CN114264399A - 一种纯电动汽车驱动总成转子轴向力测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纯电动汽车驱动总成转子轴向力测试方法，本发明利用了电涡流传感器的特性，预先对驱动总成内部的波形弹簧进行压力‑压缩量的标定，通过电机轴端部布置电涡流传感器实时监测电机轴的轴向位移，从而得到波形弹簧实际的压缩量，对应压力‑压缩量曲线得到波形弹簧所受的轴向压力，也就得到了驱动总成转子所受的轴向力。本发明不需要增加驱动总成的轴向空间或预留传感器布置空间，而只需拿正常驱动总成，直接布置传感器，因此实施本方法时不需要改变驱动总成内部的原有结构即可进行轴向力测试。
Description
技术领域
本发明涉及纯电动汽车驱动总成测试领域，更具体地说，它涉及一种纯电动汽车驱动总成转子轴向力测试方法。
背景技术
纯电动汽车驱动总成中转子磁钢斜级的设计，转、定子端差的存在，以及加工、装配误差等尺寸链造成的影响，都会导致转子轴向力的产生。而轴向力的存在，将引起转子轴向的窜动，其大小将严重影响轴承、转子系统的寿命，从而影响驱动总成产品的可靠性。因此，需要测试驱动总成转子的轴向力大小及随不同扭矩、转速的变化趋势，从而指导零部件选型，并尽量从设计端减小轴向力，提高产品的可靠性。 目前常用的驱动总成转子轴向力测试方法有：在旋转轴上套装传感器，转轴与电机采用联轴器连接，通过联轴器内传感器监测轴向力的大小；在驱动总成轴上套设推力轴承，在推力轴承与压力施加元件之间增加压力传感器，通过压力传感器监测轴向力；将应变片贴在轴承接触的接口壁上，通过应变片的变化来得出轴向力。但这些方法各有弊端，旋转轴上套装传感器，与电机轴采用联轴器连接的方式，需额外增加联轴器，势必破坏原驱动总成内部结构，对于一些封闭性驱动总成，或轴向空间限制的场景，有很大的局限性；在电机轴上套设推力轴承，增加压力传感器，或在轴承接触接口上贴应变片的方式，势必也需要对原先结构做改变，适当留出传感器布置空间。公开号为CN204831666U的实用新型专利公开了一种旋转机械的轴向力测试装置，包括壳体、轴承、转轴和传感器，转轴与轴承的内圈固定连接，轴承的外圈与壳体固定连接，在转轴上套装传感器，传感器的输出信号与信号处理装置电连接，转轴与旋转机械采用无键式联接件，转轴与电机采用联轴器联接。该实用新型对各种机械的轴向力的测试具有广泛的通用性，能够实现对一个或两个方向的轴向力的精确测量，误差范围为1%，结构简单，是一个独立的部件，安装方便，不需要对旋转机械本身进行改造，为解决各种机械的轴向力平衡问题提供了有效手段，便于推广应用。但如前所述，由于该实用新型采用的是旋转轴上套装传感器，与电机轴采用联轴器连接的方式，对于一些封闭性驱动总成，或轴向空间受限制的场景，此方式有很大的局限性。
发明内容
现有的驱动总成转子轴向力测试方法使用时往往会对驱动总成内部原有结构造成破坏，具有一定的使用局限性，为克服这一缺陷，本发明提供了一种无需改变驱动总成原有结构即可进行轴向力测试，更为方便、高效的驱动总成转子轴向力测试方法。
本发明的技术方案是：一种纯电动汽车驱动总成转子轴向力测试方法，驱动总成的转子上设有波形弹簧，包括以下步骤：
步骤一.对波形弹簧进行压力-压缩量曲线标定波形弹簧参考值；
步骤二.在驱动总成的转子上安装电涡流传感器的探头并在电涡流传感器上连接信号采集设备；
步骤三.对探头进行原点校准；
步骤四.驱动总成以设定的转速及扭矩运行，通过电涡流传感器的灵敏度曲线得出转子的轴向位移；
步骤五.由步骤一中波形弹簧的压力-压缩量曲线，线性插值得到波形弹簧因转子的轴向位移而发生压缩时所对应的外力F，F即为驱动总成所受轴向力。
电涡流传感器是以高频电涡流效应为工作原理的测量位移、振动的非接触式传感器。它能高线性度、高分辨率对进入测量范围内的金属物体位移及运动状况进行测量。本发明利用了电涡流传感器的特性，预先对驱动总成内部的波形弹簧进行压力-压缩量的标定，通过电机轴端部布置电涡流传感器实时监测电机轴的轴向位移，从而得到波形弹簧实际的压缩量，对应压力-压缩量曲线得到波形弹簧所受的轴向压力，也就得到了驱动总成转子所受的轴向力。本发明不需要增加驱动总成的轴向空间或预留传感器布置空间，而只需拿正常驱动总成，直接布置传感器，因此实施本方法时不需要改变驱动总成内部的原有结构即可进行轴向力测试。
作为优选，步骤二中安装探头时先将探头拧到接触转子端面后再回退一适当距离。在尚不确定驱动总成转子的轴向窜动量时，必须考虑使电涡流传感器探头与转子间保持一安全距离，避免转子发生轴向窜动时撞击电涡流传感器探头，导致电涡流传感器探头损坏。此外电涡流传感器探头具有特定的量程，在量程内检测结果最为准确。因此电涡流传感器探头安装时必须注意把控电涡流传感器探头与转子端面的距离，通过此步骤可以以转子端面为基准进行粗略的距离调整。
作为优选，步骤三中观察电涡流传感器输出的电压值，调整探头与转子端面的初始间隙量，以确保测试期间电涡流传感器输出的电压值位于较优的线性段上。电涡流传感器探头与被测物的间隙必须控制在合理范围内，这样电涡流传感器的输出信号曲线可以最大化地呈现出线性特征，由此通过输出电压可以更准确地获得间隙量参数，进而更准确地在波形弹簧的压力-压缩量曲线上对压缩量赋值，最终得出的压力值也更为精确。调整电涡流传感器探头与转子端面的初始间隙量是在步骤二基础上的进一步精调。
作为优选，驱动总成端部设有护盖，探头与护盖通过螺纹连接。护盖是驱动总成的外部部件，可以拆卸且不影响驱动总成内部结构，以护盖为支撑进行电涡流传感器探头安装，无需改变驱动总成内部的原有结构即可进行轴向力测试。
作为优选，探头的前端探头位于转子的轴线上。电涡流传感器依据电涡流效应工作，即电涡流传感器内部的高频振荡电流通过延伸电缆流入电涡流传感器探头的线圈，在探头的线圈中产生交变的磁场，当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使线圈高频电流的幅度和相位得到改变。被测金属面必须具有一定的面积，通常要大于电涡流传感器探头前端探头面积，电涡流传感器探头位于转子的轴线上，可最大程度地保证与探头相对的金属面积。
作为优选，步骤一通过万能材料试验机实施。万能材料试验机用途广，企业广泛配备，将万能材料试验机应用于本驱动总成转子轴向力测试方法，可充分利用既有设备，节约设备购置成本。
作为另选，步骤一通过具备实时记录力-位移曲线的压力机实施。实施本方法时也可使用能满足测试需要的定制压力机。
作为优选，转子与探头对应的一端端面预先作打磨处理。被探头检测地转子端面应尽量平整，避免发生提前触发或滞后触发电涡流传感器，导致检测精度降低。
本发明的有益效果是：
方便、高效。本发明无需改变驱动总成原有结构，减少对驱动总成的改动工作量，实施起来更为方便、高效。
实施成本低。实施本发明所需的硬件配置很简单，只需在驱动总成上加装电涡流传感器并借助常规检测设备即可准确获取驱动总成转子轴向力数值，可大大节约测试成本。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
图中，1-驱动总成，2-转子，3-波形弹簧，4-探头，5-护盖，6-轴承。
具体实施方式
下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1所示，一种驱动总成转子轴向力测试方法，驱动总成1的转子2两端各设一轴承6，转子2右端套设有波形弹簧3，波形弹簧3位于右端轴承6与右端轴承座之间。驱动总成1左端设有护盖5，护盖5中心设有螺纹孔，螺纹孔位于转子2的轴线上。本方法包括以下步骤：
步骤一.对波形弹簧3进行压力-压缩量曲线标定。波形弹簧3参考值，波形弹簧3的标定借助万能材料试验机完成；波形弹簧3完成标定后再与其它部件一起进行驱动总成1组装；组装前对将要与探头4对应的转子2端面预先作打磨处理；
步骤二.在组装完成的驱动总成1的转子2上安装电涡流传感器的探头4并在电涡流传感器上连接信号采集设备，安装时将探头4旋入护盖5中心的螺纹孔，与护盖5通过螺纹连接，探头4位于转子2的轴线上；安装时先将探头4拧到接触转子端面后，再回退一个螺距；
步骤三.对探头4进行原点校准，校准时观察电涡流传感器输出的电压值，并依据所用电涡流传感器的使用说明书中的电涡流传感器灵敏度曲线，即间隙量-电压关系曲线，判定调整探头4与转子2端面的初始间隙的数值是否位于电涡流传感器灵敏度曲线较优的线性段上，即基本呈直线的区段上，如若不在，则将探头4在护盖5螺纹孔中旋进或旋出，精细调整探头4位置，以确保测试期间电涡流传感器输出的电压值也位于较优的线性段上，完成后记录初始间隙值为d0；
步骤四.驱动总成1以设定的转速及扭矩运行，读取电涡流传感器的输出电压值，通过电涡流传感器自身的灵敏度曲线得到该输出电压值对应的间隙量d1，进而得出转子2的轴向位移d=d0-d1，也即波形弹簧3的压缩量；
步骤五.由步骤一中波形弹簧3的压力-压缩量曲线，线性插值d得到波形弹簧3因转子2的轴向位移而发生压缩时所对应的外力F，F即为驱动总成1转子所受轴向力。
实施例2：
步骤一通过具备实时记录力-位移曲线的压力机实施。波形弹簧3的标定在驱动总成组装的同时或组装完毕后进行，标定时选取与正在组装或已组装驱动总成上波形弹簧3同批次的波形弹簧3进行独立标定，作为驱动总成1上的波形弹簧3参考值。其余同实施例1。
Claims (8)
1.一种纯电动汽车驱动总成转子轴向力测试方法，驱动总成（1）的转子（2）上设有波形弹簧（3），其特征是包括以下步骤：
步骤一.对波形弹簧（3）进行压力-压缩量曲线标定波形弹簧（3）参考值；
步骤二.在驱动总成（1）的转子（2）上安装电涡流传感器的探头（4）并在电涡流传感器上连接信号采集设备；
步骤三.对探头（4）进行原点校准；
步骤四.驱动总成（1）以设定的转速及扭矩运行，通过电涡流传感器的灵敏度曲线得出转子（2）的轴向位移；
步骤五.由步骤一中波形弹簧（3）的压力-压缩量曲线，线性插值得到波形弹簧（3）因转子（2）的轴向位移而发生压缩时所对应的外力F，F即为驱动总成（1）转子所受轴向力。
2.根据权利要求1所述的驱动总成转子轴向力测试方法，其特征是步骤二中安装探头（4）时先将探头（4）拧到接触转子端面后再回退一适当距离。
3.根据权利要求2所述的驱动总成转子轴向力测试方法，其特征是步骤三中观察电涡流传感器输出的电压值，调整探头（4）与转子（2）端面的初始间隙量，以确保测试期间电涡流传感器输出的电压值位于较优的线性段上。
4.根据权利要求1所述的驱动总成转子轴向力测试方法，其特征是驱动总成（1）端部设有护盖（5），探头（4）与护盖（5）通过螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的驱动总成转子轴向力测试方法，其特征是探头（4）位于转子（2）的轴线上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动总成转子轴向力测试方法，其特征是步骤一通过万能材料试验机实施。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动总成转子轴向力测试方法，其特征是步骤一通过具备实时记录力-位移曲线的压力机实施。
8.权利要求1至5中任一项所述的驱动总成转子轴向力测试方法，其特征是转子（2）与探头（4）对应的一端端面预先作打磨处理。
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