CN119555356A - 一种磁环高转速疲劳测试系统和测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机磁环疲劳测试技术领域，尤其涉及一种磁环高转速疲劳测试系统和测试方法。一种磁环高转速疲劳测试系统包括测试设备和控制设备。测试设备包括：测试装置和夹持装置。测试装置包括：驱动机构和安装机构，通过驱动机构驱动安装机构转动。夹持装置包括支撑机构和夹持机构，支撑机构与安装机构可拆卸地连接，夹持机构包括外筒和内筒，通过外筒和内筒夹持磁环，外筒的内径和内筒的外径可调，夹持机构与支撑机构固定连接。控制设备包括：控制装置和检测组件。控制装置控制驱动机构动作。检测组件检测振动信息和温度信息，并且，传输到控制装置进行计算分析。一种磁环高转速疲劳测试系统，其优势在于，能够获得完整的，精确的数据。

Description

一种磁环高转速疲劳测试系统和测试方法

技术领域

本发明涉及电机磁环疲劳测试技术领域，尤其涉及一种磁环高转速疲劳测试系统和测试方法。

背景技术

稀土永磁高速电机中一个重要的零部件环节就是钕铁硼磁环，目前有烧结、粘结和注射三种成型工艺形式。高转速磁体要求转速一般在30000转/分钟以上，具有很好的一体成型能力，防止剥落等，高速旋转工况下永磁体开裂是常见的问题。随着电机的高速化趋势越来越明显，在这些高转速应用场景下，要研究磁体在高速旋转下的抗疲劳情况，以及磁体产品的剥落的质量情况变的非常重要。尤其磁体为转子的时候，不断进行高速高频启动对磁体的要求非常苛刻，不能有磁铁剥落等情况。

现在，针对上述问题，都是通过软件进行研究和分析，例如，公开号为CN112632809A的中国发明专利提出了一种基于脆性疲劳损伤模型的烧结钕铁硼概率寿命计算方法，建立烧结钕铁硼材料的ZWT本构模型；计算烧结钕铁硼材料的寿命，获得烧结钕铁硼材料在不同应力水平下的寿命分布图；建立基于脆性损伤机理的疲劳损伤演化模型；根据烧结钕铁硼材料的寿命分布图拟合疲劳损伤演化模型，获得疲劳损伤演化模型用于烧结钕铁硼材料时的参数分布；根据损伤演化模型用于烧结钕铁硼材料时的参数分布，结合概率密度演化方法，计算烧结钕铁硼材料在不同应力水平下的概率密度曲线。但是在实际电机运行过程中，在不同的转速、运行周期、频率、振动、运行等均能导致的磁环升温等情况导致的磁环破裂、磁粉脱落现象，工况复杂，单纯通过软件分析计算不能获得完整的，精确的数据。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种磁环高转速疲劳测试系统和测试方法，采用通过电机带动磁环在不同的高转速、频繁启停、运行过程中频繁地改变转速等情况下进行测试，检验磁环是否出现破裂或磁粉脱落等现象，解决了不能获得完整的，精确的数据等的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种磁环高转速疲劳测试系统，包括：

测试设备，包括：

测试装置，包括：驱动机构和安装机构，通过所述安装机构安装磁环，通过所述驱动机构驱动所述安装机构转动；

夹持装置，包括支撑机构和夹持机构，所述支撑机构与所述安装机构可拆卸地连接，所述夹持机构包括外筒和内筒，通过所述外筒和所述内筒夹持所述磁环的内径和外径，并且，所述外筒的内径和所述内筒的外径可调，所述夹持机构与所述支撑机构固定连接；

控制设备，包括：

控制装置，控制所述驱动机构动作；

检测组件，检测所述驱动机构的振动信息和所述磁环的温度信息，并且，所述振动信息和所述温度信息传输到所述控制装置进行计算分析。

进一步的，所述支撑机构包括支撑组件和套筒；

所述支撑组件包括固定连接的支撑轴和连接件，所述连接件与所述套筒固定连接，所述夹持机构嵌入所述套筒内，所述外筒与所述套筒的固定连接；

所述支撑轴与所述安装机构连接。

进一步的，所述外筒包括固定连接的外筒体和外筒端板，所述外筒端板与所述套筒固定连接，所述外筒体外周面与所述套筒内径之间具有间隙。

进一步的，所述外筒通过沿轴向相对设置的第一半筒和第二半筒形成。

进一步的，所述内筒包括固定连接的内筒体和内筒端板，所述内筒体的外周面成锥形；

所述内筒体和所述外筒体从所述套筒的两侧相对插入所述套筒的内部；

所述内筒端板位于所述连接件和所述套筒之间，并且，所述连接件、所述内筒端板和所述套筒固定连接。

进一步的，所述安装机构包括刀柄和尾座；

所述刀柄与所述驱动机构连接，所述支撑轴与所述刀柄连接；

所述尾座包括顶针，通过所述顶针与所述磁环抵接连接。

进一步的，所述尾座还包括移动机构和移动座，所述顶针固定在所述移动座上，所述移动座通过所述移动机构驱动相对于所述驱动机构移动；

所述移动机构包括螺杆，所述移动座的底部设有内螺纹凸块，所述内螺纹凸块与所述螺杆螺纹连接。

进一步的，所述驱动机构包括电机；

所述检测组件包括振动传感器和温度传感器，所述振动传感器设置在电机壳体上，所述温度传感器靠近所述顶针设置在所述移动座上。

进一步的，所述测试设备还包括：

外壳体，包括：底板和罩壳，所述测试设备设置在所述底板上，所述罩壳可开启的与所述底板连接；

所述罩壳通过透明材料制成。

一种磁环高转速疲劳测试方法，通过如上任意一项所述的测试系统对磁环进行高转速疲劳测试的方法，所述测试方法包括：

S100、将磁环嵌入外筒内，将外筒嵌入套筒并与套筒固定连接，将内筒从套筒的相对于外筒的另一侧嵌入套筒内，将内筒体插入磁环内直至锥形外锥面紧密地与磁环抵接为止，将支撑组件、内筒和套筒固定连接，将支撑轴固定在刀柄上，通过尾座的顶针顶紧磁环；

S200、检测操作：

S210、恒速检测

S211、以第一预设转速启动驱动机构，以至少两个预设运行时间反复至少实行两次转动和停止操作；

S212、至少以第二预设转速启动驱动机构再重复一次步骤S211检测；

S220、变速检测

以第三预设转速启动驱动机构，以至少两个预设运行时间反复至少实行两次转动和停止操作，在驱动机构运行时间内至少改变一次转速；

S300、间隔预设检测时间接收电机的振动信息和磁环的温度信息，并将振动信息和温度信息传送到控制装置，输出数据；

S400、检测磁环的异常变化，包括裂纹和磁粉脱落。

相对于现有技术，本发明所述的一种磁环高转速疲劳测试系统和测试方法，具有以下优势：

本技术方案优点在于采用通过电机带动磁环在不同的高转速、频繁启停、运行过程中频繁地改变转速等情况下进行测试，检验磁环是否出现破裂或磁粉脱落等现象，能够获得完整的，精确的数据。

附图说明

图1为本发明的实施例所述的磁环高转速疲劳测试系统的立体图；

图2为本发明的实施例所述的测试设备的立体图；

图3为本发明的实施例所述的夹持装置的立体图；

图4为本发明的实施例所述的测试装置的立体图。

附图标记说明：

100-测试设备，110-夹持装置，111-夹持机构，1111-外筒，11111-外筒端板，11112-外筒体，1112-内筒，11121-内筒端板，11122-内筒体，112-支撑机构，1121-支撑组件，11211-支撑轴，11212-连接件，1122-套筒，120-测试装置，121-驱动机构，1211-电机，1212-电机壳体，122-安装机构，1221-顶针，1222-刀柄，1223-尾座，12231-移动座，12232-移动机构，130-外壳体，131-罩壳，132-底板，200-控制设备，210-控制装置，220-检测组件，221-振动传感器，222-温度传感器，300-磁环。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明中涉及“第一”、“第二”、“上”、“下”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“上”、“下”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当实施例之间的技术方案能够实现结合的，均在本发明要求的保护范围之内。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，一种磁环高转速疲劳测试系统，包括：测试设备100和控制设备200。如图2所示，测试设备100包括：测试装置120和夹持装置110。如图4所示，测试装置120包括：驱动机构121和安装机构122，通过所述安装机构122安装磁环300，通过所述驱动机构121驱动所述安装机构122转动。如图3所示，夹持装置110包括支撑机构112和夹持机构111，所述支撑机构112与所述安装机构122可拆卸地连接，所述夹持机构111包括外筒1111和内筒1112，通过所述外筒1111和所述内筒1112夹持所述磁环300的内径和外径，并且，所述外筒1111的内径和所述内筒1112的外径可调，所述夹持机构111与所述支撑机构112固定连接。控制设备200包括：控制装置210和检测组件220。控制装置210控制所述驱动机构121动作。检测组件220检测所述驱动机构121的振动信息和所述磁环300的温度信息，并且，所述振动信息和所述温度信息传输到所述控制装置210进行计算分析。

通过驱动机构121驱动磁环300转动，进行高转速下的抗疲劳测试。通过调节外筒1111的内径和内筒1112的外径可以适应不同内外径的磁环300。通过夹持装置110夹持磁环300后固定在测试装置120上，通过控制装置210控制驱动机构121启动，磁环300在高速转动时，通过检测组件220检测磁环300的振动信息和温度信息，控制装置210对其进行计算分析后获得磁环300在高转速情况下的疲劳测试结果。相对于软件分析结果，本申请的测试系统在实际告诉转动的情况下，根据实际工况获得疲劳结果，获得了完整的，精确的数据。

进一步的，所述支撑机构112包括支撑组件1121和套筒1122。所述支撑组件1121包括固定连接的支撑轴11211和连接件11212，所述连接件11212与所述套筒1122固定连接，所述夹持机构111嵌入所述套筒1122内，所述外筒1111与所述套筒1122的固定连接。所述支撑轴11211与所述安装机构122连接。

支撑组件1121的支撑轴11211与安装机构122连接，连接件11212与套筒1122固定连接，磁环300通过夹持机构111嵌入套筒1122内，并且，夹持机构111与套筒1122固定连接，使得驱动机构121的动力可以驱动夹持装置110转动。

进一步的，所述外筒1111包括固定连接的外筒体11112和外筒端板11111，所述外筒端板11111与所述套筒1122固定连接，所述外筒体11112外周面与所述套筒1122内径之间具有间隙。

磁环300嵌入外筒体11112的内部，外筒体11112的外径与套筒1122的内径之间具有间隙，可以适应不同外径的磁环300。外筒端板11111与套筒1122固定连接形成一体。优选的，外筒1111采用铜材料制成，便于传导磁环300产生的热量，方便获得温度信息。

进一步的，所述外筒1111通过沿轴向相对设置的第一半筒和第二半筒形成。

外筒1111沿轴向分成两半，分别为第一半筒和第二半筒，便于适应各种磁环300的外径。

进一步的，所述内筒1112包括固定连接的内筒体11122和内筒端板11121，所述内筒体11122的外周面成锥形。所述内筒体11122和所述外筒体11112从所述套筒1122的两侧相对插入所述套筒1122的内部。所述内筒端板11121位于所述连接件11212和所述套筒1122之间，并且，所述连接件11212、所述内筒端板11121和所述套筒1122固定连接。

内筒体11122的外周面成锥形，插入磁环300内部后，锥形的外周面可以适应各种内径的磁环300。外周面与磁环300抵接后，连接件11212、内筒端板11121和套筒1122固定连接形成一体。内筒体11122与磁环300内径抵接后，外筒1111的第一半筒和第二半筒随之扩大或缩小以适应磁环300的外径。

进一步的，所述安装机构122包括刀柄1222和尾座1223。所述刀柄1222与所述驱动机构121连接，所述支撑轴11211与所述刀柄1222连接。所述尾座1223包括顶针1221，通过所述顶针1221与所述磁环300抵接连接。

刀柄1222与驱动机构121连接，支撑轴11211插入刀柄1222内部固定后，通过顶针1221抵接磁环300端面实现对磁环300的固定。

进一步的，所述尾座1223还包括移动机构12232和移动座12231，所述顶针1221固定在所述移动座12231上，所述移动座12231通过所述移动机构12232驱动相对于所述驱动机构121移动。所述移动机构12232包括螺杆，所述移动座12231的底部设有内螺纹凸块，所述内螺纹凸块与所述螺杆螺纹连接。

为了适应各种长度的夹持磁环300后的夹持机构111，同时便于安装，尾座1223为可移动结构。在本实施例中，移动机构12232为螺杆螺母传动机构，也可以采用液压、电推杆等其他机构。

进一步的，所述驱动机构121包括电机1211；所述检测组件220包括振动传感器221和温度传感器222，所述振动传感器221设置在电机壳体1212上，所述温度传感器222靠近所述顶针1221设置在所述移动座12231上。

振动传感器221设置在电机壳体1212上可以利用电机壳体1212的空闲位置，同时可以接收振动的准确信息。铜制的外筒1111靠近顶针1221，利用顶针1221附近的移动座12231的空闲位置设置温度传感器222可以接收到准确的磁环300温度信息。

进一步的，所述测试设备100还包括：外壳体130，包括：底板132和罩壳131，所述测试设备100设置在所述底板132上，所述罩壳131可开启的与所述底板132连接。所述罩壳131通过透明材料制成。

优选的，设置透明的罩壳131在测试过程中可以避免脱落的磁粉飞溅到外部，避免导致人身伤害，保护环境整洁。还可以避免在高速运转情况下，各部件因固定不牢导致的飞出测试装置120的情况发生。

一种磁环高转速疲劳测试方法，通过如上任意一项所述的测试系统对磁环进行高转速疲劳测试的方法，所述测试方法包括：

S100、将磁环嵌入外筒内，将外筒嵌入套筒并与套筒固定连接，将内筒1112从套筒的相对于外筒的另一侧嵌入套筒内，将内筒1112体插入磁环内直至锥形外锥面紧密地与磁环抵接为止，将支撑组件、内筒1112和套筒固定连接，将支撑轴固定在刀柄上，通过尾座的顶针顶紧磁环；

S200、检测操作：

S210、恒速检测

S211、以第一预设转速启动驱动机构，以至少两个预设运行时间反复至少实行两次转动和停止操作；

S212、至少以第二预设转速启动驱动机构再重复一次步骤S211检测；

S220、变速检测

以第三预设转速启动驱动机构，以至少两个预设运行时间反复至少实行两次转动和停止操作，在驱动机构运行时间内至少改变一次转速；

S300、间隔预设检测时间接收电机的振动信息和磁环的温度信息，并将振动信息和温度信息传送到控制装置，输出数据；

S400、检测磁环的异常变化，包括裂纹和磁粉脱落。

优选的，转速设置在10000转/分钟-50000转/分钟。运行时间可以为10分钟、20分钟等。通过上述方法实现了在不同转速、不同的运行时间、不同的启停频率，不同的转速变化的各种运转过程中的磁环疲劳情况的测试。获得了完整的，精确的数据。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种磁环高转速疲劳测试系统，其特征在于，包括：

测试设备(100)，包括：

测试装置(120)，包括：驱动机构(121)和安装机构(122)，通过所述安装机构(122)安装磁环(300)，通过所述驱动机构(121)驱动所述安装机构(122)转动；

夹持装置(110)，包括支撑机构(112)和夹持机构(111)，所述支撑机构(112)与所述安装机构(122)可拆卸地连接，所述夹持机构(111)包括外筒(1111)和内筒(1112)，通过所述外筒(1111)和所述内筒(1112)夹持所述磁环(300)的内径和外径，并且，所述外筒(1111)的内径和所述内筒(1112)的外径可调，所述夹持机构(111)与所述支撑机构(112)固定连接；

控制设备(200)，包括：

控制装置(210)，控制所述驱动机构(121)动作；

检测组件(220)，检测所述驱动机构(121)的振动信息和所述磁环(300)的温度信息，并且，所述振动信息和所述温度信息传输到所述控制装置(210)进行计算分析。

2.根据权利要求1所述的磁环高转速疲劳测试系统，其特征在于，所述支撑机构(112)包括支撑组件(1121)和套筒(1122)；

所述支撑组件(1121)包括固定连接的支撑轴(11211)和连接件(11212)，所述连接件(11212)与所述套筒(1122)固定连接，所述夹持机构(111)嵌入所述套筒(1122)内，所述外筒(1111)与所述套筒(1122)的固定连接；

所述支撑轴(11211)与所述安装机构(122)连接。

3.根据权利要求2所述的磁环高转速疲劳测试系统，其特征在于，

所述外筒(1111)包括固定连接的外筒体(11112)和外筒端板(11111)，所述外筒端板(11111)与所述套筒(1122)固定连接，所述外筒体(11112)外周面与所述套筒(1122)内径之间具有间隙。

4.根据权利要求3所述的磁环高转速疲劳测试系统，其特征在于，所述外筒(1111)通过沿轴向相对设置的第一半筒和第二半筒形成。

5.根据权利要求4所述的磁环高转速疲劳测试系统，其特征在于，

所述内筒(1112)包括固定连接的内筒体(11122)和内筒端板(11121)，所述内筒体(11122)的外周面成锥形；

所述内筒体(11122)和所述外筒体(11112)从所述套筒(1122)的两侧相对插入所述套筒(1122)的内部；

所述内筒端板(11121)位于所述连接件(11212)和所述套筒(1122)之间，并且，所述连接件(11212)、所述内筒端板(11121)和所述套筒(1122)固定连接。

6.根据权利要求5所述的磁环高转速疲劳测试系统，其特征在于，所述安装机构(122)包括刀柄(1222)和尾座(1223)；

所述刀柄(1222)与所述驱动机构(121)连接，所述支撑轴(11211)与所述刀柄(1222)连接；

所述尾座(1223)包括顶针(1221)，通过所述顶针(1221)与所述磁环(300)抵接连接。

7.根据权利要求6所述的磁环高转速疲劳测试系统，其特征在于，

所述尾座(1223)还包括移动机构(12232)和移动座(12231)，所述顶针(1221)固定在所述移动座(12231)上，所述移动座(12231)通过所述移动机构(12232)驱动相对于所述驱动机构(121)移动；

所述移动机构(12232)包括螺杆，所述移动座(12231)的底部设有内螺纹凸块，所述内螺纹凸块与所述螺杆螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的磁环高转速疲劳测试系统，其特征在于，所述驱动机构(121)包括电机壳体(1212)；

所述检测组件(220)包括振动传感器(221)和温度传感器(222)，所述振动传感器(221)设置在电机壳体(1212)壳体上，所述温度传感器(222)靠近所述顶针(1221)设置在所述移动座(12231)上。

9.根据权利要求1所述的磁环高转速疲劳测试系统，其特征在于，所述测试设备(100)还包括：

外壳体(130)，包括：底板(132)和罩壳(131)，所述测试设备(100)设置在所述底板(132)上，所述罩壳(131)可开启的与所述底板(132)连接；

所述罩壳(131)通过透明材料制成。

10.一种磁环高转速疲劳测试方法，其特征在于，通过如权利要求1-9任意一项所述的测试系统对磁环进行高转速疲劳测试的方法，所述测试方法包括：

S100、将磁环嵌入外筒内，将外筒嵌入套筒并与套筒固定连接，将内筒从套筒的相对于外筒的另一侧嵌入套筒内，将内筒体插入磁环内直至锥形外锥面紧密地与磁环抵接为止，将支撑组件、内筒和套筒固定连接，将支撑轴固定在刀柄上，通过尾座的顶针顶紧磁环；

S200、检测操作：

S210、恒速检测

S211、以第一预设转速启动驱动机构，以至少两个预设运行时间反复至少实行两次转动和停止操作；

S212、至少以第二预设转速启动驱动机构再重复一次步骤S211检测；

S220、变速检测

以第三预设转速启动驱动机构，以至少两个预设运行时间反复至少实行两次转动和停止操作，在驱动机构运行时间内至少改变一次转速；

S300、间隔预设检测时间接收电机的振动信息和磁环的温度信息，并将振动信息和温度信息传送到控制装置，输出数据；

S400、检测磁环的异常变化，包括裂纹和磁粉脱落。