专利名称：电机加载装置的制作方法
技术领域：
电机加载装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种电机加载装置，更具体地，涉及用于电机控制器性能测试中的电机加载装置。
背景技术：
[0002]在电气行业中，往往需要对电机控制器进行性能测试。在测试中，电机控制器与电机加载装置相连接，该电机加载装置为电机控制器提供处于不同负载下的电机，从而使得能够模拟电机控制器对不同负载下电机的控制效果，进而实现电机控制器性能测试的目的。[0003]传统上，如图1所示，电机加载装置1使用两个电机对拖结构，其中一个电机11与外部的待测性能的电机控制器相连，作为其控制目标(为了方便表述，在此及后，与待测性能的电机控制器相连的电机有时简称为“待测电机”)；而另一个电机13为加载电机，通过联轴器12与电机11连接在一起，从而为电机11提供负载。[0004]电机控制器与电机是功率相匹配的，因此，当测试不同功率的电机控制器时，往往需要更换与之相匹配的功率大小的待测电机。例如，一个2. 2kff的电机控制器需要连接 2. 2kff或者3kW的待测电机，如果需要测试4kW的电机控制器，则必须将原待测电机更换为 4kW或者5. 5kW的电机。特别地，有时甚至还需要更换不同功率的加载电机以便为待测电机提供合适的负载，从而相当于需要更换掉整个加载装置。由于电机之间的机械连接相对复杂，且需要保证高精度的同轴度，因此，对安装人员提出了较高的技术要求，否则，差的电机连接可能导致剧烈振动、电机跳动、联轴器损坏、电机损坏、速度反馈失真等一系列问题。因此，上述更换/安装工作费时、费力且存在损坏零部件的风险。另一方面，更换/安装操作还将不可避免地加速机械连接部例如联轴器的磨损及老化，进而降低整个装置的精度，并减少整个装置的使用寿命。[0005]因此，现有技术中亟需一种新的电机加载装置，其能够减少甚至消除上述问题。 实用新型内容[0006]本实用新型的目的是提供一种能够至少部分地解决上述问题的电机加载装置。[0007]为了解决上述技术问题，在此创新性地提出采用多个串联连接的电机作为电机加载装置的构思。具体来讲，利用至少三个电机，例如三个、四个、五个或者更多的电机串联在一起来构成电机加载装置。这些串联在一起的电机可以具有不同的功率大小，例如，从左到右逐渐增大的功率。可以选择其中任意一个电机为待测电机，与待测性能的电机控制器相连，其余一个、两个、三个或者更多的电机作为加载电机，这些加载电机在电机控制器性能测试中的共同为待测电机提供负载，在该情形下，如果待测电机与加载电机数量之和小于总的电机数量，则电机中除了待测电机与加载电机之外的电机作为空置电机，在电机控制器测试中总是处于空置状态，不提供任何力矩或者转速输出，即不为待测电机提供任何负载，此时，该空置电机实际上可以视作联轴器。[0008]根据本实用新型的上述实用新型构思，电机加载装置可以例如由1. lkff,2. 2kW、 3kW、5. 5kff的四个电机串联连接组成。这样构造的电机加载装置可以至少带来以下有益技术效果的一种或多种[0009]1、由于可以选择多个电机中的任意一个电机，例如5. 5kff的电机，作为待测电机， 因此实际上电机加载装置可以提供多个功率等级的待测电机，从而解决了传统的单一加载装置只能提供单个功率范围的待测电机的不足。[0010]2、由于可以选择多个电机中的一个或多个电机作为加载电机，因此通过适当选择加载电机的功率大小以及不同功率大小的加载电机的组合，可以灵活地为选择的待测电机提供适当的负载，也就是说，可以从电机加载装置中既有的电机中选择合适的电机组合来为待测电机提供加载，而不需要额外的新的电机，从而有利于降低整个测试成本。例如，对于上述四个电机的加载装置的例子，如果选择3kW的电机为待测电机，则可以选择1. Ikff, 2. 2kff的两个电机为加载电机，相应地，在该情形下，5. 5kff的电机为空置电机。如果选择 5. 5kff的电机为待测电机，则可以选择1. lkff,2. 2kW和3kW的三个电机为加载电机。[0011]3、进一步地，上述待测电机和/或加载电机的选择可以通过选择器/控制器自动进行，而不必人工地改变电气连接，因此，降低了人力成本以及改变电气连接可能造成的材料损耗。[0012]4、本发明的电机加载装置在初次搭建配置完成后，不需要随着待测电机控制器的功率不同而更换不同的待测电机以及相应的加载电机，即，整个电机加载装置仅需要初次搭建，没有后续的拆卸、再安装以及更换等操作，相应地，避免了拆卸、再安装以及更换操作所产生的一系列不利后果，例如，再次连接可能损坏装置的机械部分，例如联轴器，从而造成精度降低或者带来可能的振动；再次连接操作对技术人员具有一定的技术要求；再次连接操作费时费力；更换新的电机以及相应的配件，不可避免地引起测试成本上升等。[0013]5、由上述分析可以看出，本实用新型的电机加载装置具有更广的功率适用范围， 对于不同功率的待测电机控制器，不需要频繁更换电机，因此从根本上彻底解决了现有技术中频繁更换电机所带来的时间成本、人力成本和材料成本等方面的问题。[0014]根据上述构思，在本实用新型的一个实施例中，提供一种用于电机控制器性能测试中的电机加载装置，其中，该电机加载装置包括至少三个电机，所述至少三个电机的输出轴机械地串联连接在一起，并且所述至少三个电机中的任意一个电机作为第一电机，该第一电机与待测性能的电机控制器连接，作为所述待测性能的电机控制器的控制目标，该至少三个电机中的其余电机中的至少一个电机作为加载电机，该加载电机为所述第一电机提供负载。在此，“第一电机”即为在本实用新型中其它多处提及的与待测性能的电机控制器相连接的“待测电机”，二者仅仅是称谓不同以便于表述，没有任何实质性差异。在该实施例中，可能的是，所述至少三个电机中除所述第一电机之外的电机全部为加载电机。或者，所述至少三个电机中除所述第一电机之外的电机中的一部分电机为加载电机而其余电机为空置电机，所述空置电机在电机控制器性能测试中总是处于空置状态，不产生任何输出，从而不为所述第一电机提供任何负载。[0015]在本实用新型的上述实施例中，所述电机加载装置还可以包括基座，所述至少三个电机安置在该基座上。[0016]在本实用新型的上述实施例中，所述电机加载装置还可以包括加载电机控制器，该加载电机控制器与所述至少三个电机连接，用于选择其中至少一个电机作为加载电机， 并控制该加载电机的输出。在本实用新型中，也可以不配置上述加载电机控制器，而直接选择固定的数个电机为加载电机。[0017]在本实用新型的上述实施例中，所述电机加载装置还可以包括第一电机选择器， 该第一电机选择器与所述至少三个电机连接，用于选择其中一个电机作为第一电机。在本实用新型中，也可以不配置上述第一电机选择器，而直接选择固定的一个电机作为加载电机。[0018]在本实用新型的上述实施例中，优选地，所述电机加载装置还可以包括电力回馈系统，该电力回馈系统与该电机加载装置连接，用于将该电机加载装置中产生的电力回馈给电网。[0019]在本实用新型的上述实施例中，优选地，所述至少三个电机中位于两侧电机中间的至少一个电机可以设置有额外的外部风扇，用于提供强力的散热效果。[0020]在本实用新型的上述实施例中，优选地，所述至少三个电机为三个或四个电机。过多的电机串联将可能导致控制系统复杂以及电机同轴度难以保证。过多的电机串联还可能导致转轴质量增加，惯性变大，造成小功率电机启动困难。[0021]在本实用新型的上述实施例中，优选地，所有加载电机的额定功率之和大于所述第一电机的额定功率。[0022]应当认识到，上述描述仅仅是为了示例性的目的，而不是要限制本实用新型的范围。
[0023]本实用新型的示例性实施例的上述和其它特征以及优点将从下面的结合附图的详细描述变得更加明显，并且描述和附图仅用于示例性目的而不是以任何方式来限制本实用新型的范围，其中[0024]图1是根据现有技术的电机加载装置的示意图。[0025]图2是根据本实用新型的实施例的电机加载装置的机械部分的示意图。[0026]图3是根据本实用新型的实施例的电机加载装置的电气部分的示意图。[0027]图4是根据本实用新型的实施例的电力回馈系统的示意图。
具体实施方式
[0028]下面将参照附图描述本实用新型的各实施例。[0029]图2是根据本实用新型的实施例的电机加载装置的机械部分的示意图。如图所示，根据本实用新型的实施例的电机加载装置2包括三个电机21、22、23，这三个电机通过联轴器M串联连接在一起。应当注意到，本实用新型的电机加载装置可以包括四个、五个或者更多的电机，并不限于在此作为例子的三个。但是，从电机机械连接和电气控制的复杂性的角度来说，优选地，本实用新型的电机加载装置包括三个或四个电机，以避免导致电机控制系统相对复杂和/或难以保证电机连接同轴度。[0030]三个电机21、22、23可以安置在一基座(图中未示出)上。该基座应当具有足够的重量和稳定性，以吸收产生的机械振动。三个电机中的一个电机，例如图中最右侧的电机23，可以作为第一电机，该第一电机与待测性能的电机控制器连接，作为所述待测其性能的电机控制器的控制目标。注意到，在描述中，与待测性能的电机控制器相连接的电机有时被简称为“待测电机”，有时也称为“第一电机”，二者可以交替使用。也就是说，在控制器测试中，待测性能的电机控制器将控制电机23的输出。电机21和22中的一个或两个可以作为加载电机，为电机23提供负载，在相反方向上抵抗电机23的输出。[0031]特别地，可以选择例如电机22作为加载电机，而电机21作为空置电机，处于持久的空置状态中。在测试中，仅电机22为待测电机23提供负载，而电机21不提供任何输出， 相应地，电机21可以没有任何电气连接，或者具有电气连接，但电力输入为零。当然，也可以选择电机21作为加载电机，而电机22作为空置电机，此时，电机22相当于一联轴器，能够在电机21和23中起到传递力矩的作用。在实践中，更优选靠近待测电机23的电机22 作为加载电机，以尽可能地缩短力矩传递路径。[0032]或者，可以选择电机21、22 二者共同作为加载电机，此时，不存在空置电机。在测试中，当需要输出一定力矩以对待测电机提供负载时，优选地，电机控制器可以同时控制两个加载电机按比例提供相应的负载。例如，当需要对待测电机提供对应0.5kW功率的力矩时，对于额定功率1. IkW和2. 2kW的两个加载电机，它们可以分别按比例输出 (1. lkff/3. 3kff) X0. 5kff = 0. 167kW 和(2. 2kff/3. 3kff) X0. 5kff = 0. 333kff 的功率。换言之， 此时，1. IkW和2. 2kff的两个加载电机可以简单视作一个3. 3kff的电机，功率输出的匹配可以由控制器及电机自行调整。[0033]应当注意到，为了能够满足待测电机的满负载测试的要求，无论选择哪一个电机作为待测电机，或者无论选择除了待测电机之外的其中一部分电机作为加载电机还是选择除了待测电机之外的所有电机作为加载电机，优选地，所有加载电机的额定功率之和应当大于待测电机的额定功率。此外，优选地，最小的电机惯量应当不小于整个电机加载装置的惯量(电机+联轴器+其它附件的惯量)的10%。[0034]待测电机和加载电机的选择可以是确定/固定的，例如，在电气连接方面，可以将图2中的电机23连接为待测电机，将电机21和22连接为加载电机，从而避免进行任何的选择从而简化整个电机加载装置的电气系统。当需要改变待测电机和/或加载电机的选择时，再手动地进行相应的连线。另一方面，为了拓展电机加载装置的灵活性以及功率适用范围，可以通过控制器/选择器来进行上述选择。图3是根据本实用新型的实施例的电机加载装置的电气部分的示意图，该示意图同时示出了用于选择加载电机的加载电机选择装置和用于选择待测电机的待测电机选择装置。但是，应当注意到，取决于实际需求，本实用新型的电机加载装置可以没有加载电机选择装置和待测电机选择装置二者、仅有电机加载装置选择装置而没有待测电机选择装置、仅有待测电机选择装置而没有加载电机选择装置、 同时具有加载电机选择装置和待测电机选择装置二者。[0035]在图3中，电机加载装置包括加载电机控制器201，该加载电机控制器201与三个电机21、22和23通过五个开关KL电连接，且加载电机控制器201与其中每个电机之间连接有两个开关KL。该加载电机控制器能够起到加载电机选择器的功能，通过控制适当个数、适当位置的开关KL的开合，选择其中任意一个电机或两个电机作为加载电机。该加载电机控制器还能够控制加载电机的相应的力矩或者转速输出。加载电机控制器201可以例如选用施耐德公司生产的能够在市场上直接购买到的ATV71控制器。应当注意到，加载电机控制器和开关KL的连接方式并没有特定限制，其根据加载电机控制器的特定型号而灵活设定， 只要能够实现上述任意一个电机或两个电机作为加载电机的选择即可。[0036]在图3中，电机加载装置包括待测电机选择器202，该待测电机选择器202与三个电机21、22和23通过三个开关KT电连接，且待测电机选择器202与每个电机之间连接有一个开关KT。该待测电机选择器能够起到待测电机选择器的功能，通过控制其中一个开关 KT闭合而其余开关断开，而选择其中一个电机为待测电机。能够实现上述功能的待测电机选择器是已知的，能够从市场上直接购买到。待测性能的电机控制器203通过待测电机选择器202与电机21、22和23相连。待测性能的电机控制器203是测试试验的测试对象，其能够控制处于不同负载下的被选定的待测电机。[0037]在测试中，由于待测电机带着加载电机转动，因此，加载电机将产生发电机的效果，在系统中产生电力。如果该电力不被适当导出，将可能引起负载控制器故障保护(一般为过压故障)。为此，优选地，可以连接外部装置例如制动电阻等将反馈能量转换为热量消耗掉，但是，对于大功率电机负载装置，反馈能量高，如果采用热消耗方式需要复杂的散热系统。因此，优选地，根据本实用新型的加载装置可以包括电力回馈系统，解决散热问题同时增加了能源节约。图4是根据本实用新型的实施例的电力回馈系统的示意图。电力回馈系统204 —端与加载电机控制器201相连，另一端连接到电网，用于将电机加载装置中产生的电力回馈给电网。电力回馈系统204可以是例如施耐德公司生产的能够从市场上购买到的产品AFE。[0038]在测试中，一方面，电机本身的运行将产生大量的热量，另一方面，由于多个电机串联从而相互靠近而导致电机产生的热量不易及时散发掉，因此，应当考虑热保护。优选地，各个电机可以选用绝缘等级为H的强力制冷的电机。进一步地，由于串联连接的电机中位于两侧电机中间的电机产生的热量不易散发，并且两侧电机产生的热量也将传递到中间的电机，因此，优选地，在本实用新型中，可以为位于两侧电机中间的至少一个电机设置有额外的外部风扇，例如上、左、右3个外部风扇，用于提供额外的散热效果。外部风扇的功率、个数以及布置方式等可以根据具体工况而适当选择。[0039]尽管在参照各个实施例的基础上，本实用新型已经在说明书中被描述并且在附图中被图示，但是本领域的技术人员可以理解，上述实施例仅仅是优选的实施方式，实施例中的某些技术特征对于解决特定的技术问题可能并不是必需的，从而可以没有或者省略这些技术特征而不影响技术问题的解决或者技术方案的形成；而且，一个实施例的特征、要素和 /或功能可以与其它一个或多个实施例的特征、要素和/或功能适当地相互组合、结合或者配合，除非该组合、结合或者配合明显不可实施。权利要求1.一种用于电机控制器性能测试中的电机加载装置，其特征在于，该电机加载装置包括至少三个电机，所述至少三个电机的输出轴机械地串联连接在一起，并且所述至少三个电机中的任意一个电机作为第一电机，该第一电机与待测性能的电机控制器连接，作为所述待测性能的电机控制器的控制目标，该至少三个电机中的其余电机中的至少一个电机作为加载电机，该加载电机为所述第一电机提供负载。
2.如权利要求1所述的电机加载装置，其特征在于，所述至少三个电机中除所述第一电机之外的电机全部为加载电机。
3.如权利要求1所述的电机加载装置，其特征在于，所述至少三个电机中除所述第一电机之外的电机中的一部分电机为加载电机而其余电机为空置电机，所述空置电机在电机控制器性能测试中总是处于空置状态，不产生任何输出，从而不为所述第一电机提供任何负载。
4.如权利要求1所述的电机加载装置，其特征在于，所述电机加载装置还包括基座，所述至少三个电机安置在该基座上。
5.如权利要求1所述的电机加载装置，其特征在于，所述电机加载装置还包括加载电机控制器，该加载电机控制器与所述至少三个电机连接，用于选择其中至少一个电机作为加载电机，并控制该加载电机的输出。
6.如权利要求1所述的电机加载装置，其特征在于，所述电机加载装置还包括第一电机选择器，该第一电机选择器与所述至少三个电机连接，用于选择其中一个电机作为第一电机。
7.如权利要求1所述的电机加载装置，其特征在于，所述电机加载装置还包括电力回馈系统，该电力回馈系统与该电机加载装置连接，用于将该电机加载装置中产生的电力回馈给电网。
8.如权利要求1-7之一所述的电机加载装置，其特征在于，所述至少三个电机中位于两侧电机中间的至少一个电机设置有额外的外部风扇，用于提供强力的散热效果。
9.如权利要求1-7之一所述的电机加载装置，其特征在于，所述至少三个电机为三个或四个电机。
10.如权利要求1-7之一所述的电机加载装置，其特征在于，所有加载电机的额定功率之和大于所述第一电机的额定功率。
专利摘要本实用新型提供一种用于电机控制器性能测试中的电机加载装置，其中该电机加载装置包括至少三个电机，所述至少三个电机的输出轴机械地串联连接在一起，并且所述至少三个电机中的任意一个电机作为第一电机，该第一电机与待测性能的电机控制器连接，作为所述待测性能的电机控制器的控制目标，该至少三个电机中的其余电机中的至少一个电机作为加载电机，该加载电机为所述第一电机提供负载。本实用新型的电机加载装置至少能够解决现有技术的电机加载装置随着待测性能的电机控制器的功率不同而需要相应地更换电机的技术问题。
文档编号G05B23/02GK202257262SQ20112026609
公开日2012年5月30日 申请日期2011年7月26日 优先权日2011年7月26日
发明者刘大为, 张越, 皮埃尔-伊薇斯.德斯坎普斯 申请人:施耐德东芝换流器欧洲公司