CN112904039B - 一种永磁同步电机转速检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开公开一种永磁同步电机转速检测装置及方法，属于电机测速领域，包括设备底板，所述设备底板上设有测试轴，测试轴上安装有测试弹簧，测试弹簧位于下横梁与上横梁之间，转速尺开设有读数槽的侧面上设有转速刻度，下侧杆上活动安装有重力锤，测试轴旋转带动上横梁旋转，重力锤受离心力的作用将向外运动带动下横梁受力克服测试弹簧的弹力向上运动，下横梁向上运动带动测速杆围绕第一竖轴旋转，测速杆旋转通过扇形齿轮带动第二竖轴旋转，第二竖轴的旋转通过第一齿条带动转速杆位移，通过转速杆上设有的读数凸台相对于转速尺开设有读数槽的侧面上设有转速刻度的先对位置来确定待测电机主轴的转速，如此实现了对测试轴转速的实时监控。

Description

一种永磁同步电机转速检测装置及方法

技术领域

本公开属于电机测速领域，具体涉及一种永磁同步电机转速检测装置及方法。

背景技术

随着现在科技的不断发展，电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，而电机转速的检测是因为电机厂家需要在电机出厂前对其实际转速进行检测，即检测电机安装在实际负载上的转速。如若电机转速与实际负载需求的理论电机转速一致就说明该台电机的转速符合要求，若是不一致则说明不合格。

现有的电机转速检测技术是较为成熟的，但现有的大多数电机转速检测装置较为简单，对大型的电机转速检测较为繁琐，而且不能在转速检测过程当中，有效的控制大型电机的抖动情况和对电机运行过程在转速波动检测困难，对小区间的转速的波动识别度不够。

发明内容

针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种永磁同步电机转速检测装置及方法，解决了现有技术中电机转速测试对运行过程在转速波动检测困难的问题。

本公开的目的可以通过以下技术方案实现：

一种永磁同步电机转速检测装置，包括设备底板，所述设备底板上设有接入轴，接入轴侧面设有测试轴，接入轴上的设有的接入轴齿轮与测试轴上设有的测试轴齿轮相互啮合，测试轴上方固定安装有上横梁，上横梁两端均安装有上侧杆，上横梁设有第一安装轴，上侧杆上端设有第一转轴孔，第一安装轴穿过第一转轴孔活动安装；

所述上侧杆上活动安装有下侧杆，上侧杆下端设有第二转轴孔，下侧杆上端设有第二安装轴，第二安装轴穿过第二转轴孔活动安装，上横梁下方设有下横梁，下横梁活动安装在测试轴上，下侧杆下端设有第三转轴孔，下横梁两侧均设有第三安装轴，第三安装轴穿过第三转轴孔活动安装；

所述下横梁下方设有第一连接块，第一连接块上设有第四安装轴，第四安装轴上活动安装有测速杆，测速杆上设有第一通孔，第一竖轴穿过第一通孔,测速杆上设有扇形齿轮，扇形齿轮侧面设有第二竖轴，第二竖轴上设有第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮位于第二齿轮的下方。第一齿轮与扇形齿轮相互啮合；

所述第二齿轮侧面设有转速尺，转速尺上设有转速杆安装槽，转速杆安装槽的侧面开设有读数槽和输入槽，转速杆安装槽内活动安装有转速杆，转速杆上设有读数凸台和第一齿条，读数凸台穿过读数槽内，第一齿条穿过输入槽，第一齿条与第二齿轮相互啮合；

所述测试轴上安装有测试弹簧，测试弹簧位于下横梁与上横梁之间，转速尺开设有读数槽的侧面上设有转速刻度；

所述下侧杆上活动安装有重力锤，重力锤上设有重力锤安装轴，下侧杆上设有重力锤安装孔，重力锤安装轴穿过重力锤安装孔活动安装。

进一步地，所述测试轴上端设有独齿齿轮，独齿齿轮位于圆环内，圆环上设有第一内环齿轮和第三齿轮，第一内环齿轮与独齿齿轮相互啮合，第三齿轮侧面设有第一横轴，第一横轴上设有第四齿轮和第一锥齿轮，第四齿轮与第三齿轮啮合，第一锥齿轮侧面设有第二横轴，第二横轴上设有第二锥齿轮和第一滚纸滚筒，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合；

所述第一滚纸滚筒下方设有第二滚纸滚筒，第一滚纸滚筒与第二滚纸滚筒设有图像纸带，图像纸带下方设有纸带支撑板，纸带支撑板上安装有图像纸卷，图像纸带上方设有水平杆，水平杆上书写块安装槽，书写块安装槽上设有书写滑槽，书写块安装槽内安装有书写块，书写块上安装有书写笔，书写笔与图像纸带接触。

进一步地，所述书写块上设有书写顶杆，书写块与书写块安装槽底面之间设有第二弹簧，书写顶杆端部与重力锤侧面不完全抵触。

进一步地，所述书写块安装槽侧面设有平滑系数测试槽，书写块上设有测试凸台，测试凸台位于平滑系数测试槽内，测试凸台上设第一安装槽，第一安装槽与书写笔安装槽向连通，书写笔与书写笔安装槽之间设有弹性安装圈；

所述书写笔上部侧面设有棘轮轴，棘轮轴上设有第一棘轮，第一棘轮侧面与书写笔上部抵触，第一棘轮安装在第一安装槽上，第一棘轮上设有第一带轮，测试凸台上设有涨紧槽，涨紧槽内活动安装有带座轴承，带座轴承上活动安装有第三竖轴；

所述第一带轮、第三竖轴和第二竖轴之间通过第一皮带相连通。

进一步地，所述重力锤上开设有配重安装槽。

进一步地，所述装置的操作步骤如下：

第一步：将待测电机主轴连接到接入轴上，接入轴带动测试轴旋转，测试轴旋转带动上横梁旋转，上横梁旋转带动上侧杆和下侧杆旋转，重力锤受离心力的作用将向外运动带动上侧杆和下侧杆的夹角变小，下横梁受力克服测试弹簧的弹力向上运动，下横梁向上运动带动测速杆围绕第一竖轴旋转；

第二步：测速杆旋转通过扇形齿轮带动第二竖轴旋转，第二竖轴的旋转通过第一齿条带动转速杆位移，通过转速杆上设有的读数凸台相对于转速尺开设有读数槽的侧面上设有转速刻度的先对位置来确定待测电机主轴的转速；

第三步：在第一步和第二步进行的同时测试轴也通过独齿齿轮带动圆环旋转，圆环的旋转通过齿轮传动最后带动第一滚纸滚筒旋转，第一滚纸滚筒旋转带动图像纸带向前运动，重力锤旋转周期性的压缩书写块运动，书写笔在第二弹簧的作用下往复运动，书写笔在图像纸带画出周期曲线图像，更具曲线图像的周期、频率和波峰可以计算得出待测电机主轴转速的变化过程情况。

本公开的有益效果：

1、利用旋转产生的离心力来带动带动转速杆位移，在通过弹簧的形变量来缺认离心力的大小，建立对应的位移量来实现对电机转速的准确测量；

2、通过独齿齿轮对测试轴的转速进行减速后，配合书写笔将电机转速的情况转化图像的形式记录下来方便测试数据的分析；

3、通过图像纸带实现了对电机转速全时间的检测记录；

4、将电机转速转化成周期函数，通过函数的频率、波峰高度、线段的平滑度的变化来对电机的转速和运转过程中的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本公开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，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获得其他的附图。

图1是本公开实施例的整体结构示意图；

图2是本公开实施例测试轴部分爆炸图；

图3是本公开实施例转速尺部分爆炸图；

图4是本公开实施例滚纸滚筒部分爆炸图；

图5是本公开实施例书写块部分爆炸图；

图6是本公开实施例书写块部分解剖图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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它实施例，都属于本公开保护的范围。

如图1-6所示，一种永磁同步电机转速检测装置，包括设备底板1，其特征在于，所述设备底板1上设有接入轴2，接入轴2侧面设有测试轴3，接入轴2上的设有的接入轴齿轮201与测试轴3上设有的测试轴齿轮301相互啮合，如此可以通过改变接入轴齿轮201和测试轴齿轮301的齿比来进行改变测试量程，同时可以避免待测电机主轴的抖动和异常导致测试装置损坏，测试轴3上方固定安装有上横梁4，上横梁4两端均安装有上侧杆5，上横梁4设有第一安装轴401，上侧杆5上端设有第一转轴孔501，第一安装轴401穿过第一转轴孔501活动安装；

所述上侧杆5上活动安装有下侧杆6，上侧杆5下端设有第二转轴孔502，下侧杆6上端设有第二安装轴601，第二安装轴601穿过第二转轴孔502活动安装，上横梁4下方设有下横梁7，下横梁7活动安装在测试轴3上，下侧杆6下端设有第三转轴孔602，下横梁7两侧均设有第三安装轴701，第三安装轴701穿过第三转轴孔602活动安装；

所述下横梁7下方设有第一连接块702，第一连接块702上设有第四安装轴703，第四安装轴703上活动安装有测速杆8，测速杆8上设有第一通孔801，第一竖轴802穿过第一通孔801,测速杆8上设有扇形齿轮803，扇形齿轮803侧面设有第二竖轴9，第二竖轴9上设有第一齿轮901和第二齿轮902，第一齿轮901位于第二齿轮902的下方。第一齿轮901与扇形齿轮803相互啮合；

所述第二齿轮902侧面设有转速尺10，转速尺10上设有转速杆安装槽1001，转速杆安装槽1001的侧面开设有读数槽1002和输入槽1003，转速杆安装槽1001内活动安装有转速杆11，转速杆11上设有读数凸台1101和第一齿条1102，读数凸台1101穿过读数槽1002内，第一齿条1102穿过输入槽1003，第一齿条1102与第二齿轮902相互啮合；

所述测试轴3上安装有测试弹簧50，测试弹簧50位于下横梁7与上横梁4之间，测试轴3的转速确定了测试弹簧50的变形量，测试弹簧50的变形量对应着转速杆11的位移量通过在转速尺10开设有读数槽1002的侧面上设有转速刻度可以使测试轴3与转速杆11的位移量相匹配；

所述转速杆11两端均设有第一弹簧12，第一弹簧12位于转速杆11端面与转速杆安装槽1001端面之间，下侧杆6上活动安装有重力锤13，重力锤13上设有重力锤安装轴1201，下侧杆6上设有重力锤安装孔603，重力锤安装轴1201穿过重力锤安装孔603活动安装；通过如此设计，通过旋转使重力锤13受离心力的作用将向外运动带动上侧杆5和下侧杆6的夹角变小，下横梁7受力克服测试弹簧50的弹力向上运动，下横梁7向上运动带动测速杆8围绕第一竖轴802旋转，测速杆8旋转通过扇形齿轮803带动转速杆11位移，通过转速杆11上设有的读数凸台1101相对于转速尺10开设有读数槽1002的侧面上设有转速刻度的相对位置来确定待测电机主轴的转速。

在一些公开中，所述测试轴3上端设有独齿齿轮30，独齿齿轮30位于圆环14内，圆环14上设有第一内环齿轮1401和第三齿轮1402，第一内环齿轮1401与独齿齿轮30相互啮合，第三齿轮1402侧面设有第一横轴15，第一横轴15上设有第四齿轮1501和第一锥齿轮1502，第四齿轮1501与第三齿轮1402啮合，第一锥齿轮1502侧面设有第二横轴16，第二横轴16上设有第二锥齿轮1601和第一滚纸滚筒1602，第一锥齿轮1502与第二锥齿轮1601啮合；

所述第一滚纸滚筒1602下方设有第二滚纸滚筒17，第一滚纸滚筒1602与第二滚纸滚筒17设有图像纸带18，图像纸带18下方设有纸带支撑板19，纸带支撑板19上安装有图像纸卷51，图像纸带18上方设有水平杆20，水平杆20上书写块安装槽2001，书写块安装槽2001上设有书写滑槽2002，书写块安装槽2001内安装有书写块21，书写块21上安装有书写笔22，书写笔22位于书写滑槽2002内，书写笔22与图像纸带18接触；通过如此设计，一方面通过独齿齿轮30使第一滚纸滚筒1602转速趋向合理，同时也可以保证第一滚纸滚筒1602转速与测试轴3的转速向匹配，如此可以使书写块21在书写块安装槽2001进行匀速的往返运动，如此可以一个第一滚纸滚筒1602转动周期内图像纸带18的图像有多少波峰来确定测试轴3的转速，通过可以根据图像纸带18上图像波峰间距的变化情况来分析出测试轴3转速的变化情况。

在一些公开中，所述书写块21上设有书写顶杆2101，书写块21与书写块安装槽2001底面之间设有第二弹簧23，书写顶杆2101端部与重力锤13侧面不完全抵触，通过如此设计，可以通过图像纸带18上图形波峰高度的变化情况来判断测试轴3带动转速波动情况。

在一些公开中，所述书写块安装槽2001侧面设有平滑系数测试槽2003，书写块21上设有测试凸台2102，测试凸台2102位于平滑系数测试槽2003内，测试凸台2102上设第一安装槽2103，第一安装槽2103与书写笔安装槽2104向连通，书写笔22与书写笔安装槽2104之间设有弹性安装圈24；

所述书写笔22上部侧面设有棘轮轴25，棘轮轴25上设有第一棘轮2501，第一棘轮2501侧面与书写笔22上部抵触，第一棘轮2501安装在第一安装槽2103上，第一棘轮2501上设有第一带轮2502，测试凸台2102上设有涨紧槽2105，涨紧槽2105内活动安装有带座轴承26，带座轴承26上活动安装有第三竖轴27，带座轴承26与涨紧槽2105之间设有涨紧弹簧29；

所述第一带轮2502、第三竖轴27和第二竖轴9之间通过第一皮带28相连通，通过如此设计，当转存在波动的情况第二竖轴9运动通过第一皮带28带动第一带轮2502旋转运动，同时第三竖轴27保证了第一皮带28的涨紧，第一带轮2502的旋转会导致第一棘轮2501运动带动书写笔22抖动，如此可以通过观察图像纸带18上图形线段的平滑程度来确定待测电机主轴旋转速度变化情况。

在一些公开中，所述重力锤13上开设有配重安装槽1302，通过如此设计，可以通过增加或减少配重块来调节装置的测试量程。

在一些公开中，所述装置的操作步骤如下：

第一步：将待测电机主轴连接到接入轴2上，接入轴2带动测试轴3旋转，测试轴3旋转带动上横梁4旋转，上横梁4旋转带动上侧杆5和下侧杆6旋转，重力锤13受离心力的作用将向外运动带动上侧杆5和下侧杆6的夹角变小，下横梁7受力克服测试弹簧50的弹力向上运动，下横梁7向上运动带动测速杆8围绕第一竖轴802旋转；

第二步：测速杆8旋转通过扇形齿轮803带动第二竖轴9旋转，第二竖轴9的旋转通过第一齿条1102带动转速杆11位移，通过转速杆11上设有的读数凸台1101相对于转速尺10开设有读数槽1002的侧面上设有转速刻度的先对位置来确定待测电机主轴的转速；

第三步：在第一步和第二步进行的同时测试轴3也通过独齿齿轮30带动圆环14旋转，圆环14的旋转通过齿轮传动最后带动第一滚纸滚筒1602旋转，第一滚纸滚筒1602旋转带动图像纸带18向前运动，重力锤13旋转周期性的压缩书写块21运动，书写笔22在第二弹簧23的作用下往复运动，书写笔22在图像纸带18画出周期曲线图像，更具曲线图像的周期、频率和波峰可以计算得出待测电机主轴转速的变化过程情况。

工作原理

通过旋转产生的离心力来带动带动转速杆11位移，在通过弹簧的形变量来缺认离心力的大小，建立对应的位移量来实现对电机转速的准确测量，通过将电机转速的情况转化图像的形式记录下来，如此实现了对电机转速全时间的检测，通过图像的频率、波峰高度、线段的平滑度的变化来对电机的转速和运转过程中的问题进行记录分析。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本公开的基本原理、主要特征和本公开的优点。本行业的技术人员应该了解，本公开不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本公开的原理，在不脱离本公开精神和范围的前提下，本公开还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本公开范围内。

Claims (4)

1.一种永磁同步电机转速检测装置，包括设备底板(1)，其特征在于，所述设备底板(1)上设有接入轴(2)，接入轴(2)侧面设有测试轴(3)，接入轴(2)上设有的接入轴齿轮(201)与测试轴(3)上设有的测试轴齿轮(301)相互啮合，测试轴(3)上方固定安装有上横梁(4)，上横梁(4)两端均安装有上侧杆(5)，上横梁(4)设有第一安装轴(401)，上侧杆(5)上端设有第一转轴孔(501)，第一安装轴(401)穿过第一转轴孔(501)活动安装；

所述上侧杆(5)上活动安装有下侧杆(6)，上侧杆(5)下端设有第二转轴孔(502)，下侧杆(6)上端设有第二安装轴(601)，第二安装轴(601)穿过第二转轴孔(502)活动安装，上横梁(4)下方设有下横梁(7)，下横梁(7)活动安装在测试轴(3)上，下侧杆(6)下端设有第三转轴孔(602)，下横梁(7)两侧均设有第三安装轴(701)，第三安装轴(701)穿过第三转轴孔(602)活动安装；

所述下横梁(7)下方设有第一连接块(702)，第一连接块(702)上设有第四安装轴(703)，第四安装轴(703)上活动安装有测速杆(8)，测速杆(8)上设有第一通孔(801)，第一竖轴(802)穿过第一通孔(801),测速杆(8)上设有扇形齿轮(803)，扇形齿轮(803)侧面设有第二竖轴(9)，第二竖轴(9)上设有第一齿轮(901)和第二齿轮(902)，第一齿轮(901)位于第二齿轮(902)的下方，第一齿轮(901)与扇形齿轮(803)相互啮合；

所述第二齿轮(902)侧面设有转速尺(10)，转速尺(10)上设有转速杆安装槽(1001)，转速杆安装槽(1001)的侧面开设有读数槽(1002)和输入槽(1003)，转速杆安装槽(1001)内活动安装有转速杆(11)，转速杆(11)上设有读数凸台(1101)和第一齿条(1102)，读数凸台(1101)穿过读数槽(1002)内，第一齿条(1102)穿过输入槽(1003)，第一齿条(1102)与第二齿轮(902)相互啮合；

所述测试轴(3)上安装有测试弹簧(50)，测试弹簧(50)位于下横梁(7)与上横梁(4)之间，转速尺(10)开设有读数槽(1002)的侧面上设有转速刻度；

所述转速杆(11)两端均设有第一弹簧(12)，第一弹簧(12)位于转速杆(11)端面与转速杆安装槽(1001)端面之间，下侧杆(6)上活动安装有重力锤(13)，重力锤(13)上设有重力锤安装轴(1201)，下侧杆(6)上设有重力锤安装孔(603)，重力锤安装轴(1201)穿过重力锤安装孔(603)活动安装；

所述测试轴(3)上端设有独齿齿轮(30)，独齿齿轮(30)位于圆环(14)内，圆环(14)上设有第一内环齿轮(1401)和第三齿轮(1402)，第一内环齿轮(1401)与独齿齿轮(30)相互啮合，第三齿轮(1402)侧面设有第一横轴(15)，第一横轴(15)上设有第四齿轮(1501)和第一锥齿轮(1502)，第四齿轮(1501)与第三齿轮(1402)啮合，第一锥齿轮(1502)侧面设有第二横轴(16)，第二横轴(16)上设有第二锥齿轮(1601)和第一滚纸滚筒(1602)，第一锥齿轮(1502)与第二锥齿轮(1601)啮合；

所述第一滚纸滚筒(1602)下方设有第二滚纸滚筒(17)，第一滚纸滚筒(1602)与第二滚纸滚筒(17)设有图像纸带(18)，图像纸带(18)下方设有纸带支撑板(19)，纸带支撑板(19)上安装有图像纸卷，图像纸带(18)上方设有水平杆(20)，水平杆(20)上书写块安装槽(2001)，书写块安装槽(2001)上设有书写滑槽(2002)，书写块安装槽(2001)内安装有书写块(21)，书写块(21)上安装有书写笔(22)，书写笔(22)与图像纸带(18)接触；

所述书写块(21)上设有书写顶杆(2101)，书写块(21)与书写块安装槽(2001）底面之间设有第二弹簧(23)，书写顶杆(2101)端部与重力锤(13)侧面不完全抵触。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机转速检测装置，其特征在于，所述书写块安装槽(2001)侧面设有平滑系数测试槽(2003)，书写块(21)上设有测试凸台(2102)，测试凸台(2102)位于平滑系数测试槽(2003)内，测试凸台(2102)上设第一安装槽(2103)，第一安装槽(2103)与书写笔安装槽(2104)连通，书写笔(22)与书写笔安装槽(2104)之间设有弹性安装圈(24)；

所述书写笔(22)上部侧面设有棘轮轴(25)，棘轮轴(25)上设有第一棘轮(2501)，第一棘轮(2501)侧面与书写笔(22)上部抵触，第一棘轮(2501)安装在第一安装槽(2103)上，第一棘轮(2501)上设有第一带轮(2502)，测试凸台(2102)上设有涨紧槽(2105)，涨紧槽(2105)内活动安装有带座轴承(26)，带座轴承(26)与涨紧槽(2105)之间设有涨紧弹簧(29)，带座轴承(26)上活动安装有第三竖轴(27)；

所述第一带轮(2502)、第三竖轴(27)和第二竖轴(9)之间通过第一皮带(28)相连通。

3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机转速检测装置，其特征在于，所述重力锤(13)上开设有配重安装槽(1302)。

4.根据权利要求3所述的一种永磁同步电机转速检测装置，其特征在于，所述装置的操作步骤如下：

第一步：将待测电机主轴连接到接入轴(2)上，接入轴(2)带动测试轴(3)旋转，测试轴(3)旋转带动上横梁(4)旋转，上横梁(4)旋转带动上侧杆(5)和下侧杆(6)旋转，重力锤(13)受离心力的作用将向外运动带动上侧杆(5)和下侧杆(6)的夹角变小，下横梁(7)受力克服测试弹簧(50)的弹力向上运动，下横梁(7)向上运动带动测速杆(8)围绕第一竖轴(802)旋转；

第二步：测速杆(8)旋转通过扇形齿轮(803)带动第二竖轴(9)旋转，第二竖轴(9)的旋转通过第一齿条(1102)带动转速杆(11)位移，通过转速杆(11)上设有的读数凸台(1101)相对于转速尺(10)上开设的读数槽(1002)上设有转速刻度的相对位置来确定待测电机主轴的转速；

第三步：在第一步和第二步进行的同时测试轴(3)也通过独齿齿轮(30)带动圆环(14)旋转，圆环(14)的旋转通过齿轮传动最后带动第一滚纸滚筒(1602)旋转，第一滚纸滚筒(1602)旋转带动图像纸带(18)向前运动，重力锤(13)旋转周期性的压缩书写块(21)运动，书写笔(22)在第二弹簧(23)的作用下往复运动，书写笔(22)在图像纸带(18)画出周期曲线图像，更具曲线图像的周期、频率和波峰可以计算得出待测电机主轴转速的变化过程情况。

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