浅析一种直流风机定子综合测试方法

袁 月，金洪旭，青 春，刘钟华，李宝生

(沈阳兴华航空电器有限责任公司，辽宁沈阳，110144)

1 前言

军用直流风机普遍存在产量需求小，种类多的现状；将直流风机定子综合测试应用于军品直流风机上，在提高生产效率及产能的同时，对于产品设备的应用广泛性及工装兼容性有了更高的要求，本定子综合测试方法可编程测试风机定子的直流耐压、交流耐压、绝缘测试、匝间测试、电阻测试、电感测试、反电动势测试、转向测试、相序测试、系统可采集、记录、储存显示各项目测试数据和结果，过程管控产品质量，提升产品一致性及一次合格率。

2 产品功能性能

2.1 产品功能

a) 耐压测试：在定子绕组、铁芯之间施加设定电压的交、直流电，测试定子的泄漏电流；

b) 绝缘测试：定子绕组、铁芯之间施加设定电压的直流电，测试定子绝缘部分的绝缘电阻值；

c) 匝间测试：对指定绕组施加设定的高压脉冲，在绕组与仪器内部的振荡电容之间会形成的衰减振荡波形，通过比较标准定子与被测定子波形的差异，来判断是否合格；

d) 电阻测试：测试指定绕组之间的绕组电阻值，测试时可根据实际的环境温度自动折算到标准温度下的电阻值；

e) 电感测试：测试指定绕组之间的绕组电感值；

f) 反电动势测试：电机轴通过联轴器与伺服电机连接，通过测试软件设定转速驱动伺服电机，带动电机转子转动，测试其电机输出反电动势电压值；

g) 转向测试：通过相位差判断转向；

h) 相序测试：通过伺服电机对拖反电动势判断相序。

2.2 性能描述

2.2.1 直流耐压测试

a) 输出电压设定范围/精度：(100～3000)VDC；步幅：1V/步；精度：±(1%×设定值+5V)；失真度：<3%；

b) 电流上限设置范围：(0～9999)μA/10mA；分辨率1μA/0.01mA；判断误差：±(1%×设定值+5 个字)；

c) 电流下限设置范围：(0～999)μA；分辨率0.1μA；判断误差：±(1%×设定值+5 个字)；

d) 持续时间范围：(1～999)s，精度：±(1%×设定值+0.1s)；

e) 直流电压脉动分量的有效值不超过5%，试验电压从零缓慢地增加到500V，时间不少于3s,保持500V电压1min，然后缓慢地降到零，时间不少于3s；

2.2.2 交流耐压测试

a) 输出电压范围：(200～3000)VAC，步幅：1V/步；精度：±(1%×设定值+5V)；失真度：<3%；

b) 输出频率50Hz/60Hz，精度：±0.1Hz；

c) 实际容量≥90%；

d) 击穿电流范围：(0.10～100.00)mA；精度：±(1%×读数值+5 个字)；

e) 持续时间范围：(0.5～999.9)s，精度：±(1%×设定值+0.1s)；

2.2.3 绝缘测试

a) 输出电压范围：(100～2000)VDC，步幅：1V/步；精度：±(1%×设定值+3V)；

b) 纹波系数<5%；

c) 电阻测量范围：(0.5～999.9)MΩ、(1000～9999)MΩ；精度：±(3%×读数值+5个字)，≤100MΩ，±(5%×读数值+8 个字)，>100MΩ；

d) 持续时间范围：(0.5～999.9)s，精度：±(1%×设定值+0.1s)；

2.2.4 匝间测试

a) 脉冲电压范围：(200～3000)V，步幅：1V/步；精度：±(3%×设定值+10V)；匝间冲击可设置1～100次，且具有连击连判功能，匝间冲击连击时间30ms；

b) 波形参数面积、差面积，范围：(0～99)%；分辨率0.1%，精度：±3.0%；

2.2.5 电阻测试

a) 电阻测量范围:2mΩ～20kΩ；精度：±(0.3%×读数值+3个字)(温度补偿关)；

b) 温度测量范围：(0.0～60.0)℃，精度：±0.5℃；

c) 不平衡度：(0.0%～99.9%)、│电阻值-电阻平均值│/电阻平均值×100% ；

2.2.6 电感测试

a) 测试量程0.1μH～999H；

b) 测试频率100Hz,120Hz,1kHz,10kHz；

c) 分辨率0.001mH；

d) 测试电平0.1V/0.3V/0.6V/1V；

e) 测试精度0.5%；

f) 不平衡度：(0.0%～99.9%)、│电阻值-电阻平均值│/电阻平均值×100% ；

2.2.7 反电动势测试

a) 电压量程：1～300V(有效值显示)；精度：±(0.2%读数值+5个字)；分辨率：0.01V；

b) 转速范围：200～3000rpm；

2.2.8 转向测试

判断正转/反转/不转；

2.2.9 相序测试

判断A-B-C/A-C-B；

2.2.10 其它性能指标

a) 测试其他型号产品时，可通过更换专用工装夹具实现测试；

b) 测试主机采用插拔式模块化功能组件，内部采用高压继电器进行隔离。既提高测试效率，又保障测试稳定和安全，避免串烧，抖动等影响，便于日常维护和故障定位；

c) 主机内置存储，存储格式为Excel/Word表格。主机为windows 操作系统，含2个USB接口，可直接插接鼠标和U盘考取测试数据。

3 结构设计

直流风机定子综合测试系统主要由测试主机、切换单元、电参模块、供电电源、测试工装、测试机柜、测试软件、工控机、显示器、键盘、鼠标等组成，首先将定子通过定位工装固定在夹具上，再接通电源，通过导轨将转子工装与定子配合到一起，启动电机及控制器，模拟产品装配后状态环境，对定子上述性能指标进行综合测试。电机驱动测试系统配置为

图1 设备工位示意图

双工位，更大程度减少工装更换次数及调整精度所浪费的时间，提高效率。

工位部分主要由显示器、顶板、电机、转子工装、夹具等组成，将被测定子通过夹具固定后进行测量。下表中将风机定子数据相似的定子归纳到一套转子工装里，同时工位1仅需一套夹具来固定定子，工位1所测试定子均为内径大于φ16的定子，这样所做的定位工装芯轴可做成锥形，然后通过调整定子在工装上的固定高度，使内径大于φ16的定子均能固定到同一个工装上，故下表中前五种转子均能应用到一种定子定位工装上，第6～7种定子由于内径较小，无法将定位工装芯轴做成锥形，但可以做到数据类似的几种定子兼用一个定位工装及转子工装。

图2 转子工装数据示例 图3 转子工装尺寸示例

表1 定子数据统计表

结合表1中定子数据及图2各部分数据示例，可对有测试需求的定子进行分类制作定位工装及转子工装，这样既能同时满足了产品性能测试需求，又能满足一台测试设备测试不同定子的需求。图3为转子工装尺寸，为保证精度，图示尺寸均为固定值，通过所有不同转子具有同样的定位方式来保证精度，只需通过改变转子工装外径、内径及磁铁配合间隙即可制作不同转子工装。

4 结束语

随着社会的竞争愈发激烈，对于质量与效率的要求也越来越高，本文浅析的直流风机定子综合测试方法可在定子未装配状态下进行性能测试，及早发现问题，减小损失，提高效率，同时对于种类多的定子，通过设计锥形工装及同类转子工装，使设备的工装数量减少，同时保证了设备精度，此方法可以应用到其他同类型设备中，通过信息归纳，整理，在达到目的的同时，使流程简化，节省资源。