專利名稱：永磁發(fā)電機(jī)性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉、易于安裝維護(hù)的外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)性能測(cè)試的通用試驗(yàn)臺(tái)架裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)カ發(fā)電是風(fēng)能利用的重要形式，風(fēng)能是可再生、無污染、能量大、前景廣的能源，大力發(fā)展清潔能源是世界各國(guó)的戰(zhàn)略選擇。永磁直驅(qū)風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)是目前發(fā)展前景最為廣闊的風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)之一，它省去了容易出故障的齒輪箱，而且發(fā)電機(jī)采用采用永磁結(jié)構(gòu)，省去了電刷和集電環(huán)等易耗機(jī)械部件，減少了整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)成本和維護(hù)成本。在永磁直驅(qū)風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng)中選取何種結(jié)構(gòu)的電機(jī)直接影響著整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的工作性能，外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)作為其中新型的一種發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，具有漏磁系數(shù)小、慣性較大、電磁力矩大、易于實(shí)現(xiàn)多極結(jié)構(gòu)、能夠在低速下運(yùn)行、效率高等眾多優(yōu)點(diǎn)。外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用十分 有限，其主要的技術(shù)手段僅有ー些發(fā)達(dá)國(guó)家掌握，對(duì)于外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)方法的探索迫在眉睫，因此急需對(duì)外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐，所以在發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)過程中及加工完成后都需要對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，以此來進(jìn)行發(fā)電機(jī)性能分析和設(shè)計(jì)參數(shù)的修正，完善外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種的外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)性能測(cè)試的通用試驗(yàn)臺(tái)架裝置，用以填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)關(guān)于此方面的空白。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是一種永磁發(fā)電機(jī)性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)，包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)有ー個(gè)升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)包括一個(gè)升降平臺(tái)，升降平臺(tái)上安裝有電動(dòng)機(jī)和與發(fā)電機(jī)輸出軸傳動(dòng)連接的盤式耦合器，該盤式耦合器的用于與發(fā)電機(jī)試件的外轉(zhuǎn)子傳動(dòng)連接的輸出端豎直向下設(shè)置，所述升降平臺(tái)與機(jī)架的底座之間設(shè)有與所述盤式耦合器輸出端位置對(duì)應(yīng)的、用于固定安裝發(fā)電機(jī)試件的固定座。所述升降機(jī)構(gòu)為絲桿絲母升降機(jī)構(gòu)，該絲桿絲母升降機(jī)構(gòu)包括與機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)配合的絲桿，以及轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在絲桿上的螺母，所述升降平臺(tái)為ー個(gè)與所述螺母固定的調(diào)整支架。所述盤式耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子與所述電動(dòng)機(jī)同軸連接，盤式耦合器的外定子固定在所述調(diào)整支架上；盤式耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子用干與發(fā)電機(jī)的外轉(zhuǎn)子同軸連接；所述固定座用干與發(fā)電機(jī)的內(nèi)定子固定連接。所述絲桿通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在機(jī)架上。所述絲桿頂部設(shè)有用于旋轉(zhuǎn)絲桿的手輪。所述永磁發(fā)電機(jī)性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)還設(shè)有試驗(yàn)控制系統(tǒng)，試驗(yàn)控制系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)控制所述電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速器和用于分析計(jì)算的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過AD采樣單元采集所述變頻調(diào)速器轉(zhuǎn)速信號(hào)、所述盤式耦合器扭矩信號(hào)和外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)試件輸出電能信號(hào)。本發(fā)明的試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，操作簡(jiǎn)便，而且成本低廉，易于安裝維護(hù)。


圖I是本發(fā)明的正向結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的側(cè)向結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明的試驗(yàn)數(shù)據(jù)流示意具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。如圖I、圖2，一種外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)，包括機(jī)架2，機(jī)架2上設(shè)有一個(gè)絲桿絲母升降機(jī)構(gòu)，該絲桿絲母升降機(jī)構(gòu)包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在在機(jī)架上的絲桿3，絲桿3上裝配有在豎直方向運(yùn)動(dòng)的螺母6，螺母6上固定有用于動(dòng)カ輸出和扭矩測(cè)量的調(diào)整支架11，調(diào)整支架上設(shè)有電動(dòng)機(jī)10及與電動(dòng)機(jī)輸出軸傳動(dòng)連接的盤式f禹合器,盤式f禹合器的 輸出端豎直向下設(shè)置，調(diào)整支架11與機(jī)架底座I之間設(shè)有與盤式耦合器的輸出端位置對(duì)應(yīng)的、用于固定安裝外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)試件的固定座。電動(dòng)機(jī)采用三相異步電動(dòng)機(jī)提供，三相異步電動(dòng)機(jī)的功率可以根據(jù)發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)功率選擇，能夠滿足不同功率的發(fā)電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的運(yùn)行狀況。本實(shí)施例中，絲桿頂部設(shè)有用于旋轉(zhuǎn)絲桿的手輪，用人カ進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。作為其他實(shí)施方式，絲桿絲母升降機(jī)構(gòu)也可以采用其它如液壓、氣壓等升降機(jī)構(gòu)替代。如圖3所示，外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)還設(shè)有試驗(yàn)控制系統(tǒng)，試驗(yàn)控制系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)控制所述電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速器和用于分析計(jì)算的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過AD采樣單元采集所述變頻調(diào)速器轉(zhuǎn)速信號(hào)、所述盤式耦合器扭矩信號(hào)和外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)試件輸出電能信號(hào)。圖2為本發(fā)明的側(cè)向結(jié)構(gòu)圖。該裝置有固定部分和活動(dòng)部分構(gòu)成。固定部分為試驗(yàn)臺(tái)架底座I通過地腳螺栓固定在地面基座上；試驗(yàn)臺(tái)架的直立支撐架2通過螺栓固定在試驗(yàn)臺(tái)架的底板I上，置于底座I ー側(cè)；兩根導(dǎo)向支撐立柱4通過導(dǎo)向軸支座9固聯(lián)在直立支撐架2前面板的兩側(cè)；軸承20套接在調(diào)整絲桿3的上下側(cè)，調(diào)整絲桿3通過軸承座21固聯(lián)在直立支撐架2的前面板中央，手輪8通過鍵固定在絲桿3的上方；變頻器與數(shù)據(jù)采集器置于直立支撐架2的側(cè)面板。活動(dòng)部分包括調(diào)整支架11通過導(dǎo)向軸支座7水平套接在兩根導(dǎo)向支撐立柱4上，絲桿的螺母5固定在調(diào)整支架11背面，并且套接在絲桿3上，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪8通過絲桿3帶動(dòng)螺母5牽引調(diào)整支架11通過導(dǎo)向支撐立柱4上下運(yùn)動(dòng)，在調(diào)整好調(diào)整支架11后通過鎖緊螺母6固緊導(dǎo)向軸支座7 ;電動(dòng)機(jī)10通過螺栓連接固定在調(diào)整支架11上方；電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸從調(diào)整支架11中穿出，通過法蘭12與鍵和盤式耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子14同軸連接，盤式耦合器的外定子13通過螺栓固聯(lián)在調(diào)整支架11下部；盤式耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子14與發(fā)電機(jī)的外轉(zhuǎn)子16通過法蘭15進(jìn)行同軸連接；發(fā)電機(jī)的內(nèi)定子17的軸通過法蘭18固定在測(cè)試發(fā)電機(jī)底板19上，法蘭18與測(cè)試發(fā)電機(jī)底板19進(jìn)行螺栓連接，測(cè)試發(fā)電機(jī)底板19與試驗(yàn)臺(tái)架底座I通過螺栓固連。以上所述的電動(dòng)機(jī)、盤式耦合器與發(fā)電機(jī)為同軸連接，電動(dòng)機(jī)的接線與變頻調(diào)速器相連接，盤式耦合器的信號(hào)輸出線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接，試驗(yàn)臺(tái)架的直立支撐部分為鋼板焊接件，試驗(yàn)臺(tái)架背部有鋼板制成的保護(hù)殼。本發(fā)明的正向結(jié)構(gòu)圖參見圖I。
通過更換法蘭15、18，可使本實(shí)驗(yàn)臺(tái)滿足不同型號(hào)的外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)試件的試驗(yàn)要求。本裝置在進(jìn)行外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的性能測(cè)試試驗(yàn)時(shí)，采用下述方式安裝發(fā)電機(jī)試件松動(dòng)鎖緊螺母6，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪8，使調(diào)整支架11沿導(dǎo)向支撐立柱4上行，待空間足夠時(shí)，將發(fā)電機(jī)放置在測(cè)試 發(fā)電機(jī)的底板19上方，將發(fā)電機(jī)內(nèi)定子17的軸固定在法蘭盤18上，用螺栓將法蘭盤18鎖緊，使發(fā)電機(jī)的內(nèi)定子17固定；完成上述過程后，將法蘭盤15的下部用螺釘固定在發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子16的上方；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪8，使調(diào)整支架11下行，當(dāng)盤式耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子14接觸到法蘭盤15上部時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)手輪8，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊螺母6，將調(diào)整支架11鎖緊在導(dǎo)向支撐立柱4上，法蘭盤15的上部與盤式耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子14通過螺栓固紫。發(fā)電機(jī)的拆卸過程與安裝過程相反。本裝置的外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)性能測(cè)試試驗(yàn)內(nèi)容包括利用電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能來模擬其它使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的能量。通過調(diào)節(jié)變頻調(diào)速器的頻率來控制三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，由于發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)為同軸直驅(qū)連接，所以發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速η與電動(dòng)機(jī)相同,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速值可由變頻器直接讀出，盤式耦合器檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Τ，發(fā)電機(jī)測(cè)試所用負(fù)載采用電阻箱來實(shí)現(xiàn)，測(cè)試發(fā)電機(jī)在空載以及不同負(fù)載情況下輸出的電壓、電流性能。盤式耦合器輸出的扭矩參數(shù)以及發(fā)電機(jī)輸出的電參數(shù)通過A/D轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)采集元件變換為計(jì)算機(jī)可讀式數(shù)字信號(hào)，計(jì)算機(jī)放置在距離試驗(yàn)臺(tái)架較遠(yuǎn)的地方，實(shí)驗(yàn)人員可以通過顯示器直接來讀取數(shù)據(jù)信息或?qū)?shù)據(jù)記錄于計(jì)算機(jī)中。本發(fā)明的試驗(yàn)方法具體步驟如下I、將外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)試件安裝至試驗(yàn)臺(tái)上，使發(fā)電機(jī)的中心軸與電動(dòng)機(jī)及盤式率禹合器的中心軸處于同一軸線上；2、用螺栓將發(fā)電機(jī)的內(nèi)定子軸固定在測(cè)試發(fā)電機(jī)底板上的法蘭中，發(fā)電機(jī)的外轉(zhuǎn)子與盤式耦合器的內(nèi)定子通過法蘭連接在一起，完成外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)試件的安裝；3、將電動(dòng)機(jī)的電線連接至變頻調(diào)速器；4、將盤式耦合器、電阻箱與數(shù)據(jù)采集器相連接；5、數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接；6、啟動(dòng)變頻調(diào)速器，利用變頻器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，測(cè)量發(fā)電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的空載性能，不同轉(zhuǎn)速相同負(fù)載下的輸出電能特性，不同轉(zhuǎn)速不同負(fù)載下的輸出電能特性以及相同轉(zhuǎn)速不同負(fù)載下的輸出電能特性。7、發(fā)電機(jī)輸出的電參數(shù)信號(hào)以及盤式耦合器測(cè)量到的扭矩信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集器傳給計(jì)算機(jī)，通過數(shù)據(jù)處理軟件將信號(hào)參數(shù)記錄下來，通過對(duì)信號(hào)參數(shù)進(jìn)行分析處理即可得到外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的性能參數(shù)(發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速η、電動(dòng)機(jī)軸的輸入功率P軸、發(fā)電機(jī)輸出功率P、發(fā)電機(jī)的效率n等)。圖3為本發(fā)明的風(fēng)輪性能檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)流示意圖。在進(jìn)行外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的性能測(cè)試試驗(yàn)時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)為同軸直驅(qū)連接，所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以由變頻器直接讀出轉(zhuǎn)速n，盤式耦合器測(cè)得電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩為T，通過電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩即可得到電動(dòng)機(jī)輸入到發(fā)電機(jī)的機(jī)械倉泛Ρ*=ΤΛ=Τ ⑴發(fā)電機(jī)的輸出功率由負(fù)載箱展現(xiàn)出來，通過測(cè)試輸出的電壓、電流以及負(fù)載的性質(zhì)可得到發(fā)電機(jī)的輸出功率(其中cosa為負(fù)載的功率因數(shù))P = 3UIcos α(2)由以上所得數(shù)據(jù)即可得出發(fā)電機(jī)的效率J = ^( 3)
權(quán)利要求
1.一種永磁發(fā)電機(jī)性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)有一個(gè)升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)包括一個(gè)升降平臺(tái)，升降平臺(tái)上安裝有電動(dòng)機(jī)和與發(fā)電機(jī)輸出軸傳動(dòng)連接的盤式耦合器，該盤式耦合器的用于與發(fā)電機(jī)試件的外轉(zhuǎn)子傳動(dòng)連接的輸出端豎直向下設(shè)置，所述升降平臺(tái)與機(jī)架的底座之間設(shè)有與所述盤式耦合器輸出端位置對(duì)應(yīng)的、用于固定安裝發(fā)電機(jī)試件的固定座。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的永磁發(fā)電機(jī)性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述升降機(jī)構(gòu)為絲桿絲母升降機(jī)構(gòu)，該絲桿絲母升降機(jī)構(gòu)包括與機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)配合的絲桿，以及轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在絲桿上的螺母，所述升降平臺(tái)為一個(gè)與所述螺母固定的調(diào)整支架。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的永磁發(fā)電機(jī)性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述盤式耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子與所述電動(dòng)機(jī)同軸連接，盤式耦合器的外定子固定在所述調(diào)整支架上；盤式耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子用于與發(fā)電機(jī)的外轉(zhuǎn)子同軸連接；所述固定座用于與發(fā)電機(jī)的內(nèi)定子固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的永磁發(fā)電機(jī)性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述絲桿通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在機(jī)架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁發(fā)電機(jī)性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述絲桿頂部設(shè)有用于旋轉(zhuǎn)絲桿的手輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的永磁發(fā)電機(jī)性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述永磁發(fā)電機(jī)性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)還設(shè)有試驗(yàn)控制系統(tǒng)，試驗(yàn)控制系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)控制所述電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速器和用于分析計(jì)算的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過AD采樣單元采集所述變頻調(diào)速器轉(zhuǎn)速信號(hào)、所述盤式稱合器扭矩信號(hào)和外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)試件輸出電能信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種永磁發(fā)電機(jī)性能檢測(cè)通用試驗(yàn)臺(tái)，包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)有一個(gè)升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)包括一個(gè)升降平臺(tái)，升降平臺(tái)上安裝有電動(dòng)機(jī)和與發(fā)電機(jī)輸出軸傳動(dòng)連接的盤式耦合器，該盤式耦合器的用于與發(fā)電機(jī)試件的外轉(zhuǎn)子傳動(dòng)連接的輸出端豎直向下設(shè)置，所述升降平臺(tái)與機(jī)架的底座之間設(shè)有與所述盤式耦合器輸出端位置對(duì)應(yīng)的、用于固定安裝發(fā)電機(jī)試件的固定座。本發(fā)明的試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，操作簡(jiǎn)便，而且成本低廉，易于安裝維護(hù)。
文檔編號(hào)G01R31/34GK102680892SQ201210001570
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者宋磊, 張春陽, 曹大模, 李華, 楊宗霄, 王隆彪, 龍孝君 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)