本發(fā)明涉及一種電機(jī)鐵損定量檢測(cè)裝置及方法，尤其是涉及一種基于熱量導(dǎo)出的電機(jī)鐵損定量檢測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

電機(jī)的損耗分為銅損、鐵損和機(jī)械損耗，這三種損耗是影響電機(jī)工作效率的主要因素。由于鐵損和機(jī)械損在設(shè)計(jì)過(guò)程中引入較多的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，如何準(zhǔn)確定量將銅損、鐵損和機(jī)械損剝離一直是困擾電機(jī)行業(yè)的一個(gè)技術(shù)難題。高速電機(jī)與常速電機(jī)相比，由于極高的轉(zhuǎn)速，鐵損與機(jī)械損耗相當(dāng)大。因此，準(zhǔn)確分離電機(jī)鐵損將為高速電機(jī)設(shè)計(jì)改進(jìn)提供科學(xué)指導(dǎo)。

在電機(jī)效率設(shè)計(jì)階段關(guān)于鐵損的計(jì)算需要引用硅鋼片廠家提供的材料鐵損參數(shù)。硅鋼片廠家采用愛(ài)潑斯坦方圈測(cè)試方法進(jìn)行電工鋼片鐵損測(cè)試。然而，該方法存在著試樣的制作和裝入繁瑣、需要進(jìn)行去應(yīng)力退火、浪費(fèi)大量試樣材料等缺點(diǎn),而且測(cè)試儀器體積龐大,不適合于電機(jī)鐵損現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的需求。

愛(ài)潑斯坦方圈測(cè)試是針對(duì)原材料標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行的測(cè)試，不能正確反映硅鋼片經(jīng)過(guò)沖壓、鉚疊、精磨等工藝處理以及裝配到電機(jī)本體后的實(shí)際狀態(tài)下鐵損參數(shù)的變化。同時(shí)，電機(jī)整體中還存在一些其他磁性材料制成的零部件，在交變磁場(chǎng)作用下這些零部件同樣會(huì)產(chǎn)生鐵損。所以，僅采用愛(ài)潑斯坦方圈測(cè)試結(jié)果進(jìn)行鐵損計(jì)算與實(shí)際整機(jī)鐵損有較大差異，針對(duì)整機(jī)的鐵損測(cè)量需要進(jìn)一步探索。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種操作簡(jiǎn)單、測(cè)量結(jié)果真實(shí)準(zhǔn)確的基于熱量導(dǎo)出的電機(jī)鐵損定量檢測(cè)裝置及方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于熱量導(dǎo)出的電機(jī)鐵損定量檢測(cè)裝置，其特征在于，該裝置包括隔熱保 溫容器、導(dǎo)熱介質(zhì)、勵(lì)磁單元、待測(cè)電機(jī)本體和溫度測(cè)量元件，所述的導(dǎo)熱介質(zhì)均勻分布于所述的隔熱保溫容器中，所述的勵(lì)磁單元和溫度測(cè)量元件放置于保溫容器中；

將待測(cè)電機(jī)本體放置于所述的隔熱保溫容器中，勵(lì)磁單元作用于待測(cè)電機(jī)本體產(chǎn)生鐵損并發(fā)熱，發(fā)出的熱量通過(guò)所述的導(dǎo)熱介質(zhì)導(dǎo)出，所述的溫度測(cè)量元件測(cè)量導(dǎo)熱介質(zhì)的溫度變化后計(jì)算得到電機(jī)鐵損。

所述的勵(lì)磁單元包括待測(cè)電機(jī)充磁轉(zhuǎn)子、用于攪動(dòng)所述的導(dǎo)熱介質(zhì)的攪流葉片和拖動(dòng)電機(jī)，所述的攪流葉片和拖動(dòng)電機(jī)分別連接在所述的待測(cè)電機(jī)充磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上。

所述的導(dǎo)熱介質(zhì)為流體導(dǎo)熱介質(zhì)。

所述的隔熱保溫容器中安裝有用于固定待測(cè)電機(jī)本體的保持架。

所述的溫度測(cè)量元件包括依次連接的溫度傳感器和數(shù)據(jù)處理器，所述的溫度傳感器放置在隔熱保溫容器中。

該檢測(cè)方法包括以下步驟：

(1)裝配待測(cè)電機(jī)本體，測(cè)得其質(zhì)量為M，并將其安裝在隔熱保溫容器中；

(2)向隔熱保溫容器中注入質(zhì)量為m、比熱容為C的導(dǎo)熱介質(zhì)；

(3)將勵(lì)磁單元中的待測(cè)電機(jī)充磁轉(zhuǎn)子插入待測(cè)電機(jī)本體并固定在隔熱保溫容器中；

(4)拖動(dòng)電機(jī)對(duì)待測(cè)電機(jī)本體施加交變勵(lì)磁載荷，穩(wěn)定工作設(shè)定的時(shí)間t，通過(guò)溫度測(cè)量元件測(cè)量導(dǎo)熱介質(zhì)溫度變化大小為ΔT；

(5)根據(jù)導(dǎo)熱介質(zhì)溫度變化大小ΔT計(jì)算所需的能量Q，其計(jì)算公式為：Q＝CmΔT；

(6)將能量大小換算為待測(cè)電機(jī)本體鐵損功率P，其計(jì)算公式為P＝Q/t；

(7)將鐵損功率換算定子鐵損材料參數(shù)PFE，其計(jì)算公式為PFE＝P/M。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)該檢測(cè)方法針對(duì)整機(jī)級(jí)別測(cè)試，結(jié)果更接近實(shí)際工況，數(shù)據(jù)更可靠；

(2)該檢測(cè)方法針對(duì)考慮了磁性材料加工工藝和裝配工藝對(duì)鐵損參數(shù)的影響，結(jié)果更可靠；

(3)該檢測(cè)方法測(cè)試原理只計(jì)入磁性材料的鐵損發(fā)熱，不存在機(jī)械損和銅損，操作簡(jiǎn)單，結(jié)果可靠；

(4)該檢測(cè)方法可以將電機(jī)損耗(銅損/鐵損/機(jī)械損)細(xì)分剝離，為后續(xù)改進(jìn)提供科學(xué)指導(dǎo)；

(5)該檢測(cè)方法特別適用于中小電機(jī)的整機(jī)鐵損檢測(cè)；

(6)得出的結(jié)果可以直接修正電機(jī)有限元模型，使后續(xù)仿真結(jié)果更可靠。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明基于熱量導(dǎo)出的電機(jī)鐵損定量檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1為待測(cè)電機(jī)本體，2為待測(cè)電機(jī)充磁轉(zhuǎn)子，3為攪流葉片，4為拖動(dòng)電機(jī)，5為隔熱保溫容器，6為溫度測(cè)量元件，7為保持架，8為導(dǎo)熱介質(zhì)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例

如圖1所示，一種基于熱量導(dǎo)出的電機(jī)鐵損定量檢測(cè)裝置包括隔熱保溫容器5、導(dǎo)熱介質(zhì)8、勵(lì)磁單元、待測(cè)電機(jī)本體1和溫度測(cè)量元件6，所述的導(dǎo)熱介質(zhì)8為流體導(dǎo)熱介質(zhì)8均勻分布于隔熱保溫容器5中，所述的勵(lì)磁單元和溫度測(cè)量元件6固定于保溫容器中，其中采用隔熱保溫容器5是為了減少系統(tǒng)與外界環(huán)境發(fā)生熱交換。所述的勵(lì)磁單元包括待測(cè)電機(jī)充磁轉(zhuǎn)子2、用于攪動(dòng)所述的導(dǎo)熱介質(zhì)8的攪流葉片3和拖動(dòng)電機(jī)4，所述的攪流葉片3和拖動(dòng)電機(jī)4分別連接在所述的待測(cè)電機(jī)充磁轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)軸上。另外隔熱保溫容器5中還安裝有用于固定待測(cè)電機(jī)本體1的保持架7。按實(shí)際工況，通過(guò)勵(lì)磁單元使待測(cè)電機(jī)本體1產(chǎn)生鐵損并發(fā)熱，鐵損產(chǎn)生的熱量被導(dǎo)熱介質(zhì)8導(dǎo)出，利用溫度測(cè)量元件6測(cè)量導(dǎo)熱介質(zhì)8的溫度變化，最后計(jì)算待測(cè)電機(jī)本體1的發(fā)熱量，進(jìn)一步可以得出鐵損等相關(guān)參數(shù)。其中需要利用攪流葉片3攪動(dòng)導(dǎo)熱介質(zhì)8，使熱量快速導(dǎo)出并且均勻受熱，保證溫度測(cè)量元件6示值可信。為了使導(dǎo)熱介質(zhì)8溫升明顯且便于測(cè)量，可以采用多個(gè)被測(cè)電機(jī)本體1同時(shí)實(shí)驗(yàn)。

本發(fā)明一種基于熱量導(dǎo)出的電機(jī)鐵損定量檢測(cè)方法具體包括以下步驟：

(1)裝配待測(cè)電機(jī)本體1，測(cè)得其質(zhì)量為M(Kg)，并將其安裝在隔熱保溫容器5中的保持架7上；

(2)向隔熱保溫容器5中注入質(zhì)量為m(Kg)、比熱容為C(J/Kg℃)的流 體導(dǎo)熱介質(zhì)8；

(3)將勵(lì)磁單元中的待測(cè)電機(jī)充磁轉(zhuǎn)子2插入待測(cè)電機(jī)本體1并固定在隔熱保溫容器5中；

(4)通過(guò)拖動(dòng)電機(jī)4對(duì)待測(cè)電機(jī)本體1施加交變勵(lì)磁載荷，穩(wěn)定工作設(shè)定的時(shí)間t(s)，測(cè)量導(dǎo)熱介質(zhì)8溫度變化大小為ΔT(℃)。

(5)根據(jù)導(dǎo)熱介質(zhì)8溫度變化大小ΔT計(jì)算所需的能量Q(J)，其計(jì)算公式為：Q＝CmΔT；

(6)將能量大小換算為待測(cè)電機(jī)本體1鐵損功率P(W)，其計(jì)算公式為P＝Q/t；

(7)將鐵損功率換算定子鐵損材料參數(shù)P_FE(W/Kg)，其計(jì)算公式為P_FE＝P/M。