，所述第二安装孔431呈环形阵 列分布，所述连接环43的表面外边缘处设有多个所述噪音传感器44；噪音 传感器44用以多方位检测电机噪音，使得检测精度更高，误差更小；噪音 传感器44采用博云创BYZ08型噪音传感器。
标准电机1的性能参数为：额定扭矩:65Nm；额定转速:2980rpm最大 功率(持续工作1min):45kW最大扭矩(持续工作1min):150Nm最高电机工 作转速:10000rpm。
实施例1：
如图1所示，图1为本发明所示的永磁同步磁阻电机试验装置第一种 实施例的结构示意图；
(1)利用soildworks仿真建模；
建立标准电机1、安装环3、2个定位板21的仿真模型；
确定标准电机模型的质心坐标；
将安装环模型与标准电机模型组装，使得两者质心位于同一垂直线； 在充分利用发电机安装系统的旋转柔度耦合的作用时，需要校正其定位板 的质心，直到两质心位于同一垂直线上，从而有效的降低噪音；
在安装环模型上安装2个定位板模型组成试验电机模型，并保证2个 定位板模型、标准电机模型之间位于同一垂直线；
(2)依据试验电机模型通过3D打印机制备出试验电机；3D打印机采 用弘瑞Z600型；
(3)将试验电机固定在连接环43上；将电机塞入到连接管43的内孔 中，将定位板21的第一安装孔2111与相对的第二安装孔431对齐，然后 在各个定位板21上拧紧限位螺钉，对电机进行固定；
(4)进行噪声测试；
电机启动运转10min后，开始进行噪音测试(避免电机刚启动时的噪 音影响测试结果)，测试时间为60min，启动四个噪音传感器44；
四个噪声噪音传感器44采集到的数据通过线缆实时传输至电脑，电脑 程序将噪音数据汇集在一起形成总区间，将总区间按每间隔5min的规律划 分子区间，共构成6组子区间；
测试完毕后，取出每个子区间内的最大值Mh和最小值Md；按照公式1：
式中：
Mh表示子区间内噪音最大值；
Md表示子区间内噪音最小值；
S表示子区间内的噪音均值；
n表示定位板的个数；
i表示第i个子区间；
测试结果如表1：
然后将计算得到S2i代入下式，计算得到K2，K2表示在定位板数量为2 时测试总区间的平均噪音；
计算得K2为63.25db。
实施例2：
如图6所示，图6为本发明所示的永磁同步磁阻电机试验装置第二种 实施例的结构示意图；
(1)利用soildworks仿真建模；
建立标准电机1、安装环3、3个定位板21的仿真模型；
确定标准电机模型的质心坐标；
将安装环模型与标准电机模型组装，使得两者质心位于同一垂直线；
在安装环模型上安装3个定位板模型组成试验电机模型，并保证3个 定位板模型、标准电机模型之间位于同一垂直线；
(2)依据试验电机模型通过3D打印机制备出试验电机；
(3)将试验电机固定在连接环43上；将电机塞入到连接管43的内孔 中，将定位板21的第一安装孔2111与相对的第二安装孔431对齐，然后 在各个定位板21上拧紧限位螺钉，对电机进行固定；
(4)进行噪声测试；
电机启动运转10min后，开始进行噪音测试(避免电机刚启动时的噪 音影响测试结果)，测试时间为60min，启动四个噪音传感器44；
四个噪声噪音传感器44采集到的数据通过线缆实时传输至电脑，电脑 程序将噪音数据汇集在一起形成总区间，将总区间按每间隔5min的规律划 分子区间，共构成6组子区间；
测试完毕后，取出每个子区间内的最大值Mh和最小值Md；按照公式1：
式中：
Mh表示子区间内噪音最大值；
Md表示子区间内噪音最小值；
S表示子区间内的噪音均值；
n表示定位板的个数；
i表示第i个子区间；
测试结果如表2：
然后将计算得到S3i代入下式，计算得到K3，K3表示在定位板数量为3 时测试总区间的平均噪音；
计算得K3为61.17db。
实施例3：
如图7所示，图7为本发明所示的永磁同步磁阻电机试验装置第三种 实施例的结构示意图；
(1)利用soildworks仿真建模；
建立标准电机1、安装环3、4个定位板21的仿真模型；
确定标准电机模型的质心坐标；
将安装环模型与标准电机模型组装，使得两者质心位于同一垂直线；
在安装环模型上安装4个定位板模型组成试验电机模型，并保证4个 定位板模型、标准电机模型之间位于同一垂直线；
(2)依据试验电机模型通过3D打印机制备出试验电机；
(3)将试验电机固定在连接环43上；将电机塞入到连接管43的内孔 中，将定位板21的第一安装孔2111与相对的第二安装孔431对齐，然后 在各个定位板21上拧紧限位螺钉，对电机进行固定；
(4)进行噪声测试；
电机启动运转10min后，开始进行噪音测试(避免电机刚启动时的噪 音影响测试结果)，测试时间为60min，启动四个噪音传感器44；
四个噪声噪音传感器44采集到的数据通过线缆实时传输至电脑，电脑 程序将噪音数据汇集在一起形成总区间，将总区间按每间隔5min的规律划 分子区间，共构成6组子区间；
测试完毕后，取出每个子区间内的最大值Mh和最小值Md；按照公式1：
式中：
Mh表示子区间内噪音最大值；
Md表示子区间内噪音最小值；
S表示子区间内的噪音均值；
i表示第i个子区间；
测试结果如表3：
然后将计算得到S4i代入下式，计算得到K4，K4表示在定位板数量为4 时测试总区间的平均噪音；
计算得K4为54.5db。
将K2、K3以及K4进行比对可得，当定位板设有4个且质心与电机质 心位于同一垂直线时，此电机对于旋转柔度的利用最佳，运行噪音小于 55db，满足了对于低噪音的性能要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含 在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种永磁同步磁阻电机试验装置，其特征在于：包括定位机构(2)和测试机构(4)；所述定位机构(2)安装于所述测试机构(4)的内部，所述测试机构(4)用以测量标准电机在不同定位状态下的噪音；
所述定位机构(2)安装于标准电机(1)的外壁，所述定位机构(2)的质心与标准电机(1)的质心位于同一垂直线；所述定位机构(2)用以模拟所述标准电机(1)不同的定位状态。
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步磁阻电机试验装置，其特征在于：所述标准电机(1)的外壁套接有安装环(3)，所述安装环(3)的外壁呈环形阵列开设有安装槽(31)，所述安装槽(31)连接所述定位机构(2)。
3.根据权利要求2所述的一种永磁同步磁阻电机试验装置，其特征在于：所述定位机构(2)包括定位板(21)，所述定位板(21)设有多个，所述定位板(21)均安装于所述安装槽(31)上，多个所述定位板(21)的质心与所述标准电机(1)的位于同一垂直线。
4.根据权利要求3所述的一种永磁同步磁阻电机试验装置，其特征在于：所述定位板(21)包括板体(211)和连接柱(212)，所述连接柱(212)螺纹连接所述安装槽(31)，所述连接柱(212)的端部设有板体(211)，所述板体(211)的内部开设有第一安装孔(2111)。
5.根据权利要求4所述的一种永磁同步磁阻电机试验装置，其特征在于：所述测试机构(4)包括支撑座(41)、支杆(42)、连接环(43)以及噪音传感器(44)，所述支撑座(41)的内壁通过所述支杆(42)连接所述连接环(43)，所述连接环(43)的中心通孔用以放置所述标准电机(1)，所述连接环(43)的表面内边缘处开有第二安装孔(431)，所述第二安装孔(431)呈环形阵列分布，所述连接环(43)的表面外边缘处设有多个所述噪音传感器(44)。
6.根据权利要求5所述的一种永磁同步磁阻电机试验装置的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)仿真建模；
建立标准电机(1)、安装环(3)、n个定位板(21)的仿真模型；
确定标准电机模型的质心坐标；
将安装环模型与标准电机模型组装，使得两者质心位于同一垂直线；
在安装环模型上安装n个定位板模型组成试验电机模型，并保证n个定位板模型、标准电机模型之间位于同一垂直线；
(2)依据试验电机模型制备出试验电机；
(3)将试验电机固定在连接环(43)上；
(4)进行噪声测试；
电机启动运转一段时间后，开始测试；
噪音数据汇集在一起形成总区间，将总区间划分为多个子区间；
取出每个子区间内的最大值Mh和最小值Md；按照公式1：
式中：
Mh表示子区间内噪音最大值；
Md表示子区间内噪音最小值；
S表示子区间内的噪音均值；
n表示定位板的个数；
i表示第i个子区间；
然后将计算得到Sni代入下式，计算得到Kn，Kn表示在定位板数量为n时测试总区间的平均噪音；
(5)对比各个Kn，确定最佳的定位板个数。
7.根据权利要求1所述的一种永磁同步磁阻电机试验装置，其特征在于：所述试验电机通过3D打印机制成。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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