高速内置式V型永磁同步电机转子强度的测试方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高速内置式V型永磁同步电机转子强度的测试方法及系统，方法包括S100：对中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的极靴区域进行划分，计算永磁转子在不同转速下稳态运行时产生的等效集中离心力；S200：将应变片分别粘贴在转子叠片的一个中央隔磁桥和两个两侧隔磁桥位置处；S300：将所述等效集中离心力作为静载荷通过拉力加载装置施加在转子叠片与y轴重合的转子极靴对称线位置处，记录不同转速对应的静载荷下各应变片的应变值；S400：根据硅钢片供应商提供的应力

【技术实现步骤摘要】
高速内置式V型永磁同步电机转子强度的测试方法及系统


[0001]本专利技术属于永磁同步电机
，更具体地，涉及一种高速内置式V型永磁同步电机转子强度的测试方法、系统、存储介质及电子终端。

技术介绍

[0002]内置式高速永磁电机具有功率密度高、工作效率高、涵盖功率等级范围广等优势，在新能源汽车电驱动系统中受到广泛关注。然而，在电机高速运行工况下，巨大离心力作用在尺寸较小的永磁转子隔磁桥上，极易引起隔磁桥的结构破坏。增加隔磁桥厚度可提升其机械强度，但会导致转子漏磁增大，降低电机的电磁性能。在满足机械强度要求的前提下，应使隔磁桥尺寸尽可能的小。因此，内置式永磁转子隔磁桥的尺寸参数设计对电机的电磁性能和机械强度至关重要。然而，在永磁转子高速运行的情况下，作用在转子隔磁桥上的离心力是一种惯性虚拟分布力，无法对其进行直接测量；同时，高转速下转子不可避免的剧烈振动使得转子的实时变形几乎不可能得到准确测量，且测试过程存在很大的安全隐患。上述因素大大增加了高速内置式永磁转子强度的实验验证难度。
[0003]现有转子强度实验验证的方法主要有三种。第一种方法是使永磁转子随整套电机系统制造安装完成后进行实际工况下的长期运行，若电机未发生故障则说明转子强度设计满足要求。第二种方法根据电机转子叠片设计方案制作一个实验样件，使转子叠片样件在不同转速下运行，待转子叠片发生肉眼可见的明显塑性变形时停止运行测试，将此转速作为内置式永磁电机最高设计运行转速。第三种方法是将永磁转子实验样件发给第三方高速旋转实验室进行强度实验。
[0004]现有内置式永磁转子强度实验方法主要存在以下不足：(1)前两种方法均难以较为准确地获取转子叠片在实际运行过程中的应力，且第二种方法存在较大的安全风险。(2)第三种方法所采用的高速旋转试验机多针对航空航天动力机械等特种装备设计的，实验费用按时间计费，测试成本高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种高速内置式V型永磁同步电机转子强度的测试方法、系统、存储介质及电子终端，对中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的极靴区域进行划分，计算永磁转子在不同转速下稳态运行时产生的等效集中离心力；将应变片分别粘贴在转子叠片的一个中央隔磁桥和两个两侧隔磁桥位置处；将所述等效集中离心力作为静载荷通过拉力加载装置施加在转子叠片与y轴重合的转子极靴对称线位置处，加载方向沿y轴正方向，同时记录不同转速对应的静载荷下各应变片的应变值，根据硅钢片供应商提供的应力
‑
应变实测数据和各隔磁桥处应变片的应变测量值，获得不同转速下各隔磁桥对应的应力值，判断各隔磁桥是否发生塑性变形，并确定转子仅发生弹性应变时所允许的最高运行转速。提供一种安全性高、测试成本低的内置式高速永磁转子强度的测试方法。
[0006]为了实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供一种高速内置式V型永磁同步电机转子强度的测试方法，包括如下步骤：
[0007]S100：对中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的极靴区域进行划分，计算永磁转子在不同转速下稳态运行时产生的等效集中离心力；
[0008]S200：将应变片分别粘贴在转子叠片的一个中央隔磁桥和两个两侧隔磁桥位置处；
[0009]S300：将所述等效集中离心力作为静载荷通过拉力加载装置施加在转子叠片与y轴重合的转子极靴对称线位置处，加载方向沿y轴正方向，同时记录不同转速对应的静载荷下各应变片的应变值；
[0010]S400：根据硅钢片供应商提供的应力
‑
应变实测数据和各隔磁桥处应变片的应变测量值，获得不同转速下各隔磁桥对应的应力值，判断各隔磁桥是否发生塑性变形，并确定转子仅发生弹性应变时所允许的最高运行转速。
[0011]进一步地，步骤S100包括：根据V型内置式高速永磁转子隔磁桥结构特性，划分为关于转子周向对称环形F1、弓形F2和梯形F3。
[0012]进一步地，步骤S100包括：根据所述区域的几何特性，获得转子结构的等效质心：
[0013][0014]其中：A
F1
、A
F2
、A
F3
分别为对应环形F1、弓形F2和梯形F3三个区域的面积。
[0015]进一步地，A
F1
、A
F2
、A
F3
为：
[0016][0017][0018][0019]其中：α为转子极靴区域所对应的中心角；R0为转子外半径、R
i
为隔磁桥所在半径；lc为永磁体槽宽度；θ为两个永磁体宽度方向所成的V型角度。
[0020]进一步地，步骤S100包括：根据所述区域的几何特性，获得永磁体的等效质心：
[0021][0022]其中：A
M1
、A
M2
分别为对应永磁体的面积。
[0023]进一步地，A
M1
、A
M2
为：
[0024][0025]其中：bm为永磁体的宽度，hm为永磁体的厚度，c为永磁体的尖端长度。
[0026]进一步地，步骤S100包括：确定永磁转子在不同转速下稳态运行时产生的等效集中离心力：
[0027]F＝ρ
F
y
F
L
a
ω2(A
F1
+A
F2
+A
F3
)+2ρ
M
A
M1
y
M
L
a
ω2ꢀꢀꢀ
(7)
[0028]式中，ρ
F
和ρ
M
分别为极靴和永磁体的密度，L
a
为转子轴向长度，ω为转子转速。
[0029]进一步地，转子轴向长度L
a
为：
[0030]L
a
＝nh
ꢀꢀꢀ
(8)
[0031]转子叠片轴向方向由n片厚度为h的硅钢片叠压而成，且硅钢片数量n的选取须满足两侧隔磁桥处应变片粘贴所需最小空间的要求。
[0032]进一步地，步骤S200包括：
[0033]中央隔磁桥处粘贴应变片测量其拉伸应变；
[0034]两侧隔磁桥处粘贴应变片测量两侧隔磁桥的最大弯曲正应变。
[0035]进一步地，步骤S200包括：对所述应变片进行修正：
[0036][0037]其中：ε
x
和ε0分别为测量变值和修正应变值；x为应变片的几何中心与给定参考位置之间的距离；b2为两侧隔磁桥的宽度。
[0038]进一步地，步骤S300中，所述转速范围为10000～30000r/min，每隔1000r/min取一个计算点。
[0039]按照本专利技术的第二方面，提供一种高速内置式V型永磁同步电机转子强度的测试系统，包括：
[0040]等效集中离心力计算模块，用于对中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的极靴区域进行划分，计算永本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速内置式V型永磁同步电机转子强度的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：S100：对中央隔磁桥和两侧隔磁桥之间的极靴区域进行划分，计算永磁转子在不同转速下稳态运行时产生的等效集中离心力；S200：将应变片分别粘贴在转子叠片的一个中央隔磁桥和两个两侧隔磁桥位置处；S300：将所述等效集中离心力作为静载荷通过拉力加载装置施加在转子叠片与y轴重合的转子极靴对称线位置处，加载方向沿y轴正方向，同时记录不同转速对应的静载荷下各应变片的应变值；S400：根据硅钢片供应商提供的应力
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应变实测数据和各隔磁桥处应变片的应变测量值，获得不同转速下各隔磁桥对应的应力值，判断各隔磁桥是否发生塑性变形，并确定转子仅发生弹性应变时所允许的最高运行转速。2.根据权利要求1所述的一种高速内置式V型永磁同步电机转子强度的测试方法，其特征在于，步骤S100包括：根据V型内置式高速永磁转子隔磁桥结构特性，划分为关于转子周向对称环形F1、弓形F2和梯形F3。3.根据权利要求2所述的一种高速内置式V型永磁同步电机转子强度的测试方法，其特征在于，步骤S100包括：根据所述区域的几何特性，获得转子结构的等效质心：其中：A
F1
、A
F2
、A
F3
分别为对应环形F1、弓形F2和梯形F3三个区域的面积。4.根据权利要求3所述的一种高速内置式V型永磁同步电机转子强度的测试方法，其特征在于，A
F1
、A
F2
、A
F3
为：为：为：其中：α为转子极靴区域所对应的中心角；R0为转子外半径、R
i
为隔磁桥所在半径；lc为永磁体槽宽度；θ为两个永磁体宽度方向所成的V型角度。5.根据权利要求4所述的一种高速内置式V型永磁同步电机转子强度的测试方法，其特征在于，步骤S100包括：根据所述区域的几何特性，获得永磁体的等效质心：
其中：A
M1
、A
M2
分别为对应永磁体的面积。6.根据权利要求5所述的一种高速内置式V型永磁同步电机转子强度的测试方法，其特征在于，A
M1
、A
M2
为：其中：bm为永磁体的宽度，hm为永磁体的厚度，c为永磁体的尖端长度。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的一种高速内置式V型永磁同步电机转子强度的测试方法，其特征在于，步骤S100包括：确定永磁转子在不同转速下稳态运行时产生的等效集中离心力：F＝ρ
F
y
F
L
a
ω2(A
F1
+A
F2
+A
F3
)+2ρ
M
A
M1
y
M
L

【专利技术属性】
技术研发人员：王东雄，喻泽文，周坤，郭俊，张经纬，
申请(专利权)人：东风汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：