[发明专利]一种高速悬浮电机加载测功系统及其应用

权利要求书

1.一种高速悬浮电机加载测功系统，其特征在于，包括加载装置、固定机座、扭矩传感器、反射式光电传感器和测试控制系统，其中，

固定机座连接有加载装置，加载装置、扭矩传感器和反射式光电传感器均连接有测试控制系统，通过加载装置对转子施加转矩，通过扭矩传感器和反射式光电传感器测量转子扭矩和转速；

加载装置包括永磁盘、涡流盘和定子盘，涡流盘固定于固定机座，涡流盘一侧依次设置有定子盘和永磁盘；

永磁盘为环状结构，在圆周上等间隔固定若干对永磁体，采用径向充磁，N极和S极依次排布。

2.如权利要求1所述的高速悬浮电机加载测功系统，其特征在于，永磁盘上固定的永磁体选用高矫顽力、高磁能积的钕铁硼材料。

3.如权利要求1所述的高速悬浮电机加载测功系统，其特征在于，永磁盘背面加装有扇叶。

4.如权利要求1所述的高速悬浮电机加载测功系统，其特征在于，涡流盘为环状结构，涡流盘内为永磁盘，涡流盘圆周上均布设置有凹槽，凹槽数量大于永磁体数量，涡流盘固定于固定机座上。

5.如权利要求4所述的高速悬浮电机加载测功系统，其特征在于，涡流盘采用高电导率材料铜或铝。

6.如权利要求4所述的高速悬浮电机加载测功系统，其特征在于，定子盘为齿槽型结构，置于永磁盘内，定子齿上设置绕组，定子盘固定于固定机座上。

7.如权利要求6所述的高速悬浮电机加载测功系统，其特征在于，定子盘采用超薄硅钢材料或非晶软磁材料。

8.一种如权利要求7所述的高速悬浮电机加载测功系统的应用，其特征在于，操作步骤如下：

(1)将永磁盘套装于被测电机的转子转轴，永磁盘置于涡流盘和定子盘之间，转子转轴上安装应变片式扭矩传感器，启动被测电机和测试控制系统；

(2)永磁盘由被测电机带动旋转，由于集肤效应在涡流盘内表面感生出电涡流，涡流磁场与永磁体产生的磁场相互作用，产生负载转矩，阻碍永磁盘及被测电机转子运动，对转子施加扭矩；

定子盘绕组内感生出和转速对应的电压及电流，同时绕组电流通过测试控制系统进行控制，绕组电流产生磁场与永磁体磁场相互作用，产生主动转矩阻碍或推动永磁盘，转矩大小由绕组电流大小控制，涡流盘产生的负载转矩和定子盘产生的主动转矩共同组成所需的加载转矩；

测试控制系统采用扭矩闭环控制，由加载测试用户设置需要的负载扭矩，加载过程中采集扭矩传感器的输出，控制系统根据扭矩误差输出控制信号，控制定子盘内绕组电流方向和大小，从而实现转子转轴上负载转矩的精确控制；

(3)扭矩测量：通过应变片式扭矩传感器测量转轴上的扭矩；

转速测量：在被测电机上设置反射式光电传感器测量转子转速；

功率计算：根据测试得到的扭矩和转速，计算转子转轴上的功率，计算公式如下：

P＝F*V＝(T/R)*(πR*n分/30)＝(T*π*n分)/30 (1)

式(1)中，p为功率，单位W；T为扭矩，单位Nm；n为转速，单位rpm。

9.如权利要求8所述的高速悬浮电机加载测功系统的应用，其特征在于，步骤(2)中，涡流盘内感生的电流通过整流电路整流后转化为定子盘绕组电流。

10.如权利要求9所述的高速悬浮电机加载测功系统的应用，其特征在于，步骤(3)中，转速测量采用计算方式，计算过程如下：

U＝E+IR (2)

E＝cnφ (3)

式中，E为绕组感生电动势，c为反电动势系数，φ为磁通量，c，φ均为恒值，n为转速，U为电压，I为电流，R为绕组等效电阻；

根据式(2)计算得出绕组感生电动势，c，φ均为恒值，由式(3)即可求得转速。