CN105974236A - 一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统，包括测试装置、第一传动装置、被测电机、驱动电源、第一光电转换模块、第二光电转换模块以及控制装置，其中测试装置包括加载模块、驱动模块、离合器、第二传动装置、第三传动装置；本发明所提供的系统不会引入额外的电磁骚扰，满足电磁兼容测试标准对于辅助设备的要求，可以置于电波暗室内使用，同时本发明所提供的系统，既可对被测电机进行加载测试，也可对被测电机进行驱动测试，且两种测试方式可一键切换，操作简单方便。

Description

一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统

技术领域

本发明涉及电磁兼容测试领域，特别涉及用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统。

背景技术

对新能源汽车开展电磁兼容性(EMC)试验是确保车辆安全、可靠运行的基本保障，也是新能源汽车产品研发、检测认证和产业化发展的关键所在。汽车中广泛采用的计算机管理和电子控制系统必须符合汽车电子电磁兼容包括干扰测试(EMI)和抗扰度测试(EMS)的辐射及传导的测量要求。目前我国对传统汽车整车有相关的EMC检测试验技术方法标准，相应的检测试验能力也在逐步完善，但对新能源汽车，特别对其电机、电控等关键部件的EMC试验，还处于起步研发阶段。

新能源汽车，无论是混动车还是纯电动车，其电机都是既可作为电动机带动汽车运动，也可以作为发电机对汽车电池进行充电。而目前在电磁兼容测试领域，对于电机两种工作模式的电磁兼容测试是分开进行的，即只能单独对被测电机进行加载测试或者驱动测试，当需要同时测试电机的两种工作模式时，实验人员就需要在一项测试完成后更换测试系统，这即增大了实验人员的操作量，也降低了实验的效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统，系统既可对被测电机进行加载测试，也可对被测电机进行驱动测试，且两种测试方式之间可以随意切换。

本发明为实现上述目的采用以下的技术方案：

一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统，包括测试装置、第一传动装置、被测电机、驱动电源、第一光电转换模块、第二光电转换模块以及控制装置；

其中，所述第一传动装置的两端分别与所述测试装置、所述被测电机相连，所述测试装置还与所述第一光电转换模块的一端相连，所述第一光电转换模块的另一端与所述第二光电转换模块的一端相连，所述第二光电转换模块的另一端与所述控制装置相连，所述测试装置还 与所述驱动电源相连；

所述测试装置包括加载模块、驱动模块、离合器、第二传动装置、第三传动装置；

所述加载模块与所述第二传动装置相连，所述加载模块还与所述第一光电转换模块相连；所述驱动模块与所述第三传动装置相连，所述驱动模块还与所述驱动电源相连，所述驱动模块还与所述第一光电转换模块相连；

所述离合器的从动轴与所述第一传动装置相连，所述离合器的从动轴还与所述第二传动装置相连，所述离合器的主动轴与所述第三传动装置相连，所述离合器的控制端与所述第一光电转换模块相连；

所述加载模块用于向所述被测电机提供扭矩负载，从而模拟被测电机作为电动机工作时的实际运行状态；

所述驱动模块用于带动所述被测电机转动，从而模拟被测电机作为发电机工作时的实际运行状态；

所述驱动电源用于向所述驱动模块供能。

在使用本发明所提供的系统进行电磁兼容测试时，所述测试装置、所述第一传动装置、所述被测电机以及所述第一光电转换模块均置于电波暗室中，所述第二光电转换模块、所述控制装置位于电波暗室外，所述驱动电源为电波暗室自带的电源。

在本发明一实施例中，所述控制装置用于提供控制指令输入接口。

在本发明一实施例中，所述加载模块包括磁滞电机组、输出轴、电源模块；

其中，所述磁滞电机组至少包含一支磁滞电机，所述磁滞电机组中的所有磁滞电机的转子轴相互平行，所述磁滞电机组中的所有磁滞电机的转子轴均装有链轮，并通过传动链相互连接；

所述输出轴的一端与所述第二传动装置连接，所述输出轴与所述磁滞电机组中的转子轴平行，所述输出轴的另一端装有链轮，并通过传动链与所述磁滞电机组的所有转子轴连接；

所述电源模块的一端与所述磁滞电机组相连，为所述磁滞电机组供能，所述电源模块的另一端与所述第一光电转换模块相连，所述电源模块用于向所述磁滞电机组提供稳定的输出电流；

所述控制装置输出的控制指令通过所述第二光电转换模块发送到所述第一光电转换模块，并由所述第一光电转换模块发送到所述电源模块，用于控制所述电源模块的输出电流大小，从而控制所述磁滞电机组的扭矩输出大小。

在本发明一实施例中，所述加载模块还包括冷却设备，所述冷却设备包括风冷设备、水冷设备以及油冷设备中的一种或几种，所述冷却设备用于给所述磁滞电机组降温。

在本发明一实施例中，所述电源模块为恒流源。

在本发明一实施例中，所述驱动模块包括变频电机、变频器、转速监控装置；

其中，所述变频电机的转子轴与所述第三传动装置连接，所述转速监控装置与所述变频电机相连，所述转速监控装置还与所述第一光电转换模块相连，所述变频器的控制端与所述第一光电转换模块相连，所述变频器的输出端与所述变频电机相连，所述变频器的输入端与所述驱动电源相连；

所述控制装置输出的控制指令通过所述第二光电转换模块发送到所述第一光电转换模块，并由所述第一光电转换模块发送到所述变频器，用于控制所述变频器的输出电压频率，从而控制所述变频电机的转速；

所述转速监控装置用于监控变频电机的实际转速，并将测得的实际转速发送到所述控制装置。

在本发明一实施例中，所述转速监控装置包括挡板，发光模块，感光模块，数据采集模块；

其中，所述挡板与所述变频电机的转子轴同轴转动，所述发光模块与所述感光模块分别置于所述挡板的两侧，所述感光模块与所述数据采集模块相连，所述数据采集模块的另一端与所述第一光电转换模块相连；

所述挡板用于周期性遮挡所述感光模块与所述发光模块之间的光路，所述数据采集模块用于采集所述感光模块的输出信号，并通过所述第一光电转换模块和所述第二光电转换模块发送到所述控制装置。

在本发明一实施例中，所述驱动模块还包括屏蔽盒，其中，所述变频器置于所述屏蔽盒内。

在本发明一实施例中，还包括前置滤波器，所述前置滤波器的输入端与所述驱动电源相连，所述前置滤波器的输出端与所述变频器的输入端相连，所述前置滤波器的输出端位于所述屏蔽盒内，所述屏蔽盒与所述前置滤波器的金属外壳接触，组成连续导体。

在本发明一实施例中，所述驱动模块还包括输出滤波器，其中，所述输出滤波器的输入端与所述变频器的输出端相连，所述输出滤波器的输入端位于所述屏蔽盒内，所述屏蔽盒与所述输出滤波器的金属外壳接触，组成连续导体，所述输出滤波器的输出端与所述变频电机相 连。

在本发明一实施例中，所述测试装置还包括屏蔽壳，所述加载模块、所述驱动模块、所述离合器、所述第二传动装置以及所述第三传动装置均置于所述屏蔽壳内，所述离合器的从动轴穿过所述屏蔽壳与所述第一传动装置相连，所述离合器的从动轴位于所述屏蔽壳内的部分与所述第二传动装置相连。

在本发明一实施例中，所述测试装置还包括屏蔽装置，所述屏蔽装置置于所述离合器的从动轴与所述屏蔽壳的连接处，所述屏蔽装置、所述离合器的从动轴以及所述屏蔽壳组成连续导体。

在本发明一实施例中，所述离合器为电磁离合器。

在本发明一实施例中，所述第一传动装置、所述第三传动装置均包括同轴传动装置、带传动装置或齿轮传动装置，所述第二传动装置包括带传动装置。

本发明的有益效果：

其一，本发明所提供的系统不会引入额外的电磁骚扰，满足电磁兼容测试标准对于辅助设备的要求，可以置于电波暗室内使用。

其二，本发明的所提供的系统既可对被测电机进行加载测试，也可对被测电机进行驱动测试，且两种测试方式可一键切换。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的测试装置的结构示意图；

图3是本发明一实施例的加载模块的结构侧视图；

图4是本发明一实施例的加载模块的结构正视图；

图5是本发明一实施例的驱动模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明做进一步说明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，为本发明的结构示意图，一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统，包括被测电机100、第一传动装置200、测试装置300、第一光电转换模块400、第二光电转换模块500、控制装置600以及驱动电源700，其中，被测电机100、第一传动装置200、测试装 置300、第一光电转换模块400、第二光电转换模块500、控制装置600依次相连，测试装置300还与驱动电源700相连。测试装置300通过第一传动装置200向被测电机100提供扭矩负载或者驱动动力，传动装置200可采用如联轴器等同轴传动装置，也可采用如传动带、传动链等带传动装置，还可以采用如齿轮组等齿轮传动装置，第一光电转换模块400和第二光电转换模块500组成光电隔离系统，用于传输控制装置600与测试装置300之间的通信信号，控制装置600用于提供控制指令输入接口，驱动电源700用于给测试装置提供驱动电压。

如图2所述，测试装置300包括加载模块310、驱动模块320、离合器330、第二传动装置340、第三传动装置350、屏蔽装置360以及屏蔽壳370，其中，加载模块310、驱动模块320、离合器330、第二传动装置340、第三传动装置350均置于屏蔽壳370内；加载模块310与第二传动装置340相连，加载模块310还与第一光电转换模块400相连；驱动模块320与第三传动装置350相连，驱动模块320还与第一光电转换模块400相连，驱动模块320还与驱动电源700相连；屏蔽壳370的一侧面板上开有一圆孔，离合器330的从动轴通过该圆孔与第一传动装置200相连，该圆孔四周设有屏蔽装置360，屏蔽装置360与离合器330的从动轴以及屏蔽壳370接触，三者组成连续导体，以保持屏蔽壳370的导电连续性，离合器330的从动轴位于屏蔽壳370内的部分通过第二传动装置340与加载模块310相连，离合器330的主动轴通过第三传动装置350与驱动模块320相连，离合器330还与第一光电转换模块400相连。第二传动装置340包括传动带或传动链等带传动装置，第三传动装置350既可采用如联轴器等同轴传动装置，也可采用如传动带、传动链等带传动装置，还可以采用如齿轮组等齿轮传动装置。

当离合器330处于不联动状态时，测试装置300作为加载装置使用，加载模块310的输出扭矩负载通过从动轴传递给被测电机100；当但离合器处于联动状态时，测试装置300作为驱动装置使用，驱动模块320带到主动轴转动，主动轴带动从动轴转动，从动轴带动加载模块以及被测电机转动，此时，加载模块的输出负载很小，可以忽略不计。

如图3、图4所示，加载模块310包括磁滞电机组、输出轴312、电源模块313以及冷却设备314；其中，所述磁滞电机组至少包含一支磁滞电机311，磁滞电机组中的所有磁滞电机311的转子轴相互平行，磁滞电机组中的所有转子轴均装有链轮，并通过传动链相互连接；

输出轴312的一端与第二传动装置340连接，输出轴312与磁滞电机组中的所有转子轴平行，输出轴312的另一端装有链轮，并通过传动链与磁滞电机组的所有转子轴连接；

电源模块313的一端与所有磁滞电机311相连，为所有磁滞电机311供能，电源模块313的另一端与第一光电转换模块400相连，电源模块313用于提供稳定的输出电流。由于磁 滞电机311在运行时会产生热能，为了避免干扰，使用冷却设备314为磁滞电机组降温，冷却设备314可根据需求选用风冷设备、水冷设备以及油冷设备中的一种或几种。

如图5所示，驱动模块320包括变频电机321、变频器322、前置滤波器323、输出滤波器324、屏蔽盒325，其中，变频电机321的转子轴与第三传动装置350连接，光电转换模块变频器322的控制端与第一光电转换模块400相连，变频器322的输入端与前置滤波器323的输出端相连，前置滤波器323的输入端与驱动电源700相连，变频器322的输出端与输出滤波器324的输入端相连，输出滤波器324的输出端与变频电机321相连，变频器322、前置滤波器的323的输出端以及输出滤波器324的输入端位于屏蔽盒325内，屏蔽盒325与前置滤波器323以及输出滤波器324的金属外壳紧密相连；

驱动模块320还包括转速监控装置，其中，所述转速监控装置包括发光模块326，挡板327，感光模块328，数据采集模块329；挡板327与变频电机321的转子轴相连，挡板327与变频电子321的转子轴同轴转动，发光模块326与感光模块328分别置于挡板327的两侧，感光模块328的输出端与数据采集模块329的输入端相连，数据采集模块329的输出端与第一光电转换模块400相连，挡板327在转动时周期性遮挡感光模块328与发光模块326之间的光路，数据采集模块329用于接收感光模块328的输出信号，并根据接收到的信号生成波形信号，并通过第一光电转换模块400和第二光电转换模块500发送到控制装置600。

在本发明一具体实施例中，进行电磁兼容测试时，被测电机100、第一传动装置200、测试装置300以及第一光电转换模块400均置于电波暗室内，第二光电转换模块500以及控制装置600置于电波暗室外，第一光电转换模块400与第二光电转换模块500之间采用光纤连接，驱动电源700为电波暗室自带的电源，离合器330为电磁离合器，屏蔽装置360为卷成环形的铍铜簧片，且该环形直径略小于离合器330的从动轴的直径，电源模块313为恒流源。

当需要对电机进行加载测试时，实验人员通过控制装置600输入控制指令，使离合器330处于不联动状态，从动轴不跟随主动轴转动，当被测电机100通过第一传动装置200带动离合器330从动轴转动，离合器330的从动轴通过第二传动装置340带动加载模块310的输出轴312转动，此时被测电机100的负载为加载模块中所有磁滞电机311所提供的负载之和。当需要改变被测电机100的负载时，实验人员通过控制装置600输入电流控制指令，控制装置600根据输入的电流控制指令生成控制电信号，并发送到第二光电转换模块500，第二光电转换模块500将接收到的控制电信号转换成光信号，并发送到第一光电转换模块400，第一光电转换模块400将接收到的光信号再次转换成电信号并发送到电源模块313，电源模块313根据 接收到的电流控制指令改变输出电流的大小，从而改变磁滞电机311所提供的负载大小。

当需要对电机进行驱动测试时，实验人员通过控制装置600输入控制指令，使离合器330处于联动状态，并使电源模块313的输出电流为零，此时变频电机321通过第三传动装置350带动离合器330的主动轴旋转，从动轴跟随主动轴转动并分别通过第二传动装置340、第一传动装置200带动加载模块310的输出轴312以及被测电机100转动，由于电源模块313的输出电流为零，所以磁滞电机311此时说提供的负载很小，因此加载模块的负载可以忽略不计，即相当于变频电机321只带动被测电机100转动。当需要改变被测电机100的转速时，实验人员通过控制装置600输入转速控制指令，控制装置600根据输入的转速控制指令生成控制电信号，并发送到第二光电转换模块500，第二光电转换模块500将接收到的控制电信号转换成光信号，并发送到第一光电转换模块400，第一光电转换模块400将接收到的光信号再次转换成电信号并发送到变频器322，变频器322根据接收到的控制指令改变输出电压的频率，从而改变变频电机321的转速；变频电机321在转动时，挡板327与变频电机321的转子轴同轴转动，当感光模块328接收到发光模块326的光信号时，数据采集模块329接收到高电平信号，当感光模块328与发光模块326之间的光通路被挡板327阻断时，数据采集模块329接收到低电平信号，数据采集模块329根据接收到的高、低电平号生成方波，并将生成的波形信号发送到第一光电转换模块400，第一光电转换模块400将接收到的波形信号转换成光信号，并发送到第二光电转换模块500，第二光电转换模块500将接收到的光信号再次转换成波形信号并发送到控制装置600中，控制装置600根据接收到的波形信号得出变频电机321的实际转速，并反馈给实验人员。

显然，上述实施例仅仅是为了更清楚的表达本发明技术方案所作的举例，而非对本发明实施方式的限定。对于本领域技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，在不脱离本发明构思的前提下，这些都属于本发明的保护范围。因此本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统，其特征在于，包括测试装置、第一传动装置、被测电机、驱动电源、第一光电转换模块、第二光电转换模块以及控制装置；

其中，所述第一传动装置的两端分别与所述测试装置、所述被测电机相连，所述测试装置还与所述第一光电转换模块的一端相连，所述第一光电转换模块的另一端与所述第二光电转换模块的一端相连，所述第二光电转换模块的另一端与所述控制装置相连，所述测试装置还与所述驱动电源相连；

所述测试装置包括加载模块、驱动模块、离合器、第二传动装置、第三传动装置；

所述加载模块与所述第二传动装置相连，所述加载模块还与所述第一光电转换模块相连；所述驱动模块与所述第三传动装置相连，所述驱动模块还与所述驱动电源相连，所述驱动模块还与所述第一光电转换模块相连；

所述离合器的从动轴与所述第一传动装置相连，所述离合器的从动轴还与所述第二传动装置相连，所述离合器的主动轴与所述第三传动装置相连，所述离合器的控制端与所述第一光电转换模块相连；

所述加载模块用于向所述被测电机提供扭矩负载，所述驱动模块用于带动所述被测电机转动，所述驱动电源用于向所述驱动模块供能。

2.如权利要求1所述的一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统，其特征在于，所述加载模块包括磁滞电机组、输出轴、电源模块；

其中，所述磁滞电机组至少包含一支磁滞电机，所述磁滞电机组中的所有磁滞电机的转子轴相互平行，所述磁滞电机组中的所有磁滞电机的转子轴均装有链轮，并通过传动链相互连接；

所述输出轴的一端与所述第二传动装置连接，所述输出轴的另一端装有链轮，并通过传动链与所述磁滞电机组的所有转子轴连接，所述输出轴与所述磁滞电机组中的转子轴平行；

所述电源模块的一端与所述磁滞电机组相连，为所述磁滞电机组供能，所述电源模块的另一端与所述第一光电转换模块相连，所述电源模块用于向所述磁滞电机组提供稳定的输出电流。

3.如权利要求2所述的一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统，其特征在于，所述加载模块还包括冷却设备，所述冷却设备包括风冷设备、水冷设备以及油冷设备中的一种或几种，所述冷却设备用于给所述磁滞电机组降温。

4.如权利要求1所述的一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统，其特征在于，所述驱动模块包括变频电机、变频器、转速监控装置；

其中，所述变频电机的转子轴与所述第三传动装置连接，所述转速监控装置与所述变频电机相连，所述转速监控装置还与所述第一光电转换模块相连，所述变频器的控制端与所述第一光电转换模块相连，所述变频器的输出端与所述变频电机相连，所述变频器的输入端与所述驱动电源相连。

5.如权利要求4所述的一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统，其特征在于，所述转速监控装置包括挡板，发光模块，感光模块，数据采集模块；

其中，所述挡板与所述变频电机的转子轴同轴转动，所述发光模块与所述感光模块分别置于所述挡板的两侧，所述感光模块与所述数据采集模块相连，所述数据采集模块的另一端与所述第一光电转换模块相连；

所述挡板用于周期性遮挡所述感光模块与所述发光模块之间的光路，所述数据采集模块用于采集所述感光模块的输出信号，并通过所述第一光电转换模块和所述第二光电转换模块发送到所述控制装置。

6.如权利要求4所述的一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统，其特征在于，所述驱动模块还包括屏蔽盒，所述变频器置于所述屏蔽盒内。

7.如权利要求6所述的一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统，其特征在于，所述驱动模块还包括前置滤波器，所述前置滤波器的输入端与所述驱动电源相连，所述前置滤波器的输出端与所述变频器的输入端相连，所述前置滤波器的输出端位于所述屏蔽盒内，所述屏蔽盒与所述前置滤波器的金属外壳接触，组成连续导体。

8.如权利要求6所述的一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统，其特征在于，所述驱动模块还包括输出滤波器，其中，所述输出滤波器的输入端与所述变频器的输出端相连，所述输出滤波器的输入端位于所述屏蔽盒内，所述屏蔽盒与所述输出滤波器的金属外壳接触，组成连续导体，所述输出滤波器的输出端与所述变频电机相连。

9.如权利要求1-8中任一所述的一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统，其特征在于，所述测试装置还包括屏蔽壳，所述加载模块、所述驱动模块、所述离合器、所述第二传动装置以及所述第三传动装置均置于所述屏蔽壳内，所述离合器的从动轴穿过所述屏蔽壳与所述第一传动装置相连，所述离合器的从动轴位于所述屏蔽壳内的部分与所述第二传动装置相连。

10.如权利要求9所述的一种用于电磁兼容测试的电机加载及驱动系统，其特征在于，所述测试装置还包括屏蔽装置，所述屏蔽装置置于所述离合器的从动轴与所述屏蔽壳的连接处，所述屏蔽装置、所述离合器的从动轴以及所述屏蔽壳组成连续导体。