CN107942249A - 电机测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电机测试装置及方法，该电机测试装置包括主控板、驱动电机、驱动电源及联轴器，主控板的第一电源端与驱动电源的正极端连接，驱动电源的负极端与驱动电机的电源输入端连接；驱动电机的电源输出端与主控板的第二电源端连接；驱动电机通过联轴器与待测电机传动连接；主控板的信号输入端与待测电机电连接；其中，在确定驱动电机的电机轴心与待测电机的电机轴心同心后，主控板驱动驱动电机以第一预设转速运转，并获取待测电机的反电动势，以根据获取到的待测电机的反电动势输出相应的检测信号。本发明解决了通过示波器来测试反电动势时，由于人为因素导致测试结果不准确，并且需要依靠人力操作进行，导致测试效率低的问题。

Description

电机测试装置及方法

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机测试装置及方法。

背景技术

反电动势的采集作为电机驱动中的重要环节，对电机性能来说至关重要。目前，电机反电势的测试方式大多是将采集到的反电动势数据通过示波器来进行显示，研发人员再读取示波器上显示的波形数据，并根据读取到的测试结果，人为的计算是待测电机是否合格，这种测试方式可能因为人为因素导致测试结果不准确，并且需要依靠人力操作进行，测试效率低。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种电机测试装置及方法，旨在解决通过示波器来测试反电动势时，由于人为因素导致测试结果不准确，并且需要依靠人力操作进行，导致测试效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种电机测试装置，所述电机测试装置包括主控板、驱动电机、驱动电源及联轴器，所述主控板的第一电源端与所述驱动电源的正极端连接，所述驱动电源的负极端与所述驱动电机的电源输入端连接；所述驱动电机的电源输出端与所述主控板的第二电源端连接；所述驱动电机通过所述联轴器与待测电机传动连接；所述主控板的信号输入端与所述待测电机电连接；其中，

在确定所述驱动电机的电机轴心与所述待测电机的电机轴心同心后，所述主控板驱动所述驱动电机以第一预设转速运转，并获取所述待测电机的反电动势，以根据获取到的所述待测电机的反电动势输出相应的检测信号。

优选地，所述主控板包括主控制器、电机驱动电路、待测电机检测电路，所述主控制器的控制端与所述电机驱动电路的受控端连接，所述电机驱动电路的输出端与所述第一电源接线端子连接，所述电机驱动电路的接地端与所述第二电源接线端子连接，所述待测电机检测电路的检测端与所述待测电机连接，所述待电机检测电路的输出端与所述主控制器的信号输入端连接。

优选地，所述待测电机检测电路包括霍尔传感器、反电动势检测电路单元、扭力传感器，所述霍尔传感器用于检测所述待测电机在所述驱动马达的驱动作用下产生的电流；所述反电动势检测电路单元用于检测所述待测电机产生的反电动势；所述扭力传感器用于检测所述待测电机产生的扭力。

优选地，所述电机驱动电路包括驱动芯片及逆变桥，所述驱动芯片的输入端与所述主控制器的PWM信号输出端连接，所述驱动芯片的输出端与所述逆变桥的受控端连接，所述逆变桥的输入端与所述驱动电源的正极端连接，所述逆变桥的输出端与所述驱动电机的线圈连接。

优选地，所述主控板还包括用于测量所述驱动电机转速的旋转变压器、用于测量所述驱动电机位置的旋转编码器，以及用于实现所述旋转变压器和所述旋转编码器与所述驱动电路电气连接的正交编码脉冲电路，所述旋转变压器和所述旋转编码器与所述驱动电路经所述正交编码脉冲电路与所述驱动电机连接。

优选地，所述主控板还包括接口电路，所述接口电路包括串行接口、以太网卡接口及USB接口；所述串行接口用于实现所述主控制器与外接RS-232/RS-485/CAN协议的通信设备通信连接；所述以太网卡接口用于将主控制器与外接TCP/IP协议的通信设备通信连接；所述主控制器通过所述USB接口与上位机连接，以实现所述主控制器与所述上位机相互通讯。

优选地，所述主控板还包括信号隔离电路，所述信号隔离电路串联设置于所述主控制器及所述接口电路之间。

优选地，所述主控板还包括触摸显示屏，所述触摸显示屏的输入端和输出端分别与所述主控制器连接，所述触摸显示屏用于接收用户输入的按键指令，并将所述按键指令转换为对应的所述控制信号后输出至所述主控制器。

优选地，所述主控板还包括按键电路，所述按键电路的输出端与所述主控制器的按键信号输入端连接。

本发明还提出一种电机测试方法，所述电机测试方法包括以下步骤：

在检测到驱动电机的电机轴心与待测电机的电机轴心之间的轴心距小于预设轴心距阈值时，驱动所述驱动电机以第一预设转速运转；

获取所述待测电机的反电动势；

计算获取到的所述反电动势与预设反电动势的反电动势差值；

当所述反电动势差值在预设反电动势差值范围外时，确定所述待测电机不合格。

本发明电机测试装置通过设置主控板来控制驱动电源为驱动电机提供工作电压，并通过联轴器的传动作用下，使得驱动电机带动待测电机运转。并在待测电机在驱动电机的驱动下而运转时，待测电机中的转子转动而切割定子绕组中的磁感线，从而在定子绕组的闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，通过主控板获取该待测电机绕组上的反电动势，并计算获取到的所述反电动势与预设反电动势的反电动势差值再根据反电动势差值是否在预设反电动势差值范围，确定所述待测电机是否合格后，输出合格/不合格检测信号。本发明解决了通过示波器来测试反电动势时，由于人为因素导致测试结果不准确，并且需要依靠人力操作进行，导致测试效率低的问题。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明电机测试装置的功能模块示意图；

图2为图1中主控板的功能模块示意图；

图3为图2中电机驱动电路的功能模块示意图；

图4为图2中待测电机检测电路的功能模块结构示意图；

图5为图2中接口电路的功能模块结构示意图；

图6为本发明电机测试方法的流程图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种电机测试装置。

参照图1至图5，在本发明一实施例中，该电机测试装置包括主控板100、驱动电机200、驱动电源300及联轴器400，所述主控板100的第一电源端与所述驱动电源300的正极端连接，所述驱动电源300的负极端与所述驱动电机200的电源输入端连接；所述驱动电机200的电源输出端与所述主控板100的第二电源端连接；所述驱动电机200通过所述联轴器400与待测电机传动连接；所述主控板100的信号输入端与所述待测电机电连接；其中，

在确定所述驱动电机的电机轴心与所述待测电机的电机轴心同心后，所述主控板100驱动所述驱动电机200以第一预设转速运转，并获取所述待测电机的反电动势，以根据获取到的所述待测电机的反电动势输出相应的检测信号。

本实施例中，驱动电源300为直流电源，驱动电源300可以是蓄电池、超级电容器等储能装置，也可以是开关电源等将交流转换为直流电的电源转换装置，驱动电源300用于在主控板100驱动驱动电机200工作时，为驱动电机200提供工作电压。

在检测到驱动电机200的电机轴心与待测电机的电机轴心之间的轴心距小于预设轴心距阈值时，则可以确定所述驱动电机200的电机轴心与所述待测电机的电机轴心同心。

驱动电机200基于主控板100的控制，并在第一预设转速下转动，本实施例第一预设转速优选为1350rpm。联轴器400用于连接驱动电机200与待测电机，以将驱动电机200与待测电机牢固地联接起，并在驱动电机200运转时，带动待测电机一同旋转。

需要说明的是，待测电机在测试的过程中是不通电的，也即在其绕组上没有驱动电流和驱动电压。待测电机在驱动电机200的驱动下而运转时，待测电机中的转子转动而切割定子绕组中的磁感线，从而在定子绕组的闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在导体上就会产生电流，并在绕组的两端产生电压，该电压即为反电动势。因此，通过获取待测电机绕组上的端电压即可获取待测电机的反电动势，实现待测电机反电动势的检测。在获取到该反电动势后，主控板100可以计算获取到的所述反电动势与预设反电动势的反电动势差值，将该反电动势的与预设反电动势阈值进行比较，得到一检测结果，通过检测结果即可判断该待测电机的充磁是否合格。当所述反电动势差值在预设反电动势差值范围外时，则判断待测电机绕组不合格，反之则合格，并根据判断结果输出合格/不合格检测信号。

本发明电机测试装置通过设置主控板100来控制驱动电源300为驱动电机200提供工作电压，并通过联轴器400的传动作用下，使得驱动电机200带动待测电机运转。并在待测电机在驱动电机200的驱动下而运转时，待测电机中的转子转动而切割定子绕组中的磁感线，从而在定子绕组的闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，通过主控板100获取该待测电机绕组上的反电动势，并计算获取到的所述反电动势与预设反电动势的反电动势差值再根据反电动势差值是否在预设反电动势差值范围，确定所述待测电机是否合格后，输出合格/不合格检测信号。本发明解决了通过示波器来测试反电动势时，由于人为因素导致测试结果不准确，并且需要依靠人力操作进行，导致测试效率低的问题。

参照图1至图5，在一优选实施例中，所述主控板100包括主控制器110、电机驱动电路120、待测电机检测电路130，所述主控制器110的控制端与所述电机驱动电路120的受控端连接，所述电机驱动电路120的输出端与所述第一电源接线端子连接，所述电机驱动电路120的接地端与所述第二电源接线端子连接，所述待测电机检测电路130的检测端与所述待测电机连接，所述待电机检测电路的输出端与所述主控制器110的信号输入端连接。

本实施例中，主控制器110可以单片机来实现，也可以采用DSP等微处理器来实现，本实施例优选采用DSP控制器来实现。主控制器110中集成有算法器、比较器、信号处理器等硬件电路及存储器等硬件电路，同时主控制器110中还集成有用于实现控制功能、检测功能的软件算法程序和/或模块，并通过执行主控板100的各种功能和处理数据，从而对实现对待测电机的反电动势的检测。电机驱动电路120基于主控制器110的控制，主控制器110通过输出不同占空比的PWM控制信号至电机驱动电路120，电机驱动电路120根据该PWM控制信号来控制驱动电源300为驱动电机200提供工作电源。待测电机检测电路130用于检测待测电机的反电动势，并将检测到的反电动势对应的电压信号输出至主控制器110，以使主控制器110对该电压信号进行运算、比较等信号处理后，判断待测电机的反电动势是否达到预设反电动势值。可以理解的是，主控制器110的运算速度快，检测结果准确且智能，无需人为的根据示波器来对检测结果进行计算，有利于提高检测结果的准确性以及检测效率，适用于批量生产的待测电机的检测。

参照图1至图5，进一步地，上述实施例中，所述待测电机检测电路130包括霍尔传感器131、反电动势检测电路单元132、扭力传感器133，因而该电机测试装置除了可以检测待测电机的反电动势之外，还可以检测待测电机的电流、扭力等电机参数，并将获取到的电机参数输出至主控制器110。其中，所述霍尔传感器131用于检测所述待测电机在所述驱动马达的驱动作用下产生的电流；所述反电动势检测电路单元132用于检测所述待测电机产生的反电动势；所述扭力传感器133用于检测所述待测电机产生的扭力。可以理解的是，主控制器110中集成有A/D信号转换模块，主控制器110可以将接收到的模拟电流信号对应的电压信号，以及扭力对应的模拟电压信号转换成直流信号后，再对相应的电压信号进行运算、分析、比较等信号处理。

参照图1至图5，进一步地，上述实施例中，电机驱动电路120可以采用智能功率模块集成电路来实现，也可以采用驱动芯片121及逆变桥122等分立元件组成的驱动电路来实现，或者根据驱动电机200的驱动电压大小及驱动电机200的相数，直接通过主控制器110来控制驱动开关的导通/关断，来控制驱动电机200工作。本实施例优选采用采用驱动芯片121及逆变桥122等分立元件组成的驱动电路来实现，其中，所述电机驱动电路120包括驱动芯片121及逆变桥122，所述驱动芯片121的输入端与所述主控制器110的PWM信号输出端连接，所述驱动芯片121的输出端与所述逆变桥122的受控端连接，所述逆变桥122的输入端与所述驱动电源300的正极端连接，所述逆变桥122的输出端与所述驱动电机200的线圈连接。

具体地，驱动芯片121将接收到的主控制器110输出的PWM控制信号进行放大、隔离处理后输出至逆变桥122，以驱动逆变桥122中对应的开关导通，从而输出驱动电流值驱动电机200上相应的绕组上，而控制电机运转。

参照图1至图5，在一优选实施例中，所述主控板100还包括用于测量所述驱动电机200转速的旋转变压器141、用于测量所述驱动电机200位置的旋转编码器142，以及用于实现所述旋转变压器141和所述旋转编码器142与所述驱动电路电气连接的正交编码脉冲电路143，所述旋转变压器141和所述旋转编码器142与所述驱动电路经所述正交编码脉冲电路143与所述驱动电机200连接。

本实施例中，旋转编码器142、旋转变压器141用于获取驱动电机200当前的转速及位置，并将获取到的当前驱动电机200的转换及位置输出至主控制器110，以使主控制器110根据位置信息及转换实时调整驱动电机200的输出电压/输出电流。

参照图1至图5，在一优选实施例中，主控板100还包括接口电路150，所述接口电路150包括串行接口151、以太网卡接口152及USB接口153；所述串行接口151用于实现所述主控制器110与外接RS-232/RS-485/CAN协议的通信设备通信连接；所述以太网卡接口152用于将主控制器110与外接TCP/IP协议的通信设备通信连接；所述USB接口153连接所述主控制器110与上位机，用于实现所述主控制器110与所述上位机通讯连接。

本实施例中，通过以太网卡接口152连接网线，从而将上位机与主控制器110连接并实现通信，从而通过上位为主控制器110配置好数据，通过USB电缆连接主控制器110与上位机，通过该USB接口153可实现主控制器110数据传输的数据的功能，例如将检测结果输出至上位机，或者接收上位机的控制指令，也可以通过上位机进行软件程序/模块的更新。RS-232/RS-485/CAN协议可以实现主控制器110与外部通信设备的通信连接。

参照图1至图5，在一优选实施例中，所述主控板100还包括信号隔离电路160，信号隔离电路160可以串联设置于主控制器110与电机驱动电路120之间，同时信号隔离电路160也可以串联设置于所述主控制器110及所述接口电路150之间。

本实施例中，信号隔离电路160用于实现主控制器110与外围电路的信号隔离，以避免外围电路的干扰信号通过地线窜入至主控制器110中，而影响主控制器110正常工作。

参照图1至图5，在一优选实施例中，所述主控板100还包括触摸显示屏170，所述触摸显示屏170的输入端和输出端分别与所述主控制器110连接，所述触摸显示屏170用于接收用户输入的按键指令，并将所述按键指令转换为对应的所述控制信号后输出至所述主控制器110。

本实施例中，触摸显示屏170可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触摸显示屏170上或在触摸显示屏170附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。触摸显示屏170可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给主控制器110，并能接收主控制器110发来的命令并加以执行，从而实现用户按键指令的输入，以及反电动势、电流、扭矩等相关信息的显示，并且可以在触摸显示屏170上显示待测电机检测是否合格的信息，无需通过示波器即可实现对待测电机的智能检测，从而提高检测速率及准确度。

参照图1至图5，在一优选实施例中，所述主控板100还包括按键电路180，所述按键电路180的输出端与所述主控制器110的按键信号输入端连接。

本实施例中，按键电路180用于接收用户输入的按键指令并触发，实现开关按键功能，例如开/关机等，以配合其他电路模块的相互使用，满足主控板100的工作需求。

本发明还提出一种电机测试方法。

参照图6，在本发明一实施例中，该电机测试方法包括以下步骤：

步骤S1、在检测到驱动电机的电机轴心与待测电机的电机轴心之间的轴心距小于预设轴心距阈值时，驱动所述驱动电机以第一预设转速运转；

本实施例中，驱动电机是带动待测电机工作的，驱动电机的电机轴与待测电机的电机轴需要保证高度同心，以避免驱动电机的电机轴心与待测电机的电机轴心之间的轴心距大于预设轴心距阈值时，加大待测电机轴承所受的额外力矩，而导致检测结果不准确。并在检测到驱动电机的电机轴心与待测电机的电机轴心之间的轴心距小于预设轴心距阈值时，驱动电机基于主控板的控制，以第一预设转速运转，本实施例第一预设转速优选为1350rpm。

步骤S2、获取所述待测电机的反电动势；

需要说明的是，待测电机在测试的过程中是不通电的，也即在其绕组上没有驱动电流和驱动电压。待测电机在驱动电机的驱动下而运转时，待测电机中的转子转动而切割定子绕组中的磁感线，从而在定子绕组的闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在导体上就会产生电流，并在绕组的两端产生电压，该电压即为反电动势。因此，通过获取待测电机绕组上的端电压即可获取待测电机的反电动势，实现待测电机反电动势的检测。

步骤S3、计算获取到的所述反电动势与预设反电动势的反电动势差值；

本实施例可以通过分析该反电动势，并将该反电动势的与预设反电动势阈值进行比较，得到一检测结果，通过检测结果即可判断该待测电机的充磁是否合格。

步骤S4、当所述反电动势差值在预设反电动势差值范围外时，确定所述待测电机不合格。

本发明电机测试装置通过控制驱动电源为驱动电机提供工作电压，使得驱动电机带动待测电机运转。并在待测电机在驱动电机的驱动下而运转时，待测电机中的转子转动而切割定子绕组中的磁感线，从而在定子绕组的闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，获取该待测电机绕组上的反电动势，并将在待测电机绕组所产生的反电动势达到预设反电动势值，则判断待测电机绕组合格，反之则不合格，再根据判断结果输出合格/不合格检测信号。本发明解决了通过示波器来测试反电动势时，由于人为因素导致测试结果不准确，并且需要依靠人力操作进行，导致测试效率低的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机测试装置，其特征在于，所述电机测试装置包括主控板、驱动电机、驱动电源及联轴器，所述主控板的第一电源端与所述驱动电源的正极端连接，所述驱动电源的负极端与所述驱动电机的电源输入端连接；所述驱动电机的电源输出端与所述主控板的第二电源端连接；所述驱动电机通过所述联轴器与待测电机传动连接；所述主控板的信号输入端与所述待测电机电连接；其中，

在确定所述驱动电机的电机轴心与所述待测电机的电机轴心同心后，所述主控板驱动所述驱动电机以第一预设转速运转，并获取所述待测电机的反电动势，以根据获取到的所述待测电机的反电动势输出相应的检测信号。

2.如权利要求1所述的电机测试装置，其特征在于，所述主控板包括主控制器、电机驱动电路、待测电机检测电路，所述主控制器的控制端与所述电机驱动电路的受控端连接，所述电机驱动电路的输出端与所述第一电源接线端子连接，所述电机驱动电路的接地端与所述第二电源接线端子连接，所述待测电机检测电路的检测端与所述待测电机连接，所述待电机检测电路的输出端与所述主控制器的信号输入端连接。

3.如权利要求2所述的电机测试装置，其特征在于，所述待测电机检测电路包括霍尔传感器、反电动势检测电路单元、扭力传感器，所述霍尔传感器用于检测所述待测电机在所述驱动马达的驱动作用下产生的电流；所述反电动势检测电路单元用于检测所述待测电机产生的反电动势；所述扭力传感器用于检测所述待测电机产生的扭力。

4.如权利要求2所述的电机测试装置，其特征在于，所述电机驱动电路包括驱动芯片及逆变桥，所述驱动芯片的输入端与所述主控制器的PWM信号输出端连接，所述驱动芯片的输出端与所述逆变桥的受控端连接，所述逆变桥的输入端与所述驱动电源的正极端连接，所述逆变桥的输出端与所述驱动电机的线圈连接。

5.如权利要求2所述的电机测试装置，其特征在于，所述主控板还包括用于测量所述驱动电机转速的旋转变压器、用于测量所述驱动电机位置的旋转编码器，以及用于实现所述旋转变压器和所述旋转编码器与所述驱动电路电气连接的正交编码脉冲电路，所述旋转变压器和所述旋转编码器与所述驱动电路经所述正交编码脉冲电路与所述驱动电机连接。

6.如权利要求2所述的电机测试装置，其特征在于，所述主控板还包括接口电路，所述接口电路包括串行接口、以太网卡接口及USB接口；所述串行接口用于实现所述主控制器与外接RS-232/RS-485/CAN协议的通信设备通信连接；所述以太网卡接口用于将主控制器与外接TCP/IP协议的通信设备通信连接；所述主控制器通过所述USB接口与上位机连接，以实现所述主控制器与所述上位机相互通讯。

7.如权利要6所述的电机测试装置，其特征在于，所述主控板还包括信号隔离电路，所述信号隔离电路串联设置于所述主控制器及所述接口电路之间。

8.如权利要求2所述的电机测试装置，其特征在于，所述主控板还包括触摸显示屏，所述触摸显示屏的输入端和输出端分别与所述主控制器连接，所述触摸显示屏用于接收用户输入的按键指令，并将所述按键指令转换为对应的所述控制信号后输出至所述主控制器。

9.如权利要求2至8任意一项所述的电机测试装置，其特征在于，所述主控板还包括按键电路，所述按键电路的输出端与所述主控制器的按键信号输入端连接。

10.一种电机测试方法，其特征在于，所述电机测试方法包括以下步骤：

在检测到驱动电机的电机轴心与待测电机的电机轴心之间的轴心距小于预设轴心距阈值时，驱动所述驱动电机以第一预设转速运转；

获取所述待测电机的反电动势；

计算获取到所述反电动势与预设反电动势的反电动势差值；

当所述反电动势差值在预设反电动势差值范围外时，确定所述待测电机不合格。