CN109031123B - 一种直线型微特电机性能自动测试系统 - Google Patents

Abstract

一种直线型微特电机性能自动测试系统。其目的是解决当前直线型微特电机性能测试系统测量参数单一，集成度不高，测量系统自身引入误差等问题。本发明采用阻性负载和惯性负载共同构成负载加载装置，用以模拟待测电机可能面临的各种工况条件。利用本测试系统，可以直接或间接得到待测电机在各种工况下的预载荷大小、运行负载参数、输出推力、运行位移速度加速度、电机输入电压、输入电流、电机的输入输出功率、效率以及寿命。

Description

一种直线型微特电机性能自动测试系统

技术领域

本发明涉及一种电机运行多参数测量技术，主要是针对微小的直线型电机性能测试技术，具体地说是一种直线型微特电机性能自动测试系统。

背景技术

微特电机是指原理、结构、性能、作用等与常规电机不同，并且体积和输出功率都很小的电机，如超声电机等。作为当前新型电机中的比较成熟的一类微特电机，它具有低速输出力、无需齿轮减速机构、响应快、断电自锁和分辨率高等优点，因而在航空航天、机器人和微型机械等高科技领域得到了应用。目前针对超声电机测试系统的研究相对较少，并没有专门的测试装置，国内外已经出现的超声电机测试研究中有很多不足，多数超声电机测试装置之间相互独立，由于科研、生产以及测试等部门的需要，以至于通常一两个参数的采集就用一套测试系统，浪费了大量的人力资源。因此研制一种自动化程度高并且多参数的微特直线电机测试系统就迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是针对现有的直线型微特电机性能测试需要多台特种装置才能完成的问题，设计一种能在同一试验台上完成多种参数测量的直线型微特电机性能自动测试系统，采用本发明的技术方案，系统内可以同时采集较多参数，并且各参数采集较为精确。

本发明的技术方案是：

一种直线型微特电机性能自动测试系统，其特征在于它包括基座1、滑轨2、惯性负载加载装置3、电机支撑平台4、速度位移测量装置5、推力传感器6、待测电机7、预压力调节测量装置8、阻性负载加载装置9、电流传感器10、电机驱动电源11和上位机系统；所述的惯性负载加载装置3由砝码3-1和滑块3-2组成，滑块3-2安装在滑轨2上并与电机支撑平台4固定，砝码3-1放置在电机支撑平台4上，通过增减砝码3-1实现惯性负载的施加；所述的预压力调节测量装置8由预压力传感器8-1、底座8-2、调节螺栓8-3和弹簧8-4组成，底座8-2安装在电机支撑平台4上，预压力传感器8-1与待测电机7相接触，一端与调节螺栓8-3相连，另一端与预压力传感器8-1相连；所述的阻性负载加载装置9由摩擦片9-1和正压力调节机构9-2组成，摩擦片9-1安装在安装架9-3上，安装架9-3安装在滑块2上，正压力调节机构9-2通过调节螺钉9-4促使摩擦片9-1与滑轨2表面接触，通过调节正压力调节机构9-2上的弹簧螺钉9-4来挤压摩擦片9-1，从而改变摩擦力的大小，实现阻性负载的施加；所述的滑块3-2与正压力调节机构9-2固连；滑块3-2、阻性负载加载装置9均安装在滑轨2上；电机支撑平台4放在滑块3-2上；砝码3-1放置在电机支撑平台4上，待测电机7在电机支撑平台4内；预压力调节测量装置8中预压力传感器8-1端与待测电机7连接，调节螺栓8-3端与电机支撑平台4连接；推力传感器6的一端与待测电机7侧面相抵，另一端与支撑平台4连接；速度位移测量装置5由位移传感器5-1和位移传感器支架5-2组成，位移传感器支架5-2安装在滑轨2的尽头，位移传感器5-1探头正对电机支撑平台4；滑轨2、位移传感器支架5-2均固定在基座1上；电流传感器10、电压测量电路分别与电机驱动电源11输出端连接；所有测量数据均由上位机系统实时采集记录。

预压力调节测量装置8的支座8-2内有螺纹孔，放有弹簧8-4，弹簧8-4一端与调节螺栓8-3连接，一端与预压力传感器8-1连接，用以测量施加给待测电机7的预载荷；通过旋转调节螺栓8-3来挤压弹簧8-4实现预压力的施加，满足电机工作的初始条件要求。

阻性负载、惯性负载以及预压力均能独立调节，互不影响、实现待测电机各种工况的模拟；

位移传感器(5-1)信号输出端的输出电压与待测电机7位移成正比，将得到的位移数据进行差分，得到电机运行速度，再进行差分，得到电机加速度。

采用了非接触式的位移传感器，减少测量装置附加给待测电机7的额外负载。

推力传感器6安装在待测电机7与惯性负载加载装置3和阻性负载加载装置9之间，所测电机输出推力包含了电机驱动测量装置本身附加在电机上的惯性和阻性负载，极大地减小测量系统自身引起的测量误差。

基于测量得到的待测电机7的实时输出推力和速度，得到电机的输出功率；基于测量待测电机7的输入电压和电流，得到电机的输入功率，两功率之比即为电机的效率。

通过记录待测电机7失效前总运行时间或者总行程，得到电机在某工况下的寿命。

本发明的有益效果是：

（1）可以直接或间接得到待测电机在各种工况下的预载荷大小、运行负载参数、输出推力、运行位移速度加速度、电机输入电压、输入电流、电机的输入输出功率、效率以及寿命，能够满足一般直线型微特电机的性能测试要求；

（2）负载形式多样，能够轻松实现各种工况的模拟；

（3）测试系统搭建简单，结构紧凑，成本低，精度高；

（4）系统界面友好，智能化程度高。

（5）与现有的测试系统相比，本实发明可以同时采集较多参数、结构简单、测试精度高，并且上位机显示屏上可实现设定测试参数，报表打印等人机交互功能，提高了系统智能化程度和友好程度。

附图说明

图1 为本发明的直线型微特电机性能自动测试系统结构示意图。

图2为本发明电机输入电参数测量细节图。

图3为本发明的惯性负载加载装置细节图。

图4为本发明的阻性负载加载装置细节图。

图5为本发明的预压力调节测量装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实例对本发明做进一步说明。

如图1、图2所示。

一种直线型微特电机性能自动测试系统，包括图1所示的基座1、滑轨2、惯性负载加载装置3、电机支撑平台4、速度位移测量装置5、推力传感器6、待测电机7、预压力调节测量装置8、阻性负载加载装置9、以及图2所示的电流传感器10、电机驱动电源11、上位机系统等辅助模块；所述的惯性负载加载装置3细节结构如图3所示，由砝码3-1和滑块3-2组成；所述的阻性负载加载装置9细节结构如图4所示，由摩擦片9-1、正压力调节机构9-2、支架9-3和弹簧螺钉9-4组成，支架9-3安装在滑轨2上，摩擦片9-1通过正压力调节机构9-2安装在支架9-3上并与滑轨表面相接触，正压力调节机构9-2与支架9-3相连；所述的预压力调节测量装置8细节结构如图5所示，由预压力传感器8-1、底座8-2、调节螺栓8-3和弹簧8-4组成。上述部件连接关系为，所述的滑块3-2与正压力调节机构9-2固连；摩擦片9-1与滑轨2表面接触；滑块3-2、阻性负载加载装置9均安装在滑轨2上；电机支撑平台4放在滑块3-2上；砝码3-1放置在电机支撑平台4上，待测电机7安装在电机支撑平台4内；预压力调节测量装置8中预压力传感器8-1端与待测电机7连接，调节螺栓8-3端与电机支撑平台4连接；推力传感器一端与待测电机7侧面，一端与支撑平台4连接；速度位移测量装置5安装在滑轨2的尽头，位移传感器5-1探头正对电机支撑平台4；滑轨2、位移传感器支架5-2均固定在基座1上；电流传感器10、电压测量电路分别与电机驱动电源11输出端连接。所有测量数据均由上位机系统实时采集记录。

本发明的测量原理是：

如图5所示，预压力调节测量装置的支座内有螺纹孔，放有弹簧8-4，弹簧一端与调节螺栓8-3连接，一端与预压力传感器8-1连接，用以测量施加给待测电机7的预载荷；旋转调节螺栓8-3来挤压弹簧8-4实现预压力的施加，预压力传感器8-1的信号输出端与上位机系统连接，通过对测量数据进行分析处理，可以得到对电机施加的预压力值；增减砝码3-1实现惯性负载的施加以及旋转正压力调节机构9-2上的弹簧螺钉9-4来挤压摩擦片9-1，从而改变正压力来改变摩擦力的大小实现阻性负载的施加，设定好负载值后，推力传感器的信号输出端与上位机系统连接，通过对测量数据进行分析处理，可以得到电机的推力曲线；位移测量装置5中的位移传感器5-1的信号输出端的输出电压与待测电机位移成正比，将位移传感器的信号输出端与上位机系统连接，通过对测量数据进行分析处理，可以得到电机的位移曲线，并且对位移数据进行差分，可得到电机运行速度曲线，再进行差分，可得到电机加速度曲线；推力传感器6和位移传感器5-1得到实时输出推力和速度数据，通过上位机系统对数据进行处理，就可以得到电机的输出功率；电流传感器10和电压测量电路11测得电机的输入电流和电压，通过上位机系统对数据进行处理，可以得到电机的输入功率，两功率之比即可得到电机的效率曲线；同时记录待测电机失效前总运行时间或者总行程，可以得到电机在某工况下的寿命。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种直线型微特电机性能自动测试系统，其特征在于它包括基座（1）、滑轨（2）、惯性负载加载装置（3）、电机支撑平台（4）、速度位移测量装置（5）、推力传感器（6）、待测电机（7）、预压力调节测量装置（8）、阻性负载加载装置（9）、电流传感器（10）、电机驱动电源（11）和上位机系统；所述的惯性负载加载装置（3）由砝码（3-1）和滑块（3-2）组成，滑块（3-2）安装在滑轨（2）上并与电机支撑平台（4）固定，砝码（3-1）放置在电机支撑平台（4）上，通过增减砝码（3-1）实现惯性负载的施加；所述的预压力调节测量装置（8）由预压力传感器（8-1）、底座（8-2）、调节螺栓（8-3）和弹簧组成，底座（8-2）安装在电机支撑平台（4）上，一端与调节螺栓（8-3）相连，另一端与预压力传感器（8-1）相连，预压力传感器（8-1）与待测电机（7）相接触；所述的阻性负载加载装置（9）由摩擦片（9-1）和正压力调节机构（9-2）组成，摩擦片（9-1）安装在安装架（9-3）上，安装架（9-3）安装在滑轨（2）上，正压力调节机构（9-2）促使摩擦片（9-1）与滑轨（2）表面接触，通过调节正压力调节机构（9-2）上的弹簧螺钉来挤压摩擦片（9-1）与滑轨的正压力，从而改变摩擦力的大小，实现阻性负载的施加；所述的滑块（3-2）与正压力调节机构（9-2）固连；滑块（3-2）、阻性负载加载装置（9）均安装在滑轨（2）上；电机支撑平台（4）放在滑块（3-2）上；砝码（3-1）放置在电机支撑平台（4）上，待测电机（7）安装在电机支撑平台（4）内；预压力调节测量装置（8）中预压力传感器（8-1）端与待测电机（7）连接，调节螺栓（8-3）端与电机支撑平台（4）连接；推力传感器（6）的一端与待测电机（7）侧面相抵，另一端与支撑平台（4）连接；速度位移测量装置（5）由位移传感器（5-1）和位移传感器支架（5-2）组成，位移传感器支架（5-2）安装在滑轨（2）的尽头，位移传感器（5-1）探头正对电机支撑平台（4）；滑轨（2）、位移传感器支架（5-2）均固定在基座（1）上；电流传感器（10）、电压测量电路分别与电机驱动电源（11）输出端连接；所有测量数据均由上位机系统实时采集记录；预压力调节测量装置（8）的支座（8-2）内有螺纹孔，放有弹簧，弹簧一端与调节螺栓（8-3）连接，一端与预压力传感器（8-1）连接，用以测量施加给待测电机（7）的预载荷；通过旋转调节螺栓（8-3）来挤压弹簧实现预压力的施加，满足电机工作的初始条件要求。

2.根据权利要求1所述的直线型微特电机性能自动测试系统，其特征在于：阻性负载、惯性负载以及预压力均能独立调节，互不影响、实现待测电机各种工况的模拟。

3.根据权利要求1所述的直线型微特电机性能自动测试系统，其特征在于：位移传感器(5-1)信号输出端的输出电压与待测电机（7）位移成正比，将得到的位移数据进行差分，得到电机运行速度，再进行差分，得到电机加速度。

4.根据权利要求1所述的直线型微特电机性能自动测试系统，其特征在于：采用了非接触式的位移传感器，减少测量装置附加给待测电机（7）的额外负载。

5.根据权利要求1所述的直线型微特电机性能自动测试系统，其特征在于：推力传感器（6）安装在待测电机（7）与惯性负载加载装置（3）和阻性负载加载装置（9）之间，所测电机输出推力包含了电机驱动测量装置本身附加在电机上的惯性和阻性负载，极大地减小测量系统自身引起的测量误差。

6.根据权利要求1所述的直线型微特电机性能自动测试系统，其特征在于：基于测量得到的待测电机（7）的实时输出推力和速度，得到电机的输出功率；基于测量待测电机（7）的输入电压和电流，得到电机的输入功率，两功率之比即为电机的效率。

7.根据权利要求1所述的直线型微特电机性能自动测试系统，其特征在于通过记录待测电机（7）失效前总运行时间或者总行程，得到电机在某工况下的寿命。

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