CN110286322A

CN110286322A - 一种压缩机用ipm电机退磁电流测试装置及测试方法

Info

Publication number: CN110286322A
Application number: CN201910500508.0A
Authority: CN
Inventors: 陈锦波; 晏文; 卿新忠
Original assignee: Johnson Controls Hitachi Wanbao Compressor Guangzhou Co Ltd
Current assignee: Johnson Controls Hitachi Wanbao Compressor Guangzhou Co Ltd
Priority date: 2019-06-11
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2019-09-27
Anticipated expiration: 2039-06-11
Also published as: CN110286322B

Abstract

本发明提出一种压缩机用IPM电机退磁电流测试装置，其包括有烘箱、固定装置、以及设于烘箱外的伺服电机、锁定装置和热电偶温度计。又提出一种压缩机用IPM电机退磁电流测试方法，步骤有：1、将IPM电机通过固定装置设于烘箱内；2、启动伺服电机后测试IPM电机的空载反电动势Ue0；3、IPM电机通电结束后启动锁定装置并标记固定退磁位置；4、IPM电机退磁结束后松开锁定装置；5、启动伺服电机后测试IPM电机的空载反电动势；6、将IPM电机复位至固定退磁位置；7、重复步骤4至步骤6，逐步提高退磁直流电，记录空载反电动势Ue1～UeN，当UeN/Ue0=指定退磁率时，该次退磁直流电即为IPM电机的退磁电流。本发明具有检测快速高效、精度高的特点。

Description

一种压缩机用IPM电机退磁电流测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，具体是压缩机上的IPM电机的退磁电流测试装置及测试方法。

背景技术

随着家用、商用电机变频化趋势，永磁电机在市场上运用越来越广泛。由于永磁体本身居里点的存在，永磁电机有退磁的风险，因此退磁电流的大小关系到电机能否可靠运行。通常在进行退磁电流检测是，一般的工作方式为：输入固定电角度位置的退磁电流，通过手动360°缓慢旋转压缩机电机的转子的方式来确保在某一角度经过退磁电角度位置，以便输入的退磁电流在该角度对压缩机电机的转子进行退磁。另外，行业内也提供了一种采用软、硬件配合，通过计算d轴电流和q轴电流大小，确定转子位置，再输入负向d轴电流对压缩机电机进行退磁电流测试的方法。

通过上述两种方式进行退磁电流检测时，存在如下问题，第一种方式，采用手动的方式寻找转子电角度，其测试结果与操作者的操作水平有很大关系，测试精度不高。第二种方式，通过软件计算转子位置进行退磁的方法，缺陷也很明显，该方法控制逻辑复杂，在工程实际应用过程中实现困难。另外，d轴电流和q轴电流都是通过软件多次数学变换后得出的间接量，由此推算出的转子位置相对也不是很准确。因此有必要改进。

发明内容

本发明的目的是提出一种压缩机用IPM电机退磁电流测试装置，其具有结构简单、易于操作和检测精度高的特点；又提出一种压缩机用IPM电机退磁电流测试方法，其能实现退磁电流的快速、高效检测，并且检测精度高。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

一种压缩机用IPM电机退磁电流测试装置，其包括有烘箱、伺服电机、固定装置、锁定装置和热电偶温度计。

所述烘箱由箱体和盖于箱体顶部的盖体构成，箱体的侧壁上具有箱体轴穿孔和箱体线穿孔。

所述伺服电机通过支架设于烘箱外、其输出轴正对烘箱的箱体轴穿孔。

所述固定装置包括有金属圆筒和圆筒中轴，金属圆筒包括有两端具有筒开口的圆柱状筒主体和分别设于两端筒开口上的2块筒端板，所述筒主体的侧壁上具有IPM电机线穿孔，所述筒端板的中部具有轴穿孔，圆筒中轴的中部置于金属圆筒内、其两端活动穿过两筒端板的轴穿孔，其中1块筒端板具有检测线穿孔；固定装置可横向置于烘箱内，其圆筒中轴端穿过烘箱的箱体轴穿孔与伺服电机的输出轴固定连接。

所述锁定装置设于烘箱外的支架上、其可锁定伺服电机的输出轴使其停止转动。

所述热电偶温度计设于烘箱外、其温度感应器通过连接线穿入烘箱内可由固定装置的检测线穿孔穿入固定装置的金属圆筒内。

优化方案，本发明中的锁定装置为锁定螺钉，锁定螺钉螺纹连接于支架的锁定挡板上，转动锁定螺钉可使其末端抵接伺服电机的输出轴阻止伺服电机的输出轴转动。

进一步优化方案，本发明还包括有设于烘箱外的电压表。进一步，所述电压表为数字式三相电压表。

一种压缩机用IPM电机退磁电流测试方法，其采用上述压缩机用IPM电机退磁电流测试装置进行测试，包括以下步骤。

步骤1、将IPM电机固定安装于固定装置的金属圆筒内，IPM电机转子套装于固定装置的圆筒中轴上；之后，将安装有IPM电机的固定装置横向置于烘箱内，固定装置的圆筒中轴端与伺服电机的输出轴固定连接，IPM电机的三相电线依次经固定装置的IPM电机线穿孔、烘箱的箱体线穿孔穿出烘箱外，热电偶温度计的温度感应端由其连接线通过固定装置的检测线穿孔穿入固定装置的金属圆筒内、固定于IPM电机定子绕组的表面；然后，将烘箱加热至测试温度。

步骤2、启动伺服电机使IPM电机转子转动，在IPM电机转子保持800～1200rpm的转速下，由IPM电机的三相电线测试IPM电机的感应电压，该感应电压即为IPM电机的空载反电动势Ue0，之后关闭伺服电机。

步骤3、向IPM电机的三相电线的任意两相电线输0.5～3A的入预设直流电、使IPM电机转子转动，通电时间设定为1～60s；通电结束后，IPM电机转子缓慢停止转动，在伺服电机输出轴上将本步骤中IPM电机转子通电结束后的停止位置标记为固定退磁位置，之后，通过锁定装置锁定伺服电机的输出轴将IPM电机转子锁定于固定退磁位置。

步骤4、向IPM电机的三相电线的上述两相电线输入退磁直流电对IPM电机进行退磁，退磁直流电的电流方向与预设直电流的电流方向相反，通电时间设定为3～10ms；退磁结束后，松开步骤4的锁定装置。

步骤5、启动伺服电机使IPM电机转子转动，在IPM电机转子保持800～1200rpm的转速下，由IPM电机的三相电线测试IPM电机的感应电压，该感应电压即为经过一次退磁后的IPM电机的空载反电动势，之后关闭伺服电机。

步骤6、转动伺服电机输出轴使IPM电机转子转动至固定退磁位置，之后，通过锁定装置锁定伺服电机的输出轴进而锁定IPM电机转子于固定退磁位置。

步骤7、重复步骤4至步骤6；在步骤4中，逐步提高输入IPM电机的退磁直流电的电流值，并记录每一次步骤5测定的空载反电动势和输入的退磁直流电的电流值，将空载反电动势依次记录并标记为Ue1～UeN，N为重复步骤4至步骤6的次数，当UeN/Ue0=指定退磁率时，停止试验，该次对应的退磁直流电的电流值即为IPM电机的退磁电流。

优化方案，本发明的步骤1中烘箱内的测试温度为100～160℃。

进一步优化方案，本发明的步骤7中指定退磁率为95～99%。

本发明中UeN/Ue0=指定退磁率的设计原理如下：

根据法拉第电磁感应定律电路中感应电动势Ue的大小跟穿过这一电路的磁通变化率成正比，即Ue=Ndφ/dt。其中N表示绕组匝数，dφ/dt为磁通量变化率。在旋转IPM电机中，该变化率指征的是转子在定子内径旋转一周引起的定子感应磁通变化。

本发明在测试空载反电动势时，保持转子转动速度相同，因此每次IPM电机转子转动一周的时间dt相同。

本发明的步骤2中IPM电机转子转动产生的磁通量为φe0，产生的磁通变化量dφ=φe0，此时空载反电动势Ue0= N·dφ/dt= N·φe0/dt, φe0= Ue0·dt/ N。

本发明的步骤6中经过一次退磁后，IPM电机转子转动产生的磁通量为φe1，产生的磁通变化量dφ=φe1，此时空载反电动势Ue1= N·dφ/dt= N·φe1/dt，φe1= Ue1·dt/ N。

本发明的步骤7中经过N次退磁后，IPM电机转子转动产生的磁通量为φeN，产生的磁通变化量dφ=φeN，此时空载反电动势UeN= N·dφ/dt= N·φeN/dt, φeN= UeN·dt/N 。

因此，指定退磁率=退磁后检测的磁通量/初始磁通量=φeN/φe0=(UeN·dt/ N)/( Ue0·dt/ N) = UeN/Ue0。此时表征的是，经过退磁后，转子磁通量由初始磁通量φe0减少为退磁后检测的磁通量φeN，对应的空载反电动势由Ue0减少为UeN，由于磁通量不便于直接测量，本方法采用空载反电动势变化代替磁通量变化，有效简化了退磁电流的检测方法。

本发明具有以下突出的实质性特点和显著的进步：

1、本发明的压缩机用IPM电机退磁电流测试装置具有结构简单、易于操作和检测精度高的特点。

2、本发明的压缩机用IPM电机退磁电流测试方法，采用步骤3的转子的定位方法，在定子任意两相绕组中通过输出较小的直流电，由于IPM电机的转子磁铁产生的磁场具有凸极性，其直轴和交轴磁阻不相等，转子磁场与直流电通过定子产生的定子磁场相互作用产生了磁阻转矩，直流电产生的定子磁场会明显小于转子永磁体产生的磁场，最终转子的磁铁中心会与通电线圈的中心对齐。此时，转子磁铁磁场方向与对应通电线圈产生的磁场方向一致。固定转子与线圈相对位置，在线圈中通入退磁直流电，使得线圈磁场反向，即可以对磁铁进行退磁。

3、根据法拉第电磁感应定律，在一段闭合电路中产生的感生电动势等于穿过这个闭合面的磁通的变化率，本方法采用空载反电动势变化代替磁通量变化，有效简化了退磁电流的检测方法。

4、本发明的压缩机用IPM电机退磁电流测试方法中，热电偶温度计直接置于IPM电机定子绕组表面，能准确反映IPM电机所处的环境温度，提高了测试温度的准确性。

附图说明

图1为本发明的压缩机用IPM电机退磁电流测试装置的结构示意图。

图2为本发明的压缩机用IPM电机退磁电流测试装置中锁定装置的结构示意图。

图3为本发明的压缩机用IPM电机退磁电流测试装置中固定装置的结构示意图。

图4为本发明的压缩机用IPM电机退磁电流测试装置的检测状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例

参考图1至图3，一种压缩机用IPM电机退磁电流测试装置，其包括有烘箱1、伺服电机2、固定装置、锁定装置21、热电偶温度计5和电压表6。

所述烘箱1由箱体11和盖于箱体11顶部的盖体10构成，箱体11的侧壁上具有箱体轴穿孔12和箱体线穿孔13。

所述伺服电机2通过支架4设于烘箱1外、其输出轴20正对烘箱1的箱体轴穿孔12。

所述固定装置包括有金属圆筒3和圆筒中轴30，金属圆筒3包括有两端具有筒开口的圆柱状筒主体31和分别设于两端筒开口上的2块筒端板32，所述筒主体31的侧壁上具有IPM电机线穿孔33，所述筒端板32的中部具有轴穿孔35，圆筒中轴30的中部置于金属圆筒3内、其两端活动穿过两筒端板32的轴穿孔35，其中1块筒端板32具有检测线穿孔34；固定装置可横向置于烘箱1内，其圆筒中轴30端穿过烘箱1的箱体轴穿孔12与伺服电机2的输出轴20固定连接。

所述锁定装置21为锁定螺钉，锁定螺钉螺纹连接于支架4的锁定挡板40上，转动锁定螺钉可使其末端抵接伺服电机2的输出轴20阻止伺服电机2的输出轴20转动。

所述热电偶温度计5设于烘箱1外、其温度感应器50通过连接线穿入烘箱1内可由固定装置的检测线穿孔34穿入固定装置的金属圆筒3内。

所述电压表6设于烘箱1外、其为数字式三相电压表。

采用本实施例的压缩机用IPM电机退磁电流测试装置实施的测试方法，其包括以下步骤：

步骤1、参考图4，将IPM电机（图中未示）固定安装于固定装置的金属圆筒3内，IPM电机转子套装于固定装置的圆筒中轴30上；之后，将安装有IPM电机的固定装置横向置于烘箱1内，固定装置的圆筒中轴30端与伺服电机2的输出轴20固定连接，IPM电机的三相电线9依次经固定装置的IPM电机线穿孔33、烘箱1的箱体线穿孔13穿出烘箱1外，热电偶温度计5的温度感应端50由其连接线通过固定装置的检测线穿孔34穿入固定装置的金属圆筒3内、固定于IPM电机定子绕组的表面；然后，将烘箱1加热至150℃的测试温度。

步骤2、启动伺服电机2使IPM电机转子转动，在IPM电机转子保持1000rpm的转速下，将电压表6的测量端60和IPM电机的三相电线9电连接测试IPM电机的感应电压，该感应电压即为IPM电机的空载反电动势Ue0，之后关闭伺服电机2、及断开电压表6与IPM电机的电连接。

步骤3、采用恒流源设备（图中未示）向IPM电机的三相电线9的U、V、W三相电线中的U、V两相电线输入2A的预设直流电、使IPM电机转子转动，通电时间设定为30s；通电结束后，IPM电机转子缓慢停止转动，在伺服电机2输出轴20上将本步骤中IPM电机转子通电结束后的停止位置标记为固定退磁位置，之后，通过锁定装置21锁定伺服电机2的输出轴20将IPM电机转子锁定于固定退磁位置。

步骤4、采用恒流源设备（图中未示）向IPM电机的三相电线9的上述U、V两相电线输入退磁直流电对IPM电机进行退磁，退磁直流电的电流方向与预设直流电的电流方向相反，通电时间设定为5ms；退磁结束后，松开步骤4的锁定装置21、及断开恒流源设备与IPM电机的电连接。

步骤5、启动伺服电机2使IPM电机转子转动，在IPM电机转子保持1000rpm的转速下，将电压表6的测量端60和IPM电机的三相电线9连接测试IPM电机的感应电压，该感应电压即为经过一次退磁后IPM电机的空载反电动势，之后关闭伺服电机2、及断开电压表6与IPM电机的电连接。

步骤6、转动伺服电机2的输出轴20使IPM电机转子转动至固定退磁位置，之后，通过锁定装置21锁定伺服电机2的输出轴20将IPM电机转子锁定于固定退磁位置。

步骤7、重复步骤4至步骤6；在步骤4中，依次按照10A、40A、70A、100A、130A、160A逐步提高恒流源设备输入IPM电机的退磁直流电的电流值，并记录每一次步骤5测定的空载反电动势和输入的退磁直流电的电流值，将空载反电动势依次记录并标记为Ue1～UeN，N为重复步骤4至步骤6的次数，当UeN/Ue0=指定退磁率（本实施例中指定退磁率为99%）时，停止试验，该次对应的退磁直流电的电流值160A即为IPM电机的退磁电流。

Claims

1.一种压缩机用IPM电机退磁电流测试装置，其特征在于：包括有烘箱（1）、伺服电机（2）、固定装置、锁定装置（21）和热电偶温度计（5）；

所述烘箱（1）由箱体（11）和盖于箱体（11）顶部的盖体（10）构成，箱体（11）的侧壁上具有箱体轴穿孔（12）和箱体线穿孔（13）；

所述伺服电机（2）通过支架（4）设于烘箱（1）外、其输出轴（20）正对烘箱（1）的箱体轴穿孔（12）；

所述固定装置包括有金属圆筒（3）和圆筒中轴（30），金属圆筒（3）包括有两端具有筒开口的圆柱状筒主体（31）和分别设于两端筒开口上的2块筒端板（32），所述筒主体（31）的侧壁上具有IPM电机线穿孔（33），所述筒端板（32）的中部具有轴穿孔（35），圆筒中轴（30）的中部置于金属圆筒（3）内、其两端活动穿过两筒端板（32）的轴穿孔（35），其中1块筒端板（32）具有检测线穿孔（34）；固定装置可横向置于烘箱（1）内，其圆筒中轴（30）端穿过烘箱（1）的箱体轴穿孔（12）与伺服电机（2）的输出轴（20）固定连接；

所述锁定装置（21）设于烘箱（1）外的支架（4）上、其可锁定伺服电机（2）的输出轴（20）使其停止转动；

所述热电偶温度计（5）设于烘箱（1）外、其温度感应器（50）通过连接线穿入烘箱（1）内可由固定装置的检测线穿孔（34）穿入固定装置的金属圆筒（3）内。

2.根据权利要求1所述的压缩机用IPM电机退磁电流测试装置，其特征在于：所述锁定装置（21）为锁定螺钉，锁定螺钉螺纹连接于支架（4）的锁定挡板（40）上，转动锁定螺钉可使其末端抵接伺服电机（2）的输出轴（20）阻止伺服电机（2）的输出轴（20）转动。

3.根据权利要求1所述的压缩机用IPM电机退磁电流测试装置，其特征在于：还包括有设于烘箱（1）外的电压表（6）。

4.根据权利要求3所述的压缩机用IPM电机退磁电流测试装置，其特征在于：所述电压表（6）为数字式三相电压表。

5.一种压缩机用IPM电机退磁电流测试方法，其特征在于：采用权利要求1或2或3或4所述的压缩机用IPM电机退磁电流测试装置进行测试，包括以下步骤：

步骤1、将IPM电机固定安装于固定装置的金属圆筒（3）内，IPM电机转子套装于固定装置的圆筒中轴（30）上；之后，将安装有IPM电机的固定装置横向置于烘箱（1）内，固定装置的圆筒中轴（30）端与伺服电机（2）的输出轴（20）固定连接，IPM电机的三相电线（9）依次经固定装置的IPM电机线穿孔（33）、烘箱（1）的箱体线穿孔（13）穿出烘箱（1）外，热电偶温度计（5）的温度感应端（50）由其连接线通过固定装置的检测线穿孔（34）穿入固定装置的金属圆筒（3）内、固定于IPM电机定子绕组的表面；然后，将烘箱（1）加热至测试温度；

步骤2、启动伺服电机（2）使IPM电机转子转动，在IPM电机转子保持800～1200rpm的转速下，由IPM电机的三相电线（9）测试IPM电机的感应电压，该感应电压即为IPM电机的空载反电动势Ue0，之后关闭伺服电机（2）；

步骤3、向IPM电机的三相电线（9）的任意两相电线输入0.5～3A的预设直流电、使IPM电机转子转动，通电时间设定为1～60s；通电结束后，IPM电机转子缓慢停止转动，在伺服电机（2）输出轴（20）上将IPM电机转子通电结束后的停止位置标记为固定退磁位置，之后，通过锁定装置（21）锁定伺服电机（2）的输出轴（20）将IPM电机转子锁定于固定退磁位置；

步骤4、向IPM电机的三相电线（9）的上述两相电线输入退磁直流电对IPM电机进行退磁，退磁直流电的电流方向与预设直流电的电流方向相反，通电时间设定为3～10ms；退磁结束后，松开步骤4的锁定装置（21）；

步骤5、启动伺服电机（2）使IPM电机转子转动，在IPM电机转子保持800～1200rpm的转速下，由IPM电机的三相电线（9）测试IPM电机的感应电压，该感应电压即为经过一次退磁后IPM电机的空载反电动势，之后关闭伺服电机（2）；

步骤6、转动伺服电机（2）输出轴（20）使IPM电机转子转动至固定退磁位置，之后，通过锁定装置（21）锁定伺服电机（2）的输出轴（20）将IPM电机转子锁定于固定退磁位置；

6.根据权利要求4所述的压缩机用IPM电机退磁电流测试方法，其特征在于：所述步骤1中烘箱（1）内的测试温度为100～160℃。

7.根据权利要求4所述的压缩机用IPM电机退磁电流测试方法，其特征在于：所述步骤7中指定退磁率为95～99%。