CN113640671A - 空间在轨维修用电机不同温度力矩与电流关系测试方法 - Google Patents

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王哲
傅浩
张春元
于洋
武婷婷
郑鹏
邱铁成
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Abstract

本发明公开了空间在轨维修用电机不同温度力矩与电流关系测试方法，包括力矩加载控制及温度、力矩检测系统运行装置、空间环境模拟设备和直流稳压电源，所述力矩加载控制及温度、力矩检测系统运行装置电性连接有力矩加载装置、力矩传感器和温度传感器，所述温度传感器粘贴于电机上，所述电机安装于空间环境模拟设备上的电机固定工装处，所述直流稳压电源电性连接有电机控制单元。本发明中，对温度、力矩和电流三者的对应关系的确定，从而使得太空空间站舱外的维修动力输出源电机组件能够给予维修人员更好的工作条件，避免了动力源出现故障而造成的事故，或者降低维修效率。

Description

空间在轨维修用电机不同温度力矩与电流关系测试方法
技术领域
本发明涉及空间站舱外维修技术领域，尤其涉及空间在轨维修用电机不同温度力矩与电流关系测试方法。
背景技术
近年来我国正在加速空间站建设，由于空间站要求在轨运行时间长达15年，部分舱外设备需进行在轨维修更换。舱外设备均使用松不脱紧固装置与舱体连接，空间站舱外维修电动工具即用于进行松不脱紧固装置拆装，是空间站舱外维修工具中最为重要的一种。
电机组件用于为空间站舱外维修电动工具提供动力输出，由于电机组件通过输入电流的大小控制力矩值，为确定环境温度是否会对电流和力矩的关系产生影响，即不同的温度下输入相同的电流电机输出力矩值是否相同，需要进行不同温度力矩与电流关系测试，确定不同温度下，电机期望的输入力矩所对应的电流，即温度、力矩和电流三者的对应关系。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的空间在轨维修用电机不同温度力矩与电流关系测试方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
空间在轨维修用电机不同温度力矩与电流关系测试方法，包括力矩加载控制及温度、力矩检测系统运行装置、空间环境模拟设备和直流稳压电源，所述力矩加载控制及温度、力矩检测系统运行装置电性连接有力矩加载装置、力矩传感器和温度传感器，所述温度传感器粘贴于电机上，所述电机安装于空间环境模拟设备上的电机固定工装处，所述直流稳压电源电性连接有电机控制单元，所述电机控制单元与电机电性连接。
优选地，所述空间在轨维修用电机不同温度力矩与电流关系测试方法，包括以下步骤：
S1.建立测试矩阵：在工作温度范围内取若干温度点，并确定在每个温度点电机需输出力矩值；
S2.电机与温度传感器的设置：将电机固定于空间环境模拟设备，在电机表面控温点位置粘贴温度传感器；
S3.电路连接：电机输出轴与空间环境模拟设备外部的力矩加载装置及力矩传感器直连，电机与电机控制单元连接，并将电机控制单元与直流稳压电源连接；
S4.温度及真空度控制：启动空间环境模拟设备控制电机周围环境真空度及温度达到设定值；
S5.力矩与电流关系测试：启动力矩加载装置及力矩传感器，力矩加载装置输出力矩应大于电机期望输出力矩值，即保证电机输出力矩过程始终处于堵转状态，打开直流稳压电源为电机控制单元及电机供电，启动电机并查看力矩传感器测得的力矩值，修改电流控制参数调整电机输入电流，直到电机输出期望的力矩值，记录此时电流值与电流控制参数；
S6.重复测试：完成一个温度的全部力矩和电流关系测试后，调整空间环境模拟设备内部温度，重复上述过程进行下一个温度力矩与电流关系测试。
优选地，所述电机输出轴、外部力矩加载装置连接轴和力矩传感器在同一直线，温度传感器临近电机本身温度检测点，且两者温度值相同。
优选地，所述空间环境模拟设备控制电机周围环境真空度不大于1.3×10-3Pa，温度传感器检测温度，第一个测试的温度点为最低温。
优选地，所述力矩加载装置输出最大力矩大于电机堵力矩。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本申请通过对温度、力矩和电流三者的对应关系的确定，从而使得太空空间站舱外的维修动力输出源电机组件能够给予维修人员更好的工作条件，避免了动力源出现故障而造成的事故，或者降低维修效率。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例提供的测试方法流程示意图；
图2示出了根据本发明实施例提供的测试方法系统结构连接示意图；
图例说明：
1、力矩加载控制及温度、力矩检测系统运行装置；2、力矩加载装置；3、力矩传感器；4、空间环境模拟设备；5、温度传感器；6、电机固定工装；7、电机；8、电机控制单元；9、直流稳压电源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：
空间在轨维修用电机不同温度力矩与电流关系测试方法，包括力矩加载控制及温度、力矩检测系统运行装置1、空间环境模拟设备4和直流稳压电源9，力矩加载控制及温度、力矩检测系统运行装置1电性连接有力矩加载装置2、力矩传感器3和温度传感器5，温度传感器5粘贴于电机7上，电机7安装于空间环境模拟设备4上的电机固定工装6处，直流稳压电源9电性连接有电机控制单元8，电机控制单元8与电机7电性连接。
空间在轨维修用电机不同温度力矩与电流关系测试方法，包括以下步骤：
S1.建立测试矩阵：在工作温度范围内取若干温度点，并确定在每个温度点电机7需输出力矩值；
S2.电机7与温度传感器5的设置：将电机7固定于空间环境模拟设备4，在电机7表面控温点位置粘贴温度传感器5；
S3.电路连接：电机7输出轴与空间环境模拟设备4外部的力矩加载装置2及力矩传感器3直连，电机7与电机控制单元8连接，并将电机控制单元8与直流稳压电源9连接；
S4.温度及真空度控制：启动空间环境模拟设备4控制电机7周围环境真空度及温度达到设定值；
S5.力矩与电流关系测试：启动力矩加载装置2及力矩传感器3，力矩加载装置2输出力矩应大于电机7期望输出力矩值，即保证电机7输出力矩过程始终处于堵转状态，打开直流稳压电源9为电机控制单元8及电机7供电，启动电机7并查看力矩传感器3测得的力矩值，修改电流控制参数调整电机7输入电流，直到电机7输出期望的力矩值，记录此时电流值与电流控制参数；
S6.重复测试：完成一个温度的全部力矩和电流关系测试后，调整空间环境模拟设备4内部温度，重复上述过程进行下一个温度力矩与电流关系测试。
在工作温度范围内取若干温度点，温度点间隔可根据测试结果及时调整，当两个相邻温度点测得的力矩和电流关系相同，即两个温度点输入相同的电流得到的电机7输出力矩相同时，可增加温度间隔提升测试效率。
将电机7固定于空间环境模拟设备4中，保证电机7输出轴与外部力矩加载装置2连接轴在同一轴线，在电机7表面控温点位置粘贴温度传感器5，控温点位置应临近电机7本身温度检测点，保证两者温度值相同。
电机7输出轴与空间环境模拟设备4外部的力矩加载装置2及力矩传感器3直连，保证电机7输出轴与力矩加载装置2及力矩传感器3在同一直线，防止因不在同一轴线产生力矩测量误差。
将电机7与电机控制单元8连接，由电机控制单元8通过调节电机7输入电流的大小控制电机7输出的力矩值，同时电机控制单元8可控制电机7启停和转向。
将电机控制单元8与直流稳压电源9连接，由直流稳压电源9为电机控制单元8和电机7提供直流电源，该电源电压恒定，电流根据电机控制单元8及电机7需求变化。
启动空间环境模拟设备4控制电机7周围环境真空度及温度，真空度不大于1.3×10-3Pa，温度通过表面温度传感器5测得，每个温度传感器5均达到测试矩阵中规定的温度值，第一个测试的温度点应为最低温，而后依次升温。
启动力矩加载装置2及力矩传感器3，当作用在力矩加载装置2上的力矩值小于其设定值时，力矩加载装置2连接轴不会发生转动。根据空间站舱外维修用电动工具的工况，在拧紧、拧松过程中，输出最大力矩应为电机7堵力矩，因此力矩加载装置2输出力矩应大于电机7期望输出力矩值，即保证电机7输出力矩过程始终处于堵转状态。
打开直流稳压电源9为电机控制单元8及电机7供电，电压应模拟实际工作时电池输出电压。
启动电机7，查看力矩传感器3测得的力矩值，当力矩值大于期望值，则修改电流控制参数调小电机7输入电流，否则调大电机7输入电流，直到电机7输出期望的力矩值，记录此时电流值与电流控制参数。可在此电流值下进行多次测量，确定电机7输出力矩值始终在允许范围内，每个期望得到的力矩值均通过此方法测得对应的电流值及电流控制参数。
完成最低温度的全部力矩和电流关系测试后，调整空间环境模拟设备4提升电机7温度，重复进行下一个温度力矩与电流关系测试。
实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.空间在轨维修用电机不同温度力矩与电流关系测试方法，包括力矩加载控制及温度、力矩检测系统运行装置（1）、空间环境模拟设备（4）和直流稳压电源（9），其特征在于，所述力矩加载控制及温度、力矩检测系统运行装置（1）电性连接有力矩加载装置（2）、力矩传感器（3）和温度传感器（5），所述温度传感器（5）粘贴于电机（7）上，所述电机（7）安装于空间环境模拟设备（4）上的电机固定工装（6）处，所述直流稳压电源（9）电性连接有电机控制单元（8），所述电机控制单元（8）与电机（7）电性连接。
2.根据权利要求1所述的空间在轨维修用电机不同温度力矩与电流关系测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.建立测试矩阵：在工作温度范围内取若干温度点，并确定在每个温度点电机（7）需输出力矩值；
S2.电机（7）与温度传感器（5）的设置：将电机（7）固定于空间环境模拟设备（4），在电机（7）表面控温点位置粘贴温度传感器（5）；
S3.电路连接：电机（7）输出轴与空间环境模拟设备（4）外部的力矩加载装置（2）及力矩传感器（3）直连，电机（7）与电机控制单元（8）连接，并将电机控制单元（8）与直流稳压电源（9）连接；
S4.温度及真空度控制：启动空间环境模拟设备（4）控制电机（7）周围环境真空度及温度达到设定值；
S5.力矩与电流关系测试：启动力矩加载装置（2）及力矩传感器（3），力矩加载装置（2）输出力矩应大于电机（7）期望输出力矩值，即保证电机（7）输出力矩过程始终处于堵转状态，打开直流稳压电源（9）为电机控制单元（8）及电机（7）供电，启动电机（7）并查看力矩传感器（3）测得的力矩值，修改电流控制参数调整电机（7）输入电流，直到电机（7）输出期望的力矩值，记录此时电流值与电流控制参数；
S6.重复测试：完成一个温度的全部力矩和电流关系测试后，调整空间环境模拟设备（4）内部温度，重复上述过程进行下一个温度力矩与电流关系测试。
3.根据权利要求1所述的空间在轨维修用电机不同温度力矩与电流关系测试方法，其特征在于，所述电机（7）输出轴、外部力矩加载装置（2）连接轴和力矩传感器（3）在同一直线，温度传感器（5）临近电机本身温度检测点，且两者温度值相同。
4.根据权利要求1所述的空间在轨维修用电机不同温度力矩与电流关系测试方法，其特征在于，所述空间环境模拟设备（4）控制电机（7）周围环境真空度不大于
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，温度传感器（5）检测温度，第一个测试的温度点为最低温。
5.根据权利要求1所述的空间在轨维修用电机不同温度力矩与电流关系测试方法，其特征在于，所述力矩加载装置（2）输出最大力矩大于电机（7）堵力矩。
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