CN101793576A - 一种电机负载转矩的测量方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机负载转矩的测量方法及其应用，其特征是电机安装在基座上，电机转子与负载传动轴联接；设置电机定子通过轴承与基座之间为可相对转动的浮动结构；测量方法是在电机定子与基座之间设置用于阻止电机定子在电机转子转动时作用于定子的反作用力引起定子反向转动的止动机构，实时测量所述止动机构在电机工作时因阻止电机定子转动所受到的作用力F，负载转矩与所述作用力F成正比。本发明测量结果不受电机效率等因素的影响，与电网电压变化及电机工作频率无关。

Description

一种电机负载转矩的测量方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种电机负载转矩的测量方法及其应用。
背景技术
用扭矩传感器测量电机负载转矩是目前通用的方法。扭矩传感器安装在电机输出轴与工作机传动轴之间，或套装在工作机传动轴上，通过测量传动轴的扭矩变量实现对电机负载转矩的准确测量。由于扭矩传感器对使用环境要求苛刻，不宜连续长时间运行，同时存在标定繁琐，抗过载能力差等问题，因此，用扭矩传感器测量电机负载转矩的方法通常只在实验室使用，不适用于条件恶劣的工业环境。也可以通过变频器观察电机负载转矩，但变频器显示的载转矩不是通过测量得出的，而是根据电流、电压及频率变化换算出的。由于受电机效率等因素影响，电能并非100％的转化为机械能，因此，采用变频器观察负载转矩的方法只适用于精度要求不高的场合。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种测量结果不受电机效率等因素的影响，与电网电压变化及电机工作频率无关的电机负载转矩的测量方法及其应用。
本发明电机负载转矩的测量方法的特点是：
电机安装在基座上，电机转子与负载传动轴联接；设置电机定子通过轴承与基座之间为可相对转动的浮动结构；
所述测量方法是在电机定子与基座之间设置用于阻止电机定子在电机转子转动时作用于定子的反作用力引起定子反向转动的止动机构，实时测量所述止动机构在电机工作时因阻止电机定子转动所受到的作用力F，负载转矩与所述作用力F成正比。
本发明电机负载转矩测量机构的结构特点是：
电机转子与负载传动轴固定联接，电机安装在基座上；设置电机定子通过轴承与基座之间为可相对转动的浮动结构；
所述浮动结构是与电机安装法兰盘固定连接有浮动法兰盘，所述浮动法兰盘通过轴承支承在所述基座上；
设置止动机构，所述止动机构是包括在浮动法兰盘的外周沿径向凸伸有力矩传导块，对应位置的基座上固定设置止动架，所述力矩传导块在圆周方向上的转动受到止动架的阻挡，在所述力矩传导块与止动架的作用面上设置有荷重传感器；以所述荷重传感器的检测信号为测量机构输出信号。
本发明粉状物料流量计量装置的结构特点是：
电机通过联轴器与传动轴联接，传动轴与测量盘固定连接；设置电机定子与基座之间为可相对转动的浮动结构；
设置与电机安装法兰盘固定连接的浮动法兰盘，所述浮动法兰盘通过轴承支承在所述基座上；
设置止动机构，所述止动机构是包括在浮动法兰盘的外周沿径向凸伸有力矩传导块，对应位置的基座上固定设置止动架，所述力矩传导块在圆周方向上的转动受到止动架的阻挡，在所述力矩传导块与止动架的作用面上设置有荷重传感器；以所述荷重传感器的检测信号为测量机构输出信号；
所述测量盘是沿其径向均匀分布有导料叶片、并随电机转动的转盘，落料斗的下料口承接在所述测量盘的中心进料区，测量盘中粉料沿导料叶片在测量盘的外圆周上出料。
电机转子在旋转磁场牵引力矩作用下发生旋转时，电机定子受到一个同等的反作用力，这一反作用力会引起电机定子翻转，通过限制电机定子翻转，并测量引起电机定子翻转的反作用力的量值，从而实现对电机负载转矩的准确测量。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明测量结果不受电机效率等因素的影响，与电网电压变化及电机工作频率无关。
2、本发明方法中的测量元件为荷重传感器，荷重传感器作为测量元件已经广泛用于工业控制和商业计量领域。比如，在皮带秤、轨道衡、电子台秤等设备中都是以荷重传感器作为测量元件。荷重传感器具有精度高、标定简单易行、可靠性高、抗过载能力强、对恶劣环境适应能力强等特点。因此，本发明基于荷重传感器的测量方法在需要对电机负载转矩进行准确测量的工控领域中，具有高可靠性和实用性，解决了在工业现场对电机负载转矩进行实时、连续、准确测量的难题。
附图说明
图1a为本发明测量方法原理图。
图1b为本发明测量方法另一方式原理图。
图2为本发明测量装置结构示意图。
图3为本发明粉状物料流量计量装置结构示意图。
图4为本发明粉状物料流量计量装置中测量盘结构示意图。
图中标号：1浮动法兰盘、2转速传感器、3基座、4轴承、5电机转子、6电机、7电机定子、9力矩传导块、10荷重传感器、12顶板、13止动架、14传动轴、15测量盘、16导料叶片、17进料口、18落料斗、19出料口。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
本实施例中的电机负载转矩的测量方法是：
参见图1a和图1b，电机转子5与负载传动轴固定联接，电机6安装在基座3上；设置电机定子7与基座3为可相对转动的浮动结构；
测量方法是在电机定子7与基座3之间设置用于阻止电机定子7在电机转子5作用力下反向转动的止动机构，实时测量止动机构在电机工作时因阻止电机定子7转动所受到的作用力F，负载转矩与所述作用力F成正比，以此获得负载转矩。
本实施例中的电机负载转矩测量机构为：
参见图1a、图1b和图2，电机转子5与负载传动轴固定联接，电机6安装在基座3上；设置电机定子7与基座3为可相对转动的浮动结构；
浮动结构是与电机安装法兰盘固定连接的浮动法兰盘1，浮动法兰盘1通过轴承4支承在基座3上；
设置止动机构，止动机构是包括在浮动法兰盘1的外周沿径向凸伸有力矩传导块9，对应位置的基座3上固定设置止动架13，力矩传导块9在圆周方向上的转动受到止动架13的阻挡，在力矩传导块9与止动架13的作用面上设置有荷重传感器10；以荷重传感器10的检测信号为测量机构输出信号。
具体实施中，图1a所示的荷重传感器为压力传感器，图1b所述的荷重传感器为拉力传感器，图2所示，需要配合设置转速传感器2，用于测量电机不同转速时的负载转矩。
本实施例中粉状物料流量计量装置为：
参见图3，电机通过联轴器与传动轴14联接，传动轴14与测量盘15固定连接；设置电机定子7与基座3之间为可相对转动的浮动结构；
浮动结构是与电机安装法兰盘固定连接的浮动法兰盘1，浮动法兰盘1通过轴承4支承在基座3上；
设置止动机构，止动机构是包括在浮动法兰盘的外周沿径向凸伸有力矩传导块9，对应位置的基座3上固定设置止动架13，力矩传导块9在圆周方向上的转动受到止动架13的阻挡，在力矩传导块9与止动架13的作用面上设置有荷重传感器10；以荷重传感器10的检测信号为测量机构输出信号；
测量盘15是沿其径向均匀分布有导料叶片16、并随电机转动的转盘，落料斗18的下料口承接在所述测量盘15的中心进料区，测量盘中粉料沿导料叶片在测量盘的外圆周上出料。
具体实施中，基座3固定连接在计量装置顶板12上，顶板12上设有进料口17；被计量的粉状物料由进料口17进入计量装置，并通过落料斗18落入在测量盘15的底盘中心。测量盘15在电机驱动下恒速回转，进入测量盘15的物料沿导料叶片16由内向外径向运动并离开测量盘，离开测量盘的物料在下部出料口19中卸出。
图3和图4中所示的粉状物料流量计量装置应用了科里奥利力学原理。根据质点在均匀转动参照系中运动时受到科里奥利力作用的描述，测量盘15在电机驱动下恒速回转，落到测量盘中心的粉状物料改变流向后被导料叶片16捕获，在离心力的作用下沿导料叶片16向外缘运动。运动过程中，物料在受到切向的科里奥利力作用的同时，对导料叶片施加了等同的反作用运动力矩，该反作用运动力矩与物料的通过量成正比，与电机克服该反作用运动力矩输出的负载转矩成正比，通过测量电机负载转矩实现对粉状物料的计量。

Claims (3)

1.一种电机负载转矩的测量方法，其特征是：
电机(6)安装在基座(3)上，电机转子(5)与负载传动轴联接；设置电机定子(7)通过轴承与基座(3)之间为可相对转动的浮动结构；
所述测量方法是在电机定子(7)与基座(3)之间设置用于阻止电机定子(7)在电机转子(5)转动时作用于定子的反作用力引起定子反向转动的止动机构，实时测量所述止动机构在电机工作时因阻止电机定子(7)转动所受到的作用力F，负载转矩与所述作用力F成正比。
2.一种电机负载转矩测量机构，其特征是：
电机转子(5)与负载传动轴固定联接，电机(6)安装在基座(3)上；设置电机定子(7)通过轴承与基座(3)之间为可相对转动的浮动结构；
所述浮动结构是与电机安装法兰盘固定连接有浮动法兰盘(1)，所述浮动法兰盘(1)通过轴承(4)支承在所述基座(3)上；
设置止动机构，所述止动机构是包括在浮动法兰盘(1)的外周沿径向凸伸有力矩传导块(9)，对应位置的基座(3)上固定设置止动架(13)，所述力矩传导块(9)在圆周方向上的转动受到止动架(13)的阻挡，在所述力矩传导块(9)与止动架(13)的作用面上设置有荷重传感器(10)；以所述荷重传感器(10)的检测信号为测量机构输出信号。
3.一种粉状物料流量计量装置，其特征是：
电机通过联轴器与传动轴(14)联接，传动轴(14)与测量盘(15)固定连接；设置电机定子(7)与基座(3)之间为可相对转动的浮动结构；
设置与电机安装法兰盘固定连接的浮动法兰盘(1)，所述浮动法兰盘(1)通过轴承(4)支承在所述基座(3)上；
设置止动机构，所述止动机构是包括在浮动法兰盘(1)的外周沿径向凸伸有力矩传导块(9)，对应位置的基座(3)上固定设置止动架(13)，所述力矩传导块(9)在圆周方向上的转动受到止动架(13)的阻挡，在所述力矩传导块(9)与止动架(13)的作用面上设置有荷重传感器(10)；以所述荷重传感器(10)的检测信号为测量机构输出信号；
所述测量盘(15)是沿其径向均匀分布有导料叶片(16)、并随电机转动的转盘，落料斗(18)的下料口承接在所述测量盘(15)的中心进料区，测量盘中粉料沿导料叶片在测量盘的外圆周上出料。
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