CN115638922A

CN115638922A - 一种高速电机转子动平衡测试平台

Info

Publication number: CN115638922A
Application number: CN202211508457.4A
Authority: CN
Inventors: 宗云; 杨高; 谢思源; 殷毅; 王青
Original assignee: Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion China Shipbuilding Industry Corp No 712 Institute CSIC
Current assignee: Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion China Shipbuilding Industry Corp No 712 Institute CSIC
Priority date: 2022-11-29
Filing date: 2022-11-29
Publication date: 2023-01-24

Abstract

本发明公开了一种高速电机转子动平衡测试平台，包括基础平台底座以及分别设置在基础平台底座上的推进装置一、推进装置二、驱动单元支架、支承单元支架一、支承单元支架二、驱动单元、支承单元一、支承单元二、位移测量装置和转速测量装置。本发明采用电磁轴承作为转子的支承单元，根据电磁轴承的电流和定转子的气隙可以得到电磁力，这样非接触式的设计减少了机械损耗，相比于传统动平衡机不用考虑轴承的机械磨损，提高了高速状态下的安全性能。

Description

一种高速电机转子动平衡测试平台

技术领域

本发明属于电机转子动平衡测试的技术领域，尤其涉及一种高速电机转子的动平衡测试。

背景技术

高速电机转子是一种高速旋转的部件，对高速的动力学响应要求较高，容易在临界转速附加产生强烈的共振从而使整个系统失效，因此必须控制不平衡响应，以减小高速旋转的振动影响。由于动平衡机支承机构的限制，导致高速机械动平衡性能的直接检测难度大，并且存在较多因素的影响，如装配工艺对校正动平衡精度的影响、装夹变形影响等。

动平衡测试时对转子进行动平衡检测和校正，在转子转动过程中，由于不平衡质量产生的离心惯性力会引起机械装置振动，缩短装置寿命。因此必须对转子质量进行平衡，使转子达到允许的平衡精度等级。

现有动平衡机存在的高速机械动平衡性能直接检测难度大，并且没有考虑装配工艺和装夹工艺对动平衡精度的影响。本发明要实现的目标是：解决现有动平衡检测存在的问题，直接检测高速状态下转子的动平衡性能，模拟转子装配在电机中的工况进行动平衡性能检测。

发明内容

为了克服传统柴电燃混合推进系统存在的机械推进与电力推进方式耦合装置复杂、体积重量大、振动噪声高，以及机械与电推切换复杂、能量难以充分利用等缺点，本发明提供一种高速电机转子动平衡测试平台。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高速电机转子动平衡测试平台，包括基础平台底座以及分别设置在基础平台底座左右两侧的推进装置一和推进装置二，推进装置一柔性连接支承单元支架一，推进装置二柔性连接驱动单元支架，驱动单元支架上固定有驱动单元，支承单元支架一和驱动单元之间有支承单元支架二，所述的支承单元支架一、支承单元支架二和驱动单元支架底部前后侧分别设置有驱动滑块，基础平台底座上设置有与驱动滑块适配的滑轨，支承单元支架一和支承单元支架二上分别连接有由电磁轴承和端盖组成的支承单元一和支承单元二，所述的支承单元一和支承单元二之间设置有位移测量装置和转速测量装置，所述的位移测量装置包括直线导轨以及设置在直线导轨上的下滑块和上滑块，上滑块上通过位移传感器支架安装传感器安装块，传感器安装块上安装有位移传感器，通过调节直线导轨和下滑块及上滑块可改变传感器支架上位移传感器的轴向位置，测试转子轴向不同测点的不平衡响应，所述的转速测量装置由固定在支承单元支架一或支承单元支架二上的转速传感器支架和安装在转速传感器支架上的转速传感器组成，转速传感器正对转子轴心，用于测试转子的转速。

所述的一种高速电机转子动平衡测试平台，其推进装置一通过球头关节轴承连接支承单元支架一，推进装置二通过球头关节轴承连接驱动单元支架。

所述的一种高速电机转子动平衡测试平台，其支承单元支架一和支承单元支架二采用非接触式的电磁轴承。

所述的一种高速电机转子动平衡测试平台，其直线导轨上还设置有滑块调节旋钮。

所述的一种高速电机转子动平衡测试平台，其位移传感器为电涡流传感器。

所述的一种高速电机转子动平衡测试平台，其直线导轨和位移传感器支架上分别设置有分度值为1mm总长为1m的刻度。

本发明的技术效果是：本发明的两个支承单元由电磁轴承和端盖组成，可模拟转子安装在电机中的工况，考虑装配工艺和装夹工艺对转子的动平衡性能的影响；利用电磁轴承的参数直接读取支撑力，相比于传统动平衡机减少了力学传感器的选型和布置过程。

本发明能够模拟转子装配完之后的工况，考虑装配工艺和装夹变形对动平衡性能的影响；可以进行转子高速状态下的动平衡性能试验，测试转子高速的动力学响应和稳定性；驱动单元支架和支承单元支架可移动，可以进行不同长度和轴径的转子动平衡测试。

附图说明

图1为本发明的三维结构示意图；

图2为本发明位移测量装置的结构示意图；

图3为本发明位移测量装置的结构示意图；

图4为本发明推进装置一的结构示意图；

图5为本发明转速传感器装置的结构示意图。

图中标记说明：1—基础平台底座，10—滑轨，11—球头关节轴承，21—推进装置一，22—推进装置二，3—驱动单元支架，41—支承单元支架一，42—支承单元支架二，5—驱动单元，61—支承单元一，62—支承单元二，7—位移测量装置，71—直线导轨，72—位移传感器支架，73—下滑块，74—上滑块，75—传感器安装块，76—位移传感器，77—滑块调节旋钮，78/79—刻度，8—转速测量装置，81—转速传感器，82—转速传感器支架，9—电机转子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明公开的一种高速电机转子动平衡测试平台，包括基础平台底座1以及分别设置在基础平台底座1上的推进装置一21、推进装置二22、驱动单元支架3、支承单元支架一41、支承单元支架二42、驱动单元5、支承单元一61、支承单元二62、位移测量装置7和转速测量装置8。支承单元一61和支承单元二62由电磁轴承和端盖组成，驱动单元5为高速驱动电机，电机选用非驱动式的异感应步电机，非接触式的支撑特点可以减少转子的机械损耗。电磁轴承作为转子的支承单元，根据电磁轴承的电流和定转子的气隙可以得到电磁力，这样非接触式的设计减少了机械损耗，相比于传统动平衡机不用考虑轴承的机械磨损，提高了高速状态下的安全性能。

具体的如图1所示，推进装置一21和推进装置二22分别固定在基础平台底座1左右两侧，与驱动单元支架3和支承单元支架一41连接。驱动单元支架3上设有高速驱动单元5，支承单元支架一41和支承单元支架二42上分别连接有支承单元一61和支承单元二62，推进装置一21和推进装置二22可以通过调节驱动单元支架3的位置从而改变驱动单元5及支承单元一61和支承单元二62的位置。支承单元支架一41和支承单元支架二42采用非接触式的电磁轴承在测试过程中可根据电磁轴承的电流和位移读取转子的支撑力。

具体的如图4所示，推进装置一21和推进装置二22分别通过球头关节轴承11与驱动单元支架3和支承单元支架一41柔性连接，补偿推进过程中驱动单元支架3和支承单元支架一41的同轴度误差，以及对支架在移动过程中的径向偏差进行补偿，保证驱动电机和支承单元的同轴度。

基础平台底座1与支承单元支架一41和驱动单元支架3通过驱动滑块与滑轨10连接，支承单元支架一41和驱动单元支架3通过滑轨10沿Z方向运动。优选电缸作为推进装置、感应电机作为高速驱动单元、磁悬浮轴承作为支承单元。根据不同结构的转子，可以通过调节推进装置可以改变驱动单元和支承单元的位置，来测试转子的动平衡性能。

所述的位移测量装置7包括直线导轨71以及设置在直线导轨71上可相对滑动的下滑块73和上滑块74，上滑块74上通过位移传感器支架72安装传感器安装块75，传感器安装块75上安装有位移传感器76，通过调节直线导轨71和下滑块73及上滑块74可改变传感器支架72上位移传感器76的轴向位置，测试转子轴向不同测点的不平衡响应，在测试过程中，通过位移传感器76读取转子的径向跳动位移值，具体的如图2和图3所示，直线导轨71的上端面和位移传感器支架72上分别设置有分度值为1mm总长为1m的刻度78和刻度79，直线导轨71长度视转子长度而定，传感器支架72上的刻度79值与下滑块73侧边对齐，利用下滑块73侧边和直线导轨71上对应的刻度78可以确定位移传感器支架72在Z方向的具体位置。利用上滑块74将位移传感器支架72在Z方向位置初步定位后，通过微调传感器实现传感器的Z方向精确定位。滑块调节旋钮77移动位移传感器支架72实现Y方向的初步定位，传感器安装块75与位移传感器76通过螺纹连接固定，位移传感器76为电涡流传感器，电涡流传感器的测量线性区间较小，通过螺纹可以实现Y方向的精确定位。传感器工装在X方向无法调节，通过计算导轨固定夹具到传感器探头的距离，将直线导轨71固定在支撑座合适的位置，可实现传感器X方向的定位。

如图5所示，所述的转速测量装置8由固定在支承单元支架一41或支承单元支架二42转速传感器支架82安装在转速传感器支架82上的转速传感器81组成，转速传感器支架上，转速传感器81正对转子轴心，用于测试转子的转速，根据电磁轴承的电磁力、位移传感器76的读数和转速传感器81的读数可以得到转子的动平衡精度等级和校正方法。具体的转速传感器81安装在转速传感器支架82上，转速传感器81与转速传感器支架82通过螺纹连接，通过旋紧螺纹可以调节转速传感器81探头与转子端面的距离，使距离在传感器的量程范围内。

本发明使用时具体的测试过程如下：将支承单元支架一41、支承单元支架二42与推进装置一21、推进装置二22连接，安装驱动电机，调节支架至合适位置；分别安装支承单元一61、支承单元二62和电机转子9；安装位移测量装置7，调节位移传感器76各个方向的位置，安装转速测量装置8，调节转速传感器81探头至转子表面的距离；驱动电机使转子在不同转速下运行，根据位移传感器76的测试值，计算转子的动平衡机精度等级并校正。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围；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

1.一种高速电机转子动平衡测试平台，其特征在于：包括基础平台底座（1）以及分别设置在基础平台底座（1）左右两侧的推进装置一（21）和推进装置二（22），推进装置一（21）柔性连接支承单元支架一（41），推进装置二（22）柔性连接驱动单元支架（3），驱动单元支架（3）上固定有驱动单元（5），支承单元支架一（41）和驱动单元（5）之间有支承单元支架二（42），所述的支承单元支架一（41）、支承单元支架二（42）和驱动单元支架（3）底部分别设置有驱动滑块，基础平台底座（1）上设置有与驱动滑块适配的滑轨（10），支承单元支架一（41）和支承单元支架二（42）上分别连接有由电磁轴承和端盖组成的支承单元一（61）和支承单元二（62），所述的支承单元一（61）和支承单元二（62）之间设置有位移测量装置（7）和转速测量装置（8），所述的位移测量装置（7）包括直线导轨（71）以及设置在直线导轨（71）上的下滑块（73）和上滑块（74），上滑块（74）上通过位移传感器支架（72）安装传感器安装块（75），传感器安装块（75）上安装有位移传感器（76），所述的转速测量装置（8）由固定在支承单元支架一（41）或支承单元支架二（42）上的转速传感器支架（82）以及安装在转速传感器支架（82）上的转速传感器（81）组成。

2.根据权利要求1所述的一种高速电机转子动平衡测试平台，其特征在于，所述的推进装置一（21）通过球头关节轴承（11）连接支承单元支架一（41），推进装置二（22）通过球头关节轴承（11）连接驱动单元支架（3）。

3.根据权利要求1所述的一种高速电机转子动平衡测试平台，其特征在于，所述的支承单元支架一（41）和支承单元支架二（42）采用非接触式的电磁轴承。

4.根据权利要求1所述的一种高速电机转子动平衡测试平台，其特征在于，所述的直线导轨（71）上还设置有滑块调节旋钮（77）。

5.根据权利要求1所述的一种高速电机转子动平衡测试平台，其特征在于，所述的位移传感器（76）为电涡流传感器。

6.根据权利要求1所述的一种高速电机转子动平衡测试平台，其特征在于，所述的直线导轨（71）和位移传感器支架（72）上分别设置有分度值为1mm总长为1m的刻度（78）和刻度（79）。