CN107782951A - 一种电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统，包括伺服电机控制器、伺服电机、动态扭矩传感器、信号处理电路系统和信号采集分析软件系统；伺服电机控制器与伺服电机连接，伺服电机与动态扭矩传感器连接，动态扭矩传感器与被测步进电机的输出轴连接；被测步进电机的绕组引出线连接至信号处理电路系统的信号输入端，信号处理电路系统连接至信号采集分析软件系统。该电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统具有精确度高、测量效率高、速度快的优点；而且测试结果以图文及曲线形式显示，更加直观；另外，该电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统还具有测量效果好、重复性好、使用方法简单的优点。

Description

一种电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统
技术领域
本发明涉及自动化测试测量领域，具体是一种电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统。
背景技术
电机由转子和定子两部分组成，它是用来实现电能与机械能、机械能与电能的转换装置。电机定子是电机的重要组成部分，定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成，定子的主要作用是产生旋转磁场，而转子的主要作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生电流。在步进电机控制应用中，步进电机的转子以永磁体构成，测试反电势的大小可以判断步进电机转子体的磁场强度分布情况，同时静力矩是选择步进电机的重要指标，脉动扭矩则反应了步进电机的运行动态特性。现有的步进电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统精确度低，测试方法复杂，测试效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统，包括伺服电机控制器、伺服电机、动态扭矩传感器、信号处理电路系统和信号采集分析软件系统；伺服电机控制器与伺服电机连接，伺服电机与动态扭矩传感器连接，动态扭矩传感器与被测步进电机连接；被测步进电机的绕组引出线连接至信号处理电路系统的信号输入端，信号处理电路系统连接至信号采集分析软件系统。
作为本发明进一步的方案：所述信号采集分析软件系统通过高速模数转换采集板卡与信号处理电路系统连接。
作为本发明进一步的方案：所述伺服电机的输出轴通过联轴器与动态扭矩传感器连接。
作为本发明进一步的方案：所述动态扭矩传感器通过联轴器与被测步进电机的输出轴连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统具有精确度高、测量效率高、速度快的优点；而且测试结果以图文及曲线形式显示，更加直观；另外，该电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统还具有测量效果好、重复性好、使用方法简单的优点。
附图说明
图1为电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统的结构示意图。
图2为电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统的工作流程示意图。
其中：1-伺服电机控制器；2-伺服电机；3-动态扭矩传感器；4-信号处理电路系统；5-信号采集分析软件系统；6-被测步进电机。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-2，一种电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统，包括伺服电机控制器1、伺服电机2、动态扭矩传感器3、信号处理电路系统4和信号采集分析软件系统5；伺服电机控制器1与伺服电机2连接，伺服电机控制器1用于控制伺服电机2的运行，伺服电机2与动态扭矩传感器3连接，动态扭矩传感器3与被测步进电机6连接；被测步进电机6的绕组引出线连接至信号处理电路系统4的信号输入端，从而获取到被测步进电机6绕组的反电势信号并进行阻抗匹配、衰减、滤波及相位补偿等处理，信号处理电路系统4同时可完成对被测步进电机6的驱动控制，信号处理电路系统4连接至信号采集分析软件系统5，信号采集分析软件系统5完成对信号的分析判断；所述信号采集分析软件系统5完成对信号的分析反电势信号波形的过零点相位角偏差及绕组间相位偏差分析、反电势信号波形的电压峰值及有效值分析、对静力矩的测量、对脉动扭矩的脉动值的计算。作为优选，所述信号采集分析软件系统5通过高速模数转换采集板卡与信号处理电路系统4连接。作为优选，所述伺服电机2的输出轴通过联轴器与动态扭矩传感器3连接；作为优选，所述动态扭矩传感器3通过联轴器与被测步进电机6的输出轴连接。
反电势信号波形的过零点相位角偏差及绕组间相位偏差分析的测试原理是：通过将被测电机转过一周所产生的反电势波形数据，分别计算出单个反电势波形的平均周期值、每个反电势波形周期的周期值、每个反电势波形周期的过零点相位值、每个反电势波形周期的绕组间相位差值，进而计算出单个反电势波形的周期值偏差的最大值、每个反电势波形周期的过零点相位角偏差的最大值、每个反电势波形周期的绕组间相位偏差的最大值。
反电势信号波形的电压峰值及有效值分析的测试原理是：通过将被测电机转过一周所产生的反电势波形数据，分别计算出每个反电势波形的电压峰峰值和有效值，进而与设定的判定范围进行比较。
静力矩的测量原理是：通过信号处理电路系统4驱动被测步进电机6，使被测步进电机6处于静止保持状态，再将伺服电机2缓慢的按照步进电机的运转方向进行恒扭矩驱动，并缓慢的增大伺服电机的输出扭矩大小直到将步进电机的拖动到被动运行状态时再停止伺服电机的扭矩输出，此过程中通过动态扭矩传感器3连续测量并记录得到此过程中的扭矩变化情况；信号采集分析软件系统5通过找出此过程中的最大扭矩值，即是被测步进电机6的静力矩。
脉动扭矩的测量原理是：通过信号处理电路系统4驱动被测步进电机6，使被测步进电机6按照设定的方式动态运转，再将伺服电机2按照步进电机的运转的相反方向进行恒扭矩驱动，给被测步进电机6施加设定的负载，运行过程中通过动态扭矩传感器3连续测量并记录得到此过程中的扭矩变化情况；信号采集分析软件系统5通过找出此过程中的最大扭矩值和最小扭矩值，即可算出被测步进的扭矩的脉动值。
该电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统的工作原理：触发测试启动，首先进行步骤S1：设置伺服电机运行转速、伺服电机加载量、单周反电势波形数等参数；然后进行S2：启动步进电机、伺服电机；之后进行步骤S3：数据采集，停止直流电机、伺服电机；最后进行步骤S4：数据分析，得出测试结论。
该电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统具有精确度高、测量效率高、速度快的优点；而且测试结果以图文及曲线形式显示，更加直观；另外，该电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统还具有测量效果好、重复性好、使用方法简单的优点。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (4)

1.一种电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统，其特征在于，包括伺服电机控制器(1)、伺服电机(2)、动态扭矩传感器(3)、信号处理电路系统(4)和信号采集分析软件系统(5)；伺服电机控制器(1)与伺服电机(2)连接，伺服电机(2)与动态扭矩传感器(3)连接，动态扭矩传感器(3)与被测步进电机(6)连接；被测步进电机(6)的绕组引出线连接至信号处理电路系统(4)的信号输入端，信号处理电路系统(4)连接至信号采集分析软件系统(5)。
2.根据权利要求1所述的电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统，其特征在于，所述信号采集分析软件系统(5)通过高速模数转换采集板卡与信号处理电路系统(4)连接。
3.根据权利要求1所述的电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统，其特征在于，所述伺服电机(2)的输出轴通过联轴器与动态扭矩传感器(3)连接。
4.根据权利要求1所述的电机反电势、静力矩和脉动扭矩测量系统，其特征在于，所述动态扭矩传感器(3)通过联轴器与被测步进电机(6)的输出轴连接。
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