本发明专利技术公开了一种退磁环境模拟装置及预计永磁电机时效性退磁风险的方法，涉及电机性能评估技术领域，包括铁芯、直流退磁线圈、交流退磁线圈、振动机构、加热机构，被测试样设置在铁芯的凹槽中，直流退磁线圈和交流退磁线圈均缠绕在铁芯上，直流退磁线圈和交流退磁线圈用于对被测试样施加直流退磁磁场和交流退磁磁场，振动机构用于对被测试样提供机械振动，加热机构用于对被测试样进行加热。本发明专利技术考虑了温度、机械振动、直流退磁磁场及交变退磁磁场对被测试样退磁的影响，能够模拟永磁电机的实际工作状态，能够准确的预计永磁电机的退磁风险及可靠性。此外，涉及一种预计永磁电机时效性退磁风险的方法，基于上述的退磁环境模拟装置实施。置实施。置实施。
【技术实现步骤摘要】
退磁环境模拟装置及预计永磁电机时效性退磁风险的方法
[0001]本专利技术涉及电机性能评估
，特别是涉及一种退磁环境模拟装置及预计永磁电机时效性退磁风险的方法。
技术介绍
[0002]现阶段，永磁电机越来越多的应用于交通载具，例如汽车，飞机等。永磁体作为永磁电机的重要部件，其退磁风险程度直接关乎永磁电机运行的安全性与可靠性。由于对高转矩密度及高功率密度的追求，永磁体的工作环境愈加恶劣，因此对永磁体退磁风险的预估非常重要。而现有预估方法，大部分在设计阶段只考虑温度的退磁作用，而且没有针对时效性进行分析。
[0003]国内外现有的预估退磁风险方法，主要集中在利用永磁体在不同温度下的退磁曲线进行预估。此类方法的步骤如下：根据电机运行温度得到电机在最低工作点的退磁曲线进行更新，之后计算最低工作点，将以上步骤进行迭代，直至最低工作点大于退磁曲线的膝点。如专利CN110309535A(中南大学)、CN111666651A(浙江大学)和JP2004257879A(三菱电机公司)等，都是集中在温度对退磁曲线的退磁模式，且无法对电机随时间的持续退磁进行预估，这都是目前对退磁风险预估的难点问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种退磁环境模拟装置及预计永磁电机时效性退磁风险的方法，解决预计永磁电机时效性退磁风险的难点问题，考虑温度、机械振动、直流反向磁场以及交变磁场对被测试样退磁的影响。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供了一种退磁环境模拟装置，包括铁芯、直流退磁线圈、交流退磁线圈、振动机构、加热机构，所述铁芯设置有气隙，被测试样设置在所述铁芯的凹槽中，所述直流退磁线圈和所述交流退磁线圈均缠绕在所述铁芯上，所述直流退磁线圈和所述交流退磁线圈用于对所述被测试样施加直流退磁磁场和交流退磁磁场，所述振动机构设置在所述被测试样的下方，所述振动机构用于对所述被测试样提供机械振动，所述加热机构与所述被测试样接触，所述加热机构用于对所述被测试样进行加热。
[0007]优选地，所述铁芯呈空心矩形状，所述铁芯包括依次连接的第一连接部、第二连接部、第三连接部、第四连接部和第五连接部，所述第一连接部和所述第五连接部之间设置有间隙，所述第二连接部与所述第四连接部相对设置，所述直流退磁线圈包括第一直流退磁线圈、第二直流退磁线圈和第三直流退磁线圈，所述第一直流退磁线圈缠绕在所述第一连接部上，所述第二直流退磁线圈和所述第三直流退磁线圈缠绕在所述第三连接部上，所述交流退磁线圈缠绕在所述第五连接部上。
[0008]优选地，所述退磁环境模拟装置还包括特斯拉计和温度传感器，所述特斯拉计用于测量所述被测试样的测量点的磁感应强度，所述温度传感器用于测量所述被测试样的温
度。
[0009]本专利技术还提供了一种预计永磁电机时效性退磁风险的方法，包括以下步骤：
[0010]S1，根据被测试样初始的退磁曲线建立永磁电机的电磁解析模型、温度解析模型及机械振动解析模型，带入额定电流及电压，计算获得所述永磁电机的退磁风险判据指标与工作环境指标；
[0011]S2，根据计算得到所述永磁电机的所述退磁风险判据指标与所述工作环境指标，对退磁环境模拟装置进行调控，得到与所述永磁电机工作状态相同的环境，并在所述被测试样上标定测量点，确保所述被测试样的工作点与所述永磁电机最危险工作点相同，特斯拉计放置在所述被测试样的所述测量点处，所述特斯拉计与所述测量点接触进行所述工作点的在线测量，并进行采样，获得所述被测试样的工作点
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时间特性模型；
[0012]S3，根据所述被测试样的所述工作点
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时间特性模型，利用相对回复磁导率更新退磁曲线，得到退磁曲线
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时间特性模型，带入到所述永磁电机的所述电磁解析模型中，计算所述被测试样的更新后的时变工作点，将所述更新后的时变工作点与所述初始的退磁曲线的退磁拐点进行比较，作为所述被测试样的退磁故障风险判据之一，若所述更新后的时变工作点低于所述退磁拐点，则需对所述永磁电机的电磁结构尺寸参数进行重新优化设计，优化设计后，重复S1至S3，继续进行退磁风险判定；若所述更新后的时变工作点高于所述退磁拐点，则进行S4；
[0013]S4，将建立的所述退磁曲线
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时间特性模型，回带到所述永磁电机的所述电磁解析模型、所述温度解析模型及所述机械振动解析模型中，计算所述退磁风险判据指标及所述工作环境指标，判断所述永磁电机的性能在要求时间内是否满足要求；如果满足，则说明所述永磁电机不会因退磁而发生失效；如果不满足要求，需要改进设计，则需对所述永磁电机的所述电磁结构尺寸参数进行优化，之后重复S1至S3，对所述被测试样的退磁风险进行评估。
[0014]优选地，所述S1中，建立所述永磁电机电磁、温度及机械振动的解析模型具体包括以下步骤：利用所述被测试样的初始的退磁曲线以及所述永磁电机材料的导磁特性，建立所述永磁电机的电磁解析模型；根据所述电磁解析模型计算出的所述永磁电机的绕组铜损、所述永磁电机的永磁体磁滞损耗、所述永磁电机的永磁体涡流损耗与材料的导热特性，建立所述永磁电机的温度解析模型；根据所述电磁解析模型计算出的电磁力与机械结构谐响应分析模型，建立所述永磁电机的机械振动解析模型。
[0015]优选地，所述S1中，所述退磁风险判据指标包括转矩有效值、转矩波动率、反电势波形畸变率；所述工作环境指标包括被测试样工作点、谐波磁场强度、谐波磁场频率、工作温度、机械振动频率及机械振动强度。
[0016]优选地，所述S2中，标记所述测量点时，将所述被测试样划分成均匀点阵，取中心点作为所述测量点。
[0017]优选地，所述S3中，所述永磁电机的所述电磁结构尺寸参数包括永磁体厚度、极弧系数、定子齿宽度。
[0018]优选地，所述S4中，根据所述更新后的时变工作点与所述相对回复磁导率，得到所述退磁曲线
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时间特性模型，回带到所述永磁电机的所述电磁解析模型、所述温度解析模型及所述机械振动解析模型中，进行所述退磁风险判据指标及工作环境指标的计算。
[0019]优选地，所述S4中，判断所述永磁电机的性能在要求时间内是否满足要求时，通过计算出的所述退磁风险判据指标与所述永磁电机所需性能需求进行比较，最早出现不满足所述永磁电机所需性能需求的时刻即为所述永磁电机的可靠工作时间，将所述可靠工作时间与所述永磁电机需要的稳定工作时间进行比较，若所述可靠工作时间大于所述稳定工作时间，则表明所述永磁电机设计方案合理；若所述可靠工作时间小于所述稳定工作时间，则需要重新优化所述永磁电机的所述电磁结构尺寸参数。
[0020]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0021]本专利技术考虑了温度、机械振动、直流退磁磁场及交变退磁磁场对被测试样退磁的影响，能够模拟永磁电机的实际工作状态，能够准确的预计永磁电机的退磁风险及可靠性。
附图说明
[0022]为了更清本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种退磁环境模拟装置，其特征在于：包括铁芯、直流退磁线圈、交流退磁线圈、振动机构、加热机构，所述铁芯设置有气隙，被测试样设置在所述铁芯的凹槽中，所述直流退磁线圈和所述交流退磁线圈均缠绕在所述铁芯上，所述直流退磁线圈和所述交流退磁线圈用于对所述被测试样施加直流退磁磁场和交流退磁磁场，所述振动机构设置在所述被测试样的下方，所述振动机构用于对所述被测试样提供机械振动，所述加热机构与所述被测试样接触，所述加热机构用于对所述被测试样进行加热。2.根据权利要求1所述的退磁环境模拟装置，其特征在于：所述铁芯呈空心矩形状，所述铁芯包括依次连接的第一连接部、第二连接部、第三连接部、第四连接部和第五连接部，所述第一连接部和所述第五连接部之间设置有间隙，所述第二连接部与所述第四连接部相对设置，所述直流退磁线圈包括第一直流退磁线圈、第二直流退磁线圈和第三直流退磁线圈，所述第一直流退磁线圈缠绕在所述第一连接部上，所述第二直流退磁线圈和所述第三直流退磁线圈缠绕在所述第三连接部上，所述交流退磁线圈缠绕在所述第五连接部上。3.根据权利要求1所述的退磁环境模拟装置，其特征在于：所述退磁环境模拟装置还包括特斯拉计和温度传感器，所述特斯拉计用于测量所述被测试样的测量点的磁感应强度，所述温度传感器用于测量所述被测试样的温度。4.一种预计永磁电机时效性退磁风险的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，根据被测试样初始的退磁曲线建立永磁电机的电磁解析模型、温度解析模型及机械振动解析模型，带入额定电流及电压，计算获得所述永磁电机的退磁风险判据指标与工作环境指标；S2，根据计算得到所述永磁电机的所述退磁风险判据指标与所述工作环境指标，对退磁环境模拟装置进行调控，得到与所述永磁电机工作状态相同的环境，并在所述被测试样上标定测量点，确保所述被测试样的工作点与所述永磁电机最危险工作点相同，特斯拉计放置在所述被测试样的所述测量点处，所述特斯拉计与所述测量点接触进行所述工作点的在线测量，并进行采样，获得所述被测试样的工作点
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时间特性模型；S3，根据所述被测试样的所述工作点
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时间特性模型，利用相对回复磁导率更新退磁曲线，得到退磁曲线
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时间特性模型，带入到所述永磁电机的所述电磁解析模型中，计算所述被测试样的更新后的时变工作点，将所述更新后的时变工作点与所述初始的退磁曲线的退磁拐点进行比较，作为所述被测试样的退磁故障风险判据之一，若所述更新后的时变工作点低于所述退磁拐点，则需对所述永磁电机的电磁结构尺寸参数进行重新优化设计，优化设计后，重复S1至S3，继续进行退磁风险判定；若所述更新后的时变工作点高于所述退磁拐点，则进行S4；S4，将建立的所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：马伊光，曹继伟，张成明，李立毅，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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