专利名称：用于电火工品伺服加载实验用的异步电机设计方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电火工品伺服加载实验用的异步电机设计方法。
技术背景公知的动态加载试验时的模拟负载已经有很多，且在国内外都有很多的成功应用，但电 火工品的模拟却非常困难，主要原因是电火工品爆炸时间非常短。对于类似于火工品作动展 开机构的高速加载试验，目前国内外采用的方法基本有三种， 一种为风洞吹风，它真实，但 成本太高。第二种为机械式加载，对每一条加载曲线，有一套加载设备，使用比较麻烦，而 且不能实现连续变化的载荷谱，并且系统多余转动惯量引入的多余力矩不容易消除，可信度 差。第三种为电液式加载，电液式加载的负载模拟器可以实现连续加载的载荷曲线，且频带 宽，输出负载力矩大；其缺点是体积大，结构较为复杂，造价相对较高，维护也不方便，而 且也存在由其结构特点所产生的多余力矩，严重地影响了加载精度及系统的响应时间。近年 来国内外在此方面研究虽然不少，但目前尚没有方便且行之有效的解决方法。用伺服电动机取代液压马达的电动加载系统具有体积小，结构简单，成本低，维护使用 方便等优点，采用异步电动机作为伺服电动机能够利用直接转矩控制技术，使得异步电动机 出力大、相应快等优点，将异步电机作为伺服电机无疑是一个理想选择，但是由于电火工品 加载试验对力矩和电机转动惯量的严格要求，目前还没有适合于电火工品伺服加载的短时大 力矩异步电机。公知的5.5& 异步电动机的最大转矩为51化1!1，不能满足电火工品伺服加载的短时大力矩 250N.m的要求。 发明内容为了克服现有技术力矩和转动惯量不匹配的不足，本发明提供一种用于电火工品伺服加 载实验用的异步电机设计方法，通过增加电流密度和增加鼠笼条的长度，可使电机的力矩和 转动惯量匹配。本发用于电火工品伺服加载实验用的异步电机设计方法电火工品伺服加载短时大力矩异 步电机设计方法，其点是包括以下步骤(a) 通过计算，增大电机导线的电流密度，使得能通过较大电流，以增加电机的力矩；(b) 将电机尾部的散热风扇装置去除，将其空间作为电机转子加长部分；(c) 增加电机轴向长度，与电机转子加长部分匹配。 所述电机导线的电流密度取常规值的6倍。 所述电机转子的有效长度是原电机转子长度的1.4倍。本发明的有益效果是由于通过增加电流密度和增加鼠笼条的长度，可使电机的力矩和 转动惯量匹配。与相同功率、相同转动惯量的异步电机相比较，本发明短时大力矩异步电机 实现了短时60Kw的功率输出，电机最大转矩由现有技术的51N.m提高到280N.m，使得整个加 载系统的力伺服有了充分的保证。下面结合实施例对本发明作详细说明。
具体实施方式
电动加载与机械加载或电液加载相比，最大的优点是能够准确的控制加载力矩，并且系 统的响应较快，可以满足快速加载的需求。电动加载中的核心部件是加载产生力矩的电机。如果采用常规异步电机进行加载，则电 机转动惯量太大。加载的目的是模拟实际工作时受到的载荷，因此理想情况下是没有电机转 子以及传动机构的附加转动惯量，但是这种附加转动惯量在加载系统不可避免，因此，需要 在提供足够的力矩条件下尽可能减小转子及传动机构的转动惯量，减小由此引入的多余力矩。 所以需要研制一种大力矩低惯量的异歩电机来满足加载系统的要求。一般情况下为了得到大的力矩，可以选用功率大的电机，但功率大，电机的体积重量大， 由此带来的电机"多余力"也大，这在电火工品高速加载试验中表现特别突出。因此选用大 电机带来的力矩增加的速度赶不上多余力增加的速度，也就是说单纯增加电机功率是不可行 的，因此如何设计电机成为关键技术。下面，具体描述电机设计方法1、 增大电流密度。考虑到电机运行的短时性特点， 一般在2秒以内，可以忽略电机绕组的温升，增大电机 导线的电流密度，使得能通过较大电流，以增加电机的力矩。本设计中的电流密度取常规的6倍。2、 增加鼠笼条的长度。考虑到电机运行的短时性特点，将电机尾部的散热风扇装置去除，将其空间作为电机转 子加长部分。由于电机转子的长度增加，使得电机的额定转矩增大。本设计中的电机转子的 有效长度增加到原电机转子长度的1.4倍。在增加电机力矩的方法中，没有增加电机转子的直径，采用增加电机轴向长度的办法， 电机的转动惯量没有多少变化。采用了增大电流和加长转子长度的办法，使得力矩大为增加。本设计电机最大转矩比常 规电机最大出力可大5.5倍。满足了电火工品伺服加载系统的驱动电机的要求。
权利要求
1、一种用于电火工品伺服加载实验用的异步电机设计方法，其特征包括以下步骤(a)通过计算，增大电机导线的电流密度，使得能通过较大电流，以增加电机的力矩；(b)将电机尾部的散热风扇装置去除，将其空间作为电机转子加长部分；(c)增加电机轴向长度，与电机转子加长部分匹配。
2、 根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于所述电机导线的电流密度取常规值的 6倍。
3、 根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于所述电机转子的有效长度是原电机转 子长度的1.4倍。
全文摘要
本发明公开了一种用于电火工品伺服加载实验用的异步电机设计方法，其点是包括以下步骤(a)通过计算，增大电机导线的电流密度，使得能通过较大电流，以增加电机的力矩；(b)将电机尾部的散热风扇装置去除，将其空间作为电机转子加长部分；(c)增加电机轴向长度，与电机转子加长部分匹配。由于通过增加电流密度和增加鼠笼条的长度，可使电机的力矩和转动惯量匹配。与相同功率、相同转动惯量的异步电机相比较，本发明短时大力矩异步电机实现了短时60Kw的功率输出，电机最大转矩由现有技术的51N.m提高到280N.m，使得整个加载系统的力伺服有了充分的保证。
文档编号H02K15/02GK101127470SQ200710018278
公开日2008年2月20日 申请日期2007年7月17日 优先权日2007年7月17日
发明者辉 林, 蓉 齐 申请人:西北工业大学