用于電機轉子溫升實時測量的空心共軸對拖電機試驗臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電機試驗臺，更具體地說，涉及一種用于電機轉子溫升實時測量的空心共軸對拖電機試驗臺。
【背景技術】
[0002]尚速永磁電機具有效率尚、運彳丁可靠、功率因數尚、控制特性好等優點，已成為尚速電機新的發展方向。轉速達到數萬轉/分的高速電機在尺寸、重量等方面具有顯著的優勢，但其突出的問題是風摩損耗與高頻電磁損耗下的散熱問題，這對于大功率小型化高速電機更具挑戰性。對永磁電機而言，轉子的溫升會帶來更嚴重的問題:轉子上的永磁體承受離心力有限，需要外加護套保護；轉子的散熱效果差，其溫升過高會導致永磁體失磁。為了提高電機的運行壽命與可靠性，高速永磁電機轉子的溫升測量問題亟待解決。
[0003]電機與加載設備的連接通常通過聯軸器實現。高速電機轉速快，因而對于聯軸器的同軸度要求極高否則會對電機產生巨大擾動，故在實驗條件下實現電機的無聯軸器加載優勢顯著。
[0004]由于轉子高速運轉，永磁同步電機轉子溫升的測量存在一定的困難。對于轉子溫升的試驗測量，目前通常采用轉子軸端溫升測量、停機測量、非接觸式測溫等方法。轉子軸端溫升測量用測量轉子的軸端溫升近似代替轉子內部溫升，這種方法偏差大且無法得到轉子內局部過熱點的溫度值。停機測量是在運行一定時間后，拆開電機測量轉子表面溫升。由于在拆卸中存在熱量的損失，即便經過校正，也會存在偏差。非接觸式測溫法以紅外測溫居多，需要提供有關物性參數(如輻射系數等)，測量得到的為被測溫度場的平均溫度，精度較低。
【實用新型內容】
[0005]為了解決【背景技術】中存在的問題，本實用新型提供了一種用于電機轉子溫升實時測量的空心共軸對拖電機試驗臺，可用于高速永磁同步電機，目的在于驗證電機溫度場模型的準確性，提高電機的運行壽命與可靠性，同時為電機的散熱結構設計提供參考依據。
[0006]本實用新型所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現:
[0007]兩臺對拖電機轉子共用同一根對拖共用空心轉軸和同一機殼，機殼通過軸承套在對拖共用空心轉軸上，機殼內裝有兩臺對拖電機；兩個電機轉子分別固定套在對拖共用空心轉軸兩端，電機定子安裝在電機轉子外周圍，固定在機殼內壁上；機殼的兩端均開有用于冷卻的風冷通道，每臺對拖電機處的機殼上均設有一水冷通道，機殼中部設有散熱片；對拖共用空心轉軸開有中心孔，每臺對拖電機處的對拖共用空心轉軸中心孔中均裝有一溫度傳感器，溫度傳感器經傳感器引線連接到外端的滑環上，滑環安裝在機殼外的對拖共用空心轉軸的周面，滑環兩側設有電刷，電刷經電刷引線連接外部的信號處理模塊。
[0008]所述的水冷通道為水管，從機殼一側開口進入穿過電機定子連接到機殼另一側開口伸出。
[0009]所述的機殼中部外側面設有散熱片，朝向兩側的兩臺對拖電機處的機殼中部內壁設有散熱片。
[0010]本實用新型的有益效果是:
[0011]1、本實用新型實現了無聯軸器加載，避免了高轉速下因聯軸器同軸度不足帶來的機械擾動。
[0012]2、本實用新型實現了對于電機轉子溫升的直接測量，提高了測量的準確性。
[0013]3、本實用新型實現了對于電機轉子的內部熱點的局部溫度的測量，為防止轉子局部過熱提供預警信息。
[0014]4、本實用新型實現了對于電機運行狀態下轉子溫升的實時動態測量，為電機轉子損耗的理論計算與數值模擬提供了實驗依據。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型空心轉軸對拖電機試驗臺的整體剖面示意圖。
[0016]圖2是本實用新型對拖電機試驗臺信號引出部分結構示意圖。
[0017]圖中:1、對拖共用空心轉軸，2、風冷通道，3、水冷通道，4、散熱片，5、電機定子，6、電機轉子，7、機殼，8、溫度傳感器，9、傳感器引線，10、引線孔，11、滑環，12、電刷，13電刷引線。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0019]如圖1所示，本實用新型的兩臺對拖電機轉子6共用同一根對拖共用空心轉軸I和同一機殼7，機殼7通過軸承套在對拖共用空心轉軸I上，機殼7內裝有兩臺對拖電機；兩個電機轉子6分別固定套在對拖共用空心轉軸I兩端，電機定子5安裝在電機轉子6外周圍，固定在機殼7內壁上；機殼7的兩端均開有用于冷卻的風冷通道2，每臺對拖電機處的機殼7上均設有一水冷通道3，機殼7中部設有散熱片4。
[0020]對拖共用空心轉軸I開有中心孔，每臺對拖電機處的對拖共用空心轉軸I中心孔中均裝有一溫度傳感器8，溫度傳感器8經傳感器引線9連接到外端的滑環11上，如圖2所示，滑環11安裝在機殼7外的對拖共用空心轉軸I的周面，滑環11兩側設有電刷12，電刷12經電刷引線13連接外部的信號處理模塊端口。
[0021]水冷通道3為水管，從機殼7 —側開口進入穿過電機定子5連接到機殼7另一側開口伸出。機殼7中部外側面設有散熱片4，朝向兩側的兩臺對拖電機處的機殼7中部內壁設有散熱片4。
[0022]本實用新型兩臺對拖電機的空心轉軸不是通過聯軸器連接，而是共用同一根對拖共用空心轉軸1，避免高速旋轉下聯軸器帶來的擾動問題，共軸用于確保高速加載時的同軸度要求，中心孔用于填埋溫度傳感器與放置傳感器引線。并設有填埋于轉子內部的溫度傳感器、滑環和電刷，連接到外部的信號處理與分析系統采集信號。
[0023]本實用新型通過所述的電刷與滑環，實現外部靜態提取動態轉軸內的溫度信號的功能。填埋在轉子內的溫度傳感器8產生的電信號通過空心軸由傳感器引線9導出至轉軸外的滑環11 ;電機在運行時，通過電刷12將電信號從滑環11上提取，實現了對于電機轉子溫升的實時動態測量。
[0024]轉軸I采用空心轉軸結構目的是在于為方便溫度傳感器8的填埋與位置調整。傳感器引線9經過空心轉軸I的空心部分以及引線孔10將溫度轉化為的電信號引出到空心轉軸I的外表面。
[0025]支撐系統位于電機兩端，電機的中間部分不再施加支撐約束，避免過約束下高速轉軸內部應力過大的情況。
[0026]本實用新型的具體實施工作過程如下:
[0027]具體實施中，對拖電機采用兩臺相同待測高速永磁電機，將待測電機定子及繞組安裝在試驗臺機殼7內定子5位置處，轉子安裝在對拖空心轉軸I轉子6位置處。
[0028]兩臺電機共用一根對拖空心轉軸1，共用一個機殼7，但其轉子6、定子7與冷卻系統分別獨立。通過外部控制電路使得兩臺對拖電機分別處于發電和電動狀態，可同時作為電動機，發電機測試研宄的試驗臺。利用兩臺相同構造的永磁電機共軸對拖，可避免高速下因聯軸器同軸度不夠導致的機械振動，提高了高速電機加載的可靠性。
[0029]進行電機性能測試，可根據實際電機采用的冷卻方式，選擇采用風冷通道2或水冷通道3作為冷卻方式。選取對拖空心轉軸I內多個位置放置溫度傳感器8，對電機轉子局部溫升進行測量。
[0030]進行電機散熱方式的研宄，分別采用風冷通道2，水冷通道3作為冷卻方式，進行電機溫升測試，同樣，選取對拖空心轉軸I內多個位置放置溫度傳感器8，對電機轉子局部溫升進行測量。得到數據后，分別對于同種散熱情況下，轉子6不同位置溫升情況進行對比研宄；以及不同散熱情況下，轉子6同一位置溫升情況進行對比研宄。
[0031]對拖共用空心轉軸I信號采集導出部分如圖2所示，傳感器引線9將電信號傳輸到包繞在轉軸外的滑環11上，滑環11外側與電刷12緊密接觸，實現了轉軸外部靜態獲取轉子內部溫度信號的功能。電刷引線13將電刷12獲取的電信號傳輸到計算機進行識別與處理，可獲得準確的轉子溫升數據。
[0032]由此，本實用新型實現了無聯軸器加載，避免了高轉速下因聯軸器同軸度不足帶來的機械擾動，并能對電機轉子溫升實時動態直接測量和內部局部溫度的測量，提高了測量的準確性，具有突出顯著的技術效果。
[0033]本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也及于本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
【主權項】
1.一種用于電機轉子溫升實時測量的空心共軸對拖電機試驗臺，其特征在于:兩臺對拖電機轉子(6)共用同一根對拖共用空心轉軸(I)和同一機殼(7)，機殼(7)通過軸承套在對拖共用空心轉軸(I)上，機殼(7 )內裝有兩臺對拖電機；兩個電機轉子(6 )分別固定套在對拖共用空心轉軸(I)兩端，電機定子(5)安裝在電機轉子(6)外周圍，固定在機殼(7)內壁上；機殼(7)的兩端均開有用于冷卻的風冷通道(2)，每臺對拖電機處的機殼(7)上均設有一水冷通道(3)，機殼(7)中部設有散熱片(4);對拖共用空心轉軸(I)開有中心孔，每臺對拖電機處的對拖共用空心轉軸(I)中心孔中均裝有一溫度傳感器(8)，溫度傳感器(8)經傳感器引線(9)連接到外端的滑環(11)上，滑環(11)安裝在機殼(7)外的對拖共用空心轉軸(I)的周面，滑環(11)兩側設有電刷(12)，電刷(12)經電刷引線(13)連接外部的信號處理模塊。
2.根據權利要求1所述的一種用于電機轉子溫升實時測量的空心共軸對拖電機試驗臺，其特征在于:所述的水冷通道(3)為水管，從機殼(7)—側開口進入穿過電機定子(5)連接到機殼(7)另一側開口伸出。
3.根據權利要求1所述的一種用于電機轉子溫升實時測量的空心共軸對拖電機試驗臺，其特征在于:所述的機殼(7)中部外側面設有散熱片(4)，朝向兩側的兩臺對拖電機處的機殼(7)中部內壁設有散熱片(4)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于電機轉子溫升實時測量的空心共軸對拖電機試驗臺。兩臺對拖電機轉子共用同一根對拖共用空心轉軸，機殼內裝有兩臺對拖電機；電機轉子套在對拖共用空心轉軸兩端，電機定子安裝在電機轉子外周圍；機殼上設有風冷通道、水冷通道和散熱片；對拖共用空心轉軸中心孔中均裝有溫度傳感器，溫度傳感器接滑環上，滑環裝在機殼外的對拖共用空心轉軸的周面，滑環兩側設有電刷，電刷接外部的信號處理模塊。本實用新型對拖電機采用同軸連接，避免了聯軸器在高速旋轉下因同軸度不足而產生的應力與振動；其空心軸結構可方便填埋放置溫度傳感器，對轉子、轉軸的溫度信號進行采集；通過電刷、滑環結構實現外部靜態提取動態轉軸內部溫升信號的功能。
【IPC分類】G01K13-08
【公開號】CN204575221
【申請號】CN201520188093
【發明人】方攸同, 徐登輝, 周晶, 黃曉艷, 馬吉恩, 張健, 張凱賀, 張麗慧
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年3月31日