CN106248273B - 一种适用于多种电机微力矩的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于多种电机微力矩的测量装置，包括底座以及设置在底座上的力矩测量部、卡盘支撑部、待测电机部和末端支撑部，力矩测量仪一端与负载连接，另一端连接第一联轴器；三爪卡盘支撑座安装在底座上，三爪卡盘安装在三爪卡盘支撑座上，第一连接轴安装在三爪卡盘支撑座上，第一连接轴一端与第一联轴器连接，第一连接轴另一端与第二连接一端轴通过限位槽与限位滑块连接在一起，待测电机分别通过第二联轴器和第三联轴器与第二连接轴和支撑连接轴一端连接，待测电机的定子通过卡爪安装在三爪卡盘上；支撑连接轴另一端安装在支撑板上，支撑板安装在底座上。本装置适用于多种电机微力矩的测量，避免了对不同外径电机支撑平台的设计工作。

Description

一种适用于多种电机微力矩的测量装置

技术领域

本发明涉及电机力矩测量装置技术领域，特别是涉及一种适用于多种电机微力矩的测量装置。

背景技术

对电机微小力矩的准确测量一直以来都备受电机设计人员的关注，电机微小力矩测试平台设计的合理性与稳定性关乎到所测量数据的准确性和可靠性。国内外在对电机的微小输出力矩测量中主要采用光电式力矩测量方式，但其支撑机构并不能实现对多种不同型号电机输出力矩的测量，基本都是只能对某一种型号的电机的微小力矩的测量。不同电机的工装具有一定的差异性，考虑电机在设计中工装的不一致性，不同型号的电机其外径尺寸将会有一定程度上的改变，如此就需要频繁更换电机支撑机构，或是根据不同的电机加工出相对应的测试平台，这势必将会增加设计成本并且占据较大的实验空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于多种电机微力矩的测量装置，以解决上述现有技术存在的问题，可减少电机支撑机构的重复设计率，提高对多种电机微小力矩测试的测试效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种适用于多种电机微力矩的测量装置，包括底座以及设置在所述底座上的力矩测量部、卡盘支撑部、待测电机部和末端支撑部，所述力矩测量部包括力矩测量仪和力矩测量仪支撑座，所述力矩测量仪支撑座安装在所述底座上，所述力矩测量仪安装在所述力矩测量仪支撑座上，所述力矩测量仪一端伸出轴与负载连接，另一端伸出轴连接有一第一联轴器；所述卡盘支撑部包括三爪卡盘、卡爪、三爪卡盘支撑座、第一连接轴和第二连接轴，所述三爪卡盘支撑座安装在所述底座上，所述三爪卡盘安装在所述三爪卡盘支撑座上，所述卡爪均匀安装在所述三爪卡盘上，所述第一连接轴通过第一轴承安装在所述三爪卡盘支撑座上，所述第一连接轴一端与所述第一联轴器连接，另一端设置有限位槽，所述第二连接轴一端设置有与所述限位槽相匹配的限位滑块，所述第一连接轴与所述第二连接轴通过所述限位槽与所述限位滑块连接在一起，所述待测电机部包括待测电机、第二联轴器和第三联轴器，所述第二连接轴另一端通过所述第二联轴器与所述待测电机的转子轴一端伸出轴连接，所述待测电机转子轴的另一端伸出轴与所述第三联轴器连接，所述待测电机的定子通过所述卡爪安装在所述三爪卡盘上；所述末端支撑部包括支撑连接轴和支撑板，所述支撑连接轴一端通过第二轴承安装在所述支撑板上，所述支撑连接轴另一端与所述第三联轴器连接，所述支撑板安装在所述底座上。

优选的，所述限位槽为十字形限位槽，所述限位滑块为十字形限位滑块。

优选的，所述底座上设置有梯形槽，所述梯形槽从所述底座的一端延伸至另一端，所述力矩测量仪支撑座、所述三爪卡盘支撑座和所述支撑板均通过梯形螺钉安装在所述梯形槽中。

优选的，所述力矩测量仪的伸出轴、所述第一连接轴、所述第二连接轴、所述电机的转子轴、所述支撑连接轴的轴线在同一直线上。

优选的，所述卡爪为正爪或所述卡爪为反爪。

优选的，所述三爪卡盘支撑座上设置有第一轴承座孔，所述第一轴承座孔内壁设置有第一轴承外圈限位凸肩，所述第一轴承外圈限位凸肩对所述第一轴承的外圈的内侧进行限位；所述第一轴承安装在所述第一轴承座孔中，所述三爪卡盘支撑座外侧安装有第一端盖，所述第一端盖对所述第一轴承的外圈外侧进行限位。

优选的，所述第一连接轴上设置有第一轴承内圈限位凸肩，所述第一轴承内圈限位凸肩对所述第一轴承的内圈进行限位。

优选的，所述支撑板上设置有第二轴承座孔，所述第二轴承安装在所述第二轴承座孔内，所述第二轴承座孔内壁设置有第二轴承外圈限位凸肩，所述第二轴承外圈限位凸肩对所述第二轴承的外圈的内侧进行限位；所述第二轴承安装在所述第二轴承座孔中，所述支撑板外侧安装有第二端盖，所述第二端盖对所述第二轴承的外圈外侧进行限位。

优选的，所述支撑连接轴上设置有第二轴承内圈限位凸肩，所述第二轴承内圈限位凸肩对所述第二轴承的内圈进行限位，所述支撑连接轴上还设有轴承挡圈，所述轴承挡圈对所述第二轴承的内圈外侧进行限位。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型提供的适用于多种电机微力矩的测量装置，力矩测量部、卡盘支撑部、待测电机部、末端支撑部相邻的两个之间通过联轴器连接，针对不同的待测电机，可以选用不同的联轴器；而且卡盘支撑部包括三爪卡盘，卡爪之间的距离根据不同电机的定子外径的大小进行适应性的调整；三爪卡盘的中间通孔中设有第一连接轴，第二连接轴通过限位块与第一连接轴的限位槽插接安装，连接方便，根据待测电机的型号，通过选择不同长度的第二连接轴，就可以将不同型号的电机的转子输出轴与第二联轴器连接，从而将电机通过第一连接轴和第二连接轴支撑在三爪卡盘支撑座上，实现了在不拆卸三爪卡盘支撑座的情况下对不同型号的电机的微力矩的测量。

本发明具备小型化、模块化、整体分布均匀、经济实用、运行稳定可靠、可实现对外径在4～200mm内的电机输出的微力矩的测量，不仅适用于电机微力矩的测量而且可用于在此外径范围内其他电机转速等性能参数的测定工作，避免了对不同外径电机支撑平台的设计工作，大大的提高了工作效率，降低了对不同型号电机测试平台的额外设计加工费用，为多种电机微小输出力矩的测量提供了技术基础，具有一定的研究价值和广阔的应用前景。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明适用于多种电机微力矩的测量装置的主视剖面结构示意图；

图2为本发明适用于多种电机微力矩的测量装置的主视结构示意图；

图3为发明适用于多种电机微力矩的测量装置的俯视结构示意图；

图4为本发明第一连接轴轴和第二连接轴的连接示意图；

图5为本发明适用于多种电机微力矩的测量装置等轴测结构示意图；

图6为本发明安装有反爪的适用于多种电机微力矩的测量装置的主视结构示意图；

图7为本发明第一轴承位置处的局部放大示意图；

图8为本发明第二轴承位置处的局部放大示意图；

图中：1-底座、2-力矩测量部、21-力矩测量仪、22-力矩测量仪支撑座、23-第一联轴器、3-卡盘支撑部、31-三爪卡盘、32-卡爪、33-三爪卡盘支撑座、34-第一连接轴、341-限位槽、342-第一轴承内圈限位凸肩、35-第二连接轴、351-限位滑块、36-第一轴承、37-第一轴承座孔、371-第一轴承外圈限位凸肩、38-第一端盖、4-待测电机部、41-待测电机、42-第二联轴器、43-第三联轴器、5-末端支撑部、51-支撑连接轴、511-第二轴承内圈限位凸肩、52-支撑板、53-第二轴承、54-第二轴承座孔、541-第二轴承外圈限位凸肩、542-轴承挡圈、55-第二端盖。

具体实施方式

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。

本发明的目的是提供一种适用于多种电机微力矩的测量装置，以解决上述现有技术存在的问题，可减少电机支撑机构的重复设计率，提高对多种电机微小力矩测试的测试效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本实施例提供一种适用于多种电机微力矩的测量装置，如图1、2、3、4所示，包括底座1以及设置在底座1上的力矩测量部2、卡盘支撑部3、待测电机部4和末端支撑部5，力矩测量部2包括力矩测量仪21和力矩测量仪支撑座22，力矩测量仪支撑座22安装在底座1上，力矩测量仪21安装在力矩测量仪支撑座22上，力矩测量仪21一端伸出轴与负载连接，另一端伸出轴连接有一第一联轴器23；卡盘支撑部3包括三爪卡盘31、卡爪32、三爪卡盘支撑座33、第一连接轴34和第二连接轴35，三爪卡盘支撑座33安装在底座1上，三爪卡盘31安装在三爪卡盘支撑座33上，卡爪32均匀安装在三爪卡盘31上，第一连接轴34通过第一轴承36安装在三爪卡盘支撑座33上，第一连接轴34一端与第一联轴器连接23，另一端设置有限位槽341，第二连接轴35一端设置有与限位槽341相匹配的限位滑块351，第一连接轴34与第二连接轴35通过限位槽341与限位滑块351连接在一起，限位槽341与限位滑块351可限制第一连接轴34与第二连接轴35周向之间的相对滑动，其横截面可以矩形、方形三角形或其他多边形；待测电机部4包括待测电机41、第二联轴器42和第三联轴器43，第二连接轴35另一端通过第二联轴器42与待测电机41的转子轴一端伸出轴连接，待测电机41转子轴的另一端伸出轴与第三联轴器43连接，待测电机41的定子通过卡爪32安装在三爪卡盘31上；末端支撑部5包括支撑连接轴51和支撑板52，支撑连接轴51一端通过第二轴承53安装在支撑板52上，支撑连接轴51另一端与第三联轴器43连接，支撑板52安装在底座1上。

本实施例提供的适用于多种电机微力矩的测量装置，包括力矩测量部2、卡盘支撑部3、待测电机部4和末端支撑部5，力矩测量部2可实现对待测电机输出力矩的测量；卡盘支撑部3对待测电机41起支撑和夹持作用，对不同外径的待测电机41可采用相应的卡爪32进行夹紧；待测电机41的转子轴两端分别采用第二联轴器42和第三联轴器43与第二连接轴34和支撑连接轴51连接；末端支撑部5对待测电机41起支撑作用，避免悬臂情况的发生。力矩测量部2、卡盘支撑部3、待测电机部4和末端支撑部5之间通过联轴器连接。针对不同的待测电机41，可以选用不同的联轴器；而且卡盘支撑部3包括三爪卡盘31，卡爪32之间的距离可根据不同电机的定子外径的大小进行适应性的调整；第一连接轴34安装在三爪卡盘31的中间通孔中，第二连接轴35通过限位块351与第一连接轴34的限位槽341插接安装，便于在拆装空间较小的情况下进行安装操作，实现两轴的有效连接，由于限位槽341和限位块351之间相互匹配并限制二者的周向运动，可保证第一连接轴34和第二连接轴35之间在任何位姿下都不会产生滑脱的现象，根据待测电机41的型号，通过选择不同长度的第二连接轴35进行连接，即可将不同型号的电机的转子输出轴与第二联轴器42连接，从而将电机通过第一连接轴34和第二连接轴35支撑在三爪卡盘支撑座33上，连接方便，实现了在不拆卸三爪卡盘支撑座33的情况下对不同型号的电机的微力矩的测量。

本发明具备小型化、模块化、整体分布均匀、经济实用、运行稳定可靠、可实现对外径在4～200mm内的电机输出的微力矩的测量，不仅适用于电机微力矩的测量而且可用于在此外径范围内其他电机转速等性能参数的测定工作，避免了对不同外径电机支撑平台的设计工作，大大的提高了工作效率，降低了对不同型号电机测试平台的额外设计加工费用，为多种电机微小输出力矩的测量提供了技术基础，具有一定的研究价值和广阔的应用前景。

实施例二

本实施例提供一种适用于多种电机微力矩的测量装置，如图5所示，在实施例一的基础上，本实施例的限位槽341为十字形限位槽，限位滑块351为十字形限位滑块，可以实现第一连接轴34和第二连接轴35稳定连接以及力矩的有效传递，可实现两轴自动装配且往复无间隙转动，保证两轴在任何位姿两轴之间不会产生滑脱的情况，同时可以较好的保证两轴的同轴度。

如图1、2、3、4所示，底座1上设置有梯形槽11，梯形槽11从底座1的一端延伸至另一端，力矩测量仪支撑座22、三爪卡盘支撑座33和支撑板52均通过梯形螺钉12安装在梯形槽11中，可以针对不同型号的电机的大小，适当调整支撑板52在底座1上的位置，位置调整好后，再使用梯形螺钉将支撑板52固定在支撑槽11中即可。

力矩测量仪21的伸出轴、第一连接轴34、第二连接轴35、电机的转子轴、支撑连接轴51的轴线在同一直线上，以此保证待测电机34转子和定子之间的气隙的均匀性，实现电机的稳定可靠运行，保证测试结果的精度。

如图2所示，卡爪32为正爪，即将卡爪正向安装；或如图6所示，卡爪32为反爪，即将卡爪反向安装；根据不同待测电机41的大小，使用正爪或反爪，本实施例中，正爪装夹范围为Φ4mm-Φ85mm，反爪装夹范围为

Φ65mm-Φ200mm，因此，正爪适用的电机的外径的大小为4～85mm，反爪适用的电机的外径的大小为65～200mm。

如图7所示，三爪卡盘支撑座33上设置有第一轴承座孔37，第一轴承座孔37内壁设置有第一轴承外圈限位凸肩371，第一轴承外圈限位凸肩371对第一轴承36的外圈的内侧进行限位；第一轴承36安装在第一轴承座孔37中，三爪卡盘支撑座33外侧安装有第一端盖38，第一端盖38对第一轴承36的外圈外侧进行限位。

第一连接轴34上设置有第一轴承内圈限位凸肩342，第一轴承内圈限位凸肩342对第一轴承36的内圈进行限位。

如图8所示，支撑板52上设置有第二轴承座孔54，第二轴承53安装在第二轴承座孔54内，第二轴承座孔54内壁设置有第二轴承外圈限位凸肩541，第二轴承外圈限位凸肩541对第二轴承53的外圈的内侧进行限位；第二轴承53安装在第二轴承座孔54中，支撑板52外侧安装有第二端盖55，第二端盖55对第二轴承53的外圈外侧进行限位。

支撑连接轴51上设置有第二轴承内圈限位凸肩511，第二轴承内圈限位凸肩511对第二轴承53的内圈进行限位，支撑连接轴51上还设有轴承挡圈542，轴承挡圈542对第二轴承53的内圈外侧进行限位。

本实施例中的适用于多种电机微力矩的测量装置的组装结构及动力传递过程如下：首先，通过四个梯形螺钉将三爪卡盘支撑座33固定在底座1上，如图1、7、8所示，将第一轴承36从三爪卡盘支撑座33的左侧安装在第一轴承座孔37中，接着将第一连接轴34从第一轴承36的右侧安装在第一轴承36的内圈中，第一端盖38从外侧将第一轴承36的外圈限制住，然后将三爪卡盘31通过三个紧固螺钉安装在三爪卡盘支撑座33上，至此，三爪卡盘支撑座33就牢固的固定在底座1上了；然后，测量好三爪卡盘31的夹持面距离第一连接轴34的限位槽341外端面的轴向距离，选择合适长度的第二连接轴35和第二联轴器42，并且将第二连接轴35和待测电机41的转子轴通过第二联轴器42连接在一起，将整个待测电机部4安装在三爪卡盘31上，并将第一连接轴34和第二连接轴35对接完整；紧接着是将末端支撑部5中的支撑连接轴51通过第三联轴器43与待测电机41转子轴的伸出端连接，同时保证第一连接轴34、第二连接轴35、待测电机41转子轴线和支撑连接轴51的同轴度，然后通过三爪卡盘31上的对应于三个卡爪32的卡爪锁紧孔将待测电机41的定子固定在三爪卡盘31上，同时要严格保证待测电机41定、转子的同轴度要求，才能保证待测电机41气隙的均匀性，最后在保证力矩测量仪21和第一连接轴34的同轴度要求前提下，将力矩测量仪21和第一连接轴34通过第一联轴器23连接，根据选定的负载，将负载和力矩测量仪21的左端伸出轴连接在一起，至此整套微力矩测量装置安装完成，待测电机41通电后，定转子之间通过电磁力的转换，转子将通过力矩测量仪21带动负载转动，此时将力矩测量仪21的出线端连接到上位机上，记录力矩值，即实现了电机力矩的测量。

本发明使用时，待测电机41的转子轴通过卡盘支撑部3和末端支撑部5支撑，待测电机41的定子外部工装壳体通过三爪卡盘上的三个互成120°的卡爪32固定，为了保证电机气隙的均匀性，需要严格保证待测电机41的定子和转子的同轴度要求，待测电机41通电后带动安装于力矩测量仪21一侧的负载，力矩测量仪21连接上位机，将所测量的待测电机41上的力矩传输到上位机进行记录和处理，如此就是是实现了对待测电机41的微小输出力矩的准确测量，当需要更换不同外径尺寸的电机时，只需要将待测电机部4的待测电机41更换为所需要测量的电机，如图1所示，重新测量待测电机41转子轴左端面距离第一连接轴34的轴向距离，重新选择合适的第二连接轴35和第二联轴器42，并通过第二联轴器42将第二连接轴35与新更换的待测电机41的转子左端伸出轴连接在一起，然后按照前面所述的安装步骤，将待测电机部4安装在卡盘支撑部3和末端支撑部5之间。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种适用于多种电机微力矩的测量装置，其特征在于：包括底座以及设置在所述底座上的力矩测量部、卡盘支撑部、待测电机部和末端支撑部，所述力矩测量部包括力矩测量仪和力矩测量仪支撑座，所述力矩测量仪支撑座安装在所述底座上，所述力矩测量仪安装在所述力矩测量仪支撑座上，所述力矩测量仪一端伸出轴与负载连接，另一端伸出轴连接有一第一联轴器；所述卡盘支撑部包括三爪卡盘、卡爪、三爪卡盘支撑座、第一连接轴和第二连接轴，所述三爪卡盘支撑座安装在所述底座上，所述三爪卡盘安装在所述三爪卡盘支撑座上，所述卡爪均匀安装在所述三爪卡盘上，所述第一连接轴通过第一轴承安装在所述三爪卡盘支撑座上，所述第一连接轴一端与所述第一联轴器连接，另一端设置有限位槽，所述第二连接轴一端设置有与所述限位槽相匹配的限位滑块，所述第一连接轴与所述第二连接轴通过所述限位槽与所述限位滑块连接在一起，所述待测电机部包括待测电机、第二联轴器和第三联轴器，所述第二连接轴另一端通过所述第二联轴器与所述待测电机的转子轴一端伸出轴连接，所述待测电机转子轴的另一端伸出轴与所述第三联轴器连接，所述待测电机的定子通过所述卡爪安装在所述三爪卡盘上；所述末端支撑部包括支撑连接轴和支撑板，所述支撑连接轴一端通过第二轴承安装在所述支撑板上，所述支撑连接轴另一端与所述第三联轴器连接，所述支撑板安装在所述底座上。

2.根据权利要求1所述的适用于多种电机微力矩的测量装置，其特征在于：所述限位槽为十字形限位槽，所述限位滑块为十字形限位滑块。

3.根据权利要求1所述的适用于多种电机微力矩的测量装置，其特征在于：所述底座上设置有梯形槽，所述梯形槽从所述底座的一端延伸至另一端，所述力矩测量仪支撑座、所述三爪卡盘支撑座和所述支撑板均通过梯形螺钉安装在所述梯形槽中。

4.根据权利要求1所述的适用于多种电机微力矩的测量装置，其特征在于：所述力矩测量仪的伸出轴、所述第一连接轴、所述第二连接轴、所述电机的转子轴、所述支撑连接轴的轴线在同一直线上。

5.根据权利要求1所述的适用于多种电机微力矩的测量装置，其特征在于：所述卡爪为正爪或所述卡爪为反爪。

6.根据权利要求1所述的适用于多种电机微力矩的测量装置，其特征在于：所述三爪卡盘支撑座上设置有第一轴承座孔，所述第一轴承座孔内壁设置有第一轴承外圈限位凸肩，所述第一轴承外圈限位凸肩对所述第一轴承的外圈的内侧进行限位；所述第一轴承安装在所述第一轴承座孔中，所述三爪卡盘支撑座外侧安装有第一端盖，所述第一端盖对所述第一轴承的外圈外侧进行限位。

7.根据权利要求6所述的适用于多种电机微力矩的测量装置，其特征在于：所述第一连接轴上设置有第一轴承内圈限位凸肩，所述第一轴承内圈限位凸肩对所述第一轴承的内圈进行限位。

8.根据权利要求7所述的适用于多种电机微力矩的测量装置，其特征在于：所述支撑板上设置有第二轴承座孔，所述第二轴承安装在所述第二轴承座孔内，所述第二轴承座孔内壁设置有第二轴承外圈限位凸肩，所述第二轴承外圈限位凸肩对所述第二轴承的外圈的内侧进行限位；所述第二轴承安装在所述第二轴承座孔中，所述支撑板外侧安装有第二端盖，所述第二端盖对所述第二轴承的外圈外侧进行限位。

9.根据权利要求8所述的适用于多种电机微力矩的测量装置，其特征在于：所述支撑连接轴上设置有第二轴承内圈限位凸肩，所述第二轴承内圈限位凸肩对所述第二轴承的内圈内侧进行限位，所述支撑连接轴上还设有轴承挡圈，所述轴承挡圈对所述第二轴承的内圈外侧进行限位。