[发明专利]超高速无油空气压缩机永磁电机的效率测量方法

说明书

本发明提供一种超高速无油空气压缩机永磁电机的效率测量方法，在永磁电机的冷却水路的进水口、出水口以及定子线圈、定子铁心上分别布置温度传感器，然后分别测量永磁电机在空载状态、不同冷却水温的额定转速和额定转矩状态下的铜耗与其他损耗，最终计算得到实际运行状态下的输出功率与输入功率的比值(即效率)。本发明根据热路原理测量铁心温升得到电机损耗，从而得到电机的效率，该方法简单可靠。

技术领域

本发明涉及一种超高速电机的效率测量方法，属于永磁同步电机技术领域。

背景技术

超高速无油空气压缩机被用于燃料电池发动机，其转子转速可达10万转以上。超高速永磁同步电动机采用超高轴承，如空气动压轴承等，并且其转子、转子内风扇、一级涡轮和二级涡轮串联连接在一起。

目前还缺少超高速而且小型的转矩传感器，所以不能通过转矩传感器测量得到转矩，进而结合转速计算得到电机的输出功率和效率。并且，因为电机和空压机完全结合在一起，所以无法采用把两台空压机串联运行求取总损耗进而求取效率的方法(串联运行的方式为：其中一台以电动机方式运行，另一台空压机作发电机的方式运行)。

发明内容

本发明提出一种超高速无油空气压缩机永磁电机的效率测量方法，解决空气压缩机因结构特点无法单独测量电机效率的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种超高速无油空气压缩机永磁电机的效率测量方法，所述永磁电机具有机壳以及布置在机壳内的定子铁芯、定子线圈与转子，转子上固定有涡轮，所述机壳还连接有冷却水路，冷却水路设有进水口与出水口，其特征在于，所述测量方法包括：

(1)在进水口、出水口、定子线圈、定子铁心分别布置温度传感器；

(2)测量定子线圈的冷态相电阻R₁，并记录测量时定子线圈上的温度传感器的温度T_L；

(3)去掉转子上固定的所述涡轮，使得永磁电机空载运行，并运行到额定转速；测量得到空载时冷却水路的空载进水温度和空载出水温度以及初始环境温度T_A0；

计算得到冷却水路的空载平均温度＝(空载进水温度+空载出水温度)/2；

通过冷水设备调节冷却水路的进水温度，使得所述冷却水路的空载平均温度和初始环境温度T_A0一样，记录稳定后的：永磁电机的第一输入功率P₀与第一输入电流I₀、定子线圈的第一温度T_cu0与定子铁芯的第一温度T_fe0、冷却水路的第一进水温度T_wi0和第一出水温度T_wo0，并计算得到冷却水路的第一平均温度T_wa0＝(T_wi0+T_wo0)/2；

定子铁芯的第一温升T_Rfe0＝T_fe0-T_wa0；

R₁₀为折算到定子线圈第一温度T_cu0时的定子线圈相电阻，其折算公式为：

R₁₀＝R₁·(K₁+T_cu0)/(K₁+T_L)；

其中K₁为定子绕组材料在0℃时电阻温度系数的倒数，对于铜导体K₁＝235。

空载铜耗P_cu0＝3I₀²·R₁₀；