专利名称：永磁发电机性能检测通用试验台的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种结构简单、制造方便、成本低廉、易于安装维护的外转子永磁发电机性能测试的通用试验台架装置。
背景技术：
风カ发电是风能利用的重要形式，风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展清洁能源是世界各国的战略选择。永磁直驱风カ发电系统是目前发展前景最为广阔的风カ发电系统之一，它省去了容易出故障的齿轮箱，而且发电机采用采用永磁结构，省去了电刷和集电环等易耗机械部件，減少了整个系统的生产成本和维护成本。在永磁直驱风カ发电系统中选取何种结构的电机直接影响着整个发电系统的工作性能，外转子永磁发电机作为其中新型的一种发电机结构，具有漏磁系数小、惯性较大、电磁力矩大、易于实现多极结构、能够在低速下运行、效率高等众多优点。外转子永磁发电机在国内的应用十分 有限，其主要的技术手段仅有ー些发达国家掌握，对于外转子永磁发电机设计方法的探索迫在眉睫，因此急需对外转子永磁发电机的设计提供技术支撑，所以在发电机设计开发过程中及加工完成后都需要对其进行试验验证，以此来进行发电机性能分析和设计參数的修正，完善外转子永磁发电机的设计技术手段。
发明内容
本发明的任务是提供一种的外转子永磁发电机性能测试的通用试验台架装置，用以填补现有技术关于此方面的空白。为实现上述目的，本发明的方案是一种永磁发电机性能检测通用试验台，包括机架，机架上设有ー个升降机构，升降机构包括一个升降平台，升降平台上安装有电动机和与发电机输出轴传动连接的盘式耦合器，该盘式耦合器的用于与发电机试件的外转子传动连接的输出端竖直向下设置，所述升降平台与机架的底座之间设有与所述盘式耦合器输出端位置对应的、用于固定安装发电机试件的固定座。所述升降机构为丝杆丝母升降机构，该丝杆丝母升降机构包括与机架转动配合的丝杆，以及转动装配在丝杆上的螺母，所述升降平台为ー个与所述螺母固定的调整支架。所述盘式耦合器的内转子与所述电动机同轴连接，盘式耦合器的外定子固定在所述调整支架上；盘式耦合器的内转子用干与发电机的外转子同轴连接；所述固定座用干与发电机的内定子固定连接。所述丝杆通过轴承转动装配在机架上。所述丝杆顶部设有用于旋转丝杆的手轮。所述永磁发电机性能检测通用试验台还设有试验控制系统，试验控制系统包括驱动控制所述电动机的变频调速器和用于分析计算的计算机，计算机通过AD采样单元采集所述变频调速器转速信号、所述盘式耦合器扭矩信号和外转子发电机试件输出电能信号。本发明的试验台结构简单，制造方便，操作简便，而且成本低廉，易于安装维护。
图I是本发明的正向结构图；图2是本发明的侧向结构图；图3为本发明的试验数据流示意具体实施例方式下面结合附图对本发明做进ー步详细的说明。如图I、图2，一种外转子永磁发电机性能检测通用试验台，包括机架2，机架2上设有一个丝杆丝母升降机构，该丝杆丝母升降机构包括一个转动装配在在机架上的丝杆3，丝杆3上装配有在竖直方向运动的螺母6，螺母6上固定有用于动カ输出和扭矩测量的调整支架11，调整支架上设有电动机10及与电动机输出轴传动连接的盘式f禹合器,盘式f禹合器的 输出端竖直向下设置，调整支架11与机架底座I之间设有与盘式耦合器的输出端位置对应的、用于固定安装外转子发电机试件的固定座。电动机采用三相异步电动机提供，三相异步电动机的功率可以根据发电机的设计功率选择，能够满足不同功率的发电机在不同转速下的运行状况。本实施例中，丝杆顶部设有用于旋转丝杆的手轮，用人カ进行驱动。作为其他实施方式，丝杆丝母升降机构也可以采用其它如液压、气压等升降机构替代。如图3所示，外转子永磁发电机性能检测通用试验台还设有试验控制系统，试验控制系统包括驱动控制所述电动机的变频调速器和用于分析计算的计算机，计算机通过AD采样单元采集所述变频调速器转速信号、所述盘式耦合器扭矩信号和外转子发电机试件输出电能信号。图2为本发明的侧向结构图。该装置有固定部分和活动部分构成。固定部分为试验台架底座I通过地脚螺栓固定在地面基座上；试验台架的直立支撑架2通过螺栓固定在试验台架的底板I上，置于底座I ー侧；两根导向支撑立柱4通过导向轴支座9固联在直立支撑架2前面板的两侧；轴承20套接在调整丝杆3的上下侧，调整丝杆3通过轴承座21固联在直立支撑架2的前面板中央，手轮8通过键固定在丝杆3的上方；变频器与数据采集器置于直立支撑架2的侧面板。活动部分包括调整支架11通过导向轴支座7水平套接在两根导向支撑立柱4上，丝杆的螺母5固定在调整支架11背面，并且套接在丝杆3上，转动手轮8通过丝杆3带动螺母5牵引调整支架11通过导向支撑立柱4上下运动，在调整好调整支架11后通过锁紧螺母6固紧导向轴支座7 ;电动机10通过螺栓连接固定在调整支架11上方；电动机的转轴从调整支架11中穿出，通过法兰12与键和盘式耦合器的内转子14同轴连接，盘式耦合器的外定子13通过螺栓固联在调整支架11下部；盘式耦合器的内转子14与发电机的外转子16通过法兰15进行同轴连接；发电机的内定子17的轴通过法兰18固定在测试发电机底板19上，法兰18与测试发电机底板19进行螺栓连接，测试发电机底板19与试验台架底座I通过螺栓固连。以上所述的电动机、盘式耦合器与发电机为同轴连接，电动机的接线与变频调速器相连接，盘式耦合器的信号输出线与数据采集系统相连接，试验台架的直立支撑部分为钢板焊接件，试验台架背部有钢板制成的保护壳。本发明的正向结构图參见图I。
通过更换法兰15、18，可使本实验台满足不同型号的外转子永磁发电机试件的试验要求。本装置在进行外转子永磁发电机的性能测试试验时，采用下述方式安装发电机试件松动锁紧螺母6，转动手轮8，使调整支架11沿导向支撑立柱4上行，待空间足够时，将发电机放置在测试 发电机的底板19上方，将发电机内定子17的轴固定在法兰盘18上，用螺栓将法兰盘18锁紧，使发电机的内定子17固定；完成上述过程后，将法兰盘15的下部用螺钉固定在发电机外转子16的上方；转动手轮8，使调整支架11下行，当盘式耦合器的内转子14接触到法兰盘15上部时停止转动手轮8，此时转动锁紧螺母6，将调整支架11锁紧在导向支撑立柱4上，法兰盘15的上部与盘式耦合器的内转子14通过螺栓固紫。发电机的拆卸过程与安装过程相反。本装置的外转子永磁发电机性能测试试验内容包括利用电动机输出的机械能来模拟其它使发电机转动的能量。通过调节变频调速器的频率来控制三相异步电动机的转动速度，由于发电机与电动机为同轴直驱连接，所以发电机的转速η与电动机相同,发电机转速值可由变频器直接读出，盘式耦合器检测电动机的输出转矩Τ，发电机测试所用负载采用电阻箱来实现，测试发电机在空载以及不同负载情况下输出的电压、电流性能。盘式耦合器输出的扭矩參数以及发电机输出的电參数通过A/D转换等数据采集元件变换为计算机可读式数字信号，计算机放置在距离试验台架较远的地方，实验人员可以通过显示器直接来读取数据信息或将数据记录于计算机中。本发明的试验方法具体步骤如下I、将外转子永磁发电机试件安装至试验台上，使发电机的中心轴与电动机及盘式率禹合器的中心轴处于同一轴线上；2、用螺栓将发电机的内定子轴固定在测试发电机底板上的法兰中，发电机的外转子与盘式耦合器的内定子通过法兰连接在一起，完成外转子永磁发电机试件的安装；3、将电动机的电线连接至变频调速器；4、将盘式耦合器、电阻箱与数据采集器相连接；5、数据采集器与计算机系统相连接；6、启动变频调速器，利用变频器调节电动机的转速，測量发电机在不同转速下的空载性能，不同转速相同负载下的输出电能特性，不同转速不同负载下的输出电能特性以及相同转速不同负载下的输出电能特性。7、发电机输出的电參数信号以及盘式耦合器測量到的扭矩信号通过数据采集器传给计算机，通过数据处理软件将信号參数记录下来，通过对信号參数进行分析处理即可得到外转子永磁发电机的性能參数(发电机转速η、电动机轴的输入功率P轴、发电机输出功率P、发电机的效率n等)。图3为本发明的风轮性能检测试验数据流示意图。在进行外转子永磁发电机的性能测试试验时，由于电动机与发电机为同轴直驱连接，所以电动机的转速即是发电机的转速，可以由变频器直接读出转速n，盘式耦合器测得电动机轴的输出转矩为T，通过电动机的转速和转矩即可得到电动机输入到发电机的机械倉泛Ρ*=ΤΛ=Τ ⑴发电机的输出功率由负载箱展现出来，通过测试输出的电压、电流以及负载的性质可得到发电机的输出功率(其中cosa为负载的功率因数)P = 3UIcos α(2)由以上所得数据即可得出发电机的效率J = ^( 3)
权利要求
1.一种永磁发电机性能检测通用试验台，其特征在于，包括机架，机架上设有一个升降机构，升降机构包括一个升降平台，升降平台上安装有电动机和与发电机输出轴传动连接的盘式耦合器，该盘式耦合器的用于与发电机试件的外转子传动连接的输出端竖直向下设置，所述升降平台与机架的底座之间设有与所述盘式耦合器输出端位置对应的、用于固定安装发电机试件的固定座。
2.根据权利要求I所述的永磁发电机性能检测通用试验台，其特征在于，所述升降机构为丝杆丝母升降机构，该丝杆丝母升降机构包括与机架转动配合的丝杆，以及转动装配在丝杆上的螺母，所述升降平台为一个与所述螺母固定的调整支架。
3.根据权利要求I所述的永磁发电机性能检测通用试验台，其特征在于，所述盘式耦合器的内转子与所述电动机同轴连接，盘式耦合器的外定子固定在所述调整支架上；盘式耦合器的内转子用于与发电机的外转子同轴连接；所述固定座用于与发电机的内定子固定连接。
4.根据权利要求2所述的永磁发电机性能检测通用试验台，其特征在于，所述丝杆通过轴承转动装配在机架上。
5.根据权利要求4所述的永磁发电机性能检测通用试验台，其特征在于，所述丝杆顶部设有用于旋转丝杆的手轮。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的永磁发电机性能检测通用试验台，其特征在于，所述永磁发电机性能检测通用试验台还设有试验控制系统，试验控制系统包括驱动控制所述电动机的变频调速器和用于分析计算的计算机，计算机通过AD采样单元采集所述变频调速器转速信号、所述盘式稱合器扭矩信号和外转子发电机试件输出电能信号。
全文摘要
本发明涉及一种永磁发电机性能检测通用试验台，包括机架，机架上设有一个升降机构，升降机构包括一个升降平台，升降平台上安装有电动机和与发电机输出轴传动连接的盘式耦合器，该盘式耦合器的用于与发电机试件的外转子传动连接的输出端竖直向下设置，所述升降平台与机架的底座之间设有与所述盘式耦合器输出端位置对应的、用于固定安装发电机试件的固定座。本发明的试验台结构简单，制造方便，操作简便，而且成本低廉，易于安装维护。
文档编号G01R31/34GK102680892SQ201210001570
公开日2012年9月19日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者宋磊, 张春阳, 曹大模, 李华, 杨宗霄, 王隆彪, 龙孝君 申请人:河南科技大学
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