技术领域
[0001] 本
发明涉及基于交流电机的传动系统，尤其涉及一种基于变频交流电机的传动系统快速选型方法及装置。
背景技术
[0002] 基于变频交流电机的机械传动系统中关键部件包括陪试电机、陪试
齿轮箱等，在传动系统设计的前期，通常需要在系统试验台中完成对陪试电机、陪试齿轮箱等关键部件的选型设计，使得传动系统能够满足用户的需求。针对基于变频交流电机的传动系统的设计，目前通常都是由人工进行传动系统中陪试齿轮箱、陪试电机等关键部件的参数选型，即由设计人员依据设计经验
选定陪试齿轮箱、陪试电机关键部件的参数，然后反复调整设计参数，每次完成参数选型后，手动绘制相关性能曲线，再人工判断所得到的性能曲线是否符合用户的设计需求，实现陪试齿轮箱、陪试电机选型的整个过程操作复杂、效率非常低，且选型的
精度需要依赖于设计人员的设计经验程度等，难以快速、精确的确定得到符合用户需求的参数。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题就在于：针对
现有技术存在的技术问题，本发明提供一种能够实现基于变频交流电机的传动系统的快速选型，且实现操作简单、精度高且灵活性强的基于变频交流电机的传动系统快速选型方法及装置。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
[0005] 一种基于变频交流电机的传动系统快速选型方法，步骤包括：
[0006] S1.根据被试传动系统的需求参数生成对应的系统需求特性曲线；
[0007] S2.选定齿轮箱的传动参数值，并生成对应的齿轮箱需求特性曲线；
[0008] S3.根据当前所述齿轮箱需求特性曲线的状态选定陪试电机的参数；
[0009] S4.根据选定的所述陪试电机的参数生成被试传动系统的实际输出特性曲线；
[0010] S5.将生成的所述实际输出特性曲线与所述系统需求特性曲线进行匹配，若匹配成功，完成被试传动系统的选型，否则调整所述齿轮箱的传动参数值，返
回执行所述步骤S2。
[0011] 作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S3的具体步骤为：
[0012] S31.根据生成的所述齿轮箱的需求特性曲线选定陪试电机的参数的初始值；
[0013] S32.按照当前选定的所述陪试电机的参数生成对应的陪试电机输出特性曲线；
[0014] S33.将所述齿轮箱需求特性曲线与生成的所述陪试电机输出特性曲线进行匹配，如果匹配成功或匹配执行次数达到
指定阈值，转入执行步骤S4，否则调整陪试电机选定的参数值，返回执行步骤S32。
[0015] 作为本发明方法的进一步改进：所述陪试电机的参数包括额定功率、额定转速、额定
扭矩以及最高转速中一种或多种。
[0016] 作为本发明方法的进一步改进：所述步骤S31中选定所述陪试电机的参数的初始值时，具体使得陪试电机的所述额定扭矩大于所述齿轮箱需求特性曲线的最大需求转矩，和/或陪试电机的所述最高转速大于所述齿轮箱需求特性曲线的最大需求转速，和/或陪试电机的所述额定功率大于所述齿轮箱需求特性曲线的最大需求功率。
[0017] 作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S32中生成陪试电机输出特性曲线的具体步骤为：
[0018] S321.获取当前选定的陪试电机的参数值，并确定所需生成曲线的目标点数；
[0019] S322.由当前选定的陪试电机的参数值计算曲线中各点处陪试电机的输出特性参数值，生成得到对应的输出特性曲线。
[0020] 作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S33中，当所述陪试电机输出特性曲线的包络能够包围所述齿轮箱需求特性曲线的包络，且所述陪试电机输出特性曲线的包络、所述齿轮箱需求特性曲线的包络之间的间距大于预设阈值，判定为匹配成功，否则判定为不匹配。
[0021] 作为本发明方法的进一步改进，所述齿轮箱的传动参数值具体取齿轮箱的
传动比。
[0022] 作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S2中具体按照下式生成所述齿轮箱需求特性曲线；
[0023]
[0024]
[0025] 所述步骤S4中具体按照下式生成被试传动系统的所述实际输出特性曲线；
[0026]
[0027] n3＝n2×i
[0028] 其中，M2、n2分别为齿轮箱输入/陪试电机输出所需的转矩、转速，M3、n3分别为齿轮箱输出/被试传动系统输入所需的转矩、转速，i为齿轮箱设定的传动比。
[0029] 作为本发明方法的进一步改进，所述步骤S5中，当所述实际输出特性曲线的包络能够包围所述系统需求特性曲线的包络，且所述实际输出特性曲线的包络、所述系统需求特性曲线的包络之间的间距大于预设阈值，判定为匹配成功，否则判定为不匹配。
[0030] 一种基于变频交流电机的传动系统快速选型装置，包括：
[0031] 第一单元，用于根据被试传动系统的需求参数生成对应的系统需求特性曲线；
[0032] 第二单元，用于选定齿轮箱的传动参数值，并生成对应的齿轮箱需求特性曲线；
[0033] 第三单元，用于根据当前所述齿轮箱需求特性曲线的状态选定陪试电机的参数；
[0034] 第四单元，用于根据选定的所述陪试电机的参数生成被试传动系统的实际输出特性曲线；
[0035] 第五单元，用于将生成的所述实际输出特性曲线与所述系统需求特性曲线进行匹配，若匹配成功，完成被试传动系统的选型，否则调整所述齿轮箱的传动参数值，返回执行所述第二单元。
[0036] 作为本发明装置的进一步改进，所述第三单元具体包括：
[0037] 初始值设置模
块，用于根据生成的所述齿轮箱的需求特性曲线选定陪试电机的参数的初始值；
[0038] 曲线生成模块，用于按照当前选定的所述陪试电机的参数生成对应的陪试电机输出特性曲线；
[0039] 匹配模块，用于将所述齿轮箱需求特性曲线与生成的所述陪试电机输出特性曲线进行匹配，如果匹配成功或匹配执行次数达到指定阈值，转入执行所述第四单元，否则调整陪试电机选定的参数值，返回执行所述第二单元。
[0040] 作为本发明装置的进一步改进，所述初始值设置模块中选定所述陪试电机的参数的初始值时，具体使得陪试电机的所述额定扭矩大于所述齿轮箱需求特性曲线的最大需求转矩，和/或陪试电机的所述最高转速大于所述齿轮箱需求特性曲线的最大需求转速，和/或陪试电机的所述额定功率大于所述齿轮箱需求特性曲线的最大需求功率。
[0041] 作为本发明装置的进一步改进，所述曲线生成模块具体包括：
[0042] 第一子模块，用于获取当前选定的陪试电机的参数值，并确定所需生成曲线的目标点数；
[0043] 第二子模块，用于由当前选定的陪试电机的参数值计算曲线中各点处陪试电机的输出特性参数值，生成得到对应的输出特性曲线。
[0044] 作为本发明装置的进一步改进，所述匹配模块中，当所述陪试电机输出特性曲线的包络能够包围所述齿轮箱需求特性曲线的包络，且所述陪试电机输出特性曲线的包络、所述齿轮箱需求特性曲线的包络之间的间距大于预设阈值，判定为匹配成功，否则判定为不匹配。
[0045] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0046] 1)本发明通过生成被试传动系统的系统需求特性曲线以及选定陪试齿轮箱、陪试电机参数后的实际输出特性曲线，由曲线之间的匹配性来判断是否需要进一步调整陪试齿轮箱、陪试电机的参数，可以快速、高效的确定得到符合用户需求的传动系统参数，大大提高了基于变频交流电机的传动系统的选型效率，同时选型精度高，能够精确的得到符合需求的传动系统参数。
[0047] 2)本发明可以快速生成各传动
节点处特性曲线，从而在传动系统类试验台的设计前期，可以实现快速、高速的传动系统设计，便于快速、准确的了解到用户实际需求。
[0048] 3)本发明进一步通过先设定齿轮箱的传动参数，生成对应的齿轮箱需求特性曲线后，再由齿轮箱需求特性曲线的状态来选定陪试电机的参数，生成对应的陪试电机输出特性曲线后，结合齿轮箱需求特性曲线与生成的陪试电机输出特性曲线之间的匹配性，判断是否需要进一步调整陪试电机的参数，直至得到符合齿轮箱需求特性曲线的陪试电机参数，相比于人工设定经验值的传统选型方式，选型过程实现简单，且能够快速、精确的实现陪试电机的选型设计。
[0049] 4)本发明进一步通过获取当前选定的陪试电机的参数值以及确定所需生成曲线的目标点数，由选定的陪试电机的参数值计算曲线中各点处陪试电机的输出特性参数值，生成得到对应的输出特性曲线，可以快速的生成得到陪试电机所需的输出特性曲线，且所得到的曲线精度高，能够准确的反映陪试电机的输出特性。
附图说明
[0050] 图1是本发明
实施例1基于变频交流电机的传动系统快速选型方法的实现流程示意图。
[0051] 图2是本发明实施例2基于变频交流电机的传动系统快速选型方法的实现流程示意图。
[0052] 图3是本发明实施例2中生成陪试电机输出特性曲线的具体流程示意图。
[0053] 图4是本发明实施例2中所具体得到的参数计算表。
具体实施方式
[0054] 以下结合
说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0055] 实施例1：
[0056] 如图1所示，本实施例基于变频交流电机的传动系统快速选型方法，步骤包括：
[0057] S1.根据被试传动系统的需求参数生成对应的系统需求特性曲线；
[0058] S2.选定齿轮箱的传动参数值，并生成对应的齿轮箱需求特性曲线；
[0059] S3.根据当前齿轮箱需求特性曲线的状态选定陪试电机的参数；
[0060] S4.根据选定的陪试电机的参数生成被试传动系统的实际输出特性曲线；
[0061] S5.将生成的实际输出特性曲线与系统需求特性曲线进行匹配，若匹配成功，完成被试传动系统的选型，否则调整齿轮箱的传动参数值，返回执行步骤S2。
[0062] 本实施例基于传动系统的结构原理，通过生成被试传动系统的系统需求特性曲线以及选定陪试齿轮箱、陪试电机参数后的实际输出特性曲线，由曲线之间的匹配性来判断是否需要进一步调整陪试齿轮箱、陪试电机的参数，可以快速、高效的确定得到符合用户需求的传动系统参数，大大提高了基于变频交流电机的传动系统的选型效率，同时选型精度高，能够精确的得到符合需求的传动系统参数。
[0063] 本实施例通过上述方法，可以快速生成各传动节点处特性曲线，如转矩/速度(
频率)曲线，功率/速度(频率)曲线等，从而在传动系统类试验台的设计前期，可以实现快速、高速的传动系统设计，便于快速、准确的了解到用户实际需求。
[0064] 本实施例首先由步骤S1按照用户的需求参数生成对应的系统需求特性曲线，即为通过传动系统的选型所需实现的目标特性曲线。
[0065] 生成系统需求特性曲线后，步骤S2选定齿轮箱的传动参数值，齿轮箱的传动参数值具体取齿轮箱的传动比i，基于设定的齿轮箱的传动比i生成对应的齿轮箱需求特性曲线。
[0066] 本实施例获取得到齿轮箱需求特性曲线后，步骤S3再根据当前齿轮箱需求特性曲线的状态选定陪试电机的参数，步骤S3的具体步骤为：
[0067] S31.根据生成的齿轮箱的需求特性曲线选定陪试电机的参数的初始值；
[0068] S32.按照当前选定的陪试电机的参数生成对应的陪试电机输出特性曲线；
[0069] S33.将齿轮箱需求特性曲线与生成的陪试电机输出特性曲线进行匹配，如果匹配成功或匹配执行次数达到指定阈值，转入执行步骤S4，否则调整陪试电机选定的参数值，返回执行步骤S32。
[0070] 本实施例上述步骤，通过先设定齿轮箱的传动参数，生成对应的齿轮箱需求特性曲线，再由齿轮箱需求特性曲线的状态来选定陪试电机的参数，生成对应的陪试电机输出特性曲线后，结合齿轮箱需求特性曲线与生成的陪试电机输出特性曲线之间的匹配性，判断是否需要进一步调整陪试电机的参数，直至得到符合齿轮箱需求特性曲线的陪试电机参数，相比于人工设定经验值的传统选型方式，选型过程实现简单，且能够快速、精确的实现陪试电机的选型设计。
[0071] 本实施例中，陪试电机的参数具体包括额定功率、额定转速、额定扭矩以及最高转速等，也可以为其中一种或多种的组合，还可以根据实际需求设置其他的参数值。
[0072] 本实施例中，步骤S31中选定陪试电机的参数的初始值时，具体使得陪试电机的额定扭矩大于齿轮箱需求特性曲线的最大需求转矩，以及陪试电机的最高转速大于齿轮箱需求特性曲线的最大需求转速，以及陪试电机的额定功率大于齿轮箱需求特性曲线的最大需求功率，即将陪试电机的额定扭矩、最高转速以及额定功率设置为大于齿轮箱需求特性曲线中对应的最大需求参数值，也可以根据实际需求设定额定扭矩、最高转速以及额定功率中一种参数值，还可以根据齿轮箱需求特性曲线选定其他陪试电机的参数。
[0073] 本实施例中，步骤S32中生成陪试电机输出特性曲线的具体步骤为：
[0074] S321.获取当前选定的陪试电机的参数值，包括额定扭矩、最高转速以及额定功率等，并确定所需生成曲线的目标点数；
[0075] S322.由当前选定的陪试电机的参数值计算曲线中各点处陪试电机的输出特性参数值，输出特性参数包括转速、转矩等，生成得到对应的输出特性曲线。
[0076] 通过上述方法，可以快速的生成得到陪试电机的输出特性曲线，且所得到的曲线精度高，能够准确的反映陪试电机的输出特性。
[0077] 本实施例中，步骤S33中具体当陪试电机输出特性曲线的包络能够包围齿轮箱需求特性曲线的包络，且陪试电机输出特性曲线的包络、齿轮箱需求特性曲线的包络之间的间距大于预设阈值，即陪试电机输出特性曲线的包络大于齿轮箱需求特性曲线的包络，且有足够的余量，则判定为匹配成功，否则判定为不匹配，需要调整陪试电机的参数设定。若经过预设阈值次数调整陪试电机的参数后均无法使得齿轮箱需求特性曲线与陪试电机输出特性曲线匹配时，即经过多次调整均无法选定到合适的电机，则转入执行步骤S4。
[0078] 本实施例步骤S4中根据齿轮箱、陪试电机的输入输出参数生成传动系统的实际输出特性曲线，该实际输出特性曲线对应为当前选定的齿轮箱传动参数、陪试电机的参数下传动系统的输出特性曲线，后续将该实际输出特性曲线与系统需求曲线进行匹配比较，即可确定当前选定的齿轮箱传动参数、陪试电机的参数是否符合需求。
[0079] 本实施例中，步骤S5中，当实际输出特性曲线的包络能够包围系统需求特性曲线的包络，且实际输出特性曲线的包络、系统需求特性曲线的包络之间的间距大于预设阈值，即实际输出特性曲线的包络大于系统需求特性曲线的包络，且具有足够的余量，则判定为匹配成功，否则判定为不匹配，需要调整齿轮箱、陪试电机的参数设定。
[0080] 本实施例进一步提供基于变频交流电机的传动系统快速选型装置，包括：
[0081] 第一单元，用于根据被试传动系统的需求参数生成对应的系统需求特性曲线；
[0082] 第二单元，用于选定齿轮箱的传动参数值，并生成对应的齿轮箱需求特性曲线；
[0083] 第三单元，用于根据当前齿轮箱需求特性曲线的状态选定陪试电机的参数；
[0084] 第四单元，用于根据选定的陪试电机的参数生成被试传动系统的实际输出特性曲线；
[0085] 第五单元，用于将生成的实际输出特性曲线与系统需求特性曲线进行匹配，若匹配成功，完成被试传动系统的选型，否则调整齿轮箱的传动参数值，返回执行第二单元。
[0086] 本实施例中，第三单元具体包括：
[0087] 初始值设置模块，用于根据生成的齿轮箱的需求特性曲线选定陪试电机的参数的初始值；
[0088] 曲线生成模块，用于按照当前选定的陪试电机的参数生成对应的陪试电机输出特性曲线；
[0089] 匹配模块，用于将齿轮箱需求特性曲线与生成的陪试电机输出特性曲线进行匹配，如果匹配成功，转入执行第四单元，否则调整陪试电机选定的参数值，返回执行第二单元。
[0090] 本实施例中，初始值设置模块中选定陪试电机的参数的初始值时，具体使得陪试电机的额定扭矩大于齿轮箱需求特性曲线的最大需求转矩，和/或陪试电机的最高转速大于齿轮箱需求特性曲线的最大需求转速，和/或陪试电机的额定功率大于齿轮箱需求特性曲线的最大需求功率。
[0091] 本实施例中，曲线生成模块具体包括：
[0092] 第一子模块，用于获取当前选定的陪试电机的参数值，并确定所需生成曲线的目标点数；
[0093] 第二子模块，用于由当前选定的陪试电机的参数值计算曲线中各点处陪试电机的输出特性参数值，生成得到对应的输出特性曲线。
[0094] 本实施例匹配模块中，当陪试电机输出特性曲线的包络能够包围齿轮箱需求特性曲线的包络，且陪试电机输出特性曲线的包络、齿轮箱需求特性曲线的包络之间的间距大于预设阈值，判定为匹配成功，否则判定为不匹配。
[0095] 本实施例上述装置与上述传动系统快速选型方法一一对应，在此不再一一赘述。
[0096] 实施例2：
[0097] 本实施例具体以生成转速、转矩输出特性曲线为例，如图2所示，本实施例实现基于变频交流电机的传动系统快速选型具体步骤包括：
[0098] 步骤1：根据被试传动系统的需求参数生成对应的系统需求特性曲线③。
[0099] 步骤2：设置齿轮箱传动比i。
[0100] 假定齿轮箱传动比i1、i2为某一值，本实施例齿轮箱传动比i的取值范围具体为：0.2≦i≦5，其中i＝1时对应为取消齿轮箱的设定，即不进行齿轮箱参数设定。
[0101] 步骤3：按照当前设置的齿轮箱传动比i生成齿轮箱需求特性曲线②。
[0102] 本实施例齿轮箱需求特性曲线②具体按照公式(1)、(2)生成得到：
[0103]
[0104]
[0105] 其中，M2、n2分别为齿轮箱输入/陪试电机输出所需的转矩、转速，M3、n3分别为齿轮箱输出/被试传动系统输入所需的转矩、转速，i为齿轮箱设定的传动比。
[0106] 步骤4：根据生成的齿轮箱需求特性曲线②选定陪试电机的参数值。
[0107] 由齿轮箱需求特性曲线②分别选定如额定功率P0、额定转速n0、额定扭矩M0、最高转速nmax等，其中使得所选电机额定扭矩M0大于齿轮箱需求特性曲线②最大需求转矩，最高转速nmax大于齿轮箱需求特性曲线②最大需求转速，额定功率P0要求大于曲线②要求最大功率。
[0108] 步骤5：按照当前设置的陪试电机的参数值生成陪试电机输出特性曲线②’；
[0109] 步骤6：将齿轮箱需求特性曲线②与陪试电机输出特性曲线②’进行匹配，如果陪试电机输出特性曲线②’可包络齿轮箱需求特性曲线②，即陪试电机输出特性曲线②’的包络大于齿轮箱需求特性曲线②，并具有足够的余量(如10％)，判定匹配成功，或经过多次调整电机参数后仍无法选择到合适的电机，转入执行步骤7，否则调整设置陪试电机的参数值，返回执行步骤5；
[0110] 步骤7：生成被试传动系统的实际输出特性曲线③’。
[0111] 本实施例具体按照下式(3)、(4)生成被试传动系统的实际输出特性曲线③’；
[0112]
[0113] n3＝n2×i (3)
[0114] 其中，M2、n2分别为齿轮箱输入/陪试电机输出所需的转矩、转速，M3、n3分别为齿轮箱输出/被试传动系统输入所需的转矩、转速，i为齿轮箱设定的传动比。
[0115] 步骤8.将生成的实际输出特性曲线③’与系统需求特性曲线③进行匹配，若特性曲线③’可包络特性曲线③，即实际输出特性曲线③’的包络大于系统需求特性曲线③，并具有指定的余量(如10％)，则判定匹配成功，完成传动系统设计，否则调整设置齿轮箱传动比，返回执行步骤2。
[0116] 本实施例上述步骤中，陪试电机输出特性曲线的生成流程具体如图3所示，具体步骤为：
[0117] 1)确定陪试电机需求参数
[0118] 如下表所示确定所需选定的电机参数并进行核查，其中扭矩安全余量k设定值≥1.3，√对应为选定的参数。
[0119] 表1.：交流电机选定参数。
[0120]
[0121]
[0122] 2)确定曲线生成点数Num
[0123] 根据实际需求确定曲线生成点数Nummax，为确保曲线生成精度，可设置尽可能多的生成点数，具体可设定50点以上；
[0124] 3)计算各点转速nNum
[0125] 基于确定的曲线生成点数，根据最低工作/试验转速nmin、额定转速n0、最高工作/试验转速nmax，计算各曲线点Num转速值nNum，计算公式具体为：
[0126]
[0127] 由于额定转速点为电机特性曲线重要拐点，本实施例所生成的转速输出特性曲线中设置额定转速点，以准确描述电机的转速输出特性。
[0128] 4)计算各点转矩MNum
[0129] 根据额定转矩M0、额定功率P0，计算各绘制点转速nNum下的转矩值MNum，计算公式如下：
[0130]
[0131] 依据上述得到的参数表如图4所示。
[0132] 5)由上述计算得到的各点转矩、转速数据，生成得到陪试电机的转矩、转速输出特性曲线。
[0133] 上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单
修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
