CN102226728B

CN102226728B - 一种无损耗、宽量程小电机功率测试装置

Info

Publication number: CN102226728B
Application number: CN2011100857798A
Authority: CN
Inventors: 刘嘉华; 赖力
Original assignee: Chongqing Maitian Mechanical & Electrical Co Ltd
Current assignee: Chongqing common wheat Ruo Technology Co. Ltd.
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2031-04-07
Also published as: CN102226728A

Abstract

本发明公开了一种无损耗、宽量程小电机功率测试装置，在活动板上固定有前支撑座，半轴通过轴承支承于该前支撑座上，在半轴的轴身上固定力矩杆，该力矩杆的下端插入扭矩传感器的测试位置；半轴的后端与框架前端的中央相固定，框架的后端固定在安装盘上，在安装盘的后方设有功率轴，该功率轴通过轴承与后支撑座连接，所述功率轴直接或者通过变速机构与吸功器的输入轴连接，并且功率轴上安装有转速传感器。本发明利用牛顿第三定律∑M=-M力矩平衡方程式原理，可以得出电机输出轴输出的转矩与电机壳体受到的反转矩相等的对应关系，这样测量出这个静态的反扭矩，就是电机输出的扭矩，具有无损耗、宽量程等优点，能准确测试出电机的真正参数值。

Description

一种无损耗、宽量程小电机功率测试装置

技术领域

本发明涉及一种无损耗、宽量程小电机功率测试装置，用于高速无刷电机、小功率电机的功率测试。

背景技术

目前，电机生产企业在测试电机功率的时候，都是采用电机输出轴直接与吸功器连接。电机在输出功率的时候，首先要克服吸功器的惯量，使转速达到平稳时扭矩传感器的数据才能正常，在高转速状态下，联轴器和高速转动轴承带来的损失是无法测出来的，特别在测试微小电机和高转速情况下，测量误差更是无法估算。因此，传统测试方式的准确性较差，不能真实反应被测电机的真正参数值。同时，由于每个吸功器的转速和量程都是无法改变的，传统测试方式对吸功器的制造精度和灵敏度都要求较高，这样必然会导致吸功器造价昂贵，由此增加了电机的测试成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能准确测试出被测电机的真正参数值的无损耗、宽量程小电机功率测试装置。

本发明的技术方案如下：一种无损耗、宽量程小电机功率测试装置，包括底板（1）、吸功器（6）和扭矩传感器（3），其中吸功器（6）固定在底板（1）的后端，其关键在于：在所述底板（1）的前部设有一块活动板（2），该活动板（2）上固定有前支撑座，半轴（4）通过轴承支承于该前支撑座上，在半轴（4）的轴身上固定力矩杆（5），该力矩杆（5）的下端插入扭矩传感器（3）的测试位置；所述半轴（4）的后端与框架（7）前端的中央相固定，框架（7）的后端固定在安装盘（8）上，且安装盘（8）的中央开有通孔；在所述框架（7）的旁边设有出线支架（9），该出线支架（9）的下端固定在活动板（2）上；在所述安装盘（8）的后方设有功率轴（10），该功率轴（10）通过轴承与后支撑座连接，后支撑座固定于底板（1）上，在所述功率轴（10）的前端安装有联轴器（11），所述功率轴（10）直接或者通过变速机构与吸功器（6）的输入轴连接，并且功率轴（10）上安装有转速传感器（14）。

采用以上技术方案，前支撑座、半轴、力矩杆、框架和安装盘构成旋转体，在进行电机功率测试之前，先将活动板向前滑动，使旋转体向前移动一定行程，接着将被测电机放置在框架内，使被测电机的壳体与安装盘固定连接，而被测电机的输出轴穿过安装盘中央的通孔，被测电机的引出线固定在出线支架上，保证引出线与旋转体不得产生旋转拉力和旋转阻力，然后向后移动活动板复位，使电机的输出轴通过联轴器与功率轴相连接，即可进行电机功率测试。启动被测电机，被测电机输出轴输出的转速通过功率轴上的转速传感器感应出转速信号，被测电机输出的转矩通过功率轴直接或者通过变速机构传递给吸功器。根据牛顿第三定律（作用力与反作用力相等）和本发明整体结构的组成，吸功器产生的制动力加上整个装置产生的各种力矩损失之和都将反作用于被测电机的输出轴上，这个反作用力通过电机壳体作用在旋转体上，使旋转体产生转动力矩，该转动力矩通过安装在半轴上力矩杆传给扭矩传感器，扭矩传感器将力矩转换为电信号，这个电信号和转速传感器感应到的转速信号分别传送到显示控制计算机进行分析处理。显示控制计算机与传统的相同，这里不再赘述。

通过以上分析可知，在被测电机输出轴上输出的转矩都会100%反作用于电机壳体上，而电机壳体又固定于旋转体上，电机输出轴的轴心又与旋转体的轴心重合，根据力学平衡方程：∑M=│-M│，所以电机输出轴上的输出转矩与半轴上的转矩相等方向相反，所以，扭矩传感得到的转矩值就是电机输出端的力矩值，没有损耗存在。

在所述活动板（2）的左右两侧对称设置有导轨（15），该导轨（15）固定在底板（1）上，且导轨（15）与活动板（2）滑动配合。导轨对活动板的滑移方向进行导向，以避免活动板移动时发生偏移，有利于快速、方便地拆装电机。

所述半轴（4）的前部通过轴承与第一前支撑座（12）相支承，半轴（4）的后部通过轴承与第二前支撑座（13）相支承，第二前支撑座（13）也可以放置于安装盘（8）处。所述力矩杆（5）位于第一前支撑座（12）与第二前支撑座（13）之间。半轴通过两个前支撑座支承，能够灵敏地响应电机输出轴的转矩。

为了简化结构、方便加工制作，并有利于电机的快速装配，所述框架（7）为前端闭合后端开口的“U”形。

所述出线支架（9）由立柱和横梁组成，立柱的下端固定在活动板（2）上，该立柱的上端与横梁垂直相连，所述横梁位于框架（7）的上方，在横梁上开有卡槽。以上出线支架不仅结构简单，而且采用横梁上的卡槽来固定被测电机的引出线，保证不会因引出线的拉力影响测试精度。

为了对功率轴形成可靠支承，所述功率轴（10）的前部通过轴承与第一后支撑座（16）相支承，功率轴（10）的后端通过轴承与第二后支撑座（17）相支承。

所述变速机构由第一主动轮（18）、第一皮带（19）、第一从动轮（20）、变速轴（21）、第三后支撑座（22）、第四后支撑座（23）、第二主动轮（24）、第二皮带（25）和第二从动轮（26）构成，其中第一主动轮（18）套装在功率轴（10）上，该第一主动轮（18）通过第一皮带（19）与变速轴（21）上的第一从动轮（20）连接，变速轴（21）的前端通过轴承与第三后支撑座（22）相支承，变速轴（21）的后端通过轴承与第四后支撑座（23）相支承，且第三后支撑座（22）和第四后支撑座（23）均固定在底板（1）上，在所述变速轴（21）上套装有第二主动轮（24），该第二主动轮（24）通过第二皮带（25）与第二从动轮（26）连接，第二从动轮（26）套装于吸功器（6）的输入轴上。以上变速机构结构紧凑、传动可靠，利用同一个低转速大扭矩吸功器通过减速机构可以测试高转速和低扭矩电机，也可以减小传动比测试低转速大扭矩电机，大大降低了对吸功器制造精度、灵敏度和转速的要求。

有益效果：本发明利用牛顿第三定律∑M=│-M│力矩平衡方程式原理，可以得出电机输出轴输出的转矩与电机壳体受到的反转矩相等的对应关系，这样测量出这个静态的反扭矩，就是电机输出的扭矩。与传统的测试方式相比，本发明的显著性如下：

1）无损耗：本发明在理论上具有无损耗特点，在测试不同功率、不同转速的电机时都能准确测试出被测电机的真正参数值，消除了由于轴承、联轴器、各种磨擦、振动等带来的各种损耗，实现了精确测出电机输出轴的输出功率。

2）宽量程：由于加入了变速环节设计，本发明可大大降低对吸功器制造精度、灵敏度和转速的要求，可利用同一个低转速大扭矩吸功器通过减速机构测试高转速低扭矩电机，也可以减小传动比测试低转速大扭矩电机，特别是吸功器在任意组合中所产生产的不同轴、磨擦、噪声、振动等都不会影响测试结果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

如图1所示，底板1为矩形平板结构，在底板1前部的板面上以左右对称的方式固定有两根导轨15，两根导轨15相平行，在两根导轨15之间设置矩形活动板2，活动板2的侧边与对应的导轨15滑动配合。活动板2由两根导轨15导向，只能在前后方向相对底板1滑移。在所述活动板2前部的上方沿前后方向设有一根半轴4，该半轴4的前部通过轴承与第一前支撑座12相支承，半轴4的后部通过轴承与第二前支撑座13相支承，第一、第二前支撑座12、13均固定于活动板2上。在半轴4的轴身上固定有力矩杆5，该力矩杆5位于第一前支撑座12与第二前支撑座13之间，力矩杆5的下端插入扭矩传感器3的测试位置。

从图1中可知，在半轴4的后方具有框架7，该框架7为前端闭合后端开口的“U”形。框架7前端的中央与半轴4的后端相固定，框架7的后端垂直固定在安装盘8的盘面上，且安装盘8的中央开有通孔，该通孔的中心线与半轴4的轴心线在同一直线上。在所述框架7的旁边设有出线支架9，该出线支架9由立柱和横梁组成，立柱的下端固定在活动板2上，所述横梁与立柱相垂直，该横梁位于框架7的上方，横梁的一端与立柱的顶部相固定，且横梁上开有用于固定电机引出线的卡槽。

从图1中还可知，在安装盘8的后方设有功率轴10，该功率轴10的轴心线与半轴4的轴心线在同一直线上。功率轴10的前部通过轴承与第一后支撑座16相支承，功率轴10的后端通过轴承与第二后支撑座17相支承，第一后支撑座16和第二后支撑座17均固定于底板1上。在所述功率轴10的前端安装有联轴器11，功率轴10的轴身上安装有转速传感器14。

从图1中进一步可知，在底板1后端的板面上固定吸功器6，该吸功器6与功率轴10之间通过变速机构连接。所述变速机构由第一主动轮18、第一皮带19、第一从动轮20、变速轴21、第三后支撑座22、第四后支撑座23、第二主动轮24、第二皮带25和第二从动轮26构成，其中第一主动轮18套装在功率轴10上，该第一主动轮18位于第一后支撑座16与转速传感器14之间，且第一主动轮18通过第一皮带19与变速轴21上的第一从动轮20连接。变速轴21与功率轴10相平行，该变速轴21的前端通过轴承与第三后支撑座22相支承，变速轴21的后端通过轴承与第四后支撑座23相支承，第三后支撑座22和第四后支撑座23均固定在底板1上。在所述变速轴21上套装有第二主动轮24，该第二主动轮24位于第一从动轮20与第四后支撑座23之间，第二主动轮24通过第二皮带25与第二从动轮26连接，第二从动轮26套装于吸功器6的输入轴上。

本发明的工作原理如下：

活动板2、前支撑座、半轴4、力矩杆5、框架7、安装盘8和出线支架9构成旋转体，在进行电机功率测试之前，先将活动板2向前滑动，使旋转体向前移动一定行程，接着将被测电机27放置在框架7内，使被测电机27的壳体与安装盘8固定连接，而被测电机27的输出轴28穿过安装盘8中央的通孔，被测电机27的引出线29固定在出线支架9的卡槽上，保证引出线29与旋转体不得产生旋转拉力和旋转阻力，然后向后移动活动板2复位，使被测电机27的输出轴28通过联轴器11与功率轴10相连接，即可进行电机功率测试。启动被测电机27，被测电机输出轴28输出的转速通过功率轴10上的转速传感器14感应出转速信号，被测电机27输出的转矩通过功率轴10带动第一主动轮18旋转，第一主动轮18通过第一皮带19将转矩传递给第一从动轮20，使第一从动轮20、变速轴21和第二主动轮24旋转，第二主动轮24再通过第二皮带25和第二从动轮26将转矩传递给吸功器6。根据牛顿第三定律（作用力与反作用力相等）和本发明整体结构的组成，吸功器6产生的制动力加上整个装置产生的各种力矩损失之和都将反作用于被测电机27的输出轴28上，这个反作用力通过电机壳体作用在旋转体上，使旋转体产生转动力矩，该转动力矩通过安装在半轴4上力矩杆5传给扭矩传感器3，扭矩传感器3将力矩转换为电信号，这个电信号和转速传感器感14应到的转速信号分别传送到显示控制计算机进行分析处理。扭矩传感器3测量出的旋转体的静态反扭矩，就是电机输出的扭矩。

为了使测试装置所测结果正确，使用前必须进行校准，方法与传统吸功器校准的方法相同，就是在半轴4的最前端削边处加上一根与半轴4轴线角度为90度并水平状态放置的标准力矩杆，该标准力矩杆与半轴4固定，在标准力矩杆的两个端部分别加上与扭矩传感器最大量程相等的标准法码校准满程，取掉法码校准零位。整个过程都需要显示控制计算机配合处理。

实施例2

参照图1，本实施例中没有变速机构，吸功器6的输入轴直接与功率轴10的后端进行连接。本实施例的其余结构与实施例1相同，在此不做赘述。

实施例3

参照图1，本实施例中的变速机构也可以选用齿轮减速箱代替，吸功器6的输入轴直接与齿轮减速箱输出轴连接，功率轴10的后端与齿轮减速箱输入轴连接。本实施例的其余结构与实施例1相同，在此不做赘述。

Claims

1.一种无损耗、宽量程小电机功率测试装置，包括底板（1）、吸功器（6）和扭矩传感器（3），其中吸功器（6）固定在底板（1）的后端，其特征在于：在所述底板（1）的前部设有一块活动板（2），该活动板（2）上固定有前支撑座，半轴（4）通过轴承支承于该前支撑座上，在半轴（4）的轴身上固定力矩杆（5），该力矩杆（5）的下端插入扭矩传感器（3）的测试位置；所述半轴（4）的后端与框架（7）前端的中央相固定，框架（7）的后端固定在安装盘（8）上，且安装盘（8）的中央开有通孔；在所述框架（7）的旁边设有出线支架（9），该出线支架（9）的下端固定在活动板（2）上；在所述安装盘（8）的后方设有功率轴（10），该功率轴（10）通过轴承与后支撑座连接，后支撑座固定于底板（1）上，在所述功率轴（10）的前端安装有联轴器（11），所述功率轴（10）直接或者通过变速机构与吸功器（6）的输入轴连接，并且功率轴（10）上安装有转速传感器（14）。

2.根据权利要求1所述的无损耗、宽量程小电机功率测试装置，其特征在于：在所述活动板（2）的左右两侧对称设置有导轨（15），该导轨（15）固定在底板（1）上，且导轨（15）与活动板（2）滑动配合。

3.根据权利要求1所述的无损耗、宽量程小电机功率测试装置，其特征在于：所述半轴（4）的前部通过轴承与第一前支撑座（12）相支承，半轴（4）的后部通过轴承与第二前支撑座（13）相支承，所述力矩杆（5）位于第一前支撑座（12）与第二前支撑座（13）之间的半轴（4）上。

4.根据权利要求1所述的无损耗、宽量程小电机功率测试装置，其特征在于：所述框架（7）为前端闭合后端开口的“U”形。

5.根据权利要求1或4所述的无损耗、宽量程小电机功率测试装置，其特征在于：所述出线支架（9）由立柱和横梁组成，立柱的下端固定在活动板（2）上，该立柱的上端与横梁垂直相连，所述横梁位于框架（7）的上方，在横梁上开有卡槽。

6.根据权利要求1所述的无损耗、宽量程小电机功率测试装置，其特征在于：所述功率轴（10）的前部通过轴承与第一后支撑座（16）相支承，功率轴（10）的后端通过轴承与第二后支撑座（17）相支承。

7.根据权利要求1所述的无损耗、宽量程小电机功率测试装置，其特征在于：所述变速机构由第一主动轮（18）、第一皮带（19）、第一从动轮（20）、变速轴（21）、第三后支撑座（22）、第四后支撑座（23）、第二主动轮（24）、第二皮带（25）和第二从动轮（26）构成，其中第一主动轮（18）套装在功率轴（10）上，该第一主动轮（18）通过第一皮带（19）与变速轴（21）上的第一从动轮（20）连接，变速轴（21）的前端通过轴承与第三后支撑座（22）相支承，变速轴（21）的后端通过轴承与第四后支撑座（23）相支承，且第三后支撑座（22）和第四后支撑座（23）均固定在底板（1）上，在所述变速轴（21）上套装有第二主动轮（24），该第二主动轮（24）通过第二皮带（25）与第二从动轮（26）连接，第二从动轮（26）套装于吸功器（6）的输入轴上。