CN110411659B - 一种电机转动惯量测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于电机转动惯量测量技术领域，提供了一种电机转动惯量测量方法，通过获得负载电机在第一转矩驱动下的第一时刻的第一转速和第二时刻的第二转速，再获得负载电机在第二转矩驱动下的第三时刻的第三转速和第四时刻的第四转速接着根据电机运动方程以及所述空载转矩、所述第一转矩、所述第一时刻、所述第二时刻、所述第一转速和所述第二转速得出被测电机的第一转动惯量，然后根据电机运动方程以及所述空载转矩、所述第二转矩、所述第三时刻、所述第四时刻、所述第三转速和所述第四转速得出被测电机的第二转动惯量，最后获得被测电机的第三转动惯量，本发明具有检测方便、结果准确的特点。

Description

一种电机转动惯量测量方法
技术领域
本发明属于电机转动惯量测量技术领域，尤其涉及一种电机转动惯量测量方法。
背景技术
常用的转动惯量测量方法在实际测量中有些不便之处：比如转子外形不规则且密度不均匀；一般实验室没有完备的转子拆装工具，而且永磁转子或多或少会受地球磁场影响；而落重法需要将被试机高高固定，且重物下降时间的精确测量需要手动完成或需额外的设备完成。
现有的测量方法操作不方便，且测量不准确。
发明内容
本发明提供一种电机转动惯量测量方法，旨在解决操作不方便，且测量不准确的问题。
本发明是这样实现的，一种电机转动惯量测量方法，包括
获得被测电机的空载转矩；
获得负载电机在第一转矩驱动下的第一时刻的第一转速和第二时刻的第二转速；
获得负载电机在第二转矩驱动下的第三时刻的第三转速和第四时刻的第四转速；
根据电机运动方程以及所述空载转矩、所述第一转矩、所述第一时刻、所述第二时刻、所述第一转速和所述第二转速得出被测电机的第一转动惯量；
根据电机运动方程以及所述空载转矩、所述第二转矩、所述第三时刻、所述第四时刻、所述第三转速和所述第四转速得出被测电机的第二转动惯量；
将所述第一转动惯量和所述第二转动惯量相加的结果除以二以获得被测电机的第三转动惯量并作为第一结果输出；
所述负载电机的第一转矩和第二转矩均通过转矩传感器测得；获得所述转矩传感器的半轴的转矩值；所述转矩传感器的半轴的转动惯量为
Figure GDA0003161528450000021
其中，R为半轴的半径值，M为半轴的质量，获得所述联轴器的转动惯量JL；根据所述第三转动惯量、半轴的转动惯量和所述联轴器的转动惯量获得被测电机的第四转动惯量并作为第二结果输出；所述被测电机的转动惯量为Jz＝JT-Jc-JL。
本发明还提供优选的，所述获得被测电机的空载转矩包括：
将被测电机与负载电机通过一个联轴器同轴连接；
负载电机对被测电机不施加负载转矩；
获得被测电机的空载转矩。
本发明还提供优选的，所述获得负载电机在第一转矩驱动下的第一时刻的第一转速和第二时刻的第二转速包括：
保持被测电机定子接线端开路；
负载电机在被测电机工作转速内匀加速运动；
获得负载电机在第一转矩驱动下的第一时刻的第一转速和第二时刻的第二转速。
本发明还提供优选的，所述获得负载电机在第二转矩驱动下的第三时刻的第三转速和第四时刻的第四转速包括：
保持被测电机定子接线端开路；
负载电机在被测电机工作转速内匀加速运动；
获得负载电机在第二转矩驱动下的第三时刻的第三转速和第四时刻的第四转速。
本发明还提供优选的，所述根据电机运动方程以及所述空载转矩、所述恒定转矩、所述第一时刻、所述第二时刻、所述第一转速和所述第二转速得出被测电机的第一转动惯量：
所述被测电机的第一转动惯量为
Figure GDA0003161528450000031
其中，Tm1为负载电机对被测电机施加的第一转矩值；
T0为被测电机的空载转矩值；
t1为被测电机在第一转矩驱动下的第一时刻；
t2为被测电机在第一转矩驱动下的第二时刻；
ω1为被测电机在第一转矩驱动下的第一时刻的第一转速；
ω2为被测电机在第一转矩驱动下的第二时刻的第二转速。
本发明还提供优选的，所述根据电机运动方程以及所述空载转矩、所述恒定转矩、所述第三时刻、所述第四时刻、所述第三转速和所述第四转速得出被测电机的第二转动惯量：
被测电机的第二转动惯量为
Figure GDA0003161528450000041
其中，Tm2为负载电机对被测电机施加的第二转矩值；
t3为被测电机在第二转矩驱动下的第三时刻；
t4为被测电机在第二转矩驱动下的第四时刻；
ω3为被测电机在第二转矩驱动下的第三时刻的第三转速；
ω4为被测电机在第二转矩驱动下的第四时刻的第四转速。
本发明还提供优选的，将所述第一转动惯量和所述第二转动惯量相加的结果除以二以获得被测电机的第三转动惯量：
被测电机的第三转动惯量为
Figure GDA0003161528450000042
本发明还提供优选的，所述被测电机处于热态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种电机转动惯量测量方法，通过获得负载电机在第一转矩驱动下的第一时刻的第一转速和第二时刻的第二转速，再获得负载电机在第二转矩驱动下的第三时刻的第三转速和第四时刻的第四转速接着根据电机运动方程以及空载转矩、第二转矩、第一时刻、第二时刻、第一转速和第二转速得出被测电机的第一转动惯量，然后根据电机运动方程以及空载转矩、第二转矩、第三时刻、第四时刻、第三转速和第四转速得出被测电机的第二转动惯量，最后将第一转动惯量和第二转动惯量相加的结果除以二以获得被测电机的第三转动惯量，本发明具有检测方便、结果准确的特点。
附图说明
图1为本发明的一种电机转动惯量测量方法的原理示意图。
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。
在试验台架上，被测电机通过联轴器与转矩传感器和负载电机同轴连接，当负载电机作为驱动被测电机机加速旋转时，可以测量到部分变量，如驱动转矩、转速和时间，经分析，驱动转矩需要克服阻转矩，即包括转子风阻、转子两端轴承的摩擦阻力、联轴器风阻，转矩传感器一侧轴承摩擦阻力，其余部分才是加速转矩，即包括被测电机转子、被测电机与转矩传感器之间联轴器、被测电机侧的半截传感器轴。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种电机转动惯量测量方法，包括：
S1：将被测电机与负载电机通过一个联轴器同轴连接，负载电机对被测电机不施加负载转矩，获得被测电机的空载转矩。
S2：被测电机处于热态，保持被测电机定子接线端开路，负载电机在被测电机工作转速内匀加速运动，获得负载电机在第一转矩驱动下的第一时刻的第一转速和第二时刻的第二转速以及获得负载电机在第二转矩驱动下的第三时刻的第三转速和第四时刻的第四转速，负载电机的第一转矩和第二转矩均通过转矩传感器测得，且转矩转速同步测量，转矩转速采样时间不大于采集周期的十分之一。
S3：根据电机运动方程以及空载转矩、第一转矩、第一时刻、第二时刻、第一转速和第二转速得出被测电机的第一转动惯量。
第一转动惯量为
Figure GDA0003161528450000061
其中，Tm1为负载电机对被测电机施加的第一转矩值，T0为被测电机的空载转矩值，t1为被测电机在第一转矩驱动下的第一时刻，t2为被测电机在第一转矩驱动下的第二时刻，ω1为被测电机在第一转矩驱动下的第一时刻的第一转速，ω2为被测电机在第一转矩驱动下的第二时刻的第二转速。
根据电机运动方程以及空载转矩、第二转矩、第三时刻、第四时刻、第三转速和第四转速得出被测电机的第二转动惯量。
第二转动惯量为
Figure GDA0003161528450000062
其中，Tm2为负载电机对被测电机施加的第二转矩值，t3为被测电机在第二转矩驱动下的第三时刻，t4为被测电机在第二转矩驱动下的第四时刻，ω3为被测电机在第二转矩驱动下的第三时刻的第三转速，ω4为被测电机在第二转矩驱动下的第四时刻的第四转速。
将第一转动惯量和第二转动惯量相加的结果除以二以获得被测电机的第三转动惯量并作为第一结果输出，第三转动惯量为
Figure GDA0003161528450000063
S4：获得转矩传感器的半轴的转矩值，转矩传感器的半轴的转动惯量为
Figure GDA0003161528450000064
其中，R为半轴的半径值，M为半轴的质量，获得联轴器的转矩转动惯量JL，且联轴器的转矩转动惯量可从生产厂家处获得，根据第三转动惯量、半轴的转动惯量和联轴器的转动惯量获得被测电机的第四转动惯量并作为第二结果输出，被测电机的转动惯量为Jz＝JT-Jc-JL，第二结果作为最终的被测电机的转动惯量的检测结果。
本发明的一种电机转动惯量测量方法，通过获得负载电机在第一转矩驱动下的第一时刻的第一转速和第二时刻的第二转速，再获得负载电机在第二转矩驱动下的第三时刻的第三转速和第四时刻的第四转速接着根据电机运动方程以及所述空载转矩、所述恒定转矩、所述第一时刻、所述第二时刻、所述第一转速和所述第二转速得出被测电机的第一转动惯量，然后根据电机运动方程以及所述空载转矩、所述恒定转矩、所述第三时刻、所述第四时刻、所述第三转速和所述第四转速得出被测电机的第二转动惯量，最后将所述第一转动惯量和所述第二转动惯量相加的结果除以二以获得被测电机的第三转动惯量，最后根据所述第三转动惯量、半轴的转动惯量和所述联轴器的转动惯量获得被测电机的第四转动惯量并作为第二结果输出，且第二结果作为最终的被测电机的转动惯量的检测结果，本发明具有检测方便、结果准确的特点。
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 (8)

1.一种电机转动惯量测量方法，其特征在于：包括
获得被测电机的空载转矩；
获得负载电机在第一转矩驱动下的第一时刻的第一转速和第二时刻的第二转速；
获得负载电机在第二转矩驱动下的第三时刻的第三转速和第四时刻的第四转速；
根据电机运动方程以及所述空载转矩、所述第一转矩、所述第一时刻、所述第二时刻、所述第一转速和所述第二转速得出被测电机的第一转动惯量；
根据电机运动方程以及所述空载转矩、所述第二转矩、所述第三时刻、所述第四时刻、所述第三转速和所述第四转速得出被测电机的第二转动惯量；
将所述第一转动惯量和所述第二转动惯量相加的结果除以二以获得被测电机的第三转动惯量并作为第一结果输出；
所述负载电机的第一转矩和第二转矩均通过转矩传感器测得；获得所述转矩传感器的半轴的转矩值；
所述转矩传感器的半轴的转动惯量为
Figure FDA0003161528440000011
其中，R为半轴的半径值，M为半轴的质量获得联轴器的转动惯量JL；根据所述第三转动惯量、半轴的转动惯量和所述联轴器的转动惯量获得被测电机的第四转动惯量并作为第二结果输出；所述被测电机的转动惯量为Jz＝JT-Jc-JL。
2.如权利要求1所述的一种电机转动惯量测量方法，其特征在于：所述获得被测电机的空载转矩包括：
将被测电机与负载电机通过一个联轴器同轴连接；
负载电机对被测电机不施加负载转矩；
获得被测电机的空载转矩。
3.如权利要求2所述的一种电机转动惯量测量方法，其特征在于：所述获得负载电机在第一转矩驱动下的第一时刻的第一转速和第二时刻的第二转速包括：
保持被测电机定子接线端开路；
负载电机在被测电机工作转速内匀加速运动；
获得负载电机在第一转矩驱动下的第一时刻的第一转速和第二时刻的第二转速。
4.如权利要求2所述的一种电机转动惯量测量方法，其特征在于：所述获得负载电机在第二转矩驱动下的第三时刻的第三转速和第四时刻的第四转速包括：
保持被测电机定子接线端开路；
负载电机在被测电机工作转速内匀加速运动；
获得负载电机在第二转矩驱动下的第三时刻的第三转速和第四时刻的第四转速。
5.如权利要求2所述的一种电机转动惯量测量方法，其特征在于：所述根据电机运动方程以及所述空载转矩、恒定转矩、所述第一时刻、所述第二时刻、所述第一转速和所述第二转速得出被测电机的第一转动惯量：
所述被测电机的第一转动惯量为
Figure FDA0003161528440000031
其中，Tm1为负载电机对被测电机施加的第一转矩值；
T0为被测电机的空载转矩值；
t1为被测电机在第一转矩驱动下的第一时刻；
t2为被测电机在第一转矩驱动下的第二时刻；
ω1为被测电机在第一转矩驱动下的第一时刻的第一转速；
ω2为被测电机在第一转矩驱动下的第二时刻的第二转速。
6.如权利要求5所述的一种电机转动惯量测量方法，其特征在于：所述根据电机运动方程以及所述空载转矩、所述恒定转矩、所述第三时刻、所述第四时刻、所述第三转速和所述第四转速得出被测电机的第二转动惯量：
所述被测电机的第二转动惯量为
Figure FDA0003161528440000032
其中，Tm2为负载电机对被测电机施加的第二转矩值；
t3为被测电机在第二转矩驱动下的第三时刻；
t4为被测电机在第二转矩驱动下的第四时刻；
ω3为被测电机在第二转矩驱动下的第三时刻的第三转速；
ω4为被测电机在第二转矩驱动下的第四时刻的第四转速。
7.如权利要求6所述的一种电机转动惯量测量方法，其特征在于：将所述第一转动惯量和所述第二转动惯量相加的结果除以二以获得被测电机的第三转动惯量：
被测电机的第三转动惯量为
Figure FDA0003161528440000041
8.如权利要求2所述的一种电机转动惯量测量方法，其特征在于：所述被测电机处于热态。
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