电动汽车轮毂电机技术条件及测试方法电动汽车产业技术创新战略联盟Word文件下载.docx
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GB/T10069.1-2006旋转电机噪声测定方法及限值第1部分旋转电机噪声测定方法
GB/T12665-1990电机在一般环境条件下使用的湿热试验要求
GB14711-2006中小型旋转电机安全要求
JB/T9615.1-2000交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘（第1部分：
试验方法）
JB/T9615.2-2000交流低压电机散嵌绕组匝间绝缘（第2部分：
试验限值）
QC/T413-2002汽车电气设备基本技术条件
GB/T29307-2012电动汽车用驱动电机系统可靠性实验方法
3技术条件
3.1电机基本参数
表1电机基本参数
绕组连接方式
冷却方式
持续功率（kW）
峰值功率（kW）
持续转矩（Nm）
峰值转矩/堵转力矩（Nm）
额定转速（r/min）
最高转速（r/min）
额定电压UDC（V）
额定电流（Arms）
堵转持续时间（s）
峰值功率持续时间（s）
电机最高效率（%）
电机高效区（＞85%）
重量（kg）
工作制
3.2外观
电机表面应清洁无污，无锈蚀、碰伤、明显划痕，涂覆层不应有脱落，紧固件连接应牢固，引出线（接线端）应完整无损，颜色和标识应清楚无误，铭牌所载内容应字迹清晰无误、耐用且不应脱落。
3.3外形及安装尺寸
电机的外形及安装尺寸应符合与客户之间协商确定的外形及安装尺寸要求。
3.4冷却系统回路密封
对于采用液冷方式的电机，冷却系统回路应能承受不低于200kPa的压力且无渗漏。
3.5电机定子绕组的冷态直流电阻
电机定子绕组的冷态直流电阻应符合产品技术文件规定。
3.6电机定子绕组对机壳的绝缘电阻
电机定子绕组对机壳的冷态绝缘电阻值应大于20MΩ。
电机定子绕组对机壳的热态绝缘电阻值应大于按式
（1）计算的值：
（1）
式
（1）中：
R为电机定子绕组对机壳的热态结缘电阻，单位为兆欧（MΩ）；
为最高工作电压，单位为伏（V）；
P为电机的持续功率，单位千瓦（kW）。
如果按
（1）计算的绝缘电阻值小于0.38MΩ时，则取R=0.38MΩ。
3.7定子绕组对温度传感器的绝缘电阻
如果电机的温度传感器安装于定子绕组中，则定子绕组对温度传感器的冷态绝缘电阻值应大于20MΩ；
定子绕组对温度传感器的热态绝缘电阻值应大于按式
（1）计算的值，如果按
（1）计算的绝缘电阻值小于0.38MΩ时，则取R=0.38MΩ。
3.8定子绕组对机壳的工频耐电压
表2定子绕组对机壳工频耐电压
序号
电机
实验电压（有效值）
1
持续功率小于1kW且最高工作电压小于100V
500V+2倍最高工作电压
2
持续功率不低于1kW或最高工作电压不低于100V
1000V+2倍最高工作电压，最低为1500V
电机绕组对机壳应能承受表2所示的工频正弦耐压实验，无击穿现象，漏电流限制应符合产品技术文件规定。
3.9定子绕组对温度传感器的工频耐电压
如果电机温度传感器安装于定子绕组中，则绕组对温度传感器应能承受1500V的工频耐电压实验，无击穿现象，且漏电流应不高于5mA。
3.10电机绕组的匝间冲击耐电压
电机的电枢绕组匝间绝缘冲击试验电压峰值应不低于按式
（2）计算，并按四舍五入原则修约到白数位（百伏）的数值：
（2）
（2）式中：
为电机绕组匝间绝缘冲击试验电压峰值，单位为伏（V）；
为电机绕组对地绝缘工频耐电压试验值（有效值），单位为V，按3.8的规定取。
3.11超速
电机在热态下应能承受1.2倍最高工作转速试验，持续时间为2min，其机械应不发生有害变形。
3.12温升
在规定的工作制下，电机的温升应符合GB755-2008中8.10规定的温升限制。
3.13工作电压范围
工作电压范围包括满功率输出的电压区间，降功率输出的电压区间。
电机的工作电压范围应符合产品技术文件规定。
3.14转矩-转速特性
电机的转矩-转速特性应符合产品技术文件规定。
3.15持续转矩
电机的持续转矩应符合产品技术文件规定。
3.16持续功率
电机的持续功率应符合产品技术文件规定。
3.17峰值转矩
电机的峰值转矩应符合产品技术文件规定。
3.18峰值功率
电机的峰值功率应符合产品技术文件规定。
3.19堵转转矩
电机的堵转转矩应符合产品技术文件规定。
3.20最高工作转速
在额定电压下，电机带载运行所能达到的最高转速，应符合产品技术文件规定。
3.21效率
电机在工作区域内的最高效率应符合产品技术文件的规定；
高效区范围也需符合产品技术文件的规定。
3.22低温贮存
电机应能承受-40℃、持续时间2h的低温贮存试验。
低温贮存2h期间，电机为非通电状态。
低温贮存持续2h后，箱内复测绝缘电阻应符合3.6、3.7的规定。
恢复常态后，电机应能在额定电压、持续转矩、持续功率下正常运行。
3.23低温工作
电机在-40℃的低温下保持2h后应能正常起动。
试验后，箱内复测绝缘电阻应符合3.6、3.7的规定。
3.24高温贮存
电机应能承受85℃、持续时间2h的高温贮存试验。
高温贮存2h期间，电机为非通电状态。
电机轴承内的油脂不允许有外溢。
高温贮存持续2h后，箱内复测绝缘电阻应符合3.6、3.7的规定。
3.25高温工作
电机应能在额定电压、持续转矩、持续功率、55℃的工作环境下，持续工作2h，试验后，箱内复测绝缘电阻应符合3.6、3.7的规定。
3.26湿热
电机应能承受（40±
2）℃，相对湿度为90%~95%，48h的恒定湿热试验，电机应无明显的外表质量变坏及影响正常工作的锈蚀现象。
恢复常态后电机应能在额定电压、持续转矩、持续功率下正常运行。
3.27随机振动
电机应能经受X、Y、Z三个方向的随机振动试验，如果无特殊规定，根据安装部位，电机随机振动的严酷度限制及实验持续时间应参照GB/T28046.3-2011的规定。
电机通常在不通电状态下经受试验。
振动试验的检测点一般定为实验夹具与试验台的结合处。
电机经振动试验后，零部件应无损坏，紧固件应无松脱现象；
应能在额定电压、持续转矩、持续功率下正常工作。
3.28扫频振动
电机应能经受X、Y、Z三个方向的扫频振动试验。
如果无特殊规定，根据安装部位，电机扫频振动试验的严酷度等级应满足表3的规定。
表3电机扫频振动严酷度等级
产品安装部位
频率
Hz
振幅
mm
加速度
m/s²
扫频速率
oct/min
每一方向
试验时间
h
发动机上
10~50
2.5
8
50~200
0.16
200~500
250
其他部位
10~25
1.2
25~500
30
注1：
表中振幅和加速度适用于“Z”方向，对于“X”和“Y”方向，其振幅和加速度可以除以2；
注2：
振动试验时的“Z”方向规定为：
安装在发动机上的产品为与发动机缸孔轴线方向平行的方向；
安装在其他部位的产品则为与汽车垂直方向平行的方向。
3.29防水、防尘
应满足GB/T4942.1和GB4208规定的IP44或更高等级的防护要求。
3.30盐雾
电机的抗盐雾能力应满足GB/T2423.17的有关规定。
实验周期不低于48h。
试验后，电机恢复1~2h后应能正常工作。
3.31电磁辐射骚扰
电机在运行中所产生的电磁辐射骚扰应符合产品技术文件规定。
3.32电磁辐射抗扰性
电机电磁辐射抗扰性应符合产品技术文件规定。
3.33可靠性
电机的可靠性应满足GB/T29307-2012的规定。
4测试方法
4.1试验条件
4.1.1气候条件
除另有规定外，检验应在正常气候条件下进行：
温度：
15～35℃
相对湿度：
45～75％
气压：
86～106kPa
4.1.2测量仪器及设备选择
4.1.2.1仪器准确度
测量电压、电流有效值可采用磁电式仪表或能读出有效值的其他仪表，包括数字式仪表。
试验时，采用的电气测量仪器、仪表的准确度应不低于0.5级（兆欧表除外），直流分流器准确度应不低于0.2级；
数字式转速测量仪的准确度应不低于±
1个字；
转矩测量仪及测功机的准确度应不低于1％（直测效率时应不低于0.5％）；
温度计的误差在±
1℃以内。
选择仪表时，应使测量值位于20％～95％仪表量程范围内。
4.1.2.2
测量要求
a）电流表量程允许的范围内，尽可能不采用分流器。
在用分流器测量电流时，测量线的电阻应按所用毫伏表选配。
b）试验时，各仪表的读数应同时读取。
4.1.2.3电机控制器选择
选择与被测电机参数相匹配的控制器进行试验。
4.1.2.4
试验电源选择
试验所使用的直流电源应符合车辆用电池的电压和电流特性。
电源输出阻抗要与规定的电池阻抗尽可能相等。
4.1.3性能试验接线
性能试验的原理如图1所示，采用两相同电机互为负载的方法，最大程度节省电能。
图1试验原理图
4.2外观
用正常可见光照明，以正常视力目测，应符合3.2条的要求。
4.3外形及安装尺寸
使用合适的量具进行测量，应符合3.3条的规定。
4.4质量
采用满足测量精度要求的衡器量取电机的质量，衡器测量误差应不超过被试样品标称质量的±
2%。
4.5空转以及最高工作转速试验
4.5.1空转试验
连接控制器，输入50％额定电压（或更低，使电机能轻松、均匀转动为宜）；
目测、耳听，转动需灵活自如、无异响。
4.5.2空载最高工作转速、空载电流试验
按图2接线，被测电机和负载电机不做同轴联接，输入额定电压，被测电机正转的条件下，调节被测电机控制上位机的转速指令至最大，利用功率分析仪读取电机的空载转速n0，从功率分析仪上读取相应的空载母线电流I0（若I0<
3A时，需在电源与控制器之间串入一个直流电流表，如图2所示）。
试验过程中，电机绕组温度无异常急速上升现象。
同样方法再测取电机反转时的空载转速、空载电流并记录。
试验后电机的转动部分无损坏或有害的变形，紧固件不松动，且无其他不允许的现象出现。
4.6冷却系统冷却回路密封性能
当电机采用液冷的冷却方式时进行此项试验。
试验前，不允许对电机表面涂覆可以防止渗漏的涂层，但是允许进行无密封作用的化学腐蚀处理。
试验使用的介质可以是液体或气体，液体介质可以是含防锈剂的水，煤油或者粘度不高于水的非腐蚀性液体，气体介质可以是空气、氮气或惰性气体。
用于测量试验介质压力的测量仪表的精度应不低于1.5级，量程应为试验压力的1.5倍~3倍。
试验时，试验介质的温度应和试验环境的温度一致并保持稳定；
将被试样品冷却回路的一端堵住，但不能产生影响密封性能的变形，向回路中充入试验介质，利用压力仪表测量施加的介质压力，使用液体介质试验时，需要将冷却回路腔内的空气排经。
然后加压至3.4中规定的试验压力，并保持该压力至少15min。
压力保持过程中，压力仪表显示值不应下降，期间不允许有可见的渗漏通过被试样品壳壁和任何固定的连接处，如果试验介质为液体，则不得有明显可见的液漏或表面潮湿。
4.7定子绕组冷态直流电阻
电机在室内静止放置8小时之后进行该项测试。
绕组的冷态直流电阻可用微欧计法、电压表电流表法或者其他测量方法测量。
当使用自动检测装置、数字式微欧计等仪器测量绕组的直流电阻时，通过被测绕组的试验电流应不超过其额定电流的10%，通电时间不超过1min。
气温不是20℃时按照式（3）修正，公式如下：
R20=Rt/（1＋α（t-20））（3）
（3）式中：
t为室温，单位为℃；
为与材质相关的系数，铜为0.004；
Rt为室温时电阻值，单位为℃。
4.8绝缘电阻
测量时，应在电机实际冷状态下进行。
即在电机停止工作后放置在实验室内至少8小时后，再进行测试工作。
定子绕组对机壳的绝缘电阻试验，试验时根据被测绕组的最高工作电压选择兆欧表，当最高工作电压不超过250V时应选用500V兆欧表，当最高工作电压超过250V但不超过1000V时应选用1000V兆欧表。
不参加试验的埋置检温元件等均应与铁心或机壳作电气连接，机壳应接地。
测量所有连在一起的绕组对机壳的绝缘性能。
测量时，在指针达到稳定后再读取数据。
定子绕组对温度传感器的绝缘电阻试验，试验时，分别测量各绕组对温度传感器的绝缘电阻，不参加试验的其他绕组和温度传感器应与铁芯或机壳作电气连接，且机壳应接地。
绝缘性能测量结束后，每个回路应对接地的机壳作电气连接使其放电。
4.9电机绕组对机壳的工频耐电压
采用工频耐压仪进行试验，试验前应做好必要的安全防护措施，并测量绕组的绝缘电阻，原则上试验应在电机静止状态下进行。
试验时，电压应施加于绕组和机壳之间，试验电压的频率应为工频50Hz，电压波形应尽可能接近正弦波形，不参加测试的其他绕组与埋置的检温元件等均应与铁芯或机壳连接，机壳应接地。
当电枢绕组各相或各支路始末端单独引出时，应分别进行试验。
如果三相绕组的中性点不易分开，三相绕组应同时施加电压。
按照3.8中规定的工频试验电压加载于电机绕组和机壳之间，加载过程中，施加的电压应从不超过试验电压全值的一半开始，然后以不超过全值5%的速度均匀地或分段地增加至全值，电压自半值增加至全值的时间应不少于10s，全值电压应持续1min并记录试验过程中漏电流的大小。
4.10绕组对温度传感器的工频耐电压
如果电机的温度传感器埋置于定子绕组中，则应进行电机绕组对温度传感器的工频耐电压试验。
试验时，将1500V的试验电压全值按照4.9中所述电压加载方法施加于电机绕组与温度传感器之间，电机绕组和其他元件等均应与铁芯或机壳连接，且机壳应接地。
如果电机绕组中埋置多路温度传感器，则应对每路温度传感器进行工频耐电压试验，记录试验过程中漏电流的大小。
4.11绕组匝间的冲击耐电压
按照3.10中规定设置试验参数，并按照GB/T22719.1-2008中5.2.1、5.2.2或5.2.3规定的连接方式及相应的试验方法进行试验。
4.12超速
超速试验前，使电机低速运行一段时间，使电机轴承润滑均匀后再进行超速试验。
超速试验可以根据当前试验条件选择被试电机空载自转或测功机拖动的方法进行。
采用被试电机空载自转方法：
试验时，被试电机在驱动电机控制器的的控制下，平稳运转至1.2倍最高工作转速，并在此转速点空载运行不低于2min。
测功机拖动法：
被试电机通电（与驱动电机控制器脱开），在测功机拖动下平稳旋转至1.2倍最高工作转速，并在此转速点空载运行不低于2min。
试验过程中，升速可以分两步进行，首先升高至额定转速附近停留观察一段时间，当判断无异常现象后再次升速至规定速度。
同时要求试验过程中的一切检测设备及实验人员远离试验现场。
4.13电机绕组温升
电机绕组的温升宜用电阻法测量。
此方法是根据试验期间驱动电机绕组的直流电阻随温度的变化而相应变化的增量来确定绕组的温升。
在实验前，按照4.7所述方法测量测量电机某一绕组的实际冷态之路电阻。
实验时，使电机在一定的工作状态下运行，当电机断能后立即停机，尽量减小停机过程对电机绕组温度变化的影响。
在断能时刻开始记录时间，同时记录冷却介质的温度，尽快测量电机绕组的电阻随时间的变化情况，绕组电阻得测量点与试验前的绕组电阻测量点相同。
第一个记录时间点不应超过断能时刻30s，从第一个记录点开始，最长每隔30s记录一次数据，直至绕组电阻变化平缓为止，记录时间总长度宜不低于5min。
对于绕组是铜绕组的情况，电机断能瞬间的温升由下式（4）计算获得：
（4）
（4）式中：
为电机绕组温升，单位为开尔文（K）；
为断能时刻的绕组电阻，单位为毫欧（mΩ）；
为开始试验前的实际冷态电阻，单位为毫欧（mΩ）；
为断能时刻冷却介质的温度，单位是摄氏度（℃）；
为对应实际冷态直流电阻测定时刻的绕组温度，单位是摄氏度（℃）；
4.14工作电压范围
台架试验时，将电机系统的直流母线电压分别设定在最高工作电压处和最低工作电压处，在不同工作电压下，测试在不同工作转速下的最大工作转矩，记录稳定的转速和转矩数值。
且在电机系统转速范围内的测量点数不少于10个，绘制转速-转矩特性曲线，然后检查转矩输出是否符合产品技术文件规定。
4.15转矩-转速特性
在电机工作转速范围内一般取不少于10个转速点，最低转速点宜不大于最高工作转速的10%，且相邻转速点之间的间隔不大于最高工作转速的10%，同时应包含如额定工作转速、最高工作转速、持续功率对应的最低工作转速及其他特殊定义的工作转速等特征点。
在电动或馈电状态下，在每个转速点上一般取不少于10个转矩点，对于高速工作状态，在每个转速点上选取的转矩点数可以适当减少，但不宜低于5个，同时测试点应包含如持续、峰值、持续功率曲线上的、峰值功率曲线上的及其他特殊定义的转矩点等。
如果没有特殊要求，应采用测功机或具备测功机功能的设备作为负载，被测电机应处于热工作状态，且控制器的直流母线电压应设置为额定电压。
4.16电机控制器效率
电机控制器效率分为电机系统电动状态时控制器的效率和电机系统馈电状态时控制器的效率，控制器效率按下式（5）计算：
（5）
（5）式中：
为控制器的效率（%）;
为控制器的输出功率，单位为千瓦（kW）；
为控制器的输入功率，单位为千瓦（kW）。
4.17电机效率
电机效率分为电机系统电动状态时的效率和电机系统馈电状态时的效率，电机效率按下式（6）计算：
（6）
（6）式中：
为电机的效率（%）;
为电机的输出功率，单位为千瓦（kW）；
为电机的输入功率，单位为千瓦（kW）。
4.18电机系统效率
电机系统处于电动工作状态时，输入功率为驱动电机控制器直流母线输入的电功率，输出功率为电机轴端的机械功率，电动工作状态时的系统效率按下式（7）计算：
（7）
当电机系统处于馈电工作状态时，输入功率为电机轴端的机械功率，输出功率为电机控制器直流母线输出的电功率，馈电工作状态时的系统效率按下式（8）计算：
（8）
（7）、（8）式中：
为电机系统的效率（%）；
n为电机转速，单位为转每分（r/min）；
T为电机轴端转矩，单位为牛米（N.m）；
U为电机控制器直流母线电压值，单位为伏（V）；
I为电机控制器直流母线电流，单位为安（A）。
4.19持续转矩
如果没有特殊说明，电机控制器直流母线电压设定为额定电压，但电机系统可工作于电动或馈电状态。
利用台架使电机系统工作于3.1规定的转矩和转速下进行试验和测量，电机系统应能长时间正常工作，且不超过电机的绝缘等级和规定的温升限制。
4.20持续功率
利用4.19测的持续转矩和对应的转速，利用下式（9）进行计算相应工作点的持续功率：
（9）
（9）式中：
为电机轴端的机械功率，单位为千瓦（kW。
4.21峰值转矩
可以在电机实际冷状态下进行峰值转矩试验，如果没有特殊说明，电机控制器直流母线电压设定为额定电压，但电机系统可工作于电动或馈电状态。
利用台架使电机系统工作于3.1规定的转矩和转速下进行试验和测量，同时记录试验持续时间。
电机系统应能正常工作，且不超过电机的绝缘等级和规定的温升限制。
如果需要进行多次峰值转矩的测量，需将电机恢复到实际冷状态时再进行第二次试验。
峰值转矩试验持续时间可以按照用户或制造商的要求进行，建议以能够持续1min或30s工作时的峰值转矩作为参考。
4.22峰值功率
利用4.21测的峰值转矩和相应转速利用公式（9）即可计算出峰值功率。
4.23堵转转矩
如果没有特殊说明，堵转转矩试验时控制器直流母线电压设定为额定电压。
试验时，将电机转子堵住，电机工作在实际冷状态下，通过控制器为电机施加所需的堵转转矩，并记录堵转转矩和堵转时间。
改变电机定子与转子的相对位置，沿圆周方向等分取5个堵转点，分别重复堵转试验，且在每次堵转试验前须将电机恢复实际冷状态，每次堵转试验的堵转时间应相同。
取5次测量结果中堵转转矩的最小值作为该电机系统的堵转转矩值。
4.24最高工作转速
最高工作转速试验时，控制器直流母线电压设定为额定电压，电机系统应处于热工作状态。
实验时，匀速调节试验台架，使电机的转速升高至最高工作转速，并施加不低于产品技术文件规定的负载，当电机系统工作稳定后，在此状态下的持续工作时间应不少于3min，试验过程中，每隔30s记录一次电机输出的转速和转矩。
4.25高效工作区
在电机系统转矩转速工作范围内，按照4.15选择转速、转矩测试点，测试点应均匀分布，且数量不少于100个。
利用台架进行试验，被测电机系统应达到热工作状态，控制器的直流母线电压设定为额定电压，电机系统可以工作于电动或馈电状态。
在不同转速和转矩电机进行试验，根据需要记录电机轴端的转速、转矩、控制器直流母线电压、控制器直流母线电流、交流电压、交流电流、功率因素等参数。
然后参照4.16、4.17、4.18计算各试验点的效率。
按照对高效工作区的要求，统计符合条件的测试点数据，其值和总的试验测试点数量的比例即为高效工作区的比例。
4.26最高效率
当完成高效工作区试验后，选择高效工作区试验所有测试点中效率最高值即为最高效率。
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