法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2022-06-28
公开
发明专利申请公布
技术领域
本发明涉及电机性能试验技术领域，尤其涉及一种地铁牵引电机性能试验系统及评价方法。
背景技术
牵引电机是铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆上用于牵引的电机，同时也是地铁车辆的关键部件之一，随着技术水平的不断提高，地铁的性能也越来越高，因此对于地铁牵引电机的要求也变得越来越高，为了保证地铁牵引电机能够满足现如今高性能地铁的要求，在牵引电机出厂前，需要进行性能测试试验，目前，现有的牵引电机在进行性能试验时，试验系统难以准确模拟牵引电机实际工作过程中的环境载荷，导致牵引电机试验结果精度较低，无法准确判断牵引电机的性能是否合格。
发明内容
本发明提供了一种地铁牵引电机性能试验系统及评价方法，以解决现有的牵引电机在进行性能试验过程中出现的问题。
为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供一种地铁牵引电机性能试验系统，包括：主控器、环境舱以及置于环境舱内部的多个温控器、待检测电机、传感器组、加载器，所述待检测电机分别与传感器组和所述加载器连接，所述加载器与所述主控器连接；
所述温控器用于工作于不同的工作状态以调整所述环境舱内的温度；
所述加载器用于根据设定的功率信息向所述待检测电机施加试验载荷，并将所述功率信息发送至所述主控器中；
所述传感器组用于获取所述待检测电机在不同温度下工作的温度信息和振动信息，并将所述温度信息和所述振动信息发送至所述主控器；
所述主控器用于根据所述功率信息、所述温度信息以及所述振动信息确定所述待检测电机性能的评价结果。
可选的，所述环境舱包括顶面、底面和至少一个侧面，所述温控器呈环形均匀安装于所述至少一个侧面的内壁上。
可选的，所述系统还包括通风装置，所述通风装置安装于所述环境舱内部的横向中轴线上。
可选的，所述温度信息包括定子温度信息和轴承温度信息，所述传感器组包括：安装于所述待检测电机上的加速度传感器、第一温度传感器和第二温度传感器。
所述加速度传感器用于测量所述待检测电机外壳的径向振动值和轴向振动值，并将所述径向振动值和所述轴向振动值之和作为振动信息；
所述第一温度传感器用于测量所述待检测电机的定子温度值，并根据定子温度值生成定子温度信息；
所述第二温度传感器用于测量所述待检测电机的轴承温度值，并根据轴承温度值生成轴承温度信息。
可选的，所述系统还包括：试验电源和显示器，所述试验电源分别与所述待检测电机和所述加载器连接，所述显示器与所述主控器连接；
所述试验电源用于向所述待检测电机和所述加载器供电；
所述显示器用于显示所述评价结果。
可选的，所述系统还包括液压悬架，所述液压悬架安装于所述环境舱与地面之间，所述液压悬架包括液压油缸和蓄能器；
所述液压油缸的外壁与地面连接，所述液压油缸的活塞杆与所述环境舱连接，所述液压油缸的无杆腔与所述蓄能器的入口连接。
可选的，所述系统还包括连接轴，所述连接轴的一端与所述待检测电机的输出端连接，所述连接轴的另一端与所述加载器的输入端连接。
第二方面，本申请实施例提供一种评价方法，应用于第一方面中任意一项所述的地铁牵引电机性能试验系统，所述方法包括：
采用温控器对所述环境舱的内部温度进行调整；
向加载器输入功率信息，控制所述加载器根据所述功率信息向待检测电机施加载荷，并同时将所述功率信息发送至主控器；
采用传感器组获取待检测电机在不同温度时工作的温度信息和振动信息，并将所述温度信息和所述振动信息发送至主控器；
其中，所述主控器中预先构建有神经网络模型，所述神经网络模型的输入参数为功率信息、温度信息、振动信息，所述神经网络模型的输出参数为待检测电机性能的试验结果；
主控器根据所述功率信息、所述温度信息以及所述振动信息确定所述待检测电机的评价结果。
有益效果：
本发明提供的地铁牵引电机性能试验系统，通过将待检测电机、加载器和传感器组置于环境舱内部的方式，将待检测电机与外部试验场环境隔离，并利用温控器和通风装置改变环境舱内部的环境温度，从而模拟待检测电机真实工作条件下的环境载荷，使得待检测电机在进行性能测试实验时，能够在模拟的真实工作条件环境下进行，提高了试验结果的精准度。
本发明提供的地铁牵引电机性能试验系统，同时还利用主控器接收待检测电机试验过程中产生的振动信息、温度信息和加载器生成的功率信息，并由主控器内预先设计好的神经网络根据试验信息和功率信息对试验结果自动判断，提高了试验的评价速度和评价准确度。
附图说明
图1为本发明优选实施例的地铁牵引电机性能试验系统的结构示意图；
图2为本发明优选实施例的评价方法的流程图。
图中：1、环境舱；11、温控器；12、通风装置；2、待检测电机；3、传感器组；31、加速度传感器；32、第一温度传感器；33、第二温度传感器；4、主控器；5、显示器；6、试验电源；7、加载器；8、连接轴；9、液压悬架；91、液压油缸；92、蓄能器。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
请参见图1，本申请实施例提供一种地铁牵引电机性能试验系统，包括：主控器4、环境舱1以及置于环境舱1内部的多个温控器11、待检测电机2、传感器组3、加载器7，所述待检测电机2分别与传感器组3和所述加载器7连接，所述加载器7与所述主控器4连接；
所述温控器11用于工作于不同的工作状态以调整所述环境舱1内的温度；
所述加载器7用于根据设定的功率信息向所述待检测电机2施加试验载荷，并将所述功率信息发送至所述主控器4中；
所述传感器组3用于获取所述待检测电机2在不同温度下工作的温度信息和振动信息，并将所述温度信息和所述振动信息发送至所述主控器4；
所述主控器4用于根据所述功率信息、所述温度信息以及所述振动信息确定所述待检测电机2性能的评价结果。
在上述实施例中，通过将待检测电机2置于环境舱1的内部，将待检测电机2与外部试验场环境隔离，并利用温控器11来改变环境舱1内部的环境温度，从而模拟待检测电机2真实工作条件下的环境载荷，使得待检测电机2在进行性能测试实验时，该试验系统能够根据不同需求模拟出待检测电机2不同的工作环境，让待检测电机2能够在真实工作环境中进行试验，提高了试验结果的精准度。
可选的，所述环境舱1包括顶面、底面和至少一个侧面，所述温控器11呈环形均匀安装于所述至少一个侧面的内壁上。
在上述实施例中，通过将温控器11呈环形均匀安装于环境舱1的侧面上，使温控器11在工作时，能够使环境舱1内部的温度变化更加均匀，避免环境舱1的内部因为出现温度差，而导致试验结果的不准确。
可选的，所述系统还包括通风装置12，所述通风装置12安装于所述环境舱1内部的横向中轴线上。
在上述实施例中，使温控器11的输出能够在通风装置12的作用下在环境舱1的内部快速流动，从而使环境舱1内部温度能够快速达到稳定值，且温度分布均匀，起到节约能源的作用。
可选的，所述温度信息包括定子温度信息和轴承温度信息，所述传感器组3包括：安装于所述待检测电机2上的加速度传感器31、第一温度传感器32和第二温度传感器33。
所述加速度传感器31用于测量所述待检测电机2外壳的径向振动值和轴向振动值，并将所述径向振动值和所述轴向振动值之和作为振动信息；
所述第一温度传感器32用于测量所述待检测电机2的定子温度值，并根据定子温度值生成定子温度信息；
所述第二温度传感器33用于测量所述待检测电机2的轴承温度值，并根据轴承温度值生成轴承温度信息。
在上述实施例中，通过传感器组3中的加速度传感器31、第一温度传感器32和第二温度传感器33，对试验中的待检测电机2上的振动信息、定子温度信息和轴承温度信息进行实时检测，从而能够准确获取待检测电机2试验过程中的各项数据指标。
可选的，所述系统还包括：试验电源6和显示器5，所述试验电源6分别与所述待检测电机2和所述加载器7连接，所述显示器5与所述主控器4连接；
所述试验电源6用于向所述待检测电机2和所述加载器7供电；
所述显示器5用于显示所述评价结果。
可选的，所述系统还包括液压悬架9，所述液压悬架9安装于所述环境舱1与地面之间，所述液压悬架9包括液压油缸91和蓄能器92；
所述液压油缸91的外壁与地面连接，所述液压油缸91的活塞杆与所述环境舱1连接，所述液压油缸91的无杆腔与所述蓄能器92的入口连接。
在上述实施例中，通过液压悬架9将环境舱1与地面分割，使得该系统在对待检测电机2进行试验时，能够有效隔离外部环境振动信息对环境舱1内部待检测电机2的影响，更真实的模拟待检测电机2的工作环境，进一步提高了电机性能试验结果的准确性。
可选的，所述系统还包括连接轴8，所述连接轴8的一端与所述待检测电机2的输出端连接，所述连接轴8的另一端与所述加载器7的输入端连接。
在上述实施例中，利用连接轴8对待检测电机2和加载器7进行连接，使得该系统能够适配不同型号的待检测电机2进行试验，提高了该系统的适用性。
请参见图2，本申请实施例提供一种评价方法，应用于上述任意一项所述的地铁牵引电机性能试验系统，所述方法包括：
采用温控器11对所述环境舱1的内部温度进行调整；
向加载器7输入功率信息，控制所述加载器7根据所述功率信息向待检测电机2施加载荷，并同时将所述功率信息发送至主控器4；
采用传感器组3获取待检测电机2在不同温度时工作的温度信息和振动信息，并将所述温度信息和所述振动信息发送至主控器4；
其中，所述主控器4中预先构建有神经网络模型，所述神经网络模型的输入参数为功率信息、温度信息、振动信息，所述神经网络模型的输出参数为待检测电机2性能的试验结果；
主控器4根据所述功率信息、所述温度信息以及所述振动信息确定所述待检测电机2的评价结果。
在上述实施例中，利用主控器4接收待检测电机2试验过程中传感器组3收集到的振动信息、温度信息和加载器7生成的功率信息，并由主控器4内预先设计好的判定方式根据试验信息和功率信息对试验结果自动判断，提高了试验的评价速度和评价准确度。
预先构建的神经网络模型构建方法如下：
构建原始神经网络模型；
确定功率信息、温度信息以及振动信息的合格区间，处于合格区间的分别为合格功率信息、合格温度信息以及合格振动信息，不处于合格区间的分别为不合格功率信息，不合格温度信息以及不合格振动信息；
将合格功率信息、温度信息以及振动信息整合划分为合格训练集和合格测试集，并通过合格训练集训练原始神经网络模型，通过合格测试集对训练后的原始神经网络模型进行验证，得到能够判断待检测电机2合格的过渡神经网络模型；
将不合格功率信息、不合格温度信息以及不合格振动信息整合划分为不合格训练集和不合格测试集，并通过不合格训练集训练过渡神经网络模型，通过不合格测试集对训练后的过渡神经网络模型进行验证，得到能够同时判断待检测电机2合格与不合格的目标神经网络模型；
将主控器4获取到的功率信息、温度信息以及振动信息输入目标神经网络确定待检测电机2的评价结果。
在一实施例中，试验时，将待检测电机2置于环境舱1内，通过连接轴8与加载器7进行连接，并将传感器组3与待检测电机2连接，使传感器组3中的加速度传感器31测量待检测电机2外壳的振动值，传感器组3中的第一温度传感器32和第二温度传感器33分别测量待检测电机2的定子温度值和待检测电机2的轴承温度值，接着开启温控器11和通风装置12，利用温控器11使环境舱1的内部形成满足待检测电机2真实工作情况的温度场，当环境舱1中温度与待检测电机2工作时环境温度一致时，先空载启动待检测电机2，当待检测电机2转速达到设定值并稳定后，启动加载器7，通过加载器7给待检测电机2施加需要的载荷，此时传感器组3通过加速度传感器31、第一温度传感器32和第二温度传感器33实时采集待检测电机2在试验的过程中的外壳振动值、定子温度值和轴承温度值，并根据外壳振动值生成振动信息，根据定子温度值生成定子温度信息，根据轴承温度值生成轴承温度信息，定子温度信息和轴承温度信息整合为温度信息，主控器4接收并记录传感器组3输出的振动信息、温度信息，加载器7输出的功率信号，并将振动信息、温度信息和功率信号作为输入参数进入神经网络后自动给出电机性能评价结果，评价结果通过主控器4显示。整个试验过程中，包含待检测电机2的环境舱1通过液压悬架9与地面连接，液压悬架9能够有效隔离外部环境振动信息对待检测电机2的影响。
在又一实施例中，在预先构建的神经网络构建方法中，将振动信息、温度信息和功率信息划分为优秀区间、良好区间、合格区间、不合格区间四个区间，分别对应优秀区间构建优秀功率信息、优秀温度信息以及优秀振动信息，对应良好区间构建良好功率信息、良好温度信息以及良好振动信息，对应合格区间构建合格功率信息、合格温度信息以及合格振动信息，对应不合格区间构建不合格功率信息、不合格温度信息以及不合格振动信息，并将优秀功率信息、优秀温度信息以及优秀振动信息整合划分为优秀训练集和优秀测试集，将良好功率信息、良好温度信息以及良好振动信息整合划分为良好训练集和良好测试集，将合格功率信息、合格温度信息以及合格振动信息整合划分为合格训练集和合格测试集，将不合格功率信息、不合格温度信息以不及合格振动信息整合划分为不合格训练集和不合格测试集，并分别利用优秀训练集、良好训练集、合格训练集和不合格训练集对神经网络进行训练，利用优秀测试集、良好测试集、合格测试集和不合格测试集对神经网络进行验证，最后得到用于对评价结果进行判定的神经网络，在通过该神经网络进行评价时，能够得到优秀、良好、合格和不合格四个输出结果。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
