CN108918993B - 一种构造新颖并满足电磁兼容测试指标的电机测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种构造新颖并满足电磁兼容测试指标的电机测试系统，其特征在于，包括放置控制电脑的测试间及放置有电机测试设备的一间微波暗室，其中，电机测试设备包括：台架，测试负载、控制设备及待测电机均设于同一台架上；屏蔽罩壳；连接轴，连接轴穿过屏蔽罩壳后将位于屏蔽罩壳外的待测电机与测试负载相联结，连接轴外套有迷宫式轴承套，通过迷宫式轴承套的迷宫式结构抑制测试负载轴承出口处的电磁干扰；测试间内的控制电脑与微波暗室的控制设备通过光纤相连。本发明提供了一种移动式的电机测试系统，并且将干扰源与被测设备完全隔离，满足电机电磁兼容测试的标准要求。

Description

一种构造新颖并满足电磁兼容测试指标的电机测试系统

技术领域

本发明涉及一种用于测量电机电磁兼容指标的电机测试系统。

背景技术

随着国家和公众环保意识的增强，新能源汽车在国内已经开始越来越普及。国家同时颁布了一系列标准与法规来规范新能源汽车的性能指标，其中就有整车与车内各零部件的电磁兼容测试标准。现在看来，电动汽车的电磁兼容要求越来越趋于严格和规范化。作为新能源汽车的“心脏”，电动发动机在未来取代燃油发动机已是大势所趋。但是，毕竟电动发动机与传统的燃油发动机构造与机理大相径庭，其很多性能指标不能够参考成熟的燃油发动机，需要借助各种测试设备测量获取。

电磁干扰是电磁波，它可通过多种途径进行传播，非常难以控制。要想准确获得被测设备的电磁兼容测试数据，就需要将被测设备与干扰源完全隔离。根据这种思路，如图1所示，传统的电机电磁兼容测试系统是将干扰源-涡流制动器 (测试负载)与控制设备放置于房间A，待测电机与接收天线放置于房间B，两个房间之间的金属墙壁作为屏蔽体。这种情况下，房间A内干扰源-涡流制动器与控制设备产生的电磁干扰被金属墙壁完全隔离，房间B内接收天线接收到的只有电机的电磁干扰，测试结果最为准确。但是，这种方案存在一个很大的缺陷：该方案需要在屏蔽暗室建造之前就必须规划好相关设计。对于已经运营的屏蔽暗室，添置该方案的电机测试系统无异天方夜谭。它需要拆掉已有的暗室墙壁并重新规划房间配置，工作量太大，后续还可能会遇到重新基建后暗室性能不达标的情况。而且，如图1所示的方案固定做死在墙壁内，万一遇到突发情况不能进行紧急转场。

发明内容

本发明的目的是提供一种对屏蔽室的结构无特殊要求的电机测试系统。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种构造新颖并满足电磁兼容测试指标的电机测试系统，其特征在于，包括放置控制电脑的测试间及放置有电机测试设备的一间微波暗室，其中，电机测试设备包括：

台架，测试负载、控制设备及待测电机均设于同一台架上；

屏蔽罩壳，设于台架上的测试负载及控制设备被屏蔽罩壳完全罩住，屏蔽罩壳与台架的连接处电磁干扰屏蔽结构，用于防止测试负载产生的电磁干扰通过屏蔽罩壳与台架之间的缝隙辐射到外部环境中；

连接轴，连接轴穿过屏蔽罩壳后将位于屏蔽罩壳外的待测电机与测试负载相联结，连接轴外套有迷宫式轴承套，通过迷宫式轴承套的迷宫式结构抑制测试负载轴承出口处的电磁干扰；

测试间内的控制电脑与微波暗室的控制设备通过光纤相连。

优选地，所述台架包括底架及设于底架上的台面；在底架上设有叉车横杆，叉车可利用该叉车横杆将所述台架转移；在台面上设有用于固定所述待测电机的电机固定轨道。

优选地，所述电磁干扰屏蔽结构包括设于所述台架上的至少两圈屏蔽材料镶嵌槽一，屏蔽材料镶嵌槽一内设有屏蔽材料，当所述屏蔽罩壳将所述测试负载及所述控制设备罩住，并与所述台架后，屏蔽材料受到所述屏蔽罩壳挤压形变形成至少两道连续无缝隙的屏蔽金属层。

优选地，所述屏蔽罩壳采用铸铁材质制成，在所述屏蔽罩壳的两侧设有把手，在所述屏蔽罩壳的顶部设有吊环。

优选地，所述迷宫式轴承套包括轴承套、轴套一、轴套二、轴承一、轴承二、轴承盖、轴承压板、压块及紧固螺母；所述连接轴穿设于轴承套内；轴承套的后端由轴承盖封闭；轴承套的前端设有相互咬合的压块及轴承压板，并由紧固螺母锁紧；在轴承盖与咬合的压块、轴承压板之间设有轴承二及轴承一，轴承二及轴承一套设在所述连接轴外；在轴承二及轴承一与之间设有轴套一及轴套二，轴套一套设在所述连接轴外，轴套二套设在轴套一外。

优选地，所述测试负载包括带有水冷系统的电涡流制动器，水冷系统分别经由进水管及出水管连接水循环供水系统，在进水管及出水管上设有连接管，连接管内固定有金属管网。

优选地，由电源滤波器为所述控制设备提供工作电源，所述控制设备包括控制模块、功率放大器、光纤中继器，控制模块的功率输出端连接功率放大器；控制模块的控制信号端连接光纤中继器，光纤中继器与光纤相连，光纤穿过所述台架后与光电转换设备相连，光电转换设备连接所述控制电脑，光纤穿过所述台架的部位外套设有截止波导管。

优选地，所述连接轴由轴承支架支撑，轴承支架被屏蔽罩壳罩住，轴承支架上面向屏蔽罩壳的一面上开有至少两圈屏蔽材料镶嵌槽二，屏蔽材料镶嵌槽二内设有屏蔽材料，屏蔽罩壳与轴承支架连接固定后，屏蔽材料镶嵌槽二内的屏蔽材料受到屏蔽罩壳挤压形变形成连续无缝隙的屏蔽金属层，防止测试负载产生的电磁干扰通过屏蔽罩壳与轴承支架之间的缝隙辐射到外部环境中。

本发明创造性的使用下述方法来抑制系统内的电磁干扰：

1)台面上铣出两道屏蔽材料镶嵌槽，分别位于屏蔽罩壳壁的两侧，镶嵌槽两侧分布紧固螺丝孔。当屏蔽罩壳盖上时，借助罩壳自身的重力以及紧固螺丝的应力，会压迫屏蔽材料使其成为两层连续无缝隙的金属屏蔽层，隔绝电磁干扰；

2)轴承出口处采用特殊设计，以轴承支架作为支点，在支架后端设计轴承套，内有迷宫设计，电磁干扰通过该段路径时会经历一系列折射反射，大大衰减。同时在轴承支架前端同样铣出两道屏蔽材料镶嵌槽。镶嵌槽两侧分布紧固螺丝孔。当屏蔽罩壳盖上时，借助罩壳自身的重力以及紧固螺丝的应力，会压迫屏蔽材料使其成为两层连续无缝隙的金属屏蔽层，隔绝电磁干扰；

3)通过光电转换设备，将RS485信号先转化成光信号，在暗室内以光纤作为载体进行传输，光传输不产生电磁干扰。当光纤进入测试间后，再通过光电转换设备将光信号转换为RS485信号，再进入控制电脑进行操作。

4)系统的电源线出口处需要加装电源滤波器，该滤波器对干扰的衰减性能有很高的要求。同时该滤波器安装时要求安装面紧贴台面和控制箱，防止电磁干扰从缝隙处泄露。

5)在出入水管于台面的开孔处加装铜金属管网，该管网上孔隙根据截止波导原理进行相应计算，使测试频段最高频率干扰不会泄露出去。

本发明提供了一种移动式的电机测试系统，并且将干扰源与被测设备完全隔离，满足电机电磁兼容测试的标准要求。

附图说明

图1为传统的电机电磁兼容测试系统示意图；

图2为移动式的电机测试系统需要解决的问题示意图；

图3为本发明的总体结构示意图；

图4为本发明的总体结构示意图(仰视)；

图5为将屏蔽罩壳移除后的本发明的示意图；

图6为迷宫式轴承套的安装部位示意图，即图5中的A部分的另一视角示意图；

图7为迷宫式轴承套的结构示意图；

图8为金属管网的结构示意图；

图9为控制设备示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图2所示，若将现有的固定式的电机测试系统改为移动式的电机测试系统虽然可以带来各种便利，但也绕不开电磁兼容的核心问题：如何将干扰源与被测设备完全隔离。电磁干扰“无孔不入”，系统内又有众多干扰源，缺少了金属墙壁的屏蔽隔离，系统接合处存在的任何孔缝泄漏的电磁干扰都会影响最终的测试结果。根据系统的加工工艺和工作原理，系统自身产生的电磁干扰如下：

1)屏蔽罩壳与台面的缝隙处泄露的电磁干扰。理想状况下，罩壳与台面是紧密贴合的。但受限于加工工艺，屏蔽罩壳与台面之间实际上会存在大量的缝隙，造成电磁干扰泄露。2)轴承出口处的缝隙泄露的电磁干扰。由于轴承在高速转动过程中会发生偏移，因此罩壳上开的孔径会大于轴承直径。该缝隙泄漏的电磁干扰也需要加以控制。3)控制电脑与系统的控制设备之间的传输的是RS485信号，该信号具有丰富的高频分量，不进行处理的话危害严重。4)系统内部的仪器仪表通过外部220V电源进行供电，这些仪器仪表都是危害性很大的干扰源，电源线也需要治理。5)涡流制动器通过水冷方式进行散热，出水管会带出系统内的电磁干扰。需要进行治理。

结合图3及图4为了解决上述问题，本发明提供的一种构造新颖并满足电磁兼容测试指标的电机测试系统包括台架1、屏蔽罩壳2、连接轴3、轴承支架4、电涡流制动器5、控制设备6和电源滤波器7。

台架1包括底架及固定在底架上的台面。台面的前部有电机固定轨道8，待测试电机可通过相应的电机夹具进入电机固定轨道8并锁紧固定。结合图5，台面的后部为屏蔽材料镶嵌槽一9-1与紧固螺丝孔10，共有两道屏蔽材料镶嵌槽9。将屏蔽材料放置于屏蔽材料镶嵌槽一9-1内。屏蔽罩壳2采用铸铁材质，质量大，当屏蔽罩壳2盖上，并用螺钉穿过紧固螺丝孔10将屏蔽罩壳2与台架1相互锁紧后，屏蔽材料会受到屏蔽罩壳2的重力影响而被挤压变形，从而形成两道连续无缝隙的屏蔽金属层。屏蔽金属层可以防止被屏蔽罩壳2罩住的电涡流制动器5 产生的电磁干扰通过屏蔽罩壳2与台面之间的缝隙辐射到外部环境中。在底架的中部有叉车横杆11，可通过叉车将台架1及其上的设备整体移动。台架1末端留有接地线12，用于进行接地。

屏蔽罩壳2用于将电涡流制动器5、控制设备6及电源滤波器7罩住。与电源滤波器7相连的电源18穿过台架1后向外引出。由于屏蔽罩壳2采用铸铁材质，质量大，因此需要在屏蔽罩壳2的两侧留有的把手13，并且在屏蔽罩壳2 的顶部留有的吊环14，用于进行搬运或吊装。屏蔽罩壳2的前端开有圆孔，连接轴3的一端穿过该圆孔后与位于屏蔽罩壳2外部的待测电机轴承相连，另一端与电涡流制动器5相联结。屏蔽罩壳2的圆孔周围有紧固螺丝孔10，所有紧固螺丝孔10呈圆形排列，紧固螺钉配合紧固螺丝孔10实现屏蔽罩壳2与轴承支架 4之间的无缝贴合。

轴承支架4同样被屏蔽罩壳2罩住，是支撑连接轴3的“桥墩”。它前端有两道圆形的屏蔽材料镶嵌槽二9-2和紧固螺丝孔10，屏蔽材料放置于屏蔽材料镶嵌槽二9-2内。当屏蔽罩壳2被盖上并用螺钉锁紧后，屏蔽材料镶嵌槽二9-2内的屏蔽材料会受到屏蔽罩壳2挤压形变形成两道连续无缝隙的屏蔽金属层，防止电涡流制动器5产生的电磁干扰通过屏蔽罩壳2与轴承支架4之间的缝隙辐射到外部环境中。

连接轴3是待测电机与电涡流制动器5之间的纽带，它将电涡流制动器5 产生的扭矩传递到测试电机。结合图6连接轴3的后端带有迷宫式轴承套15，电磁干扰通过迷宫式轴承套15的迷宫式结构会经历一系列折射反射，因此从轴承处泄露出的电磁干扰会大大衰减，达到抑制电涡流制动器5轴承出口处的电磁干扰的目的。

结合图7，迷宫式轴承套15包括轴承套19、轴套一20、轴套二21、轴承一 22、轴承二23、轴承盖24、轴承压板25、压块26及紧固螺母27。首先，将轴承一22放入轴承套19，再在轴承套19的尾端放置轴承盖24，并用紧固螺钉锁紧。接下来在轴承套19前端依次放入轴套一20、轴套二21和轴承二23。然后放入轴承压板25，并用紧固螺钉锁紧后再穿入连接轴3。最后在前端放入压块 26，并旋入紧固螺母27旋紧。

电涡流制动器5用于充当测试电机的“负载”。在本实施例中，电涡流制动器5采用水冷系统，水冷系统分别经由进水管及出水管连接水循环供水系统。在进水管及出水管上加装金属管网16，结合图8，具体结构为：金属管网16位于连接管28内，连接管28内壁攻螺纹，上下侧的进水管或出水管外壁攻螺纹，将进水管或出水管旋入连接管28内，压紧金属管网16，使金属管网16良好接地，增强屏蔽效果。本发明在水冷系统的进出水管处加装金属管网，利用截止波导原理将系统进出水处泄露的电磁干扰加以抑制。

电源经由电源滤波器7为控制设备6提供工作电源。电源滤波器7放置在系统电路最前端，与试验室220V～电源线18相连。电源滤波器7的差模抑制能力要求高，需要电源线上的传导干扰衰减至最低。在安装上，电源滤波器7要求紧贴台架1和用于安装控制设备6的箱体，防止辐射干扰从缝隙处泄露。

本发明的控制设备6是整套系统的“大脑”，包括了各种仪表与仪器设备，有：控制模块29、功率放大器30、扭矩采集仪、光纤中继器31以及开关电源等。控制模块29的功率输出端连接功率放大器30。控制设备6内的功率放大器30通过外部软件的控制产生励磁电流，励磁电流在电涡流制动器5内部产生反向扭矩，该扭矩可模拟电机实际工作时受到的作用力，使电机在试验室里带载工作。测试人员通过远程控制功率放大器30来控制电涡流制动器5产生的扭矩。扭矩采集仪将采集到的扭矩数据反馈到控制电脑的屏幕上，使测试人员判断状态是否正确。

控制模块29的控制信号端连接光纤中继器31，光纤中继器31与光纤33相连，光纤33穿过台架1后与光电转换设备相连，光电转换设备连接控制电脑。光纤中继器31将接收信号(功率放大器)与发送信号(扭矩采集仪)从RS485 格式转化为光信号，通过光纤33传输到控制电脑，可以避免直接以RS485格式传输信号产生的电磁干扰影响测试结果。

开关电源为光纤中继器供电，它与功率放大器的电源线一起连接至电源滤波器7，电源线上的传导干扰被电源滤波器衰减至最低。

光纤33穿过台架1的部位外套设有截止波导管32。截止波导管32中间有通孔，下部为螺纹，中间部位有台阶。上下部分长度各为70mm以上。安装时，将截止波导管32旋入台架1上相应的螺纹孔中，旋紧后再将光纤33 穿入通孔，以此方式穿过台架1。上部通孔还需要装入导电橡皮，更好的堵住孔隙。功率放大器30和光纤中继器31均位于用于放置控制模块29的箱体内。箱体为全金属箱体，各边接缝处用焊锡全部封住，可防止内部仪器仪表的辐射干扰泄露出箱体。配电箱配有U型罩，待所有仪器安装固定完毕后密封，防止电磁干扰泄露。

Claims (7)

1.一种构造新颖并满足电磁兼容测试指标的电机测试系统，其特征在于，包括放置控制电脑的测试间及放置有电机测试设备的一间微波暗室，其中，电机测试设备包括：

台架(1)，测试负载、控制设备及待测电机均设于同一台架(1)上；

屏蔽罩壳(2)，设于台架(1)上的测试负载及控制设备被屏蔽罩壳(2)完全罩住，屏蔽罩壳(2)与台架(1)的连接处设有电磁干扰屏蔽结构，用于防止测试负载产生的电磁干扰通过屏蔽罩壳(2)与台架(1)之间的缝隙辐射到外部环境中；

连接轴(3)，连接轴(3)穿过屏蔽罩壳(2)后将位于屏蔽罩壳(2)外的待测电机与测试负载相联结，连接轴(3)外套有迷宫式轴承套(15)，通过迷宫式轴承套(15)的迷宫式结构抑制测试负载轴承出口处的电磁干扰；所述迷宫式轴承套(15)包括轴承套(19)、轴套一(20)、轴套二(21)、轴承一(22)、轴承二(23)、轴承盖(24)、轴承压板(25)、压块(26)及紧固螺母(27)；所述连接轴(3)穿设于轴承套(19)内；轴承套(19)的后端由轴承盖(24)封闭；轴承套(19)的前端设有相互咬合的压块(26)及轴承压板(25)，并由紧固螺母(27)锁紧；在轴承盖(24)与咬合的压块(26)、轴承压板(25)之间设有轴承二(23)及轴承一(22)，轴承二(23)及轴承一(22)套设在所述连接轴(3)外；在轴承二(23)与轴承一(22)之间设有轴套一(20)及轴套二(21)，轴套一(20)套设在所述连接轴(3)外，轴套二(21)套设在轴套一(20)外；测试间内的控制电脑与微波暗室的控制设备通过光纤(33)相连。

2.如权利要求1所述的一种构造新颖并满足电磁兼容测试指标的电机测试系统，其特征在于，所述台架(1)包括底架及设于底架上的台面；在底架上设有叉车横杆(11)，叉车可利用该叉车横杆(11)将所述台架(1)转移；在台面上设有用于固定所述待测电机的电机固定轨道(8)。

3.如权利要求1所述的一种构造新颖并满足电磁兼容测试指标的电机测试系统，其特征在于，所述电磁干扰屏蔽结构包括设于所述台架(1)上的至少两圈屏蔽材料镶嵌槽一(9-1)，屏蔽材料镶嵌槽一(9-1)内设有屏蔽材料，当所述屏蔽罩壳(2)将所述测试负载及所述控制设备罩住，并与所述台架(1)固定后，屏蔽材料受到所述屏蔽罩壳(2)挤压形变形成至少两道连续无缝隙的屏蔽金属层。

4.如权利要求3所述的一种构造新颖并满足电磁兼容测试指标的电机测试系统，其特征在于，所述屏蔽罩壳(2)采用铸铁材质制成，在所述屏蔽罩壳(2)的两侧设有把手(13)，在所述屏蔽罩壳(2)的顶部设有吊环(14)。

5.如权利要求1所述的一种构造新颖并满足电磁兼容测试指标的电机测试系统，其特征在于，所述测试负载包括带有水冷系统的电涡流制动器(5)，水冷系统分别经由进水管及出水管连接水循环供水系统，在进水管及出水管上设有连接管(28)，连接管(28)内固定有金属管网(16)。

6.如权利要求1所述的一种构造新颖并满足电磁兼容测试指标的电机测试系统，其特征在于，由电源滤波器(7)为所述控制设备提供工作电源，所述控制设备包括控制模块(29)、功率放大器(30)、光纤中继器(31)，控制模块(29)的功率输出端连接功率放大器(30)；控制模块(29)的控制信号端连接光纤中继器(31)，光纤中继器(31)与光纤(33)相连，光纤(33)穿过所述台架(1)后与光电转换设备相连，光电转换设备连接所述控制电脑，光纤(33)穿过所述台架(1)的部位外套设有截止波导管(32)。

7.如权利要求1所述的一种构造新颖并满足电磁兼容测试指标的电机测试系统，其特征在于，所述连接轴(3)由轴承支架(4)支撑，轴承支架(4)被屏蔽罩壳(2)罩住，轴承支架(4)上面向屏蔽罩壳(2)的一面上开有至少两圈屏蔽材料镶嵌槽二(9-2)，屏蔽材料镶嵌槽二(9-2)内设有屏蔽材料，屏蔽罩壳(2)与轴承支架(4)连接固定后，屏蔽材料镶嵌槽二(9-2)内的屏蔽材料受到屏蔽罩壳(2)挤压形变形成连续无缝隙的屏蔽金属层，防止测试负载产生的电磁干扰通过屏蔽罩壳(2)与轴承支架(4)之间的缝隙辐射到外部环境中。

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