CN103411715A

CN103411715A - 一种力矩电机阻力矩测试系统

Info

Publication number: CN103411715A
Application number: CN2013102909620A
Authority: CN
Inventors: 李春梅; 崔凤奎; 徐红玉; 王晓强; 张丰收
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2033-07-11
Also published as: CN103411715B

Abstract

本发明涉及电机测试装置，特别是涉及一种力矩电机阻力矩测试系统。力矩电机阻力矩测试系统包括阻力矩测试台，所述阻力矩测试台包括互相对置的被测电机安装座和加载装置安装座，加载装置安装座上固定装配有扭矩加载器和角度传感器，角度传感器的转子与扭矩加载器连接，扭矩加载器还连接有扭矩传感器，扭矩传感器具有与扭矩加载器连接的输入端和用于与相应的被测电机连接的测量端。在该力矩电机阻力矩测试系统中，由于所述扭矩加载器和角度传感器的存在，在使用时可直接将其与以计算机为主体的电机测量系统相结合来对力矩电机进行阻力矩测试，利用以计算机为主体的电机测量系统的高效率、高精度特性，从而提高对力矩电机的阻力矩测试精度。

Description

一种力矩电机阻力矩测试系统

技术领域

本发明涉及电机测试装置，特别是涉及一种力矩电机阻力矩测试系统。

背景技术

力矩电机分为直流力矩电机、交流力矩电机和无刷直流力矩电机，其是结合伺服电机和驱动电机设计而出，是一类具有软机械特性和宽调速范围的特种电机。这种电机的轴不是以恒功率输出动力而是以恒力矩输出动力，其具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点。

在使用的过程中，为了充分满足控制系统动态性能的要求，实现高精准的控制，需要精确掌握电机的参数。力矩波动是力矩电机的一项重要指标。通常要求应小于10%。而在力矩电机旋转一周时阻力矩的波动是影响输出力矩波动的重要因素。阻力矩的波动对于衡量电机运行的平稳性非常重要，齿槽效应、磁路不对称、极弧系数大小关系等都要引起阻力矩的波动。了解电机旋转时一周内阻力矩的变化情况，是力矩电机设计和控制系统设计必须的性能参数。因此需要测量力矩电机在一个转动周期内阻力矩随角度的变化情况。

传统对力矩电机的测试主要是靠人工来完成，通过指针式仪表由人工读数、记录、整理并描绘特性曲线或编写实验报告。这种测试方法存在着测试精度差、测试效率低的问题。

由于以上问题的存在，各种电子测量仪表为提高对力矩电机的测量精度应运而生，例如转矩转速测试仪可以测量电机在各种状况下的转矩、转速、输出功率等。这类设备测量精度高并且采用数字显示，功能比较完备，大大提高了对电机测试的自动化程度，但依然没有很好的解决数据处理、实验过程中的读数同步等问题。

近年来，信息传感技术、自动化技术以及材料科学的发展为解决上述数据处理、读数同步问题带来了一缕曙光，新技术、新理论、新材料得到了广泛的应用，使得电机测试进入了一个崭新的发展时期，采用上述技术的电机测试方法在测试精度、测量功能等各项指标上都远远超过了传动实验方法。以计算机为主体的电机自动测试系统具有以下特点：1、能够自动控制被测电机的启、停和采集数据，自行进行数据处理及参数计算，以及打印试验报表，绘制特性曲线等。2、实验过程可控制。通过改变程序就可以改变型式实验中各项目的的实验，可以根据不同的实验要求进行各项研究性实验。3、测量精度高，可重复性好。采用各种高精度的数字仪表、传感器等可保证各参数的高精度测量。然而目前还没有人将以计算机为主体的电机测试系统应用在力矩电机的阻力矩测试中。

现阶段对力矩电机阻力矩测试广泛采用砝码-力矩盘测试方法，采用人工测量计数，效率低并且精度无法满足要求，而且无法准确测量转角与阻力矩的关系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够与以计算机为主体的电机测量系统相结合来对力矩电机进行阻力矩测试的力矩电机阻力矩测试系统，以提高对力矩电机的阻力矩测试精度。

为了解决上述问题，力矩电机阻力矩测试系统采用以下技术方案：力矩电机阻力矩测试系统，包括阻力矩测试台，所述阻力矩测试台包括互相对置的被测电机安装座和加载装置安装座，加载装置安装座上固定装配有扭矩加载器和角度传感器，角度传感器的转子与扭矩加载器连接，扭矩加载器还连接有扭矩传感器，扭矩传感器具有与扭矩加载器连接的输入端和用于与相应的被测电机连接的测量端。

扭矩传感器的输入端通过挠性联轴器与扭矩加载器连接，其测量端设有用于与被测电机连接的挠性联轴器。

所述被测电机安装座和加载装置安装座上分别设有相应的安装孔并且它们的安装孔同轴线。

还包括至少一个用于将被测电机安装在对应的安装孔中的安装盘，所述安装盘上设有用于与被测电机安装座固定配合的外法兰。

所述被测电机安装座和加载装置安装座上下对置。

还包括工控柜，所述工控柜内设有显示器、与扭矩加载器连接的可编程直流电源和与扭矩传感器和角度传感器分别连接的数据采集卡。

还包括受力测试组件，所述受力测试组件包括两个互相对置的、用于分别固定装配被测电机和轴向加载机构的立架，所述轴向加载机构包括轴向加载器、用于连接轴向加载器和被测电机的电机轴夹头以及设于轴向加载器与电机轴夹头之间的拉压力传感器。

电机轴夹头的周向外围处还设有径向加载机构，径向夹在机构与电机轴夹头之间设有压力传感器。

电机轴夹头连接有轴向位移传感器。

拉压力传感器、压力传感器以及轴向位移传感器均与工控柜的数据采集卡连接。

在该力矩电机阻力矩测试系统中，由于所述扭矩加载器和角度传感器的存在，在使用时可直接将其与以计算机为主体的电机测量系统相结合来对力矩电机进行阻力矩测试，利用以计算机为主体的电机测量系统的高效率、高精度特性，从而提高对力矩电机的阻力矩测试精度。

更进一步的，采用挠性联轴器分别连接扭矩传感器的输入端与扭矩加载器、扭矩传感器的测量端与被测电机时，能够减少附加力矩对扭矩传感器测量精度的影响；同轴线设置的安装孔有助于进一步减小附加力矩对传感器测量精度的影响，提高传感器的测量精度；当具有两个以上安装盘时，能够在相应安装孔不变的条件下实现对多种不同型号、不同大小的被测电机的安装；使被测电机安装座和加载装置安装座上下对置以后，能够实现对被测电机的电机轴的竖向安装，进一步减小附加力矩对传感器测试精度的影响；掌握力矩电机旋转一周的阻力矩波动情况，是力矩电机设计的依据。保证被测电机空载才能准确测量阻力矩，除了安装盘以外，以上措施都是为了尽可能的保证被测电机在空载状态下进行测试。工控柜作为现有以计算机为主体的电机测量系统的载体，有了工控柜以后，该测量系统便能自行完成对力矩电机的测试工作，其中可编程电源是为了控制扭矩加载器的转速；受力测试组件的轴向加载机构和径向加载机构均可以模拟电机工作时的受力情况，使得该测试系统还能够对力矩电机的受力测试。

附图说明

图1是力矩电机阻力矩测试系统的实施例1的结构示意图；

图2是图1中的阻力矩测试台的结构示意图；

图3是图1中的阻力矩测试台的剖面图；

图4是力矩电机阻力矩测试系统的实施例1的测试原理图；

图5是力矩电机阻力矩测试系统的实施例2的结构示意图；

图6是图2中的受力测试组件的第一立体图；

图7是图2中的受力测试组件的第二立体图；

图8是力矩电机阻力矩测试系统的实施例2的测试原理图。

具体实施方式

力矩电机阻力矩测试系统的实施例1，如图1-4所示，包括阻力矩测试台101和工控柜102。

阻力测试台101固定装配在一个基础平台103上，其形状呈侧卧的U形，包括被测电机安装座11和加载装置安装座12，其中被测电机安装座11和加载装置安装座12一上一下相对设置并且它们各自具有安装孔。位于被测电机安装座11和加载装置安装座12上的安装孔同轴线，被测电机安装座11的安装孔用于固定装配被测电机13（力矩电机），其具有用于与被测电机13固定连接的法兰连接孔，本实施例中，为了在实现在测试时对不同型号、大小的被测电机的固定，该测试系统还包括多个安装盘14，每个安装盘14上均设有外法兰并且它们的外法兰均可以与被测电机安装座11固定配合，但是它们的内孔大小以及用于与被测电机配合的配合结构的规格不等；加载装置安装座12的安装孔中固定装配有扭矩加载器15，本实施例中，扭矩加载器15采用力矩电机，扭矩加载器15的输出轴为加长轴并通过挠性联轴器16连接有扭矩传感器17，扭矩传感器17通过其输入端与扭矩加载器15连接，其测量端上连接有挠性联轴器以用于与被测电机13的电机轴连接。另外，加载装置安装座12上还固定装配有角度传感器18，本实施例中，角度传感器18具体采用旋转变压器，为了避免旋转变压器的定子和转子测量线间的缠绕，其采用滑环19来传递测量信号，角度传感器18的转子与扭矩加载器15固定连接在一起。

工控柜102作为该力矩电机阻力矩测试系统的信号采集及处理系统，其中设有显示器、与扭矩加载器连接的可编程直流电源和与扭矩传感器和角度传感器分别连接的数据采集卡，通过控制可编程直流电源能够启动扭矩加载器并调节其转速。数据采集卡可以在线采集扭矩传感器和角度传感器设为测量信息，在使用时，可以将数据采集卡与计算机相连，在计算机中安装基于Labview的虚拟仪器系统（现有技术），在Labview虚拟仪器系统中精确控制扭矩加载器转速。阻力矩测试中的角度传感器、扭矩传感器的测量信号经过处理后，使用Labview开发虚拟仪器界面，显示测量数据，并对数据进行分析，绘制数据图表。测量过程均可由虚拟仪器界面进行控制，实现测量自动化。

该力矩电机阻力矩测试系统能够测量被测力矩电机旋转一周空载阻力矩随旋转角度的波动情况。

力矩电机阻力矩测试系统的实施例2，如图5-8所示，与力矩电机阻力矩测试系统的实施例1相比较，该实施例中的平台上多了一个受力测试组件104，相应的该测试系统除了与实施例1中的阻力矩测试台对应的阻力矩测试模块以外，又增加了与受力测试组件对应的加载测试模块105。受力测试组件104包括两个互相对置的、用于分别固定装配被测电机和轴向加载机构的立架21，轴向加载机构包括轴向加载器22、用于连接轴向加载器22和被测电机的电机轴夹头23以及设于轴向加载器22与电机轴夹头23之间的拉压力传感器24，电机轴夹头23的周向外围处还设有径向加载机构25，径向加载机构25与电机轴夹头23之间设有压力传感器26，另外，电机轴夹头23连接有轴向位移传感器27，其中，拉压力传感器、压力传感器以及轴向位移传感器均与工控柜的数据采集卡连接，本实施例中，轴向加载机构和径向加载机构均采用螺旋加载机构（丝杠螺母机构）。

Claims

1.力矩电机阻力矩测试系统，其特征在于，包括阻力矩测试台，所述阻力矩测试台包括互相对置的被测电机安装座和加载装置安装座，加载装置安装座上固定装配有扭矩加载器和角度传感器，角度传感器的转子与扭矩加载器连接，扭矩加载器还连接有扭矩传感器，扭矩传感器具有与扭矩加载器连接的输入端和用于与相应的被测电机连接的测量端。

2.根据权利要求1所述的力矩电机阻力矩测试系统，其特征在于，扭矩传感器的输入端通过挠性联轴器与扭矩加载器连接，其测量端设有用于与被测电机连接的挠性联轴器。

3.根据权利要求1所述的力矩电机阻力矩测试系统，其特征在于，所述被测电机安装座和加载装置安装座上分别设有相应的安装孔并且它们的安装孔同轴线。

4.根据权利要求3所述的力矩电机阻力矩测试系统，其特征在于，还包括至少一个用于将被测电机安装在对应的安装孔中的安装盘，所述安装盘上设有用于与被测电机安装座固定配合的外法兰。

5.根据权利要求1所述的力矩电机阻力矩测试系统，其特征在于，所述被测电机安装座和加载装置安装座上下对置。

6.根据权利要求1-5任一项权利要求所述的力矩电机阻力矩测试系统，其特征在于，还包括工控柜，所述工控柜内设有显示器、与扭矩加载器连接的可编程直流电源和与扭矩传感器和角度传感器分别连接的数据采集卡。

7.根据权利要求6所述的力矩电机阻力矩测试系统，其特征在于，还包括受力测试组件，所述受力测试组件包括两个互相对置的、用于分别固定装配被测电机和轴向加载机构的立架，所述轴向加载机构包括轴向加载器、用于连接轴向加载器和被测电机的电机轴夹头以及设于轴向加载器与电机轴夹头之间的拉压力传感器。

8.根据权利要求7所述的力矩电机阻力矩测试系统，其特征在于，电机轴夹头的周向外围处还设有径向加载机构，径向夹在机构与电机轴夹头之间设有压力传感器。

9.根据权利要求8所述的力矩电机阻力矩测试系统，其特征在于，电机轴夹头连接有轴向位移传感器。

10.根据权利要求9所述的力矩电机阻力矩测试系统，其特征在于，拉压力传感器、压力传感器以及轴向位移传感器均与工控柜的数据采集卡连接。