[发明专利]高速永磁电机的涡流损耗测量方法

说明书

本发明提供了一种高速永磁电机的涡流损耗测量方法，包括：将源动机、功率分析仪、被测电机同轴连接；为被测电机配置无护套的绝缘体转子，通过源动机将被测电机加速到额定转速V，通过功率分析仪测得被测电机的输入功率，记为P₁；为被测电机配置带护套的绝缘体转子，在被测电机不加激励时通过源动机将电机加速到额定转速V，通过功率分析仪测得电机的输入功率，记为P₂；将步骤三测得的被测电机输入功率P₂减去步骤二测得的被测电机输入功率P₁，得到被测电机转子有护套和无护套两种状态下机械损耗差值P₃。本发明的损耗测量方法可以完整复现电机在额定工况下的实际运行情况，所需测量条件易于满足，测量结果准确性高。

技术领域

本发明涉及电机损耗测量方法，尤其涉及一种高速永磁电机的涡流损耗的测量方法。

背景技术

紧凑型、轻量化高速大功率电机在军事、医疗、矿山救援等方面都具有广阔的应用前景，更是机载大功率电源、电动飞机、飞轮储能等发展的迫切需求。高速永磁电机具有能量密度高、效率高的突出优点，且结构特点使其适用于极高速运行。高速永磁电机转速高、功率密度大，同样会导致电机的损耗相对较大，其中气隙中的高频磁场将直接在转子内产生涡流，形成涡流损耗，它会导致转子过热，特别是高速电机内转子用护套保护，护套导热系数很低，转子过热可能会使磁铁永久消磁，缩短轴承使用寿命，也可能损坏固定套。因此对转子涡流损耗进行准确计算从而采取措施来减小涡流损耗对高速电机的保护至关重要，目前常用的转子涡流损耗理论计算方法主要有解析法和有限元法，而涡流损耗实验测量方法一直以来都是一个难点，目前测量方法存在较大误差。

中国专利CN113447814A公开了一种超高速永磁电机损耗分离装置以及损耗分离方法，通过对空载电机平台分别进行转子堵转实验和无转子实验，且保证实验电流幅值和频率与额定工况一致，分别测得两次电机的输入功率，专利中认为两次实验输入功率的差值即为涡流损耗。专利中方案具体通过对空载电机平台进行转子堵转实验，保证实验电流幅值和频率与额定工况一致，并测得电机输入功率，记为P_a；对空载电机平台进行无转子实验，保证实验电流幅值和频率与额定工况一致，并测得电机输入功率，记为P_b；将上面两次测得有功功率之差P_a-P_b为被测电机转子涡流损耗P_e。理论上此方法计算得到转子上除机械损耗外所有损耗，但是计算结果的理论误差较大。一方面，在对被测电机进行无转子实验时，要求被测电机必须在低电压下运行，否则电流将陡增，此时极易损坏电机，同时，电机的低电压状态使电机磁密很低，此状态下测得的电机涡流损耗与电机运行在额定状态时的涡流损耗不一致。同时在电机转子堵转实验中，也存在电机运行状态与额定运行工况不一致的问题，无法保证实验条件下电机的电流幅值和频率与额定工况下一致。

现有文献(Zhang M,Luo S,Liu X,et al.The eddy current loss segmentationmodel of permanent magnet for temperature analysis in high﹕peed permanentmagnet motor[J].IET Power Electronics,2021,14(1).)中记载了通过热值实验方法测量转子涡流损耗的方法，通过涡流对转子温升的影响来间接计算涡流损耗值，该方法无法对涡流损耗进行直接测量，且完全绝热环境无法实现，同时热为慢变量，通过热值计算没有重复精度，会使每次得到实验结果均存在较大差异，若将热值计算方法运用在高速电机转子涡流损耗计算中将进一步增大误差。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本申请提供了一种高速永磁电机的涡流损耗测量方法，该方法的测量条件要求低，测试过程简单，可以完全复现超高速永磁电机在额定工况下的实际运行情况，控制成本的同时准确测量高速永磁电机转子机械损耗和涡流损耗。

基于上述发明目的，本申请提供了一种高速永磁电机的涡流损耗测量方法，包括以下步骤：