CN106324500A - 电机耐久性测试设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测试结果更准确的电机耐久性测试设备。该电机耐久性测试设备，包括环境试验箱和可放置在环境试验箱内的夹持工装，还包括测试台架、扭矩加载装置和连接组件；所述扭矩加载装置设置在测试台架上，所述环境试验箱上设有可供连接组件穿过的过孔，所述扭矩加载装置的输出轴与环境试验箱上的过孔相对应，所述连接组件可将扭矩加载装置的输出轴与待测电机的转轴连接在一起。通过环境试验箱模拟待测电机的工作环境，并通过扭矩加载装置向待测电机进行负荷加载，能够更真实的模拟电机的实际工作状态，提高了电机耐久性测试结果的准确性。

Description

电机耐久性测试设备
技术领域
本发明属于电机测试领域，具体涉及一种电机耐久性测试设备。
背景技术
电机的使用寿命和可靠性直接关系着使用该电机的设备的寿命和安全。因此，对电机进行耐久性测试，是电机研发过程中必不可少的环节。不同的工作环境和负载状态是影响电机耐久性的两个关键因素。例如：汽车后窗电机工作时，周围环境温度落差较大，其工作环境的温度范围一般在-40℃至70℃，且工作时间长；在低温环境中，电机内部轴承中的润滑脂极容易冻结，导致电机无法正常工作；而如果电机长时间在高温环境中工作，将加速线圈绝缘漆的老化，减少电机的使用寿命。故必须要测试汽车后窗电机在高温环境和低温环境运行的耐久性、以及高低温环境交替循环运行的耐久性，以判断其是否能长时间应对复杂的工作环境。
现有的电机耐久性测试设备往往通过环境试验箱来模拟电机工作环境的温度，通过控制器控制待测电机的转速以控制输出转矩。由于不能很好的模拟电机的实际工作状态，因此测出的结果准确性不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种测试结果更准确的电机耐久性测试设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：电机耐久性测试设备，包括环境试验箱和可放置在环境试验箱内的夹持工装，还包括测试台架、扭矩加载装置和连接组件；所述扭矩加载装置设置在测试台架上，所述环境试验箱上设有可供连接组件穿过的过孔，所述扭矩加载装置的输出轴与环境试验箱上的过孔相对应，所述连接组件可将扭矩加载装置的输出轴与待测电机的转轴连接在一起。
进一步的是，所述环境试验箱为步入式环境箱。
进一步的是，所述夹持工装包括电机安装座、定位组件和顶紧组件；所述电机安装座包括底板、以及在底板上间隔设置的第一面板和第二面板，所述第一面板上设有凹口，所述第二面板上设有安装孔；所述定位组件包括设置在第一面板上的凹口内并可沿该凹口滑动的电机定位板和设置在第一面板上且定位端部位于第一面板与第二面板之间的定位螺杆，所述电机定位板上设有可供待测电机的转轴穿过的通孔；所述顶紧组件包括驱动螺杆、顶紧板、顶紧接头、顶紧螺杆和手轮，所述驱动螺杆螺纹连接在第二面板的安装孔上，所述顶紧板设置在驱动螺杆的一端上并位于第一面板与第二面板之间，顶紧板与驱动螺杆螺纹连接并通过螺母锁紧，所述手轮设置在驱动螺杆的另一端上，所述顶紧接头设置在顶紧板上，所述顶紧螺杆与顶紧接头螺纹连接且顶紧螺杆的顶紧端部位于第一面板与顶紧接头之间。
进一步的是，所述扭矩加载装置包括台面、驱动部件和从动部件；所述驱动部件包括安装座、步进电机、梯形丝杠、梯形螺母、移动轴、弹簧和第一摩擦组件，所述安装座设置在台面上，所述步进电机设置在安装座上，所述移动轴可滑动地设置在安装座上，所述移动轴内设有滑槽，所述梯形丝杠一端与步进电机的转轴相连、另一端伸入至移动轴内的滑槽中，所述梯形螺母可滑动地设置在移动轴内的滑槽中并与梯形丝杠螺纹连接，所述第一摩擦组件设置在移动轴远离步进电机的端部上，所述弹簧设置在移动轴内的滑槽中并位于梯形螺母与第一摩擦组件之间；所述从动部件包括轴承座、传动轴和第二摩擦盘，所述轴承座设置在台面上，所述传动轴可转动地设置在轴承座内，所述第二摩擦盘设置在传动轴靠近第一摩擦组件的端部上并与第一摩擦组件相对应。
进一步的是，所述第一摩擦组件包括第一接头座、活动块、第二接头座和第一摩擦盘；所述第一接头座设置在移动轴远离步进电机的端部上，所述活动块通过定位销与第一接头座相连，所述第二接头座通过定位销与活动块相连，所述第一摩擦盘设置在第二接头座上；所述第二摩擦盘与第一摩擦盘相对应。
进一步的是，所述驱动部件还包括可滑动地设置在安装座上的导向杆，所述导向杆的一端与第一接头座相连。
进一步的是，所述扭矩加载装置还包括扭矩传感仪器，所述传动轴远离第一摩擦组件的端部与扭矩传感仪器的转轴相连。
进一步的是，所述连接组件包括连接轴、设置在连接轴一端上用于与扭矩加载装置的输出轴相连的万向接头、设置在连接轴另一端上的连接套、以及设置在连接套内用于与待测电机600的转轴相连的连接头。
进一步的是，该电机耐久性测试设备还包括控制系统和人机界面，所述环境试验箱、步进电机、扭矩传感仪器和人机界面分别与控制系统电连接。
本发明的有益效果是：通过环境试验箱模拟待测电机的工作环境，并通过扭矩加载装置向待测电机进行负荷加载，能够更真实的模拟电机的实际工作状态，提高了电机耐久性测试结果的准确性。
附图说明
图1是本发明的实施结构示意图；
图2是夹持工装的正视结构示意图；
图3是夹持工装的三维结构示意图；
图4是扭矩加载装置的实施结构示意图；
图5是图4是俯视图；
图6是连接组件的实施结构示意图；
图中标记为：环境试验箱100、过孔110、夹持工装200、电机安装座210、底板211、第一面板212、第二面板213、电机定位板221、定位螺杆222、顶紧组件230、驱动螺杆231、顶紧板232、顶紧接头233、顶紧螺杆234、手轮235、测试台架300、扭矩加载装置400、台面410、驱动部件420、安装座421、步进电机422、梯形丝杠423、梯形螺母424、移动轴425、弹簧426、第一摩擦组件427、第一接头座4271、活动块4272、第二接头座4273、第一摩擦盘4274、导向杆428、从动部件430、轴承座431、传动轴432、第二摩擦盘433、扭矩传感仪器440、连接组件500、连接轴510、万向接头520、连接套530、连接头540、待测电机600。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，电机耐久性测试设备，包括环境试验箱100、夹持工装200、测试台架300、扭矩加载装置400和连接组件500；所述环境试验箱100上设有可供连接组件500穿过的过孔110，环境试验箱100用于模拟待测电机600电机的工作环境，优选为步入式环境箱；所述夹持工装200用于装夹待测电机600，并可放置在环境试验箱100内；所述测试台架300作为该设备的支撑装置，主要用于安置扭矩加载装置400和其他电气部件；所述扭矩加载装置400设置在测试台架300上，扭矩加载装置400的输出轴与环境试验箱100上的过孔110相对应，扭矩加载装置400用于向待测电机600加载负荷；所述连接组件500可将扭矩加载装置400的输出轴与待测电机600的转轴连接在一起。采用该电机耐久性测试设备对待测电机600进行测试时，待测电机600装夹在夹持工装200上并放入环境试验箱100内，连接组件500一端与扭矩加载装置400的输出轴相连、另一端穿过环境试验箱100上的过孔110与待测电机600的转轴连接在一起。
作为本发明的一种优选方案，如图2和图3所示，所述夹持工装200包括电机安装座210、定位组件和顶紧组件230；所述电机安装座210包括底板211、以及在底板211上间隔设置的第一面板212和第二面板213，所述第一面板212上设有凹口，所述第二面板213上设有安装孔；所述定位组件包括设置在第一面板212上的凹口内并可沿该凹口滑动的电机定位板221和设置在第一面板212上且定位端部位于第一面板212与第二面板213之间的定位螺杆222，所述电机定位板221上设有可供待测电机600的转轴穿过的通孔；所述顶紧组件230包括驱动螺杆231、顶紧板232、顶紧接头233、顶紧螺杆234和手轮235，所述驱动螺杆231螺纹连接在第二面板213的安装孔上，所述顶紧板232设置在驱动螺杆231的一端上并位于第一面板212与第二面板213之间，顶紧板232与驱动螺杆231螺纹连接并通过螺母锁紧，所述手轮235设置在驱动螺杆231的另一端上，所述顶紧接头233设置在顶紧板232上，所述顶紧螺杆234与顶紧接头233螺纹连接且顶紧螺杆234的顶紧端部位于第一面板212与顶紧接头233之间。其中，电机定位板221可沿第一面板212上的凹口滑动，进而可以方便调节待测电机600转轴的高低。顶紧螺杆234通常为三根以上，且所有的顶紧螺杆234不位于同一直线上；这样设置可以更好的将待测电机600顶紧。手轮235通过防转销固定在驱动螺杆231上。
使用时，将待测电机600放置在定位组件和顶紧组件230之间，并使待测电机600的转轴穿过电机定位板221上的通孔；调整电机定位板221的高度，并旋拧定位螺杆222进行定位，以使待测电机600的转轴与扭矩加载装置400的输出轴同轴，调整完成后将电机定位板221通过螺钉与第一面板212固定；然后，旋拧手轮235带动驱动螺杆231转动，由于驱动螺杆231与第二面板213螺纹连接，驱动螺杆231转动将带动顶紧板232、顶紧接头233和顶紧螺杆234沿驱动螺杆231的轴向运动，当顶紧螺杆234靠近待测电机600后停止旋拧手轮235；接着，旋转顶紧板232调正顶紧螺杆234的位置，并通过螺母将顶紧板232锁紧；最后，旋拧顶紧螺杆234将待测电机600顶紧。
作为本发明的又一种优选方案，如图4和图5所示，所述扭矩加载装置400包括台面410、驱动部件420和从动部件430；所述驱动部件420包括安装座421、步进电机422、梯形丝杠423、梯形螺母424、移动轴425、弹簧426和第一摩擦组件427，所述安装座421设置在台面410上，所述步进电机422设置在安装座421上，所述移动轴425可滑动地设置在安装座421上，所述移动轴425内设有滑槽，所述梯形丝杠423一端与步进电机422的转轴相连、另一端伸入至移动轴425内的滑槽中，所述梯形螺母424可滑动地设置在移动轴425内的滑槽中并与梯形丝杠423螺纹连接；移动轴425包括两个端部，一端为靠近步进电机422的端部，另一端为远离步进电机422的端部；所述第一摩擦组件427设置在移动轴425远离步进电机422的端部上，所述弹簧426设置在移动轴425内的滑槽中并位于梯形螺母424与第一摩擦组件427之间；所述从动部件430包括轴承座431、传动轴432和第二摩擦盘433，所述轴承座431设置在台面410上，所述传动轴432可转动地设置在轴承座431内；传动轴432包括两个端部，一端为靠近第一摩擦组件427的端部，另一端为远离第一摩擦组件427的端部；所述第二摩擦盘433设置在传动轴432靠近第一摩擦组件427的端部上并与第一摩擦组件427相对应。
安装座421通过螺钉固定设置在台面410上；作为驱动部件420的基体，安装座421可以是整体结构，也可以是如图4所示的U形结构；在图4中安装座421包括底板、以及间隔设置在底板上的第一竖直板和第二竖直板，步进电机422设置在第一竖直板上且步进电机422的转轴的端部位于第一竖直板和第二竖直板之间，移动轴425可滑动地设置在第二竖直板上。
步进电机422过载性好，其转速不受负载大小的影响；而且通过输入适当的脉冲信号步进电机422就会以一定的角度转动，转动的速度和脉冲的频率成正比，控制方便。
梯形丝杠423和梯形螺母424配合可传递大力矩，强度好，相同时间内轴向距离长，效率高。梯形螺母424可滑动地设置在移动轴425内的滑槽中，为避免梯形螺母424旋转，所述滑槽内设有键槽，所述梯形螺母424上设有与该键槽相匹配的键。
移动轴425通常为圆柱形结构，这样可以保证其与梯形丝杠423的同轴度，提高传递的平稳性，减小波动。
弹簧426是设置在移动轴425内的滑槽中的，随着压力的增大，弹簧426产生形变时不会发生偏移，保证了压力的精确传递。
工作时，步进电机422带动梯形丝杠423转动，转动的梯形丝杠423可使梯形螺母424沿梯形丝杠423的轴向在移动轴425内的滑槽中运动并挤压弹簧426，当弹簧426的弹力大于移动轴425与安装座421之间的静摩擦力时，弹簧426驱使移动轴425滑动，第一摩擦组件427随移动轴425一起运动与第二摩擦盘433接触，产生一定的压力；当传动轴432带动第二摩擦盘433转动时，第一摩擦组件427与第二摩擦盘433之间就会产生摩擦力矩，即该扭矩加载装置所加载的扭矩。
为了消除机械本身消耗的功和正反转交替时消耗功，以得到离真实值近的转速和电流，所述梯形丝杠423通过万向接头与步进电机422的转轴相连。
在上述基础上，为了消除部件的装配误差及零件的制作误差，再如图4和图5所示，所述第一摩擦组件427包括第一接头座4271、活动块4272、第二接头座4273和第一摩擦盘4274；所述第一接头座4271设置在移动轴425远离步进电机422的端部上，所述活动块4272通过定位销与第一接头座4271相连，所述第二接头座4273通过定位销与活动块4272相连，所述第一摩擦盘4274设置在第二接头座4273上；所述第二摩擦盘433与第一摩擦盘4274相对应。由于通过扭矩加载装置400加载扭矩，是一个将步进电机422的旋转运动转换成第二摩擦盘433与第一摩擦盘4274接触力由小变大的线性过程，通过设置活动块4272将第一接头座4271和第二接头座4273连接，不仅可消除部件的装配误差及零件的制作误差，提高精度，而且还具有一定的缓冲作用，避免产生较大的反作用力矩损坏步进电机422。
为了防止移动轴425转动，往往需要设置相应的防转结构，例如：在设置安装座421内设置键槽并在移动轴425上设置相匹配的健。在本发明中设置为如图5所示的防转结构，即所述驱动部件420还包括可滑动地设置在安装座421上的导向杆428，所述导向杆428的一端与第一接头座4271相连。优选的，所述导向杆428为两根，两根导向杆428对称布置于移动轴425的两侧。
具体的，所述传动轴432通过轴承组可转动地设置在轴承座431内。在图4所示的扭矩加载装置400中，轴承组包括从左至右依次设置在轴承座431内的第一单列向心推力球轴承、衬套、第二单列向心推力球轴承和第三单列向心推力球轴承。
优选的，所述扭矩加载装置400还包括扭矩传感仪器440，所述传动轴432远离第一摩擦组件427的端部与扭矩传感仪器440的转轴相连。扭矩传感仪器440可以较为准确的测出扭矩加载装置400所加载的扭矩，方便其使用。具体的，所述传动轴432通过万向接头与扭矩传感仪器440的转轴相连。
优选的，如图6所示，所述连接组件500包括连接轴510、设置在连接轴510一端上用于与扭矩加载装置400的输出轴相连的万向接头520、设置在连接轴510另一端上的连接套530、以及设置在连接套530内用于与待测电机600的转轴相连的连接头540。
作为本发明的再一种优选方案，该电机耐久性测试设备还包括控制系统和人机界面，所述环境试验箱100、步进电机422、扭矩传感仪器440和人机界面分别与控制系统电连接。

Claims (9)

1.电机耐久性测试设备，包括环境试验箱(100)和可放置在环境试验箱(100)内的夹持工装(200)，其特征在于：还包括测试台架(300)、扭矩加载装置(400)和连接组件(500)；所述扭矩加载装置(400)设置在测试台架(300)上，所述环境试验箱(100)上设有可供连接组件(500)穿过的过孔(110)，所述扭矩加载装置(400)的输出轴与环境试验箱(100)上的过孔(110)相对应，所述连接组件(500)可将扭矩加载装置(400)的输出轴与待测电机(600)的转轴连接在一起。
2.如权利要求1所述的电机耐久性测试设备，其特征在于：所述环境试验箱(100)为步入式环境箱。
3.如权利要求1所述的电机耐久性测试设备，其特征在于：所述夹持工装(200)包括电机安装座(210)、定位组件和顶紧组件(230)；所述电机安装座(210)包括底板(211)、以及在底板(211)上间隔设置的第一面板(212)和第二面板(213)，所述第一面板(212)上设有凹口，所述第二面板(213)上设有安装孔；所述定位组件包括设置在第一面板(212)上的凹口内并可沿该凹口滑动的电机定位板(221)和设置在第一面板(212)上且定位端部位于第一面板(212)与第二面板(213)之间的定位螺杆(222)，所述电机定位板(221)上设有可供待测电机(600)的转轴穿过的通孔；所述顶紧组件(230)包括驱动螺杆(231)、顶紧板(232)、顶紧接头(233)、顶紧螺杆(234)和手轮(235)，所述驱动螺杆(231)螺纹连接在第二面板(213)的安装孔上，所述顶紧板(232)设置在驱动螺杆(231)的一端上并位于第一面板(212)与第二面板(213)之间，顶紧板(232)与驱动螺杆(231)螺纹连接并通过螺母锁紧，所述手轮(235)设置在驱动螺杆(231)的另一端上，所述顶紧接头(233)设置在顶紧板(232)上，所述顶紧螺杆(234)与顶紧接头(233)螺纹连接且顶紧螺杆(234)的顶紧端部位于第一面板(212)与顶紧接头(233)之间。
4.如权利要求1所述的电机耐久性测试设备，其特征在于：所述扭矩加载装置(400)包括台面(410)、驱动部件(420)和从动部件(430)；所述驱动部件(420)包括安装座(421)、步进电机(422)、梯形丝杠(423)、梯形螺母(424)、移动轴(425)、弹簧(426)和第一摩擦组件(427)，所述安装座(421)设置在台面(410)上，所述步进电机(422)设置在安装座(421)上，所述移动轴(425)可滑动地设置在安装座(421)上，所述移动轴(425)内设有滑槽，所述梯形丝杠(423)一端与步进电机(422)的转轴相连、另一端伸入至移动轴(425)内的滑槽中，所述梯形螺母(424)可滑动地设置在移动轴(425)内的滑槽中并与梯形丝杠(423)螺纹连接，所述第一摩擦组件(427)设置在移动轴(425)远离步进电机(422)的端部上，所述弹簧(426)设置在移动轴(425)内的滑槽中并位于梯形螺母(424)与第一摩擦组件(427)之间；所述从动部件(430)包括轴承座(431)、传动轴(432)和第二摩擦盘(433)，所述轴承座(431)设置在台面(410)上，所述传动轴(432)可转动地设置在轴承座(431)内，所述第二摩擦盘(433)设置在传动轴(432)靠近第一摩擦组件(427)的端部上并与第一摩擦组件(427)相对应。
5.如权利要求4所述的电机耐久性测试设备，其特征在于：所述第一摩擦组件(427)包括第一接头座(4271)、活动块(4272)、第二接头座(4273)和第一摩擦盘(4274)；所述第一接头座(4271)设置在移动轴(425)远离步进电机(422)的端部上，所述活动块(4272)通过定位销与第一接头座(4271)相连，所述第二接头座(4273)通过定位销与活动块(4272)相连，所述第一摩擦盘(4274)设置在第二接头座(4273)上；所述第二摩擦盘(433)与第一摩擦盘(4274)相对应。
6.如权利要求5所述的电机耐久性测试设备，其特征在于：所述驱动部件(420)还包括可滑动地设置在安装座(421)上的导向杆(428)，所述导向杆(428)的一端与第一接头座(4271)相连。
7.如权利要求4所述的电机耐久性测试设备，其特征在于：所述扭矩加载装置(400)还包括扭矩传感仪器(440)，所述传动轴(432)远离第一摩擦组件(427)的端部与扭矩传感仪器(440)的转轴相连。
8.如权利要求1所述的电机耐久性测试设备，其特征在于：所述连接组件(500)包括连接轴(510)、设置在连接轴(510)一端上用于与扭矩加载装置(400)的输出轴相连的万向接头(520)、设置在连接轴(510)另一端上的连接套(530)、以及设置在连接套(530)内用于与待测电机(600)的转轴相连的连接头(540)。
9.如权利要求7所述的电机耐久性测试设备，其特征在于：该电机耐久性测试设备还包括控制系统和人机界面，所述环境试验箱(100)、步进电机(422)、扭矩传感仪器(440)和人机界面分别与控制系统电连接。
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