CN111025150A - 宽温域直线发电机性能测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种宽温域直线发电机性能测试方法及装置，属于直线发电机性能测试领域。温控箱体部分、直线发电机部分以及发动机部分均安装在整机底座上，直线发电机部分位于温控箱体内部，发动机部分位于温控箱体外部，电机底座与温控箱体之间安装有多个电阻加热丝，直线发电机的动子通过连杆与发动机活塞相连接，通过改变连杆长度改变发动机部分向直线发电机部分的传热可以改变温控箱内环境的温度，直线电机上安装有温度传感器。其能够有效的模拟直线发电机在不同温度环境下的工作状态，精准的检测出被测直线发电机从地温度工况到极限高温度工况下的工作性能，且极限温度可达400℃以上，温域广阔，测试精准。

Description

宽温域直线发电机性能测试方法及装置

技术领域

本发明涉及一种宽温域直线发电机性能测试方法及装置，属于直线发电机性能测试领域。

背景技术

直线电机性能测试技术一直是研究直线电机工作性能的重点，为了使得直线电机拥有更广阔的应用场景，需要研究其在不同温度域下的工作性能。

直线电机性能测试技术一直是研究直线电机工作性能的重点，直线电机在实际应用过程中通常工作环境都比较恶劣，尤其是周围温度环境，当直线电机应用于高温燃气推动动子发电、航空航天领域电能应用以及高强度机械加工作业等领域时，直线电机所处环境温度通常都很高，在高温环境下直线电机通常故障率升高、工作性能下降甚至出现结构损坏，现有直线发电机性能测试技术通常采用电阻加热的方法对直线电机工作环境进行加温，但是仅靠电阻加热的方式很难模拟直线电机的极端高温环境。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有温度阈值无法满足使用需求的问题，提供一种宽温域直线发电机性能测试方法及装置；该装置结构精巧，使用简单，能够很好的模拟直线发电机在从低温到高温环境温度工况下运行工作性能，最高测试环境温度预计可达400℃以上，温域宽广，升温快且温度能够稳定保持。

为达到上述目的本发明采用如下技术方案。

宽温域直线发电机性能测试方法：宽温域直线发电机性能测试方法：两端气缸内燃料燃烧产生高温高压气体，产生推动力的同时高温气体通过热传导和热辐射作用将热量传导至被测区域内，以提高被测直线发电机环境温度，从而提高被测区域的极限温度，达到更宽温域。并且所述热量传导可控。

宽温域直线发电机性能测试装置：包括：整机底座、电阻加热丝、电机底座、发动机缸体、火花塞、发动机缸盖、活塞、配气喷油装置、连杆、石英透明观察窗、直线电机定子、直线电机动子、隔热板、温控箱体、直线轴承、温度传感器和电机集线装置。

温控箱体与配气喷油装置均安装在整机底座上；直线电机定子、直线电机动子置于温控箱体内部；所述直线电机动子两端连接连杆，依次穿过温控箱体和配气喷油装置，然后与活塞连接；发动机缸体固定在配气喷油装置上，发动机缸盖安装在发动机缸体上，发动机缸盖上安装有火花塞；温度传感器安装在直线电机上，与电机有关的测试与控制线体均通过电机集线装置与外界相连。

直线电机运行时的外观可由所述安装在温控箱体上的石英透明观察窗进行观察。

温控箱体内壁固定安装有隔热板；

直线电机定子通过电机底座固定在温控箱体底部；

连杆与温控箱体之间安装有直线轴承；

所述连杆长度不固定，根据所需测试工况调整连杆长度，进而改变被测电机环境温度。

电阻加热丝用于对温控箱体内加热；

中低温度环境下，可由所述电阻加热丝直接加热，其通过电机集线装置连接有加热电源。

工作过程:常温环境：连杆材料采用热传导系数较小材料，连杆长度选择长度较长连杆；中低温环境：仅采用电阻加热丝进行加热；高温环境：电阻加热丝进行加热的同时，连杆材料选择导热系数较高的材料，并且连杆长度选择长度较小的连杆。

有益效果

1.本发明采用不同长度、材料连杆加电阻加热丝对高温直线电机工作环境进行模拟，利用发动机高温高压气体的传热，通过易导热的活塞和连杆将热量传递到温控箱内，从而模拟直线发电机工作时的极限高温，这使得单纯使用电阻加热丝无法达到的高温环境得以实现，达到更宽的温域。

2.本发明采用电阻加热丝利用电流流过导体的焦耳效应产生的热能对温控箱内环境进行加热，用于中低温域直线发电机工作环境的模拟，升温速度较快，且温度保持稳定，模拟效果很好。

3.本发明采用单独的集线装置将线路单独隔离，避免因高温造成的线路问题导致测量出现误差，因而保证了测量的精度。

4.本发明结构紧凑，对比对拖测试和曲柄连杆转直线运动方式测试直线发电机性能，占用空间少且可实现更高的环境温度模拟。

附图说明

图1是宽温域直线发电机性能测试装置示意图。

其中，1—整机底座、2—电阻加热丝、3—电机底座、4—发动机缸体、5—火花塞、6—发动机缸盖、7—活塞、8—配气喷油装置、9—连杆、10—石英透明观察窗、11—直线电机定子、12—直线电机动子、13—隔热板、14—温控箱体、15—直线轴承、16—温度传感器、17—电机集线装置。

具体实施方式

为了更加清晰的阐述本发明的技术方案及优点，以下将结合附图，对本发明的优选实施作详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种宽温域直线发电机性能测试装置，其特征在于：包括整机底座(1)、电阻加热丝(2)、电机底座(3)、发动机缸体(4)、火花塞(5)、发动机缸盖(6)、活塞(7)、配气喷油装置(8)、连杆(9)、石英透明观察窗(10)、直线电机定子(11)、直线电机动子(12)、隔热板(13)、温控箱体(14)、直线轴承(15)、温度传感器(16)、电机集线装置(17)。温控箱体(14)、配气喷油装置(8)与电机底座(3)均安装在整机底座(1)上，直线电机定子(11)安装在电机底座(3)上，直线电机动子(12)两端连接连杆(9)穿过温控箱体(14)，连杆(9)与温控箱体(14)之间安装有直线轴承(15)，并与活塞(7)相连接，连杆(9)穿过配气喷油装置(8)，发动机缸体(4)固定在配气喷油装置(8)上，发动机缸盖(6)安装在发动机缸体(4)上，发动机缸盖(6)上安装有火花塞(5)，温度传感器(16)安装在直线电机上，与电机有关的测试与控制线体均通过电机集线装置(17)与外界相连。

测试环境温度由高精度温度传感器测量，所述温度传感器(16)安装在直线电机上，信号线通过电机集线装置(17)与外界相连接。

电机集线装置(17)外部连接有直线电机性能测试设备如电压传感器、电流传感器、功率分析仪等，用于检测直线发电机的各种电参数,避免高温环境对线路造成的影响。

所述温控箱体(14)内部安装有隔热板(13)，减少热量传递到大环境中。

所述直线轴承(15)为密封隔热直线轴承。

所述配气喷油装置(8)与点火装置火花塞(5)的控制由外部发动机ECU来完成。

直线电机的运动由所述发动机活塞(7)通过连杆(9)在发动机缸体(4)与发动机缸盖(6)内的燃烧气体压力作用下推动直线电机动子(12)做往复直线运动。

进一步的，直线电机动子(12)的往复直线运动使得直线电机定子(11)中的线圈产生感应电流。

常温工况下直线发电机工作环境模拟：启动过程利用直线电机定子(11)通电产生磁场，直线电机动子(12)被拖动作直线运动，压缩两侧发动机缸内可燃气体，直至完成发动机启动过程，直线电动机转变为直线发电机，此时连杆(9)采用隔热材料，如PEEK材料其热导率仅为0.429W/(m·K)，避免来自活塞的热量影响，并且电阻加热丝(2)不通电，保证直线发电机运行时环境温度为常温条件，通过采集电机集线装置(17)的各种信号，得到直线发电机此时的运行工作状态。

实施例2

在实施例一的基础上，完成中低温域直线发电机工作环境的模拟，连杆(9)仍采用隔热材料,如PEEK材料其热导率仅为0.429W/(m·K),，电阻加热丝(2)通电，利用温度传感器(16)检测温控箱内环境温度，模拟直线发电机中低温度的工作环境，通过采集电机集线装置(17)的各种信号，得到直线发电机此时的运行工作状态。

实施例3

在实施例一、二的基础上，模拟直线发电机高温环境条件，连杆(9)采用导热性较好的材料,如铝合金材料其导热率达到163W/(m·K)，电阻加热丝(2)通电，在需要传递热量较低时，采用相对较长长度的连杆(9)，在需要传递热量较高时，采用相对较短长度的连杆(9)，在需要传递极高热量时，可取消连杆(9)，直线电机动子(12)直接与活塞(7)相连，从而模拟直线发电机高温度工作环境，通过采集电机集线装置(17)的各种信号，得到直线发电机此时的运行工作状态。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.宽温域直线发电机性能测试方法，其特征在于：两端气缸内燃料燃烧产生高温高压气体，产生推动力的同时高温气体通过热传导和热辐射作用将热量传导至被测区域内，以提高被测直线发电机环境温度，从而提高被测区域的极限温度，达到更宽温域；并且所述热量传导可控。

2.实现如权利要求1所述方法的装置，其特征在于：包括：整机底座(1)、电阻加热丝(2)、电机底座(3)、发动机缸体(4)、火花塞(5)、发动机缸盖(6)、活塞(7)、配气喷油装置(8)、连杆(9)、石英透明观察窗(10)、直线电机定子(11)、直线电机动子(12)、隔热板(13)、温控箱体(14)、直线轴承(15)、温度传感器(16)和电机集线装置(17)；

温控箱体(14)与配气喷油装置(8)均安装在整机底座(1)上；直线电机定子(11)、直线电机动子(12)置于温控箱体(14)内部；所述直线电机动子(12)两端连接连杆(9)，依次穿过温控箱体(14)和配气喷油装置(8)，然后与活塞(7)连接；发动机缸体(4)固定在配气喷油装置(8)上，发动机缸盖(6)安装在发动机缸体(4)上，发动机缸盖(6)上安装有火花塞(5)；温度传感器(16)安装在直线电机上，与电机有关的测试与控制线体均通过电机集线装置(17)与外界相连。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述连杆(9)长度不固定，根据所需测试工况调整连杆长度，进而改变被测电机环境温度。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于：温控箱体(14)内壁固定安装有隔热板(13)。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于：直线电机定子(11)通过电机底座(3)固定在温控箱体(14)底部。

6.如权利要求2所述的装置，其特征在于：连杆(9)与温控箱体(14)之间安装有直线轴承(15)。

7.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述直线电机运行时的外观由所述安装在温控箱体(14)上的石英透明观察窗(10)进行观察。

8.如权利要求2所述的装置，其特征在于：电阻加热丝(2)用于对温控箱体(14)内加热。

9.如权利要求2所述的装置，其特征在于：中低温度环境下，由所述电阻加热丝(2)直接加热，其通过电机集线装置(17)连接有加热电源。

10.如权利要求2所述的装置，其特征在于：工作过程:常温环境：连杆材料采用热传导系数较小材料，连杆长度选择长度较长连杆；中低温环境：仅采用电阻加热丝进行加热；高温环境：电阻加热丝进行加热的同时，连杆材料选择导热系数较高的材料，并且连杆长度选择长度较小的连杆。

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