一种电机定子系统机械导纳测试方法及装置
技术领域
本发明涉及电机测试
技术领域
，尤其是涉及一种电机定子系统机械导纳测试方法。背景技术
在进行振动分析时，仅通过固有频率来研究电机的振动特性是远远不够的。可使用激振力与响应的传递函数来衡量电机结构的抗振能力。为此人们提出了电机机械导纳矩阵的概念。机械导纳越小，表示电机结构在一定动态激振力作用下，其响应产生的振动与噪声幅值越小。目前关于电机定子系统的机械导纳测试目前相关研究较少，但是对于电机振动特性的研究中，电机定子系统的机械导纳矩阵测试至关重要的。在路径分析技术中，电机的机械系统的传递函数通过导纳矩阵的方式来进行描述。电机定子系统的机械导纳的大小直观的从传递函数理论角度揭示了电机机械系统的抗振能力。因此，如何准确可靠地对电极定子系统的机械导纳测试成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电机定子系统机械导纳测试方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种电机定子系统机械导纳测试方法，该方法包括如下步骤：
S1、将定子系统固定在电机工作台上，在定子齿面上按照圆周方向选取N个激振点，同时在机壳上按照圆周方向选取M个目标点；
S2、在目标点分别布置加速度传感器；
S3、选取其中任意一个激振点j，在激振点施加激振力Pj(ω)，分别获取各目标点的加速度Ri(ω)；
S4、求取目标点i相对于激励点j的导纳Hij(ω)：Hij(ω)＝Ri(ω)/Pj(ω)；
其中，j＝1,2……,N，i＝1,2……,M，ω为角频率。
优选地，所述的激振点在定子齿面上按照圆周方向均匀分布。
优选地，所述的目标点机壳上按照圆周方向均匀分布。
优选地，激振点的个数N等于目标点的个数M。
优选地，所述的激振点和目标点沿圆周方向均匀分布且两者位置一一对应，位置对应的一对激振点和目标点的位于同一径向直线上。
一种电机定子系统机械导纳测试装置，该装置包括：
激振器：用于在选取的激振点施加激振力，所述的激振点选取N个并分布在定子齿面的圆周方向上；
加速度传感器：布置在选取的目标点并测取目标点的加速度，所述的目标点选取M个并分布在机壳的圆周方向上；
处理器：对激振力和加速度进行处理，求取目标点i相对于激励点j的导纳Hij(ω)：Hij(ω)＝Ri(ω)/Pj(ω)，Pj(ω)为在激振点j施加的激振力，Ri(ω)为目标点i的加速度，j＝1,2……,N，i＝1,2……,M，ω为角频率。
优选地，所述的激振点在定子齿面上按照圆周方向均匀分布。
优选地，所述的目标点机壳上按照圆周方向均匀分布。
优选地，激振点的个数N等于目标点的个数M。
优选地，所述的激振点和目标点沿圆周方向均匀分布且两者位置一一对应，位置对应的一对激振点和目标点的位于同一径向直线上。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明通过静态下对电机定子齿面施加激振力，并在电机机壳上采集振动加速度的方式，获得电机定子系统的加速度导纳，这种方法对于电机振动分析以及电机机械特性的研究具有重要意义，该方法克服了目前在电机导纳测试中的不足，并为于电机的振动分析以及电机机械特性研究提供了基础。
(2)本发明该种方法可以广泛运用于各种电机定子系统机械导纳测量，并且测得的结果具有较高的准确性，并电机的振动分析提供了重要的基础，同时利用该种测试方法为用于电机机械系统的振动贡献分析，从而为降低电机振动噪声提供有力的试验参考。
附图说明
图1为本发明一种电机定子系统机械导纳测试方法的流程框图；
图2为本发明在单一激振点施加激振力测量定子系统机械导纳的示意图；
图3为电机定子系统激振力传递示意图；
图4为测试样机的定子系统在某一点处的机械导纳频谱；
图中，1为定子铁芯，2为定子绕组，3为定子机壳。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
实施例
如图1、图2所示，本实施例提供一种电机定子系统机械导纳测试方法，该方法包括如下步骤：
S1、将定子系统固定在电机工作台上，在定子齿面上按照圆周方向选取N个激振点，同时在机壳上按照圆周方向选取M个目标点，激振点在定子齿面上按照圆周方向均匀分布，目标点机壳上按照圆周方向均匀分布；
S2、在目标点分别布置加速度传感器；
S3、选取其中任意一个激振点j，在激振点施加激振力Pj(ω)，分别获取各目标点的加速度Ri(ω)，如图3所示为电机定子系统激振力传递示意图，P为激振力，依次通过定子铁芯1、定子绕组2传递至定子机壳3；
S4、假设电机定子系统(定子、绕组和机壳组成的整体)是线性的，求取目标点i相对于激励点j的导纳Hij(ω)：Hij(ω)＝Ri(ω)/Pj(ω)；其中，j＝1,2……,N，i＝1,2……,M，ω为角频率。
具体地：若电机定子齿面上在1点处施加的力为P1(ω)，记电机机壳测得在1点处的响应为R1(ω)，二者得到的导纳记为H11(ω)；若在1点施加激振力P1(ω)，而在电机机壳的2点处采集振动加速度R2(ω)，二者得到的导纳记为H12(ω)；根据这一关系，即可建立电机激振力与加速度响应之间的传递方程，而二者之间的传递函数就是电机定子系统的机械导纳矩阵。对于导纳矩阵的每一个元素求解，可以通过单独一个点施加激励，多点采集响应的方式，来测得导纳矩阵[H]的每一项元素，这也就是测试电机定子系统机械导纳矩阵的基本原理。如下公式(1)和公式(2)所示：
Hij(ω)＝Ri(ω)/Pj(ω)(i＝1,2,3,...,M；j＝1,2,3,...,N；) (2)
通过不断的变换单一激振点的位置，并采集相关点和非相关点的响应，就可以测得导纳矩阵[H]的每一项元素。测量得到全部导纳矩阵的全部元素后，机械系统的传递方程可以写为：
在一种优选实施例中，激振点的个数N等于目标点的个数M。激振点和目标点沿圆周方向均匀分布且两者位置一一对应，位置对应的一对激振点和目标点的位于同一径向直线上。此情况下，若电机定子齿面上在1点处施加的力为P1(ω)，记电机机壳测得在1点处的响应为R1(ω)，两点是相关的，所以二者得到的导纳也被称为自导纳，记为H11(ω)；若在1点施加激振力P1(ω)，而在电机机壳的2点处采集振动加速度R2(ω)，两点为非相关点，则得到的导纳为互导纳，记为H12(ω)。由此，根据上述公式(3)可以看出，主对角线上元素对应着电机定子系统的自导纳，而剩余元素则对应着电机定子系统的互导纳。
接下来将对一台真实的48槽8极内置式永磁同步电机进行机械导纳的测试实验，并对上述该种测试方法进行验证。测试样机的定子系统在某一点处的机械导纳频谱如图4所示。进而将机械导纳频谱应用于电机的振动特性分析，为电机的减振降噪提供有力参考。
本发明设计了一种电机定子系统机械导纳矩阵测试的新方法。该方法是电机模态测试以及电机振动噪声测试中不断摸索总结而得到的一种方法。本发明基于机械导纳矩阵的理论，建立了电机定子系统机械导纳矩阵的数学模型，通过在定子齿面单一点施加激振力和多点采集机壳表面加速度响应的方式来求解电机定子系统的机械导纳矩阵。且这种测试方法可以有效测得电机的机械导纳矩阵频谱，应用于电机的振动特性分析，为电机的减振降噪提供有力参考。该种方法可以广泛运用于各种电机定子系统机械导纳矩阵测量，并且测得的结果具有较高的准确性，并电机的振动分析提供了重要的基础。同时利用该种测试方法为用于电机机械系统的振动贡献分析，从而为降低电机振动噪声提供有力的试验参考。
目前关于电机定子系统机械导纳矩阵的测试研究较少，且缺乏完备详细的测试方法介绍。但是电机机械导纳矩阵的测试又是目前电机振动分析中重要组成部分。电机定子系统机械导纳矩阵可以有效表现出电机机械系统的振动特性，其尖峰处对应着电机机械系统的固有频率，同时包含非固有频率点的机械特性。这对于人们充分认识电机的振动特性，有效避开电机导纳较大的频带从而降低电机的振动具有重要意义。通过该种电机导纳矩阵测试的方法，可以有效降低电机的振动噪声等。
在实际生产中该种电机定子系统机械导纳矩阵测试的方法是完全可以重复再现的，采用更密集的布点，并使用高精度的振动加速度传感器，以及优秀的后处理软件，可以得到更加准确的电机定子系统的机械导纳矩阵频谱。这种电机机械导纳矩阵测试新方法，在实际电机测试、设计和生产中具有重要实用价值。
实施例2
本实施例提供一种电机定子系统机械导纳测试装置，该装置包括：
激振器：用于在选取的激振点施加激振力，激振点选取N个并分布在定子齿面的圆周方向上；
加速度传感器：布置在选取的目标点并测取目标点的加速度，目标点选取M个并分布在机壳的圆周方向上；
处理器：对激振力和加速度进行处理，求取目标点i相对于激励点j的导纳Hij(ω)：Hij(ω)＝Ri(ω)/Pj(ω)，Pj(ω)为在激振点j施加的激振力，Ri(ω)为目标点i的加速度，j＝1,2……,N，i＝1,2……,M，ω为角频率。
激振点在定子齿面上按照圆周方向均匀分布。
目标点机壳上按照圆周方向均匀分布。
激振点的个数N等于目标点的个数M。
激振点和目标点沿圆周方向均匀分布且两者位置一一对应，位置对应的一对激振点和目标点的位于同一径向直线上。
采用该装置进行电机定子系统机械导纳测试的方法与实施例1相同，在该实施例中不再赘述。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。
