高速电机转子测温滑环系统的应用

高速电机具有体积小、功率密度大、可以直接连接驱动负载，省去传统机械增速装置，减小系统噪声和提供传动效率的特点，在新能源汽车、储能飞轮、高速离心压缩机等未来新型装备具有广阔应用前景，目前高速电机已成为国际电工领域研究热点之一。

向高精度、高功率密度、高转速和一体化等方向发展，由此带来了电机内部发热量急剧增加、有效散热空间严重不足等问题，因此散热问题成为电机系统进一步向高功率密度方向发展的瓶颈。电机内部温升过高不仅会缩短电机内部绝缘材料的寿命，而且会降低电机的运行效率，使得发热量增加，造成电机温度进一步上升，形成恶性循环，严重影响电机寿命和电机运行的安全性，因此，采用高效的散热系统抑制电机温升是电机向高效率、高稳定性和高可靠性方向发展的关键，高速电机转子温度测试数据给高速电机性能优化和冷却设计提供数据支撑。

高速电机转子温度是影响电机安全性能的关键数据，转子温度测试一直是测试行业的难点，以10000rpm以上的高速电机为例，在高速旋转时，电机转子承受巨大的离心力，电机转子与气隙高速摩擦，转子表面的造成的摩擦损耗远远大于常规电机，给转子的散热带来很大的困难；且高速电机的转子多为细长轴，在内部不同的温度环境下，转子系统接近临界转速的可能性大大增加，为了避免转子发生弯曲共振，必须通过测试获得高速电机工作状态下转子系统的临界转速和坎贝尔曲线。国际上对高速转子测温技术开展了大量的研究，目前主要集中在无线遥测和高速滑环两种技术路线，无线遥测成熟技术代表企业：德泰科技（德国）、MANNER（德国），高速滑环成熟技术代表企业：RUGA（瑞士）、九江汉唐光电传输技术有限公司（中国）、密歇根科技（美国）。

无线遥测工作原理

遥测发射机采集热电偶传感器输入的毫伏级电动势，经 FM/FM 调制，以射频信号方式传输至轴向安装的遥测接收端子。遥测接收端子将射频信号输出到遥测接收机，经解调，放大后以模拟电压形式向外部数据采集系统输出测试信号。

转子测温遥测系统高速滑环工作原理高速滑环是集成集电环组件（转子）、电刷组件（定子）、组合支架、连接器、高速轴承、滑环热交换装置的精密机电产品，将转子传感器电信号与滑环集电环组件连接，利用电刷微压力与集电环组件可靠接触，集电环组件将转动中信号传递到静态电刷组件，完成传感器信号从转动到静止转换传输，数采系统采集到信号进行数据分析和存储，九江汉唐光电在转子温度和动应力测试处于领先地位，广泛应用航空发动机、燃气轮机、高速轴承和高速电机工作温度测试。

高速电机转子温度测试方法系统图无线遥测与高速滑环技术性能对比首先，技术实现方面，由于无线遥测技术基于发射模块和接收模块产生相对运动，在以空气为介质发射和接收过程中受到电磁干扰的情况无法排除，对后续实验结果数据分析难度加大，甚至导致试验失败。当前无线遥测技术在转子转速超过10000rpm后各种电子元器件失效出现传输信号中断或者无法接收到信号不明情况。相比而言，高速滑环引电器以贵金属导电环和电刷物理接触传输信号的方式，通过冷却系统将导电环和电刷摩擦产生的热循环带走，保证滑环引电器接触区域的温度平衡，数据直接、真实，一直是关键测试或产品鉴定的首选。

电机转子测温滑环系统

其次，自主可控和成本控制方面，由于特种器件进口限制，遥测目前核心发送和接收模块全部依赖进口，无法完全实现国产化，成本方面每个通道约7-8万人民币。滑环引电器国内厂商九江汉唐光电传输技术有限公司已经掌握原材料、产品设计、制造工艺、测试和试验全部关键技术，最高转速90000rpm，通道数量已经实现100通道数据同时采集，成本每个通道约2-3万人民币，价格优势明显。

高速电机转子测温滑环系统软件界面

九江汉唐光电传输技术有限公司团队依靠自主核心电接触技术，高速机械实验室、摩擦磨损实验室和化学增材实验室，自主研发的90000rpm高速滑环引电技术属于国内领先水平，突破基础技术瓶颈，覆盖高速电机转子测试需求，在高速旋转机械、高速电机、航空发动机和燃气轮机机广泛应用。

审核编辑：郭婷