CN102109399B - 一种伺服电机测试台及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伺服电机测试台及测试方法，目的是提供一种检测精度高并且与电机转速大小无关的伺服电机测试台及测试方法。本发明包括测试台及安装在测试台上的负载电机，负载电机的转子与被测伺服电机的转子相连，被测伺服电机的定子与测试台固定连接，负载电机的定子与测试台活动连接，测试台还设有检测负载电机定子的旋转力矩的压力传感器。本发明可以检测被测伺服电机在受到负载变化时的扭矩变化过程，检测精度不受给定速度值大小的影响，可以满足伺服电机大范围速度值的扭矩检测，检测结果直观、简洁。

Description

一种伺服电机测试台及测试方法

技术领域

本发明涉及伺服电机制造领域，更具体的说，本发明是关于伺服电机电气测试的一种伺服电机测试台及测试方法。

背景技术

一般，测试电机的电气性能时，将被测电机和负载电机的定子分别固定连接在测试台上，被测电机的转子与负载电机的转子通过联轴器软连接，在被测电机和负载电机分别通电的情况下，通过测量各种电气参数，计算出被测电机的各项性能参数。这种测试方法的缺点是，由于被测电机的各项性能参数间接得到，所以误差较大；其次一般只能得到平均值，很难得到瞬时值。如测试被测电机的扭矩时，只能通过负载电机的电压电流值经过计算得到，因此误差较大。

中国专利局于2006年11月29日公开了一份CN1869625A号文献，名称为一种伺服电机式动态扭矩发生系统及其方法，该系统在一个连接轴两端连接驱动电机和负载电机,通过主机系统输入转速、转矩信号给系统控制器、输入波形参数设定给波形发生器,由系统控制器和波形发生器输入驱动电机和负载电机的电机控制器产生动态扭矩信号,利用驱动电机模拟轴系驱动端的交变扭矩信号,利用负载电机模拟轴系负载端的反扭矩信号,在驱动端和负载端均可加载频率、幅度可调的单谐次或者多谐次的扭振信号,而驱动端和负载端的相位可以不同,从而在被测轴系上加载了丰富的动态扭矩信号,可用于测试各类扭矩传感器的实际动态特性。该系统虽然是测试扭矩传感器的动态特性，但也是通过其它电气参数来计算出对应的扭矩参数。

另外，中国专利局于2007年7月4日公开了一份CN1991400A号文献，名称为一种具有控制和数据采集功能的测功机监控系统，该系统包括直流电源和测功装置,以及被测系统,它们以CAN通讯网络相联结,其中被测电机和负载电机由力矩传感器联结,而负载电机控制器和被测电机控制器则并联连接直流母线,从而形成直流并网运行测功回路。该系统的被测电机和负载电机由力矩传感器连接，由力矩传感器检测被测电机转子的力矩。力矩传感器检测力矩的缺点是：检测精度与被测电机转子的转速有关，当转速太小和太大都会影响检测的精度。而伺服电机的转速范围很大，从每分钟几转到每分钟上万转都有，因此力矩传感器不适用于伺服电机的转矩检测。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的伺服电机转矩检测误差较大，以及检测精度与转速的大小有关的问题，提供了一种检测精度高并且与电机转速大小无关的伺服电机测试台及测试方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明包括测试台及安装在测试台上的负载电机，负载电机的转子与被测伺服电机的转子相连，被测伺服电机的定子与测试台固定连接，负载电机的定子与测试台活动连接，测试台还设有检测负载电机定子的旋转力矩的压力传感器。负载电机的定子与测试台活动连接，即负载电机的定子可以转子轴线为中心自由转动，当被测伺服电机和负载电机通电转动后，被测伺服电机的转矩通过转子的连接传递到负载电机的转子上，由于作用力与反作用力相等，在负载电机的定子上产生一个与被测伺服电机转矩相等的转矩，将负载电机定子的转矩转变为作用于压力传感器上的压力，通过检测压力传感器上的压力大小，就可精确检测被测伺服电机的转矩，并且与被测伺服电机转子的转速大小无关。

作为优选，负载电机的定子通过连接装置与测试台活动连接，连接装置包括：法兰、至少两个轴承、过渡法兰，法兰与测试台固定连接，轴承与法兰固定连接，过渡法兰的一侧设有滑道，过渡法兰通过滑道与轴承活动连接，负载电机的定子与过渡法兰固定连接。虽然从理论上说负载电机的定子可以不固定在测试台上，但这样容易使负载电机产生晃动，影响测试精度，连接装置的作用是使负载电机的定子与测试台的连接，当负载电机的定子自由转动时具有很小的摩擦力又不会晃动，从而保证检测精度；将负载电机的定子与过渡法兰连接，轴承与测试台连接，过渡法兰的一侧开设滑道，并套在轴承外，使过渡法兰可以绕轴承旋转，由于轴承的摩擦力很小，过渡法兰与轴承又是滚动连接，摩擦力也很小，从而达到了使负载电机的定子即不会晃动又具有很小的摩擦力的目的。

作为优选，轴承为三个。三个点确定一个面，因此三个轴承可以使负载电机的定子具有很好的稳定性，又具有较小的摩擦力。

作为优选，被测伺服电机的定子通过法兰与测试台相连，测试台上表面设有纵横交错的T形小开口固定槽，与被测伺服电机定子相连的法兰和与轴承相连的法兰通过螺栓固定在所述固定槽上。当被测伺服电机的型号改变时，被测伺服电机的转子粗细、长短都会改变，包括联轴器的长短也会改变，使被测伺服电机的定子与负载电机的定子的间隔距离也需要改变；在测试台的表面设置纵横交错的T形小开口固定槽，可以方便地调整被测伺服电机定子与负载电机定子的间隔距离，保证过渡法兰的滑道与轴承相贴又不致卡得太紧，增加摩擦力。

作为优选，测试台还设有调节装置，调节装置包括丝杆、丝母、导杆、固定板、调节轮，固定板与测试台固定连接，导杆的一端与所述固定板固定连接，固定被测电机的法兰和固定负载电机的法兰与导杆滑动连接，丝母的一端与固定板固定连接，丝母的另一端与固定被测电机的法兰固定连接，丝杆的一端与调节轮固定连接并与丝母啮合，丝杆的另一端与固定负载电机的法兰固定连接。由于固定被测电机的法兰和固定负载电机的法兰的间隔距离调整的是否合适，对过渡法兰与轴承的摩擦力大小具有重大影响，距离太小可能使过渡法兰与轴承的侧面产生摩擦，增加摩擦力；距离太大可能使过渡法兰产生晃动；这都会影响测试精度，采用丝杆、丝母的调节方法可以准确、快速地调整固定被测电机的法兰和固定负载电机的法兰的间隔距离，当调整完成后，再用螺栓将固定被测电机的法兰和固定负载电机的法兰与测试台的T形小开口固定槽固定住。

作为优选，负载电机的定子设有连杆，连杆的一端与负载电机的定子固定连接，连杆的另一端与压力传感器的压力测试面相对应。在负载电机的定子上设置连杆，可以使负载电机定子上的转矩准确地转变为施加在压力传感器上的压力，当连杆的一端压在压力传感器的感应面上后，负载电机的定子就不再转动，使转子上旋转的转矩变为定子上静止的压力值，而静止的压力值检测精度很高，并与转子的转速大小无关，保证了检测精度。

本发明的一种伺服电机的测试方法，包括以下步骤：

A：被测伺服电机的定子与测试台固定连接，负载电机的定子与测试台活动连接；

B：被测伺服电机的转子与负载电机的转子由刚性联轴器相连；

C：被测伺服电机采用速度控制；

D：在负载电机上施加不同的电流模拟不同的负载；

E：被测伺服电机根据负载转矩进行动态调节，使速度达到稳定；

F：将负载电机定子的旋转转矩转变为固定的压力；

G：检测负载电机定子的固定压力。

通常负载电机与测试台连接好之后就不再拆下，只要将被测伺服电机固定在测试台上，用刚性联轴器将被测伺服电机的转子和负载电机的转子连接在一起，将被测伺服电机和负载电机通电后，被测伺服电机采用速度控制，使其稳定运行在一个给定的速度值上，在负载电机上改变定子电流从而改变负载大小，被测伺服电机的转速随之改变，由于被测伺服电机采用速度控制，被测伺服电机的输出扭矩改变以使被测伺服电机的速度回到给定值，将被测伺服电机的输出扭矩也即负载电机转子的扭矩，同时也是负载电机定子的受到的转矩，将负载电机定子的转矩转变为固定的压力，检测该固定压力的变化曲线，就能检测测试电机在受到负载力改变的情况下其整个过渡过程，具有直观、简洁的优点，提高了检测的精度，并适用于任何给定速度值的检测。

作为优选，步骤B之前还有步骤A1：调节负载电机与被测伺服电机的间隔距离。当被测伺服电机的输出轴粗细、长短改变时，联轴器的长短也会改变，这时需要调节负载电机与被测伺服电机的间隔距离。

本发明的有益效果是：可以检测被测伺服电机在受到负载变化时的扭矩变化过程，检测精度不受给定速度值大小的影响，可以满足伺服电机大范围速度值的扭矩检测，检测结果直观、简洁。

附图说明

图1是本发明伺服电机测试台的一种结构示意图；

图2是本发明过渡法兰和轴承的一种结构示意图。

图中：1.测试台，2.被测伺服电机，3.负载电机，4.法兰，5.过渡法兰，6.压力传感器，7.导杆，8.丝母，9.丝杆，10.调节轮，11.固定槽，12.接线盒，13.联轴器，14.滑道，15.轴承，16.连杆，17.固定板。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例的一种伺服电机测试台，参见图1，包括测试台1、安装在测试台1上的被测伺服电机2、负载电机3，被测伺服电机2通过法兰4与测试台1固定，负载电机3通过过渡法兰5及法兰4固定在测试台1上；在测试台1的表面设有纵横交错的T形小开口固定槽11，法兰4通过螺栓固定在固定槽11上，在测试台1上还设有调节装置，调节装置包括固定板17、丝母8、两根导杆7、丝杆9、调节轮10，在法兰4的下部设有两个通孔，两根导杆7穿过通孔，固定板17固定连接在测试台1表面的一侧，导杆7的一端与固定板17固定连接；丝母8为管状结构，丝母8的一端与固定板17相连，丝母8的另一端与连接被测伺服电机2的法兰4固定连接，丝杆9穿过丝母8并与丝母8啮合，丝杆9的一端穿过固定板17与调节轮10相连，丝杆9的另一端与连接负载电机3的法兰4相连；在连接负载电机3的法兰4上还设有压力传感器6；在测试台1上还设有两个接线盒12，用于被测伺服电机2、负载电机3及压力传感器6的电气接线。

参见图2，被测伺服电机2的转子与负载电机3的转子通过刚性联轴器13相连，过渡法兰5的一侧与负载电机3定子固定连接，过渡法兰5的另一侧设有滑道14，在滑道14内设有三个轴承15，轴承15的内圈与法兰4固定连接，过渡法兰5可绕轴承15的外圈并以转子轴线为中心自由转动；在过渡法兰5的周边一侧还设有连杆16，连杆16的自由端对准压力传感器6的压力检测面。

负载电机3采用伺服电机，以满足被测伺服电机2大范围转速检测的需要。

将轴承15的内圈固定在用于连接负载电机3的法兰4的侧面，过渡法兰5的一侧与过渡法兰5没有滑道14的一侧固定连接，将过渡法兰5的滑道14套在三个轴承15的外圈上；将被测伺服电机2固定在另一个法兰4上，转动调节轮10，调整两个法兰4的间隔距离使联轴器13可以将被测伺服电机2的转子与负载电机3的转子刚性相连，继续调整两个法兰4的间隔距离使过渡法兰5既不晃动又能灵活地绕轴承15转动；调整完成后用螺栓将两个法兰4固定在测试台1表面上的T形小开口固定槽11上；将各种电源线、控制线通过接线盒12与被测伺服电机2、负载电机3、压力传感器6相连并接通电源；被测伺服电机2采用速度控制使其稳定旋转在给定的速度值上，被测伺服电机2的转子带动负载电机3的转子旋转，由电磁力的在负载电机3的定子在产生反向扭矩使连杆16的自由端压向压力传感器6的压力检测面，如反向旋转则改变被测伺服电机2的旋转方向；检测压力传感器6的压力值；改变负载电机3的定子电流大小，即改变了负载力的大小，被测伺服电机2受其影响转速发生改变，由于被测伺服电机2为速度控制，被测伺服电机2增加转子的输出转矩，使被测伺服电机2的转速重新回到给定值；由于作用力与反作用力相等，负载电机3的定子上经历了与被测伺服电机2输出转矩相同的改变过程，由于负载电机3的定子是活动连接的，负载电机3的定子转矩由连杆16转变为固定的压力，在压力传感器6上检测压力的变化过程，就能准确检测被测伺服电机2的输出扭矩整个变化过程。

以上的实施例只是本发明的最佳方案之一，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种伺服电机测试台，包括测试台及安装在测试台上的负载电机，所述负载电机的转子与被测伺服电机的转子相连，所述被测伺服电机的定子与所述测试台固定连接，所述负载电机的定子与所述测试台活动连接，所述测试台还设有检测所述负载电机定子的旋转力矩的压力传感器，其特征在于：所述负载电机的定子通过连接装置与所述测试台活动连接，所述连接装置包括：第二法兰、至少两个轴承、过渡法兰，所述第二法兰与所述测试台固定连接，所述轴承与所述第二法兰固定连接，所述过渡法兰的一侧设有滑道，所述过渡法兰通过所述滑道与所述轴承活动连接，所述负载电机的定子与所述过渡法兰固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种伺服电机测试台，其特征在于：所述的轴承为三个。

3.根据权利要求1或2所述的一种伺服电机测试台，其特征在于：所述被测伺服电机的定子通过第一法兰与所述测试台相连，所述测试台上表面设有纵横交错的T形小开口固定槽，所述与被测伺服电机定子相连的第一法兰和所述与轴承相连的第二法兰通过螺栓固定在所述固定槽上。

4.根据权利要求3所述的一种伺服电机测试台，其特征在于：所述测试台还设有调节装置，所述调节装置包括丝杆、丝母、导杆、固定板、调节轮，所述固定板与所述测试台固定连接，所述导杆的一端与所述固定板固定连接，所述固定被测电机的第一法兰和所述固定负载电机的第二法兰与所述导杆滑动连接，所述丝母的一端与所述固定板固定连接，所述丝母的另一端与所述固定被测电机的第一法兰固定连接，所述丝杆的一端与所述调节轮固定连接并与所述丝母啮合，所述丝杆的另一端与所述固定负载电机的第二法兰固定连接。

5.根据权利要求3所述的一种伺服电机测试台，其特征在于：所述负载电机的定子设有连杆，所述连杆的一端与所述负载电机的定子固定连接，所述连杆的另一端与所述压力传感器的压力测试面相对应。

6.根据权利要求1或2所述的一种伺服电机测试台，其特征在于：所述负载电机的定子设有连杆，所述连杆的一端与所述负载电机的定子固定连接，所述连杆的另一端与所述压力传感器的压力测试面相对应。

7.一种伺服电机的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

A：被测伺服电机的定子与测试台固定连接，负载电机的定子与测试台活动连接；

B：被测伺服电机的转子与负载电机的转子由刚性联轴器相连；

C：被测伺服电机采用速度控制；

D：在负载电机上施加不同的电流模拟不同的负载；

E：被测伺服电机根据负载转矩进行动态调节，使速度达到稳定；

F：将负载电机定子的旋转转矩转变为固定的压力；

G：检测负载电机定子的固定压力。

8.根据权利要求7所述的一种伺服电机的测试方法，其特征在于：所述步骤B之前还有步骤A1：调节所述负载电机与所述被测伺服电机的间隔距离。

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