CN105865678B - 一种电机扭矩测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机扭矩测试设备，主要由电机压紧机构和自动拔线机构、转矩测量机构等组成，主要是固定步进电机，电气连接，对电机的转矩进行自动测试。本设备能够自动对电机的牵入力矩、自定位力矩、摩擦力矩等参数进行测试，测试参数直接在电脑上显示记录，代替人工手工检验；另外增加工位数，一次可同时测试多个电机，提高检测效率。

Description

一种电机扭矩测试设备

技术领域

本发明涉及测试工装技术领域，特别涉及一种电机扭矩测试设备。

背景技术

步进电机在各类型电器中使用广泛，比如可以用于空调上下、左右扫风板的驱动，柜机滑动门的开启、闭合的驱动。

在步进电机的来料检验过程中，力矩是重点、关键控制项目。

目前，入厂检验是人一手拿着扫风电机，一手拿着力矩工装测试，电源电压通过步进电机实验电源仪器控制输出进行测试，测试效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电机扭矩测试设备，能够提高检测效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电机扭矩测试设备，包括：底座及设置在其上的电机固定机构和转矩测量机构；

电机固定机构能够将被测电机固定在底座上；

所述转矩测量机构包括转矩传感器、轴承座、轴承和转接轴；所述转矩传感器和所述轴承座均固定在所述底座上，所述轴承装配在所述轴承座内，且所述转矩传感器与所述轴承连接配合；所述转接轴的第一端与所述轴承配合，第二端用于同所述被测电机的输出轴连接。

优选的，转矩测量机构还包括能够驱使转接轴转动的驱动装置。

优选的，驱动装置为拨动用气缸；转矩测量机构还包括连接在拨动用气缸和转接轴之间的传动装置，传动装置能够将拨动用气缸活塞的直线运动转化为转接轴的旋转。

优选的，传动装置为连杆机构。

优选的，所述转矩测量机构包括多套由所述转矩传感器、所述轴承座、所述轴承和所述转接轴构成的测量单元；

所述连杆机构具有多个从动端，能够一一对应驱使多个所述转接轴转动。

优选的，转矩测量机构还包括用于同被测电机电连接的连接器。

优选的，还包括设置在底座上的拔线机构；

拔线机构包括：连接器座和驱动装置；连接器设置在连接器座上，驱动装置能够驱使连接器座相对于底座运动。

优选的，电机固定机构为翻转式压紧机构。

优选的，所述电机固定机构具有多个压块，能够一一对应压紧多个所述被测电机。

优选的，所述底座的壳体上设置有电机座，所述电机座具有用于同所述被测电机外形相配合的凹槽结构，所述转接轴的第二端设置在所述电机座内。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的电机扭矩测试设备，在测试时只需要将被测电机的输出轴插入到转接轴的第二端中，并借助电机固定机构固定在底座上；鉴于该转接轴的第一端已经装配在轴承中，而转矩传感器也预先与轴承连接在一起；这样一来，根据测试项目相应操作后，转矩传感器就可以通过轴承测量转接轴的力矩变化，从而得到被测电机输出轴的相关参数。与现有技术中一手电机一手工装的纯人工方式相比，显著提高了检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电机扭矩测试设备的轴测结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电机扭矩测试设备的正视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电机扭矩测试设备的左侧剖视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的电机扭矩测试设备的俯视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的转矩测量机构的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的自动拔线机构的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的工作台的结构示意图。

其中，1为支脚；2为本体；4为停止按钮；5为带座轴承；6为转轴；7为压块；8为启动按钮；9为电源插座；10为压紧用气缸；11为浮动接头；12为曲轴；13为拨动用气缸；14为连杆机构；15为转矩传感器；16为测量辅助机构，161为轴承，162为转接轴；17为拔线用气缸；18为拔线辅助机构，181为连接器座，182为直线轴承，183为底板；19为电机座；20为电磁阀座；21为电磁阀；22为被测电机。

具体实施方式

本发明公开了一种电机扭矩测试设备，能够提高检测效率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种电机扭矩测试设备，其核心改进点在于，包括：底座及设置在其上的电机固定机构和转矩测量机构；

电机固定机构能够将被测电机22固定在底座上，以避免测试时被测电机22发生不必要的运动，保证转矩测量的正常进行；

如图3所示，转矩测量机构包括转矩传感器15、轴承座、轴承161和转接轴162；其中，转矩传感器15和轴承座分别固定在底座上，轴承161可转动装配在轴承座内，且转矩传感器15与轴承161连接在一起配合；转接轴162的第一端与轴承161配合，第二端用于同被测电机22的输出轴连接，连接后转接轴162能够和被测电机22的输出轴同步旋转。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的电机扭矩测试设备，在测试时只需要将被测电机22的输出轴插入到转接轴162的第二端中，并借助电机固定机构固定在底座上；鉴于该转接轴162的第一端已经装配在轴承161中，而转矩传感器15也预先与轴承161连接在一起，具体可以通过键或法兰；这样一来，根据测试项目相应操作后，转矩传感器15就可以通过轴承161测量转接轴162的力矩变化，从而得到被测电机22输出轴的相关参数。与现有技术中一手电机一手工装的纯人工方式相比，提升了自动化程度，显著提高了检测效率。本方案尤其适用于步进电机。

在上述电机扭矩测试设备的基础上，本领域技术人员就可以根据实际测试项目进行相应的操作了，下面结合三类重点、关键控制项目说明，分别为牵入力矩、自定位力矩、摩擦力矩。

1、牵入力矩：为保证电机能够驱动扫风板转动，电机必须有足够的牵入力矩。

测试方法：电机施加额定电压，频率分别为100Hz或200Hz，采用预置脉冲数或其它能检查失步的方法，先加上一定的负载，然后从锁定状态突然启动。

2、自定位力矩：空调运行时为保证扫风板能够在指定位置固定，电机自定位力矩必须符合要求。

测试方法：电机不通电，用力矩盘将转矩加到输出轴上，增加转矩直到输出轴开始连续旋转前的最大转矩。

3、摩擦力矩：为保证电机末及齿轮与输出轴结合强度，并在电机受到较大的外部异常力矩时，能对电机内部齿轮进行保护，步进电机的摩擦力矩需要满足设计要求。

测试方法：电机两相加额定电压锁定转子，用力矩盘将转矩加到输出轴上，使输出轴开始连续旋转。

可见，针对不同的测试项目，本领域技术人员能够选择相应的电气连接方式和外力施加方式与本设备配合，外力施加可以借助工具或者手工操作。

在本方案提供的一种具体实施例中，转矩测量机构还包括能够驱使转接轴162转动的驱动装置，进而驱使被测电机22输出轴旋转，即在本设备中直接集成了外力施加工具，特别适用于需要为被测电机22输出轴施加转矩的测试项目，提升了本设备的自动化程度，提高了检测效率。

为了进一步优化上述的技术方案，驱动装置为拨动用气缸13，采用气缸驱动的方式具有体积小巧、性能稳定、成本较低和易于维护的优点；

转矩测量机构还包括连接在拨动用气缸13和转接轴162之间的传动装置，该传动装置能够将拨动用气缸13活塞的直线运动转化为转接轴162的旋转，进而通过转接轴162带动被测电机22输出轴转动。利用拨动用气缸13带动被测电机22旋转，通过转矩传感器15检测相关数据上传至系统。

作为优选，传动装置为连杆机构14，其结构可以参照图5所示。当然，驱动装置也采用其他方式，传动装置还可以是齿条齿轮机构或者螺旋机构等。

在以上结构的基础上，测试原理是：测试自定位力矩时，被测电机22的输出轴直接插入到转接轴162中，由拨动用气缸13带动连杆机构14运动，通过转接轴162带动被测电机22转动，转矩传感器15通过轴承161测量转接轴162的力矩变化，从而得到被测电机22输出轴的相关参数。

为了进一步优化上述的技术方案，转矩测量机构包括多套由转矩传感器15、轴承座、轴承161和转接轴162构成的测量单元，从而可以实现多工位同时测试，提高检验效率。具体的，多套测量单元为直线型排布。

在本方案提供的实施例中，连杆机构14具有多个从动端，能够一一对应驱使多个测量单元中的转接轴162转动，其结构可以参照图5所示，在此均为五个；连杆机构14的主动端连接于拨动用气缸13的活塞，连杆机构14的中间杆和拨动用气缸13的活塞运动方向均平行于多个测量单元的排布直线，通过上述连杆机构14和拨动用气缸13的配合，实现了同时测试多个被测电机22，且具有结构紧凑，占用空间小和测试效率高的优点。可以理解的是，电机固定机构能够同时固定多个被测电机22。

作为优选，转矩测量机构还包括安装座，转矩传感器15和轴承座分别通过安装座固定在底座上，即整个机构采用模块化设计，便于安装维护。

在本方案提供的另一种具体实施例中，转矩测量机构还包括用于同被测电机22电连接的连接器，能够为被测电机22提供需要的电气连接模式，即在本设备中直接集成了电气连接工具，特别适用于需要为被测电机22通电的测试项目，提高了检测效率。

在以上结构的基础上，测试原理是：测试牵入转矩时，被测电机22的输出轴直接插入到转接轴162中，由通电的被测电机22带动转接轴162运动，转矩传感器15通过轴承161测量转接轴162的力矩变化，从而得到被测电机22输出轴的相关参数。

测试摩擦力矩时时，被测电机22的输出轴直接插入到转接轴162中，被测电机22两相加额定电压锁定转子，由拨动用气缸13带动连杆机构14运动，通过转接轴162带动被测电机22转动，转矩传感器15通过轴承161测量转接轴162的力矩变化，从而得到被测电机22输出轴的相关参数。

在以上三类力矩项目中，转矩传感器15可以采用静态转矩传感器。

测试前被测电机22的接线端子可以通过人工插入连接器，在完成测试后可以再由人工拔出。为了进一步优化上述的技术方案，本设备还包括设置在底座上的拔线机构；

该拔线机构包括：连接器座181和驱动装置；连接器设置在连接器座181上，驱动装置能够驱使连接器座181相对于底座运动。这样一来，在完成测试后就能够通过上述拔线机构将连接器与被测电机22的接线端子分离，实现了快速拔线，从而提高了测试效率。

作为优选，本发明实施例提供的步进电机扭矩测试设备，还包括控制模块，其与转矩测量机构和拔线机构均通讯连接，能够在由转矩测量机构得到测试完成信号的情况下，向拔线机构的驱动装置发出拔线动作的指令，即实现了自动拔线机构，可实现自动拔被测电机22的连接线。

在本方案提供的具体实施例中，驱动装置为固定在底座上的拔线用气缸17，该拔线用气缸17的活塞连接于连接器座181；

拔线机构采用模块化设计，便于安装维护，还包括直线轴承182、轴承杆、底板183和拔线板184；直线轴承182和轴承杆连接在连接器座181和底板183之间，且该轴承结构的长度方向平行于拔线用气缸17的活塞运动方向，保证了运动方向；底板183直接安装在设备底座上；拔线板184设置在连接器座181的上方(与底板183相反的反向)，其上与连接器相对的位置开设有通孔。

工作原理是：测试前被测电机22的接线端子插入到拔线板184的对应通孔中与连接器相连；测试后，当拔线用气缸17向上运动时，将被测电机22的针座(即上述接线端子)从拔线板184中顶出，而连接器座181则通过直线轴承182与底板183连接，保证在拔线用气缸17动作中保持垂直上下运动。

作为优选，底板183和拔线板184利用高级电木制作，强度高，绝缘好。

进一步的，拔线机构中包括多套由拔线用气缸17、连接器座181和直线轴承182构成的拔线单元，以便于实现多工位同时拔线，提高检验效率。具体的，多套拔线单元为直线型排布，与前述多套测量单元相对应。

在本方案提供的具体实施例中，电机固定机构为翻转式压紧机构。其结构可以参照图2和图3所示，包括带座轴承5、转轴6、压块7、压紧用气缸10、浮动接头11和曲轴12。在装配时，被测电机22的输出轴向下插入到转接轴162中，并利用压紧用气缸10带动压块7在测试开始前向下翻转压紧被测电机22的顶部。

为了进一步优化上述的技术方案，电机固定机构具有多个压块7，能够一一对应压紧多个被测电机22，其结构可以参照图1和图2所示。这样一来，通过压紧机构的单个翻转动作，就可以同时实现被测电机22的固定或释放，提升了自动化程度，提高了检测效率。

如图1和图4所示，底座的壳体上设置有电机座19，该电机座19具有用于同被测电机22外形相配合的凹槽结构，以便于被测电机22的精准定位装配；转接轴162的第二端设置在电机座19内，包括其在内的整个转矩测量机构设置在底座的壳体内，能够对其起到良好的保护作用，只有连接部分外露，便于操作。

作为优选，本设备还包括数据处理模块，转矩传感器15通讯连接于该数据处理模块，能够实时处理测试数据和自动记录。

如图7所示，本设备还包括工作台，该工作台包括警示灯、仪器柜、电脑显示器和防护罩，前述底座放置在仪器柜顶部，电脑显示器能够实时反馈测试数据。

综上所述，本发明实施例提供了一种电机扭矩测试设备，主要由电机压紧机构和自动拔线机构、转矩测量机构等组成，主要是固定步进电机，电气连接，对电机的转矩进行自动测试。本设备能够自动对电机的牵入力矩、自定位力矩、摩擦力矩等参数进行测试，测试参数直接在电脑上显示记录，代替人工手工检验；另外增加工位数，一次可同时测试多个电机，提高检测效率。

整套设备替代掉人工测试电机转矩，实现自动化，无人化。具有以下特点：

1、开发步进电机扭矩测试测试仪，自动压紧电机，测试完成后自动拔线。

2、多工位同时测试，一次性测试5台，提高检验效率。

3、开发转矩测量机构，主要通过静态转矩传感器采集相关数据上传至电脑上位机软件进行记录显示。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电机扭矩测试设备，其特征在于，包括：底座及设置在其上的电机固定机构和转矩测量机构；

所述电机固定机构能够将被测电机(22)固定在所述底座上；

所述转矩测量机构包括转矩传感器(15)、轴承座、轴承(161)和转接轴(162)；所述转矩传感器(15)和所述轴承座均固定在所述底座上，所述轴承(161)装配在所述轴承座内，且所述转矩传感器(15)与所述轴承(161)连接配合；所述转接轴(162)的第一端与所述轴承(161)配合，第二端用于同所述被测电机(22)的输出轴连接；

所述转矩测量机构还包括能够驱使所述转接轴(162)转动的驱动装置；

所述驱动装置为拨动用气缸(13)；所述转矩测量机构还包括连接在所述拨动用气缸(13)和所述转接轴(162)之间的传动装置，所述传动装置能够将所述拨动用气缸(13)活塞的直线运动转化为所述转接轴(162)的旋转；

所述电机固定机构具有多个压块(7)，能够一一对应压紧多个所述被测电机(22)。

2.根据权利要求1所述的电机扭矩测试设备，其特征在于，所述传动装置为连杆机构(14)。

3.根据权利要求2所述的电机扭矩测试设备，其特征在于，所述转矩测量机构包括多套由所述转矩传感器(15)、所述轴承座、所述轴承(161)和所述转接轴(162)构成的测量单元；

所述连杆机构(14)具有多个从动端，能够一一对应驱使多个所述测量单元中的所述转接轴(162)转动。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的电机扭矩测试设备，其特征在于，所述转矩测量机构还包括用于同所述被测电机(22)电连接的连接器。

5.根据权利要求4所述的电机扭矩测试设备，其特征在于，还包括设置在所述底座上的拔线机构；

所述拔线机构包括：连接器座(181)和驱动装置；所述连接器设置在所述连接器座(181)上，所述驱动装置能够驱使所述连接器座(181)相对于所述底座运动。

6.根据权利要求1所述的电机扭矩测试设备，其特征在于，所述电机固定机构为翻转式压紧机构。

7.根据权利要求1所述的电机扭矩测试设备，其特征在于，所述底座的壳体上设置有电机座(19)，所述电机座(19)具有用于同所述被测电机(22)外形相配合的凹槽结构，所述转接轴(162)的第二端设置在所述电机座(19)内。