CN111025148B - 测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置，涉及到可以检测在不同的环境下，为实现发电效率最大化，可以在多个自由度自由转动的球形电机性能检测装置领域，例如：风力发电机检测装置、水利发电机检测装置，以及所有转轴可以偏转的发电机。通过本试验装置可以大幅度简化试验的工作量、缩减试验的时间，最重要的是提高试验结果的准确性。此试验装置是通过滑块实现驱动电机在偏转方向的角度调节，通过轴承外套在轴承上的旋转实现驱动电机在圆周方向的角度调节；当调到需要的角度值时，锁紧各锁紧螺栓，驱动电机带动驱动轴转动从而带动球形发电机的转动，实现对球形发电机发电性能的测试。

Description

测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置

技术领域

本发明涉及多自由度的球形发电机性能试验领域，具体涉及一种测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置。

背景技术

随着现在工业的发展，对电机的要求也越来越高，单从实现的自由度上来说，传统的单自由度电机，要实现两个自由度及以上的运动要通过两个或者多个电机通过复杂色机械结构连接，这样必然会造成结构的庞大、重量重、累计误差大。因此多自由度的球形电机的发展彻底解决了这些问题，但是多自由度球形电机的自由度不唯一给检测其性能的造成了不小的困难。为了能简单、方便的检测球形电机的性能，本发明提供了一套装置运行原理相对简单、重量轻、便于制造和控制简单的检测方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是测量球形发电机在不同偏转角度、不同圆周角度和不同转速时发电性能，目标是克服球形发电机的多自由度性带来的测量发电性能困难的难题。同时减轻了重量，减小了测量机构的复杂程度，大幅度简化了试验的工作量，缩短试验时间，最重要的是提高了试验结果的准确性。将其推广将为大部分测量多自由度电机的性能带来方便，大幅度提高多自由度电机的经济效益。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案：一种测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置，偏转机构和圆周旋转机构相结合的方式实现在规定的立体空间任意角度对发电机的测量。驱动电机可随调节滑块在滑槽内偏转、承载试验装置运动部分零部件的轴承外套和分体式测试底座；所述驱动电机属于伺服电机，依靠螺栓紧固件装配在调节滑块上，要求该电机有占用空间小、运行平滑准确并具有高效响应的特性；所述轴承外套上安装着测量球形发电机空间角度的偏转运动装置和圆周运动装置，当要求测量球形发电机在某一角度的性能时，只需将偏转装置和圆周运动装置调节到位并锁死，即可启动驱动电机；所述测试底座主要由轴承座、测试系统安装架、电机支撑架和台架底座四部分组成，其中测试系统安装架和电机支撑架通过定位销定位，配合螺栓与台架底座刚性连接，以保证测量数据的准确性。所述电机支撑架上通过螺栓和弹垫安装着球形发电机，主要作用是对球形发电机的位置作出限定；所述轴承座是一圆环，通过止口配合，紧固在测试系统安装架上；所述大深沟球轴承安装在轴承座上，轴承外套套于轴承外圈上，并用轴承压板配合螺钉拧紧；所述圆刻度盘安装在轴承外套的圆槽内，圆刻度盘盘指针安装在轴承座上；所述中分刻度盘安装在滑槽的槽口外壁上，中分刻度盘指针装配在调节滑块安装孔上；所述驱动电机的输出轴与驱动轴之间通过连接套连接，平键限位，驱动轴与球形发电机的输入轴之间采用双膜片联轴器连接。

进一步地，大深沟球轴承通过热套的方式安装在轴承座上。轴承外套装于轴承外圈上，并用轴承压板配合螺钉拧紧，实现轴承外套带动旋转部分的旋转，即实现带动的驱动电机、旋转机构和整个偏转机构的圆周旋转，以指示圆周方向的刻度。

进一步地，所述圆刻度盘通过胶水粘贴在轴承外套的圆槽内，规定竖直向上为0度方向，刻度盘为360度圆周方向均布，圆刻度盘中心在轴承外套的中心线上；圆刻度盘指针安装在轴承座上，所指示的刻度就是整个圆周运动机构旋转的角度。

进一步地，所述测试系统安装架有若干以中心圆孔为分度圆的小圆孔，相邻两个小孔间隔5度，在试验时圆周方向紧固螺栓穿过小圆孔并旋紧在轴承外套上，用以调节、固定圆周方向的角度。圆周方向的最小分度值是5度，如需改变最小分度值只需改变测试系统安装架上小圆孔之间的角度即可。

进一步地，所述固定调节滑块的滑槽上有对称的分布的腰形槽和若干相互间隔5度的小圆孔，在试验时偏转方向紧固螺栓穿过腰形槽和小圆孔，紧固在调节滑块上，实现驱动电机在偏转方向上的调节与固定。偏转方向的调节最小分度值是5度，如需改变最小分度值只需改变滑槽上小圆孔之间的角度即可。

进一步地，所述偏转方向的角度调节是通过调节滑块顺着滑槽做偏转运动实现的；偏转运动中心与球形发电机的球形保持重合。

进一步地，所述中分刻度盘用胶水粘贴在滑槽的槽口外壁上，其圆心与槽口的轴线重合。中分刻度盘的角度范围为-20度至+20度，0刻度线与滑槽的对称轴线重合。

进一步地，所述安装在调节滑块上的中分刻度盘指针指示就是整个偏转运动机构偏转的角度。

进一步地，所述驱动电机的输出轴与驱动轴刚性连接，驱动轴与球形发电机的输入轴之间采用柔性连接，即：驱动电机的输出轴与驱动轴之间通过连接套连接，平键限位，驱动轴与球形发电机的输入轴之间采用双膜片联轴器连接，以减小由于驱动电机输出轴与球形发电机输入轴之间同轴度值过大带来的扰动，也减小了由于驱动电机的启动时扭矩瞬间变化很大对球形发电机的冲击。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明具有检测范围广的优点。传统检测装置往往只能检测某一位置的电机参数，其他位置的电机参数又需要通过调整检测装置位置进行测量。而本发明可以在不改变试验装置和球形发电机的空间位置的情况下，只要调整偏转机构和圆周旋转机构就可以在设计的合理范围内测量任一点的电机性能参数，克服了传统技术难以检测球形发电机运动时空间位置多样化的难题。

(2)本发明具有检测数据准确的优点。当需要测量空间某一位置的发电机性能参数时，传统检测装置需要借助外部测量工具来标定是否在要求的位置上，就会引入不必要的位置误差，造成测量数据的不准确，本试验装置则可以直接从刻度盘中读出位置数据，并准确记录该位置的电机数据。

(3)本发明试验装置结构简单，适用各种类型的球形发电机的检测。偏转机构和圆周旋转机构相互独立，互不干扰，保证了试验结果的准确性。

附图说明

图1为本发明一种测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置二维总成示意图，其中，图1(a)为试验装置总成主视图，图1(b)为试压装置总成左视图；1为驱动电机；2为调节滑块；3为偏转方向紧固螺栓；4为平键；5为连接套；6为滑槽；7为轴承外套；8为大深沟球轴承；9为轴承压板；10为驱动轴；11为球形发电机；12为圆刻度盘；13为圆刻度盘指针；14为轴承压板紧固螺钉；15为测试底座；16为双膜片联轴器；17为圆周方向紧固螺栓；18为中分刻度盘；19为中分刻度盘指针；

图2为测试底座二维模型，其中，图2(a)为测试底座主视图，图2(b)为测试底座左视图；其中，15a为轴承座；15b为测试系统安装架；15c为电机支撑架；15d为台架底座；15e为定位销；

图3为测试底座三维模型；

图4为试验装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

如图1所示，本发明一种测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置，包括：驱动电机1，调节滑块2，偏转方向紧固螺栓3，平键4，连接套5，滑槽6，轴承外套7，大深沟球轴承8，轴承压板9，驱动轴10，球形发电机11，圆刻度盘12，圆刻度盘指针13，轴承压板紧固螺钉14，测试底座15，双膜片联轴器16，圆周方向紧固螺栓17，中分刻度盘18和中分刻度盘指针19；驱动电机1可随调节滑块2在滑槽6内偏转，承载试验装置运动部分零部件的轴承外套7和分体式测试底座15。所述驱动电机1属于伺服电机，依靠螺栓紧固件装配在调节滑块2上，要求该电机有占用空间小、运行平滑准确并具有高效响应的特性。所述轴承外套7上安装着测量球形发电机11空间角度的偏转运动装置和圆周运动装置，当要求测量球形发电机在某一角度的性能时，只需将偏转装置和圆周运动装置调节到位并锁死，即可启动驱动电机1。所述测试底座15主要由轴承座15a、测试系统安装架15b、电机支撑架15c和台架底座15d四部分组成，其中测试系统安装架15b和电机支撑架15c通过定位销15e定位，配合螺栓与台架底座15d刚性连接，以保证测量数据的准确性；所述电机支撑架15c上通过螺栓和弹垫安装着球形发电机11，主要作用是对球形发电机的位置作出限定；所述轴承座15a是一圆环，通过止口配合，紧固在测试系统安装架15b上；所述大深沟球轴承8安装在轴承座15a上，轴承外套7套于轴承外圈上，并用轴承压板9配合螺钉拧紧；所述圆刻度盘12安装在轴承外套7的圆槽内，圆刻度盘盘指针13安装在轴承座15a上；所述中分刻度盘18安装在滑槽6的槽口外壁上，中分刻度盘指针19装配在调节滑块2安装孔上；所述驱动电机1的输出轴与驱动轴10之间通过连接套5连接，平键4限位，驱动轴与球形发电机11的输入轴之间采用双膜片联轴器16连接。

测试底座15中的轴承座15a是一圆环，通过止口配合，紧固在测试系统安装架上15b。大深沟球轴承8通过热套安装在15a轴承座上。轴承外套7套于轴承外圈上，并用轴承压板9配合螺钉拧紧，实现轴承外套带动旋转部分的旋转，即实现带动的驱动电机1、旋转机构和整个偏转机构的圆周旋转，以指示圆周方向的刻度。

圆刻度盘12通过胶水粘贴在轴承外套7的圆槽内，规定竖直向上为0度方向，刻度盘为360度圆周方向均布，圆刻度盘12中心在轴承外套7中心线上；圆刻度盘指针13安装在轴承座15a上，所指示的刻度就是整个圆周运动机构旋转的角度。

测试系统安装架15b有若干以中心圆孔为分度圆的小圆孔，相邻两个小孔间隔5度，在试验时圆周方向紧固螺栓17穿过小圆孔并旋紧在轴承外套7上，用以调节、固定圆周方向的角度。圆周方向的最小分度值是5度，如需改变最小分度值只需改变测试系统安装架15b上小圆孔之间的角度即可。

固定调节滑块2的滑槽6上有对称的分布的腰形槽和若干相互间隔5度的小圆孔，在试验时偏转方向紧固螺栓3穿过腰形槽和小圆孔，紧固在调节滑块2上，实现驱动电机1在偏转方向上的调节与固定。偏转方向的调节最小分度值是5度，如需改变最小分度值只需改变滑槽6上小圆孔之间的角度即可。

偏转方向的角度调节是通过调节滑块2顺着滑槽6做偏转运动实现的；偏转运动中心与球形发电机的球心保持重合。

中分刻度盘18用胶水粘贴在滑槽6的槽口外壁上，其圆心与槽口的轴线重合。中分刻度盘18的角度范围为-20度至+20度，0刻度线与滑槽6的对称轴线重合。

安装在调节滑块2上的中分刻度盘指针19指示刻度就是整个偏转运动机构偏转的角度。

驱动电机1的输出轴与驱动轴10刚性连接，驱动轴10与球形发电机11的输入轴之间采用柔性连接，即：驱动电机1的输出轴与驱动轴10之间通过连接套5连接，平键4限位，驱动轴10与球形发电机11的输入轴之间采用双膜片联轴器16连接，以减小由于驱动电机1输出轴与球形发电机11输入轴之间同轴度值过大带来的扰动，也减小了由于驱动电机1的启动时扭矩瞬间变化很大对球形发电机11的冲击。

Claims (9)

1.一种测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置，其特征在于：包括驱动电机(1)，调节滑块(2)，偏转方向紧固螺栓(3)，平键(4)，连接套(5)，滑槽(6)，轴承外套(7)，大深沟球轴承(8)，轴承压板(9)，驱动轴(10)，球形发电机(11)，圆刻度盘(12)，圆刻度盘指针(13)，轴承压板紧固螺钉(14)，测试底座(15)，双膜片联轴器(16)，圆周方向紧固螺栓(17)，中分刻度盘(18)和中分刻度盘指针(19)；驱动电机(1)可随调节滑块(2)在滑槽(6)内偏转，承载试验装置运动部分零部件的轴承外套(7)和分体式测试底座(15)，所述驱动电机(1)属于伺服电机，依靠螺栓紧固件装配在调节滑块(2)上，所述轴承外套(7)上安装着测量球形发电机(11)空间角度的偏转运动装置和圆周运动装置，当要求测量球形发电机(11)在某一角度的性能时，只需将偏转运动装置和圆周运动装置调节到位并锁死，即可启动驱动电机(1)；所述测试底座(15)主要由轴承座(15a)、测试系统安装架(15b)、电机支撑架(15c)和台架底座(15d)四部分组成，其中测试系统安装架(15b)和电机支撑架(15c)通过定位销(15e)定位，配合螺栓与台架底座(15d)刚性连接，以保证测量数据的准确性；所述电机支撑架(15c)上通过螺栓和弹垫安装着球形发电机(11)，作用是对球形发电机的位置作出限定；所述轴承座(15a)是一圆环，通过止口配合，紧固在测试系统安装架(15b)上；所述大深沟球轴承(8)安装在轴承座(15a)上，轴承外套(7)套于轴承外圈上，并用轴承压板(9)配合螺钉拧紧；所述圆刻度盘(12)安装在轴承外套(7)的圆槽内，圆刻度盘指针(13)安装在轴承座(15a)上；所述中分刻度盘(18)安装在滑槽(6)的槽口外壁上，中分刻度盘指针(19)装配在调节滑块(2)安装孔上；所述驱动电机(1)的输出轴与驱动轴(10)之间通过连接套(5)连接，平键(4)限位，驱动轴与球形发电机(11)的输入轴之间采用双膜片联轴器(16)连接。

2.根据权利要求1所述的一种测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置，其特征在于：大深沟球轴承(8)通过热套安装在轴承座(15a)上，轴承外套(7)套于轴承外圈上，并用轴承压板(9)配合螺钉拧紧，实现轴承外套带动旋转部分的旋转，即实现带动的驱动电机(1)、圆周运动装置和偏转运动装置的圆周旋转，以指示圆周方向的刻度。

3.根据权利要求1所述的一种测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置，其特征在于：圆刻度盘(12)通过胶水粘贴在轴承外套(7)的圆槽内，规定竖直向上为0度方向，刻度盘为360度圆周方向均布，圆刻度盘(12)中心在轴承外套(7)中心线上；圆刻度盘指针(13)安装在轴承座(15a)上，所指示的刻度就是圆周运动装置旋转的角度。

4.根据权利要求1或2所述的一种测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置，其特征在于：测试系统安装架(15b)有若干以中心圆孔为分度圆的小圆孔，相邻两个小孔间隔5度，在试验时圆周方向紧固螺栓(17)穿过小圆孔并旋紧在轴承外套(7)上，用以调节、固定圆周方向的角度，圆周方向的最小分度值是5度，如需改变最小分度值只需改变测试系统安装架(15b)上小圆孔之间的角度即可。

5.根据权利要求1所述的一种测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置，其特征在于固定调节滑块(2)的滑槽(6)上有对称的分布的腰形槽和若干相互间隔5度的小圆孔，在试验时偏转方向紧固螺栓(3)穿过腰形槽和小圆孔，紧固在调节滑块(2)上，实现驱动电机(1)在偏转方向上的调节与固定，偏转方向的调节最小分度值是5度，如需改变最小分度值只需改变滑槽(6)上小圆孔之间的角度即可。

6.根据权利要求1或5所述的一种测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置，其特征在于：偏转方向的角度调节是通过调节滑块(2)顺着滑槽(6)做偏转运动实现的；偏转运动中心与球形发电机的球心保持重合。

7.根据权利要求6所述的一种测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置，其特征在于：中分刻度盘(18)用胶水粘贴在滑槽(6)的槽口外壁上，其圆心与槽口的轴线重合，中分刻度盘(18)的角度范围为-20度至+20度，0刻度线与滑槽(6)的对称轴线重合。

8.根据权利要求7所述的一种测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置，其特征在于：安装在调节滑块(2)上的中分刻度盘指针(19)指示刻度就是偏转运动装置偏转的角度。

9.根据权利要求1所述的一种测量球形发电机转子在不同空间角度时性能的试验装置，其特征在于：驱动电机(1)的输出轴与驱动轴(10)刚性连接，驱动轴(10)与球形发电机(11)的输入轴之间采用柔性连接，即：驱动电机(1)的输出轴与驱动轴(10)之间通过连接套(5)连接，平键(4)限位，驱动轴(10)与球形发电机(11)的输入轴之间采用双膜片联轴器(16)连接，以减小由于驱动电机(1)输出轴与球形发电机(11)输入轴之间同轴度值过大带来的扰动，也减小了由于驱动电机(1)的启动时扭矩瞬间变化对球形发电机(11)的冲击。

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