CN102680894B - 一种便携式电机性能测试系统和测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种便携式电机性能测试系统和测试方法。本发明涉及一种便携式电机性能测试系统和测试方法，属于电机性能测试领域。本发明的目的是目前的测量装置无法对2Nm以下小型微特电机进行测试的问题。该系统包括装置支架、动力单元、摩擦单元、测量单元、弹性加载单元和电控单元；所述装置支架为动力单元、摩擦单元、弹性加载单元、压力测量单元和电控单元提供支撑和定位；测试方法为：系统进行初始化；被测电机启动；推杆电机驱动电路驱动电动推杆推进，进行加载测试；测得相应的转速和电流；根据获得的所有加载测试绘制被测电机的电流转矩曲线，获得该被测电机的性能。用于实现对对2Nm以下小型微特电机的机械性能测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携式电机性能测试系统和测试方法，属于电机性能测试领域。
背景技术
现有电机性能测试的设备，大多采用的是磁粉测功机，该设备虽然能够完成大转矩电机的测试，但往往所需的成本高，同时精度较低，并且无法对2Nm以下小型微特电机进行测试。
发明内容
本发明的目的是目前的测量装置无法对2Nm以下小型微特电机进行测试的问题，提供一种便携式电机性能测试系统和测试方法。
一种便携式电机性能测试系统，它包括装置支架、动力单元、摩擦单元、测量单元、弹性加载单元和电控单元；
所述装置支架为动力单元、摩擦单元、弹性加载单元、压力测量单元和电控单元提供支撑和定位；
动力单元包括轴套和钢套联轴器，被测电机的输出轴外侧套有轴套，所述输出轴通过钢套联轴器与摩擦单元输入轴连接，
摩擦单元包括摩擦器主动轴、摩擦器外压盘、动摩擦片、静摩擦片和摩擦器被动轴，其中摩擦器主动轴为该摩擦单元的输入轴；摩擦器主轴与摩擦器外压盘通过四个螺栓固定连接，摩擦器外压盘与动摩擦片通过花键固定连接，动摩擦片与静摩擦片摩擦连接，静摩擦片通过内花键与花键盘固定相连，花键盘与摩擦器被动轴通过四个螺栓固定连接，摩擦器被动轴为该摩擦单元的力矩输出轴；
测量单元包括电机码盘、测量件和压力传感器，测量件由固定盘和摆杆组成，固定盘中心带有通孔，固定盘中心的通孔套接在摩擦单元的力矩输出轴外，并通过平键与所述力矩输出轴固定连接，摆杆位于固定盘的一侧，且与固定盘连接成一体件，压力传感器用于测量摆杆末端的摆动压力；
弹性加载单元包括N个弹簧导杆、N个弹簧、一个弹簧压板和电动推杆，N为小于或等于10的偶数；固定盘上设置有N个通孔，所述N个通孔在摩擦单元的力矩输出轴的周围均匀分布，或者所述N个通孔均匀分成两组，所述两组通孔成镜像对称分布，所述镜像对称面为穿过力矩输出轴的轴线的平面，每个弹簧导杆均平行于力矩输出轴；所述通孔内径大于弹簧导杆的外径；N个弹簧导杆的一端分别插入所述N个通孔内，另一端与所述弹簧压板固定连接，该弹簧压板所在平面垂直于摩擦单元的力矩输出轴，每个弹簧导杆上套接有一个弹簧；电动推杆与摩擦单元的力矩输出轴同轴；
电动推杆与弹簧压板之间用平面轴承隔离转动量；
电控单元包括被测电机驱动电路、信号控制电路、电流传感器、推杆电机驱动电路和显示单元；电机码盘的转速信号输出端连接信号控制电路的转速信号输入端；
信号控制电路的控制信号输出端连接被测电机驱动电路的控制信号输入端；被测电机驱动电路的信号输出端连接被测电机的信号输入端；电流传感器用于测量被测电机的电流，该电流传感器的电流信号输出端连接信号控制电路的电流信号输入端；
信号控制电路的控制信号输出端连接推杆电机驱动电路的控制信号输入端；推杆电机驱动电路的信号输出端连接电动推杆的信号输入端；信号控制电路控制电动推杆每次推进长度；
压力传感器的压力信号输出端连接信号控制电路的压力信号输入端；信号控制电路的显示信号输出端连接显示单元的信号输入端。
基于上述便携式电机性能测试系统的测试方法，该方法的实现步骤为：
步骤一、系统进行初始化，在电动推杆不加载，被测电机空转的情况下，压力传感器测量的压力为零，确定零点位置；
步骤二、被测电机驱动电路驱动被测电机，被测电机启动；
步骤三、推杆电机驱动电路驱动电动推杆推进，进行加载测试；
步骤四、信号控制电路控制电动推杆推进的长度，当电动推杆推进了一个固定长度时，信号控制电路根据压力传感器的压力值和摆杆的长度获得被测电机相应转矩，同时，分别根据电机码盘获得此时被测电机的转速、根据电流传感器获得此时被测电机的电流，然后将上述获得的数据形成一组加载测试数据保存；
步骤五、信号控制电路根据步骤四获得的加载测试数据中的转速判断被测电机是否堵转，当所述转速为0时，判定被测电机为堵转；则立即停止测试，执行步骤六；若否，则改变电动推杆的推进长度，返回执行步骤四，继续进行下次加载测试，获得一组加载测试数据；
步骤六、根据获得的所有加载测试绘制被测电机的电流转矩曲线，获得该被测电机的性能。
工作原理：动摩擦片与静摩擦片通过弹簧压紧，静摩擦片由于测量件的固定盘的限制保持静止，当被测电机带动动摩擦片旋转时，动摩擦片与静摩擦片产生相对滑动，静摩擦片提供的摩擦力矩将作为负载，且负载的大小等于输出力矩，静摩擦片与测量件的摆杆相连，将力矩转为压力，通过压力传感器测出算出被测电机输出转矩，静摩擦片所提供负载可随弹簧压缩量改变而改变。
本发明的优点是：本发明可用于对微特电机进行机械特性曲线测试，大大提高昂贵机电设备的使用率，节省学术研究和教学实验的成本。同时本设备小巧便携，易于携带。改变以往设备只能在实验室使用的弊病。经实践证明，本实用设备运行稳定、小巧便携，环境适应性强。本设备用于对电机设备的测量，标定，特性鉴定。同时生产成本低，测量效果稳定，大大提高了设备实用性。
附图说明
图1为为本发明测试系统中机械部分的主视图；
图2为本发明测试系统中机械部分的剖视图；
图3为本发明电控单元的工作原理示意图；
图4为电机测试系统的测试方法的方法流程图。
具体实施方式
具体实施方式一.下面结合图1和图2说明本实施方式，一种便携式电机性能测试系统，它包括装置支架、动力单元、摩擦单元、测量单元、弹性加载单元和电控单元；
所述装置支架为动力单元、摩擦单元、弹性加载单元、压力测量单元和电控单元提供支撑和定位；
动力单元包括轴套12和钢套联轴器13，被测电机1的输出轴外侧套有轴套12，所述输出轴通过钢套联轴器13与摩擦单元输入轴连接，
摩擦单元包括摩擦器主动轴14、摩擦器外压盘4、动摩擦片17、静摩擦片18和摩擦器被动轴20，其中摩擦器主动轴14为该摩擦单元的输入轴；摩擦器主轴14与摩擦器外压盘4通过四个螺栓固定连接，摩擦器外压盘4与动摩擦片17通过花键固定连接，将被测电机1的转矩传动到动摩擦片17上，动摩擦片17与静摩擦片18摩擦连接，静摩擦片18通过内花键与花键盘19固定相连，花键盘19与摩擦器被动轴20通过四个螺栓固定连接，17通过与18之间的摩擦将被测电机1的转矩传递给摩擦器被动轴20，花键盘19通过摩擦器被动轴20上的平键将转矩输出去；摩擦器被动轴20为该摩擦单元的力矩输出轴；
测量单元包括测量件21和压力传感器27，测量件由固定盘28和摆杆29组成，固定盘28中心带有通孔，固定盘28中心的通孔套接在摩擦单元的力矩输出轴外，并通过平键与所述力矩输出轴固定连接，摆杆位于固定盘28的一侧，且与固定盘28连接成一体件，压力传感器27用于测量摆杆29末端的摆动压力；
弹性加载单元包括N个弹簧导杆25、N个弹簧26、一个弹簧压板23和电动推杆24，N为小于或等于10的偶数；固定盘28上设置有N个通孔，所述N个通孔在摩擦单元的力矩输出轴的周围均匀分布，或者所述N个通孔均匀分成两组，所述两组通孔成镜像对称分布，所述镜像对称面为穿过力矩输出轴的轴线的平面，每个弹簧导杆25均平行于力矩输出轴；所述通孔内径大于弹簧导杆25的外径；N个弹簧导杆25的一端分别插入所述N个通孔内，另一端与所述弹簧压板23固定连接，该弹簧压板23所在平面垂直于摩擦单元的力矩输出轴，每个弹簧导杆25上套接有一个弹簧26；电动推杆24与摩擦单元的力矩输出轴同轴；
电动推杆24与弹簧压板23之间用平面轴承隔离转动量；
电控单元包括被测电机驱动电路、信号控制电路、电流传感器、推杆电机驱动电路和显示单元；电机码盘30的转速信号输出端连接信号控制电路的转速信号输入端；
信号控制电路的控制信号输出端连接被测电机驱动电路的控制信号输入端；被测电机驱动电路的信号输出端连接被测电机1的信号输入端；电流传感器用于测量被测电机1的电流，该电流传感器的电流信号输出端连接信号控制电路的电流信号输入端；
信号控制电路的控制信号输出端连接推杆电机驱动电路的控制信号输入端；推杆电机驱动电路的信号输出端连接电动推杆24的信号输入端；信号控制电路控制电动推杆24每次推进长度；
压力传感器的压力信号输出端连接信号控制电路的压力信号输入端；信号控制电路的显示信号输出端连接显示单元的信号输入端。
具体实施方式二.下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的装置支架的进一步说明，一种便携式电机性能测试系统，所述装置支架包括被测电机支撑板2、摩擦单元支撑板3、底板5、支座底板8、推杆前架9、推杆尾架11和轴承架22；
被测电机支撑板2固定在底板5上，用于支撑被测电机1；
摩擦单元支撑板3固定在底板5上，其中心位置装有轴承，用于支撑摩擦单元，且该轴承与摩擦单元输入轴同轴；
支座底板8通过型材角件连接在底板5的一侧，用于支撑压力传感器支座7；
推杆前架9和推杆尾架11分别固定在底板5上，用于支撑和定位电动推杆24；
轴承架22固定在底板5上，轴承架22用于定位摩擦单元的力矩输出轴。
具体实施方式三.下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的轴套的进一步说明，一种便携式电机性能测试系统，所述的轴套12为与D型轴或平键轴相配合的轴套。
具体实施方式四.下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的信号控制电路的进一步说明，一种便携式电机性能测试系统，所述的信号控制电路为STM32单片机。
具体实施方式五.下面结合图4说明本实施方式，采用实施方式一至四中任一实施方式所述的一种便携式电机性能测试系统实现的电机性能测试方法，该方法的实现步骤为：
步骤一、系统进行初始化，在电动推杆不加载，被测电机空转的情况下，压力传感器测量的压力为零，确定零点位置；
步骤二、被测电机驱动电路驱动被测电机，被测电机启动；
步骤三、推杆电机驱动电路驱动电动推杆推进，进行加载测试；
步骤四、信号控制电路控制电动推杆24推进的长度，当电动推杆24推进了一个固定长度时，信号控制电路根据压力传感器的压力值和摆杆的长度获得被测电机1相应转矩，同时，分别根据电机码盘30获得此时被测电机1的转速、根据电流传感器获得此时被测电机1的电流，然后将上述获得的数据形成一组加载测试数据保存；
步骤五、信号控制电路根据步骤四获得的加载测试数据中的转速判断被测电机1是否堵转，当所述转速为0时，判定被测电机1为堵转；则立即停止测试，执行步骤六；若否，则改变电动推杆24的推进长度，返回执行步骤四，继续进行下次加载测试，获得一组加载测试数据；
步骤六、根据获得的所有加载测试绘制被测电机1的电流转矩曲线，获得该被测电机1的性能。
本发明不局限于上述实施方式，还可以是上述各实施方式中所述技术特征的合理组合。
Claims (5)
1.一种便携式电机性能测试系统，其特征在于，它包括装置支架、动力单元、摩擦单元、压力测量单元、弹性加载单元和电控单元；
所述装置支架为动力单元、摩擦单元、弹性加载单元、压力测量单元和电控单元提供支撑和定位；
动力单元包括轴套（12）和钢套联轴器（13），被测电机（1）的输出轴外侧套有轴套（12），所述输出轴通过钢套联轴器（13）与摩擦单元输入轴连接，
摩擦单元包括摩擦器主动轴（14）、摩擦器外压盘（4）、动摩擦片（17）、静摩擦片（18）和摩擦器被动轴（20），其中摩擦器主动轴（14）为该摩擦单元的输入轴；摩擦器主动轴（14）与摩擦器外压盘（4）通过四个螺栓固定连接，摩擦器外压盘（4）与动摩擦片（17）通过花键固定连接，动摩擦片（17）与静摩擦片（18）摩擦连接，静摩擦片（18）通过内花键与花键盘（19）固定相连，花键盘（19）与摩擦器被动轴（20）通过4个螺栓固定连接，摩擦器被动轴（20）为该摩擦单元的力矩输出轴；
压力测量单元包括电机码盘（30）、测量件（21）和压力传感器（27），电机码盘（30）用于测量被测电机（1）的转速；测量件（21）由固定盘（28）和摆杆（29）组成，固定盘（28）中心带有通孔，固定盘（28）中心的通孔套接在摩擦单元的力矩输出轴外，并通过平键与所述力矩输出轴固定连接，摆杆位于固定盘（28）的一侧，且与固定盘（28）连接成一体件，压力传感器（27）用于测量摆杆（29）末端的摆动压力；
弹性加载单元包括N个弹簧导杆（25）、N个弹簧（26）、一个弹簧压板（23）和电动推杆（24），N为小于或等于10的偶数；固定盘（28）上设置有N个通孔，所述N个通孔在摩擦单元的力矩输出轴的周围均匀分布，或者所述N个通孔均匀分成两组，所述两组通孔成镜像对称分布，镜像对称面为穿过力矩输出轴的轴线的平面，每个弹簧导杆（25）均平行于力矩输出轴；所述通孔内径大于弹簧导杆（25）的外径；N个弹簧导杆（25）的一端分别插入所述N个通孔内，另一端与所述弹簧压板（23）固定连接，该弹簧压板（23）所在平面垂直于摩擦单元的力矩输出轴，每个弹簧导杆（25）上套接有一个弹簧（26）；电动推杆（24）与摩擦单元的力矩输出轴同轴；
电动推杆（24）与弹簧压板（23）之间用平面轴承隔离转动量；
电控单元包括被测电机驱动电路、信号控制电路、电流传感器、推杆电机驱动电路和显示单元；电机码盘（30）的转速信号输出端连接信号控制电路的转速信号输入端；
信号控制电路的控制信号输出端连接被测电机驱动电路的控制信号输入端；被测电机驱动电路的信号输出端连接被测电机（1）的信号输入端；电流传感器用于测量被测电机（1）的电流，该电流传感器的电流信号输出端连接信号控制电路的电流信号输入端；
信号控制电路的控制信号输出端连接推杆电机驱动电路的控制信号输入端；推杆电机驱动电路的信号输出端连接电动推杆（24）的信号输入端；信号控制电路控制电动推杆（24）每次推进长度；
压力传感器的压力信号输出端连接信号控制电路的压力信号输入端；信号控制电路的显示信号输出端连接显示单元的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的一种便携式电机性能测试系统，其特征在于：所述装置支架包括被测电机支撑板（2）、摩擦单元支撑板（3）、底板（5）、支座底板（8）、推杆前架（9）、推杆尾架（11）和轴承架（22）；
被测电机支撑板（2）固定在底板（5）上，用于支撑被测电机（1）；
摩擦单元支撑板（3）固定在底板（5）上，用于支撑摩擦单元，其中心位置装有轴承（15），该轴承（15）用于固定摩擦单元输入轴；
支座底板（8）通过型材角件连接在底板（5）的一侧，用于支撑压力传感器；
推杆前架（9）和推杆尾架（11）均固定在底板（5）上，用于支撑和定位电动推杆（24）；
轴承架（22）固定在底板（5）上，轴承架（22）用于定位摩擦单元的力矩输出轴。
3.根据权利要求1所述的一种便携式电机性能测试系统，其特征在于：所述的轴套（12）为与D型轴或平键轴相配合的轴套。
4.根据权利要求1所述的一种便携式电机性能测试系统，其特征在于：所述的信号控制电路采用STM32单片机实现。
5.基于权利要求1所述的一种便携式电机性能测试系统的测试方法，其特征在于：该方法的实现步骤为：
步骤一、系统进行初始化，在电动推杆不加载，被测电机空转的情况下，压力传感器测量的压力为零，确定零点位置；
步骤二、被测电机驱动电路驱动被测电机，被测电机启动；
步骤三、推杆电机驱动电路驱动电动推杆推进，进行加载测试；
步骤四、信号控制电路控制电动推杆（24）推进的长度，当电动推杆（24）推进了一个固定长度时，信号控制电路根据压力传感器的压力值和摆杆的长度获得被测电机（1）相应转矩，同时，分别根据电机码盘（30）获得此时被测电机（1）的转速、根据电流传感器获得此时被测电机（1）的电流，然后将上述获得的数据形成一组加载测试数据保存；
步骤五、信号控制电路根据步骤四获得的加载测试数据中的转速判断被测电机（1）是否堵转，当所述转速为0时，判定被测电机（1）为堵转；则立即停止测试，执行步骤六；若否，则改变电动推杆（24）的推进长度，返回执行步骤四，继续进行下次加载测试，获得一组加载测试数据；
步骤六、根据获得的所有加载测试数据绘制被测电机（1）的电流转矩曲线，获得该被测电机（1）的性能。
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