一种基于热量导出的电机铁损定量检测装置及方法与流程

本发明涉及一种电机铁损定量检测装置及方法，尤其是涉及一种基于热量导出的电机铁损定量检测装置及方法。

背景技术：

电机的损耗分为铜损、铁损和机械损耗，这三种损耗是影响电机工作效率的主要因素。由于铁损和机械损在设计过程中引入较多的经验参数，如何准确定量将铜损、铁损和机械损剥离一直是困扰电机行业的一个技术难题。高速电机与常速电机相比，由于极高的转速，铁损与机械损耗相当大。因此，准确分离电机铁损将为高速电机设计改进提供科学指导。

在电机效率设计阶段关于铁损的计算需要引用硅钢片厂家提供的材料铁损参数。硅钢片厂家采用爱泼斯坦方圈测试方法进行电工钢片铁损测试。然而，该方法存在着试样的制作和装入繁琐、需要进行去应力退火、浪费大量试样材料等缺点,而且测试仪器体积庞大,不适合于电机铁损现场检测的需求。

爱泼斯坦方圈测试是针对原材料标准样品进行的测试，不能正确反映硅钢片经过冲压、铆叠、精磨等工艺处理以及装配到电机本体后的实际状态下铁损参数的变化。同时，电机整体中还存在一些其他磁性材料制成的零部件，在交变磁场作用下这些零部件同样会产生铁损。所以，仅采用爱泼斯坦方圈测试结果进行铁损计算与实际整机铁损有较大差异，针对整机的铁损测量需要进一步探索。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作简单、测量结果真实准确的基于热量导出的电机铁损定量检测装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于热量导出的电机铁损定量检测装置，其特征在于，该装置包括隔热保 温容器、导热介质、励磁单元、待测电机本体和温度测量元件，所述的导热介质均匀分布于所述的隔热保温容器中，所述的励磁单元和温度测量元件放置于保温容器中；

将待测电机本体放置于所述的隔热保温容器中，励磁单元作用于待测电机本体产生铁损并发热，发出的热量通过所述的导热介质导出，所述的温度测量元件测量导热介质的温度变化后计算得到电机铁损。

所述的励磁单元包括待测电机充磁转子、用于搅动所述的导热介质的搅流叶片和拖动电机，所述的搅流叶片和拖动电机分别连接在所述的待测电机充磁转子的转轴上。

所述的导热介质为流体导热介质。

所述的隔热保温容器中安装有用于固定待测电机本体的保持架。

所述的温度测量元件包括依次连接的温度传感器和数据处理器，所述的温度传感器放置在隔热保温容器中。

该检测方法包括以下步骤：

(1)装配待测电机本体，测得其质量为M，并将其安装在隔热保温容器中；

(2)向隔热保温容器中注入质量为m、比热容为C的导热介质；

(3)将励磁单元中的待测电机充磁转子插入待测电机本体并固定在隔热保温容器中；

(4)拖动电机对待测电机本体施加交变励磁载荷，稳定工作设定的时间t，通过温度测量元件测量导热介质温度变化大小为ΔT；

(5)根据导热介质温度变化大小ΔT计算所需的能量Q，其计算公式为：Q＝CmΔT；

(6)将能量大小换算为待测电机本体铁损功率P，其计算公式为P＝Q/t；

(7)将铁损功率换算定子铁损材料参数PFE，其计算公式为PFE＝P/M。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)该检测方法针对整机级别测试，结果更接近实际工况，数据更可靠；

(2)该检测方法针对考虑了磁性材料加工工艺和装配工艺对铁损参数的影响，结果更可靠；

(3)该检测方法测试原理只计入磁性材料的铁损发热，不存在机械损和铜损，操作简单，结果可靠；

(4)该检测方法可以将电机损耗(铜损/铁损/机械损)细分剥离，为后续改进提供科学指导；

(5)该检测方法特别适用于中小电机的整机铁损检测；

(6)得出的结果可以直接修正电机有限元模型，使后续仿真结果更可靠。

附图说明

图1为本发明基于热量导出的电机铁损定量检测装置的结构示意图。

图中，1为待测电机本体，2为待测电机充磁转子，3为搅流叶片，4为拖动电机，5为隔热保温容器，6为温度测量元件，7为保持架，8为导热介质。

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说明。

实施例

如图1所示，一种基于热量导出的电机铁损定量检测装置包括隔热保温容器5、导热介质8、励磁单元、待测电机本体1和温度测量元件6，所述的导热介质8为流体导热介质8均匀分布于隔热保温容器5中，所述的励磁单元和温度测量元件6固定于保温容器中，其中采用隔热保温容器5是为了减少系统与外界环境发生热交换。所述的励磁单元包括待测电机充磁转子2、用于搅动所述的导热介质8的搅流叶片3和拖动电机4，所述的搅流叶片3和拖动电机4分别连接在所述的待测电机充磁转子2的转轴上。另外隔热保温容器5中还安装有用于固定待测电机本体1的保持架7。按实际工况，通过励磁单元使待测电机本体1产生铁损并发热，铁损产生的热量被导热介质8导出，利用温度测量元件6测量导热介质8的温度变化，最后计算待测电机本体1的发热量，进一步可以得出铁损等相关参数。其中需要利用搅流叶片3搅动导热介质8，使热量快速导出并且均匀受热，保证温度测量元件6示值可信。为了使导热介质8温升明显且便于测量，可以采用多个被测电机本体1同时实验。

本发明一种基于热量导出的电机铁损定量检测方法具体包括以下步骤：

(1)装配待测电机本体1，测得其质量为M(Kg)，并将其安装在隔热保温容器5中的保持架7上；

(2)向隔热保温容器5中注入质量为m(Kg)、比热容为C(J/Kg℃)的流 体导热介质8；

(3)将励磁单元中的待测电机充磁转子2插入待测电机本体1并固定在隔热保温容器5中；

(4)通过拖动电机4对待测电机本体1施加交变励磁载荷，稳定工作设定的时间t(s)，测量导热介质8温度变化大小为ΔT(℃)。

(5)根据导热介质8温度变化大小ΔT计算所需的能量Q(J)，其计算公式为：Q＝CmΔT；

(6)将能量大小换算为待测电机本体1铁损功率P(W)，其计算公式为P＝Q/t；

(7)将铁损功率换算定子铁损材料参数P_FE(W/Kg)，其计算公式为P_FE＝P/M。