CN111896870A - 一种电机负载工作特性测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机负载工作特性测试系统及方法，该测试系统包括测力装置、控制测力装置、负载装置和控制装置，测力装置和控制测力装置分别设置在被测电机的两侧，用于测试被测电机上下两端的转矩力，负载装置与控制测力装置连接，用于向被测电机提供负载，控制装置分别与被测电机和负载装置电连接，用于控制被测电机启停和负载装置输出轴向力的大小，本测试系统可以通过改变负载装置输出轴向力实现改变被测电机负载的作用，还可以在特殊环境条件(高低温、真空等)进行电机带载特性测试，通过连续调节控制负载装置输出轴向力，可连续改变被测电机负载大小，完成被测电机不同负载性能测试，能够实现对被测电机负载特性的连续测试。

Description

一种电机负载工作特性测试系统及方法

技术领域

本发明属于电机实验室测试技术领域，具体涉及一种电机负载工作特性测试系统及方法。

背景技术

随着微型电机的广泛应用和系统装备对电机在不同环境条件下的精细化应用程度提高，提供微电机的不同环境条件，特别是不同温度下或真空条件下的负载特性显得尤为重要。由于电机结构、材料等影响因素，导致微电机的高低温特性理论计算与实际性能可能存在较大偏差，仅提供理论计算无法满足实际使用需求，因此需要对微电机进行高温、低温等不同环境的性能实测。

在常态环境条件下，如图3和图4所示，电机可通过负载盘加挂重、测功机等方式进行负载特性测试。该测试方式装调简单，无附加机构带来的测试误差，一般具有较高的测试精度。

在高低温、真空等条件下的负载特性测试，目前一般采用两种测试方法：一是高低温、真空试验箱输出转接轴，电机通过贯穿箱体的转接轴与试验箱外测功机连接后进行测试，如图5所示。该测试方法由于穿箱的传动连接部分增加了动密封装置，动密封器件的阻力矩和工装连接的附加转矩较大，有可能接近或超过测试负载，对于小负载电机测试误差较大，因此无法真实反映电机特性；二是通过电机输出轴加转矩测试盘的挂重法进行负载测试，试验箱内一次挂重后仅能进行一个负载点的性能测试，无法连续测试，该方法测试时间较长、测试过程中存在的不确定性，会影响测试结果。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机负载工作特性测试系统及方法，该测试系统可以在特殊环境(高低温、真空等)下对电机进行小负载工作特性进行连续测试，通过控制装置改变负载装置不同的输出轴向力，可实现连续、精确、高效地对被测电机的特性进行测试。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种电机负载工作特性测试系统，所述电机负载工作特性测试系统包括：测力装置，所述测力装置设置在被测电机的一侧，被测电机设置在试验台架上，所述测力装置用于检测被测电机位于所述测力装置端的转矩力；控制测力装置，所述控制测力装置设置在被测电机的另一侧，用于检测被测电机位于所述控制测力装置端的转矩力；负载装置，所述负载装置设置在所述控制测力装置的一侧，用于向所述被测电机提供负载；控制装置，所述控制装置分别与被测电机和所述负载装置之间电连接，用于执行所发出的指令。

依据上述的电机负载工作特性测试系统，作为优选方案，所述试验台架包括：试验底座，所述试验底座用于支撑所述测试系统；试验固定架，所述试验固定架设置在所述试验底座的一侧，所述试验固定架用于固定被测电机，防止被测电机的移动；试验支撑杆，所述试验支撑杆与所述试验底座相对设置，用于固定所述测力装置。

依据上述的电机负载工作特性测试系统，作为优选方案，所述试验固定架包括：试验支架底板，所述试验支架底板的横截面呈凹形，所述试验支架底板设置在被测电机的下方，用于支撑被测电机；试验支架上压板，所述试验支架上压板的横截面呈凹形，所述试验支架上压板设置在被测电机的上方，所述试验支架上压板与所述试验支架底板相对设置；固定压板螺栓，所述固定压板螺栓用于连接所述试验支架底板和所述试验支架上压板，防止被测电机的移动。

依据上述的电机负载工作特性测试系统，作为优选方案，所述测力装置包括：第一测力计，所述第一测力计的一端固定安装在所述试验台架上，另一端通过试验连接绳连接被测电机，用于测试被测电机的转矩力。

依据上述的电机负载工作特性测试系统，作为优选方案，所述控制测力装置包括：第二测力计，所述第二测力计一端与所述负载装置连接，另一端通过试验连接绳连接被测电机，所述第二测力计用于测试被测电机的转矩力。

依据上述的电机负载工作特性测试系统，作为优选方案，被测电机的输出轴上设置有转矩测试盘，所述转矩测试盘包括：转矩测试连接盘和转矩测试盘螺母；所述转矩测试连接盘整体呈锥型，所述转矩测试连接盘上沿周向设置有凹槽，且外周向设置有外螺纹，所述转矩测试连接盘的中心开设有内孔，所述转矩测试盘螺母的内部呈内锥形，且内部设置有内螺纹，所述转矩测试盘螺母与所述转矩测试连接盘螺纹连接，所述转矩测试连接盘插入有被测电机的输出轴。

依据上述的电机负载工作特性测试系统，作为优选方案，所述测力装置和所述控制测力装置通过试验连接绳连接在同一直线上。

依据上述的电机负载工作特性测试系统，作为优选方案，所述第一测力计和所述第二测力计为指针式测力计或数显式推拉力计。

依据上述的电机负载工作特性测试系统，作为优选方案，所述控制装置包括：控制器，所述控制器与所述负载装置之间电连接，用于控制所述负载装置轴向输出力的大小；所述控制器与被测电机之间电连接，用于控制被测电机的启停；

优选地，所述负载装置为具有丝杠的减速电机，所述丝杠与所述控制测力装置连接。

本发明还提供一种电机负载工作特性测试方法，所述测试方法包括以下步骤：

S1，依次将测力装置、被测电机、控制测力装置、负载装置和控制装置安装在试验台架上；

S2，通过试验连接绳将测力装置、被测电机和控制测力装置连接在一起，并保持在同一直线上；

S3，控制装置启动负载装置和被测电机；

S4，控制装置通过调节负载装置输出的轴向力测试被测电机的输出转矩。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：

本发明提供一种电机负载工作特性测试系统及方法，该测试系统中的第一测力计和第二测力计通过试验连接绳保持在同一直线上，保证了被测电机转矩力的真实有效，负载装置运转输出轴向力，从而调节试验连接绳的张紧力大小，实现改变被测电机负载的作用，本发明测试系统能够在特殊环境条件(高低温、真空等)进行电机带载特性测试，被测电机和负载装置直接连接，避免了穿箱设备附加力矩对测试精度的影响；通过连续调节控制负载装置输出力，可连续改变被测电机负载大小，完成被测电机不同负载性能测试，能够实现对电机负载特性的连续测试。

附图说明：

图1为本发明实施例中的测试系统结构示意图；

图2为本发明实施例中的转矩测试盘结构示意图；

图3为现有微电机常态环境下负载盘加挂重测试装置结构示意图；

图4为现有微电机常态环境下测功机测试装置示意图；

图5为现有微电机试验箱内测试装置结构示意图。

图中：1、试验支架底板；2、试验支架上压板；3、固定压板螺栓；4、试验连接绳；5、试验支撑杆；6、测力装置；7、被测电机；8、被测电机输出轴；9、转矩测试盘；10、砝码；11、试验箱；12、转接盘；13、穿箱连接轴；14、穿箱动密封件；15、测功机；16、控制测力装置；17、负载装置； 18、试验底座；19、试验箱转接装置；20、控制装置；21、转矩测试盘用螺母；22、转矩测试连接盘。

具体实施方式

下面将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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利而不是要求本发明专利必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明专利的限制。本发明专利中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本发明提供一种电机负载工作特性测试系统，应用时可以将该测试系统放置在试验箱11内，适用于各种大小负载测试，尤其适用于小负载性能测试，小负载一般指在1N.m以下的负载性能测试，该测试系统包括测力装置6，控制测力装置16，负载装置17和控制装置20，将被测电机7 固定安装在试验台架上，防止在测试被测电机7的转矩的过程中，使得被测电机7发生移动，造成测试结果出现偏差，测力装置6设置在被测电机7的一侧，用于检测测力装置6端的被测电机7的转矩力，控制测力装置16设置在被测电机7的另一侧，用于检测控制测力装置16端的被测电机7的转矩力；本发明实施例中的测力装置6和控制测力装置16分别安装在被测电机7的上下两侧，分别用于测试被测电机7上下两端的拉力；负载装置17设置在控制测力装置16的下方，用于向被测电机7提供负载，通过提供不同的负载对被测电机7提供不同的转矩；控制装置20与被测电机7和负载装置17之间电连接，用于控制负载装置17轴向输出力的大小以及被测电机7的启停。

具体为，被测电机7的两端分别安装测力装置6和控制测力装置16，测试连接绳4将被测电机7、测力装置和6控制测力装置16连接在一起，并且测试过程中测力装置6、被测电机7的输出轴和控制测力装置16通过测试连接绳4连接在同一直线上，负载装置17与控制测力装置16连接，向测试系统提供负载，控制装置20对负载装置17和被测电机7通电，被测电机7在通电运行过程中，测力装置6和控制测力装置16之间的差值与被测转矩测试连接盘22凹槽半径的乘积为被测电机7的输出转矩，控制装置20还可以通过调节负载装置17的输出力，对被测电机7的输出转矩进行调节；本发明中的被测电机7与负载装置17直接连接，避免了设备穿出试验箱11，造成对力矩测试精度的影响，通过连续调节负载装置17的输出力，可连续改变被测电机7的负载大小，完成对被测电机7不同负载性能的测试。

进一步，为固定安装被测电机7，本发明实施例中还设置有试验台架，试验台架包括试验底座18，试验固定架和试验支撑杆5，试验底座18用于支撑本测试系统，具体为负载装置17固定安装在试验底座18上，避免在向被测电机7提供负载时发生位移；试验固定架安装在试验底座18的上方用于固定被测电机7，试验支撑杆5与试验底座18相对设置，试验支撑杆5和试验底座18分别安装在被测电机7的上方和下方，试验支撑杆5上安装有测力装置。

本发明实施例中的试验固定架包括试验支架底板1，试验支架上压板2 和固定压板螺栓3，试验支架底板1和试验支架上压板2的横截面均呈凹形，即一面为圆弧面且两端高中间低，被测电机7固定在试验支架底板1和试验支架上压板2的圆弧内，安装时，试验支架底板1与试验支架上压板2相对放置，并用固定压板螺栓3将两者固定连接在一起，被测电机7处于两者之间的最低处，有效避免了被测电机7的移动，同时还保护了被测电机7的外观。

进一步，为方便测试被测电机的转矩，本发明实施例中在被测电机的上方安装测力装置6，测力装置6包括第一测力计，第一测力计的一端与试验台架中的试验支撑杆5固定连接，另一端通过试验连接绳4与被测电机输出轴8连接，第一测力计测试被测电机7上端的转矩力。

进一步，为测试被测电机下方的转矩以及与负载装置17进行连接，本发明实施例中还设置有控制测力装置16，控制测力装置16包括第二测力计，第二测力计的一端与负载装置17进行固定连接，另一端通过试验连接绳4 与被测电机输出轴8连接，第二测力计用于测试电机7下端的转矩力。

本发明实施例中的第一测力计和第二测力计的目的均是用于测力，两者的测力工具可以相同，也可以不同，优选为指针式测力计或数显式推拉力计，指针式测力计采用指针对所产生的拉力进行指示，读数方便、准确、测试精度高，数显式推拉力计采用数字显示的方式对产生的拉力进行显示，对于拉力的灵敏度更高，更易于精确拉力值，本发明实施例并不限于此，在其他实施例中，采用其他类型的测力计也可。

进一步，如图2所示，为保证试验连接绳4与测力装置6和控制测力装置16之间进行有效连接，本发明实施例中的被测电机7的输出轴上设置有转矩测试盘9，转矩测试盘9的中心开设有内孔，被测电机输出轴8插入到转矩测试盘9的内孔，由于被测电机7的输出转矩较小，转矩测试盘9的材质优选为铝合金材质，铝合金相较于其他金属，重量轻，能减少对被测电机7 转矩的影响，本发明实施例中的转矩测试盘9包括转矩测试盘螺母21和转矩测试连接盘22，转矩测试连接盘22整体呈锥形，转矩测试连接盘22上沿周向开设有凹槽，且外周向设置有外螺纹，转矩测试连接盘22的中心开设有内孔，转矩测试盘螺母21的内部呈内锥形，且内部设置有内螺纹，试验连接绳 4嵌入到凹槽内，试验连接绳4优选为涤纶尼龙线，进一步优选为细涤纶尼龙线，细涤纶尼龙线直径可根据负载大小选用0.3mm-1.0mm(比如：0.4mm、 0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm)线径，细涤纶尼龙线质地轻盈，对被测电机7的转矩产生的影响可以忽略，转矩测试连接盘22与被测电机7 的输出轴固定连接，试验连接绳4缠绕在转矩测试连接盘22上的凹槽内，转矩测试盘螺母21套设在被测电机输出轴8上，将转矩测试连接盘22固定在被测电机输出轴8上，防止在测试过程中转矩测试连接盘22出现松动。

进一步，为保证被测电机输出轴8上承载不同的负载，本发明实施例中还设置有负载装置17，负载装置17为带丝杠的减速电机，用于向测试系统输出轴向力，丝杠在减速电机的转动下平稳的输出轴向力，第二测力计的下端与减速电机的丝杠之间通过试验连接绳4进行连接，安装时，试验连接绳 4的一端与安装在第二测力计上，另一端连接在减速电机的丝杠上，根据改变减速电机轴向力的大小为测试系统提供不同的负载力。

进一步，为方便控制负载装置17和被测电机7，本发明实施例中还设置有控制装置20，控制装置20包括控制器，控制器电连接负载装置17和被测电机7，控制器根据接收到的指令，控制被测电机7的启停和调节负载装置 17输出转矩的大小，当测试系统安装在试验箱11内时，控制器放置在试验箱11外，被测电机7和负载装置17中的减速电机所连接的导电线通过安装在试验箱侧壁上的试验箱转接装置19引出到试验箱11外并与控制器进行连接。

控制器接收压力调节指令信号后，控制带丝杠的减速电机运转，并输出轴向力，通过试验连接绳4作用于被测电机的转矩测试盘，调节试验连接绳 4的张紧力的大小，实现改变被测电机7的不同负载的性能测试。

本发明测试系统不仅可以在自然条件下使用，而且在试验箱11特殊环境 (高低温、真空等)条件下同样可以精确测试电机的特性测试，被测电机7 与负载直接连接，避免了穿箱设备附加力矩对测试精度的影响；通过连续调节负载装置17输出力，可连续改变测试被测电机7负载大小，完成被测电机 7不同负载性能测试。

本发明还提供一种电机负载工作特性测试方法，该测试方法包括以下步骤：

S1，依次将测力装置6、被测电机7、控制测力装置16、负载装置17安装在试验台架上；

被测电机7固定安装在试验台架上，测力装置6中的第一测力计固定安装在试验支撑杆5上，控制测力装置16中的第二测力计通过试验连接绳4 与负载装置17中的减速电机的丝杠连接。

S2，通过试验连接绳4将测力装置6和控制测力装置16连接在一起，并保持在同一直线上；

试验连接绳4的一端与第一测力计连接，拉直后在被测电机的转矩测试盘9的凹槽内绕一圈后，试验连接绳4的另一端与第二测力计连接，在测试过程中第一测力计和第二测力计通过试验连接绳4保持在同一直线上。

S3，控制装置20启动负载装置17和被测电机7；

通过控制器启动减速电机和被测电机7，控制器接收到压力指令信号后，控制减速电机上的丝杠输出相应的轴向力，以达到压力指令要求。

S4，控制装置20通过调节负载装置17输出的轴向力调节被测电机7的输出转矩；

通过调节丝杠的轴向力输出，调节被测电机7的输出转矩，被测电机在通电运转过程中测力装置6和控制测力装置16的差值与被测电机转矩测试盘凹槽半径的乘积，即为被测电机的输出转矩。

该测试方法可以基于前述的电机负载工作特性测试系统。测试系统可以放置在试验箱内，可以根据不同的环境条件，对试验箱进行配置来满足特性测试，例如配置成高温环境的试验箱、低温环境的试验箱、真空环境的试验箱，当环境条件为常态环境条件时，可以不部署试验箱。

综上所述，本发明提供一种电机负载工作特性测试系统及方法，该测试系统中的第一测力计和第二测力计通过试验连接绳4保持在同一直线上，保证了被测电机7转矩力的真实有效，负载装置17运转输出轴向力，从而调节试验连接绳4的张紧力大小，实现改变被测电机7负载的作用，本发明测试系统能够在特殊环境条件(高低温、真空等)进行电机带载特性测试，被测电机7和负载装置17直接连接，避免了穿箱设备附加力矩对测试精度的影响；通过连续调节控制负载装置17输出力，可连续改变被测电机7负载大小，完成被测电机7不同负载性能测试，能够实现对电机负载特性的连续测试。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机负载工作特性测试系统，其特征在于，所述电机负载工作特性测试系统包括：

测力装置，所述测力装置设置在被测电机的一侧，被测电机设置在试验台架上，所述测力装置用于检测被测电机位于所述测力装置端的转矩力；

控制测力装置，所述控制测力装置设置在被测电机的另一侧，用于检测被测电机位于所述控制测力装置端的转矩力；

负载装置，所述负载装置设置在所述控制测力装置的一侧，用于向所述被测电机提供负载；

控制装置，所述控制装置分别与被测电机和所述负载装置之间电连接，用于执行所发出的指令。

2.根据权利要求1所述的电机负载工作特性测试系统，其特征在于，所述试验台架包括：

试验底座，所述试验底座用于支撑所述测试系统；

试验固定架，所述试验固定架设置在所述试验底座的一侧，所述试验固定架用于固定被测电机，防止被测电机的移动；

试验支撑杆，所述试验支撑杆与所述试验底座相对设置，用于固定所述测力装置。

3.根据权利要求2所述的电机负载工作特性测试系统，其特征在于，所述试验固定架包括：

试验支架底板，所述试验支架底板的横截面呈凹形，所述试验支架底板设置在被测电机的下方，用于支撑被测电机；

试验支架上压板，所述试验支架上压板的横截面呈凹形，所述试验支架上压板设置在被测电机的上方，所述试验支架上压板与所述试验支架底板相对设置；

固定压板螺栓，所述固定压板螺栓用于连接所述试验支架底板和所述试验支架上压板，防止被测电机的移动。

4.根据权利要求1所述的电机负载工作特性测试系统，其特征在于，所述测力装置包括：

第一测力计，所述第一测力计的一端固定安装在所述试验台架上，另一端通过试验连接绳连接被测电机，用于测试被测电机的转矩力。

5.根据权利要求1所述的电机负载工作特性测试系统，其特征在于，所述控制测力装置包括：

第二测力计，所述第二测力计一端与所述负载装置连接，另一端通过试验连接绳连接被测电机，所述第二测力计用于测试被测电机的转矩力。

6.根据权利要求1所述的电机负载工作特性测试系统，其特征在于，被测电机的输出轴上设置有转矩测试盘，所述转矩测试盘包括：转矩测试连接盘和转矩测试盘螺母；

所述转矩测试连接盘整体呈锥型，所述转矩测试连接盘上沿周向设置有凹槽，且外周向设置有外螺纹，所述转矩测试连接盘的中心开设有内孔，所述转矩测试盘螺母的内部呈内锥形，且内部设置有内螺纹，所述转矩测试盘螺母与所述转矩测试连接盘螺纹连接，所述转矩测试连接盘插入有被测电机的输出轴。

7.根据权利要求1所述的电机负载工作特性测试系统，其特征在于，所述测力装置和所述控制测力装置通过试验连接绳连接在同一直线上。

8.根据权利要求4或5所述的电机负载工作特性测试系统，其特征在于，所述第一测力计和所述第二测力计为指针式测力计或数显式推拉力计。

9.根据权利要求1所述的电机负载工作特性测试系统，其特征在于，所述控制装置包括：

控制器，所述控制器与所述负载装置之间电连接，用于控制所述负载装置轴向输出力的大小；

所述控制器与被测电机之间电连接，用于控制被测电机的启停；

优选地，所述负载装置为具有丝杠的减速电机，所述丝杠与所述控制测力装置连接。

10.一种电机负载工作特性测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：

S1，依次将测力装置、被测电机、控制测力装置、负载装置和控制装置安装在试验台架上；

S2，通过试验连接绳将测力装置、被测电机和控制测力装置连接在一起，并保持在同一直线上；

S3，控制装置启动负载装置和被测电机；

S4，控制装置通过调节负载装置输出的轴向力测试被测电机的输出转矩。

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