[发明专利]一种增强型新能源汽车电机匝间测试装置

说明书

本发明涉及一种增强型新能源汽车电机匝间测试装置，匝间高压振荡电路包括串联的可控硅和二极管以及阻容分压模块和滤波模块，用于高压生成、匝间冲击能量存储、及构成匝间冲击放电导通回路，匝间测试时用于与被测电机绕组构成LC振荡回路，振荡过程中用于正反向电流通道的建立，及可控硅控制电路的保护；每个可控硅并联一个可控硅控制电路，可控硅控制电路用于控制可控硅串联回路的导通，振荡过程中持续给定导通信号、以及串联导致的电压差防护；信号处理和波形采样电路连接到匝间高压振荡电路的阻容分压模块和滤波模块，进行高速采样和波形数据存储与计算。本发明提高了匝间振荡周期、幅值，使得振荡波形的变化更明显。

技术领域

本发明属于新能源汽车测试技术领域，具体涉及一种增强型新能源汽车电机匝间测试装置。

背景技术

新能源汽车驱动电机一般通过控制器输出含有高次谐波的周期性电压进行驱动、调速，其绕组在工作时承受持续的高频脉冲电压。一旦电机绕组存在匝间绝缘不良的隐患，相比承受工频电压的三相异步电机绕组，新能源汽车驱动电机更容易出现匝间短路故障，导致电机损坏或引发自燃等不可预知的后果。因此，对该类电机匝间绝缘可靠性要求很高。

相对于一般工业场合使用的交流异步电机，新能源汽车驱动电机的高续航里程、低速大扭矩控制等特殊要求，具有工作电流大、低铜耗(铜耗指消耗在电机绕组上的能量损耗，绕组一般采用铜导线，行业内一般把这部分能量损耗简称“铜耗”、“铜损耗”)的特点，绕组电阻控制在几十毫欧的水平。因而，其电磁线截面积更大，使得槽内匝数较少，绕组电感量也很低，匝间波形振荡周期很短。另外，此类驱动电机的结构强度要求高，铁芯较厚且外部还直接安装带有水冷通道的铝壳，因此，匝间测试时其铁损耗(铁耗指消耗在电机铁芯上的能量损耗，如磁滞损耗、涡流损耗，行业内一般把这部分能量损耗简称“铁耗”、“铁损耗”)较高，匝间波形衰减速度很快，往往两三个周期就衰减完。

因此，新能源汽车驱动电机当出现轻微匝间不良时，由于其振荡波形周期和面积很少，波形差异并不明显，而且其波形周期短衰减速度快，在有效振荡时间内波形采样数据也较少，导致计算的量化数据差异也不大。实际匝间测试时，甚至会出现匝间轻微打火，但是量化数据并未超差而判定为合格。

匝间绝缘冲击测试，是电机出厂前检测匝间绝缘不良、绕组参数变化的有效方法。测试时输出一个(或一组)波前时间极短的高电压脉冲，通过测试模块内部的振荡电容和被测电机绕组构成的LC振荡回路，形成一个衰减振荡的波形，其衰减速度受回路阻抗、铁芯损耗因素影响。由于匝间测试时输出的多组脉冲具有高压、高频(波前时间≤0.5us)的特性，对于存在匝间绝缘不良隐患的绕组会在绝缘薄弱点形成击穿。一旦出现匝间绝缘不良导致击穿时，绕组匝数改变，绕组参数随之发生变化，匝间振荡波形的频率或幅值也将发生变化。此时，通过将被测电机振荡波形与标准电机振荡波形进行对比，并将波形差异计算为面积、面积差等量化参数，可以判断出被测电机绕组是否存在匝间不良故障。

现有的匝间测试设备的高压及振荡回路如图1所示，充电模块多采用半波整流或倍压整流方式生成直流高压，用于给储能电容C3充电。当检测到储能电容C3充电至设定参数的电压时，控制若干个串联的可控硅(Silicon Controlled Rectifier，简称SCR)导通，将储能电容C3电压瞬间施加在振荡电容C4和被测电机绕组的并联回路上。储能电容C3放电时，其电压逐渐下降，电流通过可控硅流向被测绕组。当正向电流趋近于0时，振荡电压接近负峰值，开始产生反向电流，此时可控硅在反向电流的作用下关断，在高压二极管D2和可控硅的隔离作用下，储能电容C3脱离振荡回路，LC振荡过程转为在被测绕组、振荡电容C4之间进行。由于振荡回路和被测绕组中存在直流电阻，并且被测绕组铁芯存在铁损耗，因此振荡过程中能量被持续消耗，振荡持续衰减直至能量耗尽，振荡结束。

该高压及振荡回路存在以下缺陷：