專利名稱：一種永磁發(fā)電機性能檢測通用試驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、易于安裝維護的外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機性能測試的通用試驗臺架裝置。
背景技術(shù)：
風力發(fā)電是風能利用的重要形式，風能是可再生、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的戰(zhàn)略選擇。永磁直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)是目前發(fā)展前景最為廣闊的風力發(fā)電系統(tǒng)之一，它省去了容易出故障的齒輪箱，而且發(fā)電機采用采用永磁結(jié)構(gòu)，省去了電刷和集電環(huán)等易耗機械部件，減少了整個系統(tǒng)的生產(chǎn)成本和維護成本。在永磁直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)中選取何種結(jié)構(gòu)的電機直接影響著整個發(fā)電系統(tǒng)的工作性能，外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機作為其中新型的一種發(fā)電機結(jié)構(gòu)，具有漏磁系數(shù)小、慣性較大、電磁力矩大、易于實現(xiàn)多極結(jié)構(gòu)、能夠在低速下運行、效率高等眾多優(yōu)點。外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機在國內(nèi)的應用十分有限，其主要的技術(shù)手段僅有一些發(fā)達國家掌握，對于外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機設(shè)計方法的探索迫在眉睫，因此急需對外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機的設(shè)計提供技術(shù)支撐，所以在發(fā)電機設(shè)計開發(fā)過程中及加工完成后都需要對其進行試驗驗證，以此來進行發(fā)電機性能分析和設(shè)計參數(shù)的修正，完善外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機的設(shè)計技術(shù)手段。

實用新型內(nèi)容本實用新型的任務是提供一種的外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機性能測試的通用試驗臺架裝置，用以填補現(xiàn)有技術(shù)關(guān)于此方面的空白。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的方案是一種永磁發(fā)電機性能檢測通用試驗臺，包括機架，機架上設(shè)有一個升降機構(gòu)，升降機構(gòu)包括一個升降平臺，升降平臺上安裝有電動機和與發(fā)電機輸出軸傳動連接的盤式稱合器，該盤式稱合器的用于與發(fā)電機試件的外轉(zhuǎn)子傳動連接的輸出端豎直向下設(shè)置，所述升降平臺與機架的底座之間設(shè)有與所述盤式耦合器輸出端位置對應的、用于固定安裝發(fā)電機試件的固定座。所述升降機構(gòu)為絲桿絲母升降機構(gòu)，該絲桿絲母升降機構(gòu)包括與機架轉(zhuǎn)動配合的絲桿，以及轉(zhuǎn)動裝配在絲桿上的螺母，所述升降平臺為一個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)子與所述電動機同軸連接，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)電機的外轉(zhuǎn)子同軸連接；所述固定座用于與發(fā)電機的內(nèi)定子固定連接。所述絲桿通過軸承轉(zhuǎn)動裝配在機架上。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)電機性能檢測通用試驗臺還設(shè)有試驗控制系統(tǒng)，試驗控制系統(tǒng)包括驅(qū)動控制所述電動機的變頻調(diào)速器和用于分析計算的計算機，計算機通過AD采樣單元采集所述變頻調(diào)速器轉(zhuǎn)速信號、所述盤式耦合器扭矩信號和外轉(zhuǎn)子發(fā)電機試件輸出電能信號。本實用新型的試驗臺結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，操作簡便，而且成本低廉，易于安裝維護。

圖I是本實用新型的正向結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型的側(cè)向結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實用新型的試驗數(shù)據(jù)流示意具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。如圖I、圖2，一種外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機性能檢測通用試驗臺，包括機架2，機架2上設(shè)有一個絲桿絲母升降機構(gòu)，該絲桿絲母升降機構(gòu)包括一個轉(zhuǎn)動裝配在在機架上的絲桿3，絲桿3上裝配有在豎直方向運動的螺母6，螺母6上固定有用于動力輸出和扭矩測量的調(diào)整支架11，調(diào)整支架上設(shè)有電動機10及與電動機輸出軸傳動連接的盤式稱合器,盤式稱合器的輸出端豎直向下設(shè)置，調(diào)整支架11與機架底座I之間設(shè)有與盤式耦合器的輸出端位置對應的、用于固定安裝外轉(zhuǎn)子發(fā)電機試件的固定座。電動機采用三相異步電動機提供，三相異步電動機的功率可以根據(jù)發(fā)電機的設(shè)計功率選擇，能夠滿足不同功率的發(fā)電機在不同轉(zhuǎn)速下的運行狀況。本實施例中，絲桿頂部設(shè)有用于旋轉(zhuǎn)絲桿的手輪，用人力進行驅(qū)動。作為其他實施方式，絲桿絲母升降機構(gòu)也可以采用其它如液壓、氣壓等升降機構(gòu)替代。如圖3所示，外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機性能檢測通用試驗臺還設(shè)有試驗控制系統(tǒng)，試驗控制系統(tǒng)包括驅(qū)動控制所述電動機的變頻調(diào)速器和用于分析計算的計算機，計算機通過AD采樣單元采集所述變頻調(diào)速器轉(zhuǎn)速信號、所述盤式耦合器扭矩信號和外轉(zhuǎn)子發(fā)電機試件輸出電能信號。圖2為本實用新型的側(cè)向結(jié)構(gòu)圖。該裝置有固定部分和活動部分構(gòu)成。固定部分為試驗臺架底座I通過地腳螺栓固定在地面基座上；試驗臺架的直立支撐架2通過螺栓固定在試驗臺架的底板I上，置于底座I 一側(cè)；兩根導向支撐立柱4通過導向軸支座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?；顒硬糠职ㄕ{(diào)整支架11通過導向軸支座7水平套接在兩根導向支撐立柱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)動手輪8通過絲桿3帶動螺母5牽引調(diào)整支架11通過導向支撐立柱4上下運動，在調(diào)整好調(diào)整支架11后通過鎖緊螺母6固緊導向軸支座7 ；電動機10通過螺栓連接固定在調(diào)整支架11上方；電動機的轉(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)電機的外轉(zhuǎn)子16通過法蘭15進行同軸連接；發(fā)電機的內(nèi)定子17的軸通過法蘭18固定在測試發(fā)電機底板19上，法蘭18與測試發(fā)電機底板19進行螺栓連接，測試發(fā)電機底板19與試驗臺架底座I通過螺栓固連。以上所述的電動機、盤式耦合器與發(fā)電機為同軸連接，電動機的接線與變頻調(diào)速器相連接，盤式耦合器的信號輸出線與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接，試驗臺架的直立支撐部分為鋼板焊接件，試驗臺架背部有鋼板制成的保護殼。本實用新型的正向結(jié)構(gòu)圖參見圖I。通過更換法蘭15、18，可使本實驗臺滿足不同型號的外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機試件的試驗要求。本裝置在進行外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機的性能測試試驗時，采用下述方式安裝發(fā)電機試件松動鎖緊螺母6，轉(zhuǎn)動手輪8，使調(diào)整支架11沿導向支撐立柱4上行，待空間足夠時，將發(fā)電機放置在測試發(fā)電機的底板19上方，將發(fā)電機內(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)電機外轉(zhuǎn)子16的上方；轉(zhuǎn)動手輪8，使調(diào)整支架11下行，當盤式耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子14接觸到法蘭盤15上部時停止轉(zhuǎn)動手輪8，此時轉(zhuǎn)動鎖緊螺母6，將調(diào)整支架11鎖緊在導向支撐立柱4上，法蘭盤15的上部與盤式耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子14通過螺栓固緊。發(fā)電機的拆卸過程與安裝過程相反。本裝置的外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機性能測試試驗內(nèi)容包括利用電動機輸出的機械能來 模擬其它使發(fā)電機轉(zhuǎn)動的能量。通過調(diào)節(jié)變頻調(diào)速器的頻率來控制三相異步電動機的轉(zhuǎn)動速度，由于發(fā)電機與電動機為同軸直驅(qū)連接，所以發(fā)電機的轉(zhuǎn)速n與電動機相同，發(fā)電機轉(zhuǎn)速值可由變頻器直接讀出，盤式耦合器檢測電動機的輸出轉(zhuǎn)矩T，發(fā)電機測試所用負載采用電阻箱來實現(xiàn)，測試發(fā)電機在空載以及不同負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)采集元件變換為計算機可讀式數(shù)字信號，計算機放置在距離試驗臺架較遠的地方，實驗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)記錄于計算機中。本實用新型的試驗方法具體步驟如下I、將外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機試件安裝至試驗臺上，使發(fā)電機的中心軸與電動機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)電機的內(nèi)定子軸固定在測試發(fā)電機底板上的法蘭中，發(fā)電機的外轉(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)電機試件的安裝；3、將電動機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)采集器與計算機系統(tǒng)相連接；6、啟動變頻調(diào)速器，利用變頻器調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，測量發(fā)電機在不同轉(zhuǎn)速下的空載性能，不同轉(zhuǎn)速相同負載下的輸出電能特性，不同轉(zhuǎn)速不同負載下的輸出電能特性以及相同轉(zhuǎn)速不同負載下的輸出電能特性。7、發(fā)電機輸出的電參數(shù)信號以及盤式耦合器測量到的扭矩信號通過數(shù)據(jù)采集器傳給計算機，通過數(shù)據(jù)處理軟件將信號參數(shù)記錄下來，通過對信號參數(shù)進行分析處理即可得到外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機的性能參數(shù)(發(fā)電機轉(zhuǎn)速n、電動機軸的輸入功率P軸、發(fā)電機輸出功率P、發(fā)電機的效率n等)。圖3為本實用新型的風輪性能檢測試驗數(shù)據(jù)流示意圖。在進行外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機的性能測試試驗時，由于電動機與發(fā)電機為同軸直驅(qū)連接，所以電動機的轉(zhuǎn)速即是發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，可以由變頻器直接讀出轉(zhuǎn)速n，盤式耦合器測得電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩為T，通過電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩即可得到電動機輸入到發(fā)電機的機械倉泛[0032]
權(quán)利要求1.一種永磁發(fā)電機性能檢測通用試驗臺，其特征在于，包括機架，機架上設(shè)有ー個升降機構(gòu)，升降機構(gòu)包括一個升降平臺，升降平臺上安裝有電動機和與發(fā)電機輸出軸傳動連接的盤式耦合器，該盤式耦合器的用于與發(fā)電機試件的外轉(zhuǎn)子傳動連接的輸出端豎直向下設(shè)置，所述升降平臺與機架的底座之間設(shè)有與所述盤式耦合器輸出端位置對應的、用于固定安裝發(fā)電機試件的固定座。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種永磁發(fā)電機性能檢測通用試驗臺，其特征在于，所述升降機構(gòu)為絲桿絲母升降機構(gòu)，該絲桿絲母升降機構(gòu)包括與機架轉(zhuǎn)動配合的絲桿，以及轉(zhuǎn)動裝配在絲桿上的螺母，所述升降平臺為ー個與所述螺母固定的調(diào)整支架。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種永磁發(fā)電機性能檢測通用試驗臺，其特征在于，所述盤式耦合器的內(nèi)轉(zhuǎn)子與所述電動機同軸連接，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)電機的外轉(zhuǎn)子同軸連接；所述固定座用干與發(fā)電機的內(nèi)定子固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種永磁發(fā)電機性能檢測通用試驗臺，其特征在于，所述絲桿通過軸承轉(zhuǎn)動裝配在機架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種永磁發(fā)電機性能檢測通用試驗臺，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所述的ー種永磁發(fā)電機性能檢測通用試驗臺，其特征在于，所述永磁發(fā)電機性能檢測通用試驗臺還設(shè)有試驗控制系統(tǒng)，試驗控制系統(tǒng)包括驅(qū)動控制所述電動機的變頻調(diào)速器和用于分析計算的計算機，計算機通過AD采樣單元采集所述變頻調(diào)速器轉(zhuǎn)速信號、所述盤式耦合器扭矩信號和外轉(zhuǎn)子發(fā)電機試件輸出電能信號。
專利摘要本實用新型涉及一種永磁發(fā)電機性能檢測通用試驗臺，包括機架，機架上設(shè)有一個升降機構(gòu)，升降機構(gòu)包括一個升降平臺，升降平臺上安裝有電動機和與發(fā)電機輸出軸傳動連接的盤式耦合器，該盤式耦合器的用于與發(fā)電機試件的外轉(zhuǎn)子傳動連接的輸出端豎直向下設(shè)置，所述升降平臺與機架的底座之間設(shè)有與所述盤式耦合器輸出端位置對應的、用于固定安裝發(fā)電機試件的固定座。本實用新型的試驗臺結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，操作簡便，而且成本低廉，易于安裝維護。
文檔編號G01R31/34GK202383260SQ20122000220
公開日2012年8月15日 申請日期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 申請人:河南科技大學