(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210954175.0 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 山东建筑大学 地址 250101 山东省济南市历城区港沟街 道凤鸣路10 00号 (72)发明人 宋永兴　刘正杨　黄滨　吴大转　 (51)Int.Cl. G01R 31/34(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种电机 磁-固耦合特性实验台测试系统 (57)摘要 本发明公开了一种电机磁 ‑固耦合特性试验 台测试系统， 包括光学平板、 电机系统、 电控系统 和采集系统， 所述光学平板的上表 面设有电机系 统， 所述电机系统包括电机与负载， 所述电机的 输出轴通过联轴器与扭矩转速传感器连接， 所述 电控系统包括电机控制器和负载控制器， 所述电 机控制器的输出端与电机的输入端电连接， 所述 负载控制器的输出端与 负载的输入端电连接， 所 述采集系统包振动加速度传感器、 电磁信号传感 器、 数据采集仪、 上位机， 本电机磁振耦合特性实 验台测试系统， 可以完整的模拟电机各工况下的 输出扭矩、 转速、 功率， 同时对电机的振动及磁场 信号进行提取， 结合上位机中开发的信号算法， 可实现故障电机电磁激振力与振动加速度的耦 合特性分析。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 115267536 A 2022.11.01 CN 115267536 A 1.一种电机磁 ‑固耦合特性试验台测试系统， 包括光学平板 （1） 、 电机系统、 电控系统和 采集系统， 其特征在于： 所述光学平板的上表面设有电机系统， 所述电机系统包括电机 （2） 与负载， 所述电机的输出轴 通过联轴器 （8） 与扭矩转速传感器 （3） 和磁粉离合器 （4） 依次相 连， 所述电控系统包括电机控制器和负载控制器， 所述电机控制器包括电源箱 （7） 和变频器 （5） ， 所述电机控制器的输出端与电机 （2） 的输入端电连接， 所述负载控制器包括电源箱 （7） 、 张力控制器 （8） ， 所述负载控制器的输出端与磁粉离合器 （4） 电连接， 所述采集系统包 括采集仪 （6） 、 上位机、 传感器， 所述上位机与变频器 （5） 、 采集仪 （6） 、 张力控制器 （8） 均双向 连接， 上位机用于操作、 显示 运行数据、 执行信号处 理算法。 2.根据权利要求书1所述的一种电机磁 ‑固耦合特性试验台测试系统， 其特征在于： 所 述负载是由磁粉离合器 （4） 和张力控制器 （8） 共同组成的可调负载。 3.根据权利要求书1、 2所述的一种电机磁 ‑固耦合特性试验台测试系统， 其特征在于： 所述电机 （2） 、 扭矩转速传感器 （3） 、 磁粉离合器 （4） 均通过螺栓形式固定在光学平板上， 所 述变频器 （5） 、 采集仪 （6） 、 电源箱 （7） 、 张力控制器 （8） 均通过台架 （9） 固定在光学平板上。 4.根据权利要求书1所述的一种电机磁 ‑固耦合特性试验台测试系统， 其特征在于： 所 述传感器包括振动加速度传感器和电磁信号传感器 （10） ， 所述振动加速度传感器和电磁信 号传感器 （10） 分别与采集仪 （6） 相连， 所述电磁信号传感器由柔性电路板 （11） 、 霍尔元件 （12） 、 引脚插排 （13） 组成， 所述霍尔元件 （12） 可在电机内部磁感应强度的作用下产生电压 信号， 所述引脚插排 （13） 与采集仪 （6） 连接进行信号传输 。 5.根据权利要求书4所述的一种电机磁 ‑固耦合特性试验台测试系统， 其特征在于， 所 述电磁信号传感器 （10） 的柔性电路板 （11） 共两层， 所述柔性电路板 （11） 一层为信号传输线 路并焊接霍尔元件 （12） ， 另一层为电源供应线路并为霍尔元件 （12） 供电。 6.根据权利要求书4所述的一种电机磁 ‑固耦合特性试验台测试系统， 其特征在于， 所 述电磁信号传感器 （10） 介 入式安装在电机的定子 （13） 齿槽中， 输出端与采集仪 （6） 连接， 通 过不同方位齿槽内的信号采集。 7.根据权利要求书1所述的一种电机磁 ‑固耦合特性试验台测试系统， 其特征在于， 所 述信号处理算法基于采集仪 （6） 采集的多路电磁传感器信号， 可构建电机内部的气隙磁密 矩阵B如下： 式中， B为n ×m的气隙磁密矩阵； B(ai， t)为霍尔 元件采集的磁感应强度信号,将定子铁 心长度按传感器数目划分微元， 根据气隙磁密矩阵B， 采用麦克斯韦应力张量法， 可得到第 j 微元的不平衡电磁力的水平及竖直分量， 则电机整体所受不平衡电磁力为轴向各微元的叠 加量， 表示如下： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115267536 A 2式中， 电机不平衡电磁力的水平及竖直分量分别为Fump,x， Fump,y， B(ai， t)为某时刻下的 气隙磁密， ri为气隙半径长度， 方向角为αi的向量， lj为定子铁心第j微元的轴向长度。 8.根据权利要求书7所述的一种电机磁 ‑固耦合特性试验台测试系统， 其特征在于， 所 述信号处理方法可对提取的不平衡电磁力进 行信号分析， 得到电机不平衡电磁力的频谱分 布。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115267536 A 3