燃油电机工作效率测定方法和装置与流程

本发明涉及航空航天，尤其涉及一种燃油电机工作效率测定方法和装置。

背景技术：

1、航空航天领域中，燃油电机在低温环境（-55℃～0℃）中带动叶轮转动以对发动机供应燃油，与常温环境相比，其性能和工作效率都会发生变化，所以在燃油电机研发完成后，需要对其进行模拟测试，以检测其工作效率是否满足要求。较为普遍的电机工作效率的测定方法为获取控制器输入到被测电机的电压和电流，以测定被测电机的输入功率，然后通过被测电机外接负载和扭矩传感器来测定被测电机的输出功率，输入功率与输出功率的比值即为工作效率。如公开号为cn107102262a的发明专利，名称为“一种直线电机性能测试装置及其控制方法”，装置包括有负载电机、直流电源模块、第一直流交流转化模块、第二直流交流转化模块、第一电流监测模块、第二电流监测模块、第一位置监测模块、第二位置监测模块以及控制模块，第一电流监测模块用于监测并输出负载电机电气端电流，第二电流监测模块用于监测并输出被测电机电气端电流，第一位置监测模块用于监测负载电机的位置并根据负载电机的位置输出负载电机实测速度，第二位置监测模块用于监测被测电机的位置并根据被测电机的位置输出被测电机实测速度，控制模块根据监测结果输出对应的控制信号，实现电机性能的测试。

2、但是，燃油电机实际工作环境是在燃油中，扭矩传感器放置在燃油中易造成损坏，所以燃油电机和普通的电机性能测试方式不同，所测得的参数所体现的电机性能关系也不相同，故现有技术的测定方法不能满足燃油电机工作效率的测定。基于上述问题，如何实现燃油电机工作效率测定是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的技术问题，本发明提供一种燃油电机工作效率测定方法和装置。

2、第一方面，本发明的一种燃油电机工作效率测定方法，所述方法基于燃油电机工作效率测定装置实现，所述燃油电机工作效率测定装置包括：设有中空腔室的油箱组件，所述中空腔室分隔为第一腔室和第二腔室，且均填充有预设温度值的燃油；所述燃油电机工作效率测定装置还包括控制器，以及与所述控制器电连接的加载电机、被测燃油电机、负载模拟组件、转速检测器、扭矩传感器、阻力模拟电路，所述转速检测器用于检测所述加载电机的转速并发送给所述控制器；所述方法包括：

3、输入功率计算：将所述加载电机和所述被测燃油电机分别放置在所述第一腔室和所述第二腔室内，且将所述被测燃油电机和所述加载电机的转轴同轴固定连接；所述控制器向所述被测燃油电机提供驱动电压u与驱动电流i，以控制所述被测燃油电机转动；所述阻力模拟电路与所述加载电机的绕组连接形成通路，所述控制器在所述被测燃油电机转动时获取所述阻力模拟电路的感应电流i；所述转速检测器检测所述加载电机的转速得到转速n；所述控制器根据转速n以及感应电流i生成第一数值关系表，以及根据驱动电压u、驱动电流i计算输入功率w入；

4、输出功率计算：将所述加载电机和所述负载模拟组件通过加载轴同轴固定连接，所述扭矩传感器安装于所述加载轴上，用于测量所述加载轴的扭矩值t；所述控制器向所述加载电机提供驱动电流i1以使所述加载电机的转速为n1，根据所述第一数值关系表确定与转速n1对应的感应电流值为i1；所述控制器向所述负载模拟组件提供电流值为i1的驱动电流以使所述负载模拟组件向所述加载电机施加负载，所述控制器获取所述扭矩传感器测量的扭矩值t1；根据所述第一数值关系表中转速n的数值范围，调节转速n1的值并重复以上步骤，所述控制器根据转速n以及扭矩值t生成第二数值关系表，以及根据转速n、扭矩值t计算输出功率w出；

5、工作效率计算：根据所述输入功率w入和所述输出功率w出计算所述被测燃油电机的工作效率。

6、进一步的，所述输入功率w入的计算方式为：输入功率w入=1.732*u*i*cosφ；其中，cosφ为功率因数；所述输出功率w出的计算方式为：输出功率w出= t*n/9.55。

7、进一步的，在输入功率计算时，所述控制器根据所述第一数值关系表计算第一阻力系数，后结合所述第一阻力系数和驱动电压u、驱动电流i计算输入功率w入。

8、进一步的，在输出功率计算时，所述控制器根据所述第二数值关系表计算第二阻力系数，后结合所述第二阻力系数和转速n、扭矩值t计算输出功率w出。

9、进一步的，所述输入功率w入的计算方式为：输入功率w入=k1*1.732*u*i*cosφ；所述输出功率w出的计算方式为：输出功率w出=k2* t*n/9.55；其中，cosφ为功率因数，k1为所述第一阻力系数，k2为所述第二阻力系数。

10、第二方面，本发明的一种燃油电机工作效率测定装置，所述燃油电机工作效率测定装置包括：设有中空腔室的油箱组件，所述中空腔室分隔为第一腔室和第二腔室，且均填充有预设温度值的燃油；所述燃油电机工作效率测定装置还包括控制器，以及与所述控制器电连接的加载电机、被测燃油电机、负载模拟组件、转速检测器、扭矩传感器、阻力模拟电路，所述转速检测器用于检测所述加载电机的转速并发送给所述控制器；

11、所述燃油电机工作效率测定装置用于实现上述的燃油电机工作效率测定方法。

12、进一步的，所述油箱组件包括开设有所述中空腔室的油箱，还包括形成第一预设温度环境的低温环境箱、用于检测燃油温度的温度检测器，以及与所述低温环境箱、所述温度检测器电连接的油箱温度控制器；所述油箱置于所述低温环境箱内，所述温度检测器用于测量燃油的温度，所述油箱温度控制器用于根据所述温度检测器的温度检测值控制所述低温环境箱，使所述油箱内的燃油达到预设温度值。

13、进一步的，所述油箱组件还包括与所述油箱温度控制器电连接的加热器，所述加热器设置于所述油箱的内壁上，用于对燃油进行加热。

14、进一步的，所述被测燃油电机的转轴通过转接套同轴安装在所述加载电机的空心转轴内，所述转接套可沿空心转轴的轴线运动。

15、进一步的，所述油箱组件还包括固定在所述油箱内的电机安装架，所述电机安装架包括固定在所述油箱底部的架梁、水平安装在所述架梁上的底板、竖向固定在所述底板中部的立板；输入功率计算时，所述加载电机和所述被测燃油电机分别位于所述立板的两侧，所述立板将所述油箱的中空腔室分隔为所述第一腔室和所述第二腔室。

16、本发明的燃油电机工作效率测定方法和装置，方法基于燃油电机工作效率测定装置实现，具备以下有益效果：

17、（1）输入功率计算前，将加载电机和被测燃油电机分别放置在填充有预设温度值燃油的第一腔室和第二腔室内，模拟燃油电机的实际工作环境；将被测燃油电机和加载电机的转轴同轴固定连接，阻力模拟电路与加载电机的绕组连接形成通路，当控制器向被测燃油电机提供驱动电压u与驱动电流i以控制被测燃油电机转动时，带动加载电机转动进而产生感应电动势，使得阻力模拟电路产生感应电流i，抑制被测燃油电机转动，以模拟真实环境下叶轮对燃油电机的阻力，所以本发明模拟了燃油电机的真实工作环境，从而提高了燃油电机工作效率测试的准确性；

18、（2）在输出功率计算过程中，将加载电机和负载模拟组件通过加载轴同轴固定连接后，控制器根据输入功率计算过程中转速n以及感应电流i生成的第一数值关系表来确定与转速n对应的感应电流值为i，之后再向负载模拟组件提供驱动电流i以使负载模拟组件向加载电机施加负载，并获取扭矩值t，从而根据转速n以及扭矩值t生成第二数值关系表，用以计算输出功率，所以本发明无需将扭矩传感器放置于燃油中进行测量，而是利用输入功率计算过程中得到的第一数值关系表在外部非燃油环境下实现对输出功率的测量，既引入了燃油电机的真实工作环境的影响，又确保测试的精准度，是燃油电机性能测试最适宜的方案。