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测功机技术发展对行业的影响
 


    平常说到电机试验,大家第一时间就想到测功机这种电机测试设备。但实际上,面对越来越复杂的行业应用,如电动汽车电机测试,测功机亦渐渐显露出短板来,这要从测功机的构造说起。 


    测功机的构造很简单,由一个机柜和测试台架组成,其中测试台架又常称作测功头,一般是指扭矩转速传感器和制动器做成一体的款式。测试台架包括安装底座、扭矩转速传感器、机械负载(制动器),用于电机试验时的力矩加载,模拟电机的不同工况;机柜包括电参数测试仪、电机测试仪、测功机控制器、电源等,用于对系统的驱动和对电机的测试。



    那为什么说传统测功机无法满足新行业,如电动汽车电机的测试需求呢?这主要是要谈到测功机的一个核心部件——机械负载(制动器)。测功机的机械负载一般使用制动器,也有使用电机的,用于对被试电机提供反向的旋转力矩,吸收被试电机运行时的功率,实现被试电机的“加载”,模拟其实际运行的工况。

    而要模拟被试电机的实际运行工况,那测功机的加载能力,必须覆盖被测电机的全部工况范围,那才能满足模拟“所有工况”的要求。简单来说,就是测功机的机械负载的TN曲线,必须覆盖被试电机的TN曲线,这样才能把被试电机的全程TN特性测试出来。

    但问题来了,电动汽车电机的TN曲线和普通的电机不同,具有恒功率区域宽(一般恒功率区域能到峰值转速的80%~100%)、峰值转速高(10000rpm以上)的特点,这意味着电动汽车电机既能实现高速小扭矩工况,也能实现低速大扭矩工况,对测功机的TN特性提出了非常高的要求。


    这时我们发现,如果要满足电动汽车电机的全程TN曲线加载,普通的测功机根本无法满足。因为普通测功机一般是用磁滞制动器、电涡流制动器、磁粉制动器或变频电机作为负载的,而这些机械负载的特性曲线,都各自存在自己的短板:

    磁粉制动器:可以输出很大的扭矩,但一般只能运行在低转速(1000rpm)以下,只适用于大扭矩、低转速的电机测试场合。可偏偏电动汽车电机,特别是乘用车电机,动辄上万rpm的转速,让磁粉制动器直接出局。



    磁滞制动器:和磁粉相反,可以输出很高的转速,但输出扭矩收到很大的局限,只能输出小扭矩(100N.m以内)。对于电动汽车的低速大扭矩工况(200~500N.m的扭矩输出非常常见),磁滞又无法满足需求。


    电涡流制动器:支持大扭矩、高转速的扭矩输出,但在额定转速范围内(一般是2600~3000rpm),转矩输出和转速输出是成正比的,无法满足低速(几百rpm)情况下的大扭矩输出。
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