高速内置式永磁同步电机转子强度的动态测试方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种高速内置式永磁同步电机转子强度的动态测试方法及系统，涉及永磁同步电机技术领域，旨在解决目前的测试方法无法对高速内置式转子的强度分析和结构设计提供有效指导和借鉴的问题，采用的技术方案是，获取内置式转子隔磁桥处应力随转子转速的变化规律，确定转子结构所允许的最高运行转速，对转子强度分析和结构设计提供有效指导。对转子强度进行实验研究最直接的方法是测试转子最薄弱结构—隔磁桥处的应变。由于电机在运行过程中转子是不断旋转的，常规有线应变片的引线处理导致转子结构的应变测量难以实现。幸运的是，无线应变传感器的快速发展使得转子结构应力的动态测试成为可能。力的动态测试成为可能。力的动态测试成为可能。

【技术实现步骤摘要】
高速内置式永磁同步电机转子强度的动态测试方法及系统


[0001]本专利技术涉及永磁同步电机
，具体为高速内置式永磁同步电机转子强度的动态测试方法及系统。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车电驱动系统技术的快速发展，车用驱动电机高速化是高性能电机的重要发展趋势之一。高速内置式永磁同步电机凭借功率密度高、工作效率高、体积重量小、动态响应快等优势在车用驱动电机领域引起了广泛关注和重视。
[0003]在内置式永磁同步电机中，由于转子隔磁桥结构较为薄弱，高速运行引起的巨大离心力作用在隔磁桥上，极易导致其发生塑性变形，增大转子扫膛风险，危害电机安全运行。因此，有必要开展高速内置式永磁同步电机转子结构强度的实验研究，这对电机高速安全运行的可靠性具有重要意义。
[0004]针对转子结构强度的实验研究主要有两种方法，一种是使转子总成在试验台架上长期运行以检验运行可靠性，另一种是使转子铁心试样高速运行，直到其发生明显塑性变形时停止试验。然而，这两种方法均难以准确获取转子结构在高速运行过程中的应力状态随转速的变化趋势，很难精确确定转子结构所允许的最高运行转速，无法对高速内置式转子的强度分析和结构设计提供有效指导和借鉴。
[0005]因此，亟需一种高速内置式永磁同步电机转子强度的动态测试方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术中所存在的问题，本专利技术公开了一种高速内置式永磁同步电机转子强度的动态测试方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：步骤1，将应变片和无线发射模块安装在转子铁心试样上；步骤2，对安装应变片和无线发射模块后的转子铁心试样进行动平衡处理；步骤3，对转子铁心试样进行分析，并确定初始转速；步骤4，通过电机对转子铁心试样进行试验，通过应变ε
‑
转速平方n2曲线，确定转子铁心试样最高转速下的精度关系；步骤5，当ε
‑
n2曲线呈明显非线性变化趋势时，停止试验；步骤6，根据ε
‑
n2曲线的变化趋势，对转子铁心试样数据进行分析，得出转子铁心试样的最高运行转速，本技术方案可直接对高速运行过程中的转子结构应力进行测试，真实反映转子结构最薄弱环节的应力随转速的变化规律，精确确定转子结构所允许的最高运行转速。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤1中，将应变片对称的安装在整个转子铁心试样结构上。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤3中，初步确定转子铁心试样发生塑性
变形时的转速，并将塑性变形转速的一半作为初始转速。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤4还包括以下步骤：步骤4.1，从初始转速开始，使安装有转子铁心试样的电机稳定运行，并记录转子隔磁桥应变；步骤4.2，以一定转速加速到下一个转速，并稳定运行，记录该转速下的应变值；步骤4.3，继续加速，实时监测转子铁心试样应变随转速的变化趋势，对基于理论或仿真的转子强度分析和结构设计提供有效指导，提高转子强度分析的准确性和转子结构设计的合理性。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤6中，ε
‑
n2曲线的拐点出，即为转子铁心试样的最高运行转速。
[0011]高速内置式永磁同步电机转子强度的动态测试系统，包括高速电机、电阻应变片、内置式转子铁心、无线发射模块和无线发射模块工装组件，所述高速电机与所述内置式转子铁心机械连接和所述无线发射模块工装组件，所述内置式转子铁心上设有所述电阻应变片，所述无线发射模块工装组件内设有所述无线发射模块，所述电阻应变片与所述无线发射模块之间通过电信号连接，还包括计算机，所述计算机内设有无线接收模块，所述无线接收模块通过电磁波信号与所述无线发射模块练接。
[0012]本专利技术的有益效果：本专利技术通过可直接对高速运行过程中的转子结构应力进行测试，真实反映转子结构最薄弱环节的应力随转速的变化规律，精确确定转子结构所允许的最高运行转速，并对基于理论或仿真的转子强度分析和结构设计提供有效指导，提高转子强度分析的准确性和转子结构设计的合理性。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0014]图1为本专利技术无线应变测试系统；
[0015]图2为本专利技术转子铁心试样强度动态测试流程图；
[0016]图3为本专利技术内置式转子结构应变片对称粘贴区域示意图；
[0017]图4为本专利技术转子隔磁桥ε
‑
n2曲线示意图。
具体实施方式
[0018]实施例1
[0019]如图1本专利技术公开了一种高速内置式永磁同步电机转子强度的动态测试系统，采用的技术方案是，包括高速电机、电阻应变片、内置式转子铁心、无线发射模块和无线发射模块工装组件，所述高速电机与所述内置式转子铁心机械连接和所述无线发射模块工装组件，所述内置式转子铁心上设有所述电阻应变片，所述无线发射模块工装组件内设有所述无线发射模块，所述电阻应变片与所述无线发射模块之间通过电信号连接，还包括计算机，所述计算机内设有无线接收模块，所述无线接收模块通过电磁波信号与所述无线发射模块练接。
[0020]如图2至图4所示，本专利技术公开了一种高速内置式永磁同步电机转子强度的动态测试方法，采用的技术方案是，包括以下步骤：步骤1，根据转子铁心试样的具体结构，确定应变片的安装位置，确保安装应变片后整个铁心试样结构的对称性；如图3所示的三对极转子铁心结构，可将应变片粘贴在两两之间相隔120
°
的三个中央隔磁桥位置处。这样做的目的是避免转子铁心高速旋转时出现较大的不平衡，影响试验安全性；步骤2，对安装应变片和无线发射模块后的转子铁心试样进行动平衡处理，避免高速运行过程中由于不平衡量导致转子铁心试样剧烈振动；步骤3，利用有限元分析软件对转子变形进行分析，初步确定转子铁心发生塑性变形时对应的转速，将塑性变形转速的一半作为应力动态测试试验的初始转速；步骤4，从初始转速开始，使电机在该转速下稳定运行1分钟左右，同时通过应变数据处理软件实时记录转子隔磁桥应变；然后以某一转速步长加速到下一个转速稳定运行1分钟，记录该转速下的应变值；继续加速，实时监测转子应变随转速的变化趋势。需要注意的是，转速步长越小，应变ε
‑
转速平方n2曲线越细密，确定转子结构最高允许运行转速的精度越高；步骤5，当ε
‑
n2曲线呈明显非线性变化趋势时，表明转子已发生明显塑性变形，此时立即停止试验；步骤6，根据ε
‑
n2曲线的变化趋势，将该曲线拐点处对应的转速作为转子结构的最高允许运行转速，如图4所示。此外，根据提出的内置式转子强度动态测试方法获取的转子隔磁桥ε
‑
n2测试曲线，可作为参考基准，对基于理论分析或仿真分析的转子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高速内置式永磁同步电机转子强度的动态测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将应变片和无线发射模块安装在转子铁心试样上；步骤2，对安装应变片和无线发射模块后的转子铁心试样进行动平衡处理；步骤3，对转子铁心试样进行分析，并确定初始转速；步骤4，通过电机对转子铁心试样进行试验，通过应变ε
‑
转速平方n2曲线，确定转子铁心试样最高转速下的精度关系；步骤5，当ε
‑
n2曲线呈明显非线性变化趋势时，停止试验；步骤6，根据ε
‑
n2曲线的变化趋势，对转子铁心试样数据进行分析，得出转子铁心试样的最高运行转速。2.根据权利要求1所述的高速内置式永磁同步电机转子强度的动态测试方法，其特征在于：所述步骤1中，将应变片对称的安装在整个转子铁心试样结构上。3.根据权利要求1所述的高速内置式永磁同步电机转子强度的动态测试方法，其特征在于：所述步骤3中，初步确定转子铁心试样发生塑性变形时的转速，并将塑性变形转速的一半作为初始转速。4.根据权利要求1所述的高速内置式永磁同步电机转子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东雄，陈松尧，章菊，王光辉，
申请(专利权)人：湖北汽车工业学院，
类型：发明
国别省市：