CN116593055B - 电机拉扭力共轴测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电机拉扭力共轴测试装置，包括测试座、拉力测试组件及扭力测试组件，测试座内转动设置有中轴，中轴的顶部设置有用于固定电机的载料盘，拉力测试组件包括拉力感应器及转动件，拉力感应器用于检测中轴的轴向力，扭力测试组件包括扭力感应器、扭环及销钉，中轴用于转动时，以使销钉带动扭环转动，进而使得扭力感应器检测中轴的扭力。如此，中轴相对于测试座能够转动且能够沿着轴向滑动，而中轴的扭力只会通过销钉与扭环的配合传递至扭力感应器的测试端上，中轴的拉力则只会通过转动件传递至拉力感应器的测试端上，避免扭力感应器及拉力感应器测试时产生干涉，从而准确测出电机带动旋翼启动时的扭力及拉力。

Description

电机拉扭力共轴测试装置

技术领域

本发明涉及电机测试领域，特别是涉及一种电机拉扭力共轴测试装置。

背景技术

随着无人机市场蓬勃发展，各种气动布局的无人机层出不穷，无人机大概可分为固定翼无人机、无人直升机及多旋翼无人机，其中多旋翼无人机，机身上安装有多个（一般在3个及以上）类似风扇的旋翼，通过旋翼之间的相对转速来调节扭矩和拉力，从而控制无人机的飞行、悬停或者旋转。

多旋翼无人机中，旋翼是通过电机带动旋转的，为了精准控制多旋翼无人机的悬停、飞行效果，实际上是需要对驱动旋翼旋转的电机进行精准控制。因此，电机在安装到无人机上使用时，需要对电机进行系列测试，包括但不仅限于拉力、扭矩、转速、电流、电压、温度、空速、电机效率等的测试。

申请号为CN201710066788.X的中国发明专利申请，公开了一种用于无人机电机动态拉力与扭力的测试装置，其公开了电机外壳通过套筒与测试轴的一端转动连接，第一拉力计与测试轴连接，以使第一拉力计测出测试轴的轴向力，第二拉力计通过牵引绳与测试轴的轴向连接，以使第二拉力计测出测试轴的周向力。

然而，现有技术存在如下问题，第一拉力计与第二拉力计作为测试拉力及扭力的测试装置，二者均与测试轴直接接触，如此，会导致两个拉力计之间会发生力的干涉，而且牵引绳通过滚轮引离测试轴，而滚轮会不可避免地额外引入摩擦力，因此会导致拉力计测出的数值不够准确；其次，第一拉力计与第二拉力计均通过挂钩与测试轴连接，当电机在高速转动时，会导致整个测试系统产生震动，会导致挂钩这种活动式连接结构进行横向摆动，因此会额外引入离心力，就会进一步导致测试数值不准确。因此，为了解决上述技术问题，提出了本申请的电机拉扭力共轴测试装置。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够提高电机拉力与扭力的测试准确度的电机拉扭力共轴测试装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种电机拉扭力共轴测试装置，包括：

测试座，所述测试座内转动设置有中轴，所述中轴的顶部设置有用于固定电机的载料盘；

拉力测试组件，所述拉力测试组件包括拉力感应器及转动件，所述转动件转动设置于所述中轴上，所述拉力感应器设置于所述测试座上，且所述拉力感应器与所述中轴共轴设置，并且所述拉力感应器的测试端与所述转动件连接，所述拉力感应器用于检测所述中轴的轴向力；及

扭力测试组件，所述扭力测试组件包括扭力感应器、扭环及销钉，所述扭力感应器设置于所述测试座上，且所述扭力感应器与所述中轴共轴设置，所述扭环设置于所述扭力感应器的测试端上，所述销钉设置于所述中轴上，且所述销钉与所述扭环相卡接，所述中轴用于转动时，以使所述销钉带动所述扭环转动，进而使得所述扭力感应器检测所述中轴的扭力。

优选地，所述测试座内设置有直线轴承，所述中轴穿设于所述直线轴承。

优选地，所述直线轴承与所述测试座之间设置有胶粘层。

优选地，所述测试座内还设置有转动轴承，所述转动轴承与所述直线轴承共轴设置，以使所述中轴穿设于所述转动轴承。

优选地，所述销钉沿着所述中轴的径向贯穿所述中轴，以使所述销钉的两端分别从所述中轴的两侧凸出。

优选地，所述扭环上开设有避让孔及至少一个的卡位槽，所述避让孔位于所述扭环的轴心，所述中轴穿设于所述避让孔，各所述卡位槽均沿着所述扭环的径向分布，且各所述卡位槽的中心均与所述避让孔的轴心相交，所述销钉位于其中的一个所述卡位槽内。

优选地，所述卡位槽设置有两个，两个所述卡位槽的延伸线相互垂直。

优选地，所述销钉与所述卡位槽的内侧壁之间设置有间隔。

优选地，所述测试座包括底板及座体，所述底板设置于所述座体的底部，以使所述底板与所述座体之间形成一收容腔，所述拉力测试组件位于所述收容腔内，所述中轴穿设于所述座体，所述扭力测试组件位于所述座体远离所述底板的那一端上。

优选地，所述载料盘的底部开设有凹槽，所述中轴至少部分结构容置于所述凹槽内。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

本发明的电机拉扭力共轴测试装置，包括测试座、拉力测试组件及扭力测试组件，测试座内转动设置有中轴，中轴的顶部设置有用于固定电机的载料盘，拉力测试组件包括拉力感应器及转动件，转动件转动设置于中轴上，拉力感应器设置于测试座上，且拉力感应器与中轴共轴设置，并且拉力感应器的测试端与转动件连接，拉力感应器用于检测中轴的轴向力，扭力测试组件包括扭力感应器、扭环及销钉，扭力感应器设置于测试座上，且扭力感应器与中轴共轴设置，扭环设置于扭力感应器的测试端上，销钉设置于中轴上，且销钉与扭环相卡接，中轴用于转动时，以使销钉带动扭环转动，进而使得扭力感应器检测中轴的扭力。如此，中轴相对于测试座能够转动且能够沿着轴向滑动，而中轴的扭力只会通过销钉与扭环的配合传递至扭力感应器的测试端上，中轴的拉力则只会通过转动件传递至拉力感应器的测试端上，避免扭力感应器及拉力感应器测试时产生干涉，从而准确测出电机带动旋翼启动时的扭力及拉力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的一实施方式的电机拉扭力共轴测试装置的结构示意图；

图2为图1所示的电机拉扭力共轴测试装置的爆炸结构示意图；

图3为图1所示的电机拉扭力共轴测试装置的剖面结构示意图；

图4为本发明的一实施方式的转接板的结构示意图；

图5为本发明的一实施方式的载料治具的结构示意图；

图6为图5所示的载料治具的剖面结构示意图；

图7为本发明的一实施方式的转动板的结构示意图。

实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。

请参阅图1至图3，一种电机拉扭力共轴测试装置10，包括测试座110、拉力测试组件200及扭力测试组件300，测试座110内转动设置有中轴120，中轴120的顶部设置有用于固定电机的载料盘130。

拉力测试组件200包括拉力感应器210及转动件220，转动件220转动设置于中轴120上，拉力感应器210设置于测试座110上，且拉力感应器210与中轴120共轴设置，并且拉力感应器210的测试端与转动件220连接，拉力感应器210用于检测中轴120的轴向力。

扭力测试组件300包括扭力感应器310、扭环320及销钉330，扭力感应器310设置于测试座110上，且扭力感应器310与中轴120共轴设置，扭环320设置于扭力感应器310的测试端上，销钉330设置于中轴120上，且销钉330与扭环320相卡接，中轴120用于转动时，以使销钉330带动扭环320转动，进而使得扭力感应器310检测中轴120的扭力。

需要说明的是，中轴120转动安装在测试座110内，其中，中轴120的轴心烟沿着竖直方向设置。载料盘130固定安装在中轴120的顶部。进一步地，拉力感应器210安装在测试座110上，转动件220转动安装在中轴120上，亦即转动件220能够相对于中轴120转动。且转动件220与拉力感应器210的测试端相连接。如此，当固定在载料盘130上的电机启动以带动旋翼转动时，会对载料盘130产生扭力和上浮/下沉的拉力，亦即使得中轴120收到扭力及拉力。由于转动件220能够相对于中轴120转动，因此中轴120的扭力不会作用到转动件220上，而中轴120的拉力会经转动件220传递至拉力感应器210上，从而能够准确测出电机驱动旋翼转动时产生的拉力。

进一步地，扭力感应器310安装在测试座110上，扭环320安装在扭力感应器310的测试端上，销钉330安装在中轴120上，且销钉330沿着中轴120的径向设置，使得销钉330与扭环320实现卡接。如此，当电机带动旋翼转动，使得中轴120受到拉力和扭力时，由于销钉330与扭环320之间为卡接结构，中轴120沿着轴向运动时，销钉330与扭环320之间不会接触，因此中轴120的拉力不会传递给扭环320。而当中轴120转动时，销钉330才会与扭环320相接触，使得中轴120的扭力传递至扭环320上，而扭环320与扭力感应器310的测试端连接，使得扭力感应器310能够准确测出中轴120的扭力大小。

如此，中轴120相对于测试座110能够转动且能够沿着轴向滑动，而中轴120的扭力只会通过销钉330与扭环320的配合传递至扭力感应器310的测试端上，中轴120的拉力则只会通过转动件220传递至拉力感应器210的测试端上，避免扭力感应器310及拉力感应器210测试时产生干涉，从而准确测出电机带动旋翼启动时的扭力及拉力。

请参阅图2及图3，一实施例中，测试座110内设置有直线轴承140，中轴120穿设于直线轴承140。

需要说明的是，为了使得中轴120可以稳定地转动及沿着轴向相对于测试座110滑动，因此在测试座110内安装直线轴承140，使得中轴120从直线轴承140中穿过。进一步地，一实施方式中，直线轴承140与测试座110之间设置有胶粘层，例如胶粘层是胶水冷却后形成的层级结构，用于将直线轴承140牢固地固定在测试座110上。避免中轴120转动或者沿着轴向滑动时，直线轴承140发生共振。

请参阅图2及图3，一实施例中，测试座110内还设置有转动轴承150，转动轴承150与直线轴承140共轴设置，以使中轴120穿设于转动轴承150。

需要说明的是，为了进一步提高中轴120转动稳定性，因此在直线轴承140的上方安装了转动轴承150，以使得中轴120通过转动轴承150稳定地相对于测试座110转动。一实施方式中，转动轴承150与测试座110之间也通过涂抹胶水进行粘接固定。

一实施例中，销钉330沿着中轴120的径向贯穿中轴120，以使销钉330的两端分别从中轴120的两侧凸出。

具体地，将销钉330设置为从中轴120的径向两侧凸出，如此，当中轴120带动销钉330转动时，能够使得销钉330两端同时对扭环320卡接，避免中轴120因销钉330偏位而出现对扭环320卡接偏位的问题。

请参阅图2及图3，一实施例中，扭环320上开设有避让孔321及至少一个的卡位槽322，避让孔321位于扭环320的轴心，中轴120穿设于避让孔321，各卡位槽322均沿着扭环320的径向分布，且各卡位槽322的中心均与避让孔321的轴心相交，销钉330位于其中的一个卡位槽322内。

需要说明的是，避让孔321沿着扭环320的中轴心设置，一实施方式中，扭环320为圆柱形结构，避让孔321位于圆柱结构的扭环320的轴心位置处，且避让孔321也为圆形孔结构。各卡位槽322均位于扭环320的一端面上，且各卡位槽322均沿着扭环320的径向分布，且各卡位槽322的中心线均与避让孔321的中轴心相交。例如，卡位槽322可以设置为1个，则销钉330则位于该卡位槽322内，当卡位槽322设置为2个及以上时，则销钉330则位于其中的一个卡位槽322内。而且当卡位槽设置为2个时，两个卡位槽322的延伸线相互垂直，亦即两个卡位槽322相互垂直设置。如此，便于测试装置零部件安装。

一实施例中，销钉330与卡位槽322的内侧壁之间设置有间隔。如此，当中轴120带动销钉330沿着轴向滑动时，由于中轴120通过转动件220与拉力感应器210连接，因此销钉330不会对扭环320施加轴向的拉力，使得拉力感应器210能够准确测出中轴120的拉力。当中轴120带动销钉330转动时，由于销钉330与卡位槽322之间设置有一定间隔，而且由于转动件220与中轴120之前能够相互转动，因此中轴120无法带动转动件220转动，最终使得销钉330与卡位槽322的内侧壁相抵接，使得销钉330与卡位槽322相卡接。最终中轴120转动扭力会作用到扭环320上，进而作用到扭力感应器310的测试端上，从而使得扭力感应器310准确测出中轴120受到的扭力。

请参阅图1至图3，一实施例中，测试座110包括底板111及座体112，底板111设置于座体112的底部，以使底板111与座体112之间形成一收容腔113，拉力测试组件200位于收容腔113内，中轴120穿设于座体112，扭力测试组件300位于座体112远离底板111的那一端上。

如此，将测试座110设置为底板111及座体112的结构，具体地，将直线轴承140及转动轴承150分别安装在座体112内，然后将中轴120安装在直线轴承140及转动轴承150内，然后将拉力测试组件200安装在中轴120的底端，将扭力测试组件300安装在中轴120的顶端，然后将底板111安装在座体112的底部，以遮蔽拉力测试组件200，最后将载料盘130安装在中轴120上。通过设置收容腔113，能够对拉力测试组件200进行保护。

一实施例中，载料盘130的底部开设有凹槽，中轴120至少部分结构容置于凹槽内。

需要说明的是，在载料盘130上开设凹槽，利用凹槽的内侧壁对中轴120进行限位，使得载料盘130快速地安装至中轴120上时，中轴120与载料盘130为共轴设置。一实施方式中，载料盘130与中轴120之间通过螺栓进行锁紧固定。

请参阅图2及图3，一实施例中，转动件220包括固定套221、轴承套222、锁紧螺母223及两个推力轴承224，固定套221设置于中轴120上，轴承套222套设于中轴120上，且轴承套222与拉力感应器210的测试端连接，两个推力轴承224均套设于中轴120上，且两个推力轴承224分别位于轴承套222的轴向两端，锁紧螺母223螺接于中轴120上，锁紧螺母223用于与固定套221分别挤压两个推力轴承224，以使两个推力轴承224共同夹紧轴承套222。

需要说明的是，固定套221固定安装在中轴120上，例如固定套221通过机米螺丝进行锁紧固定，然后将其中一个推力轴承224、轴承套222、另一个轴承套222依次套在中轴120上，最后将锁紧螺母223螺接固定在中轴120上，以使得锁紧螺母223与固定套221分别挤压两个推力轴承224，最终使得两个推力轴承224共同夹紧轴承套222，其中轴承套222与拉力感应器210的测试端连接。需要注意的是，推力轴承224是一种能够传递轴向推力的轴承结构式，而两个推力轴承224通过锁紧螺母223与固定套221相互挤压固定，最后使得两个推力轴承224共同夹紧轴承套222，因此使得轴承套222与中轴120固定为一个整体，当中轴120受到轴向推力/拉力而沿着轴向滑动时，该轴向推力/拉力会经过推力轴承224作用到轴承套222上，最终作用到拉力感应器210的测试端上。从而使得拉力感应器210能够准确测出中轴120上受到的拉力。需要注意的是，由于电机带动旋翼转动时，电机会相应地产生上升的浮力或者下沉的压力，对应地作用到中轴120上就是拉力与推力，因此通过设置两个推力轴承224以共同夹紧轴承套222，能够同时检测中轴120受到的拉力及推力。另外，需要注意的是，由于销钉330与卡位槽322的内侧壁之间设置有间隔，因此当中轴120受到轴向的拉力或者推力时，销钉330不会对扭环320传递拉力或者推力，而是会通过推力轴承224全部作用到轴承套222上，以使得拉力感应器210能够准确测出中轴120的拉力/推力。如此，由于电机拉扭力共轴测试装置10设置为同轴结构，使得中轴120受到的拉力及扭力分别被拉力感应器210及扭力感应器310检测，避免检测时出现力的干涉，从而能够准确测出电机在带动旋翼旋转时的拉力/推力及扭力。

请参阅图4，一实施例中，电机拉扭力共轴测试装置10还包括转接板500，转接板500的一侧面上开设有多个锁紧孔510，转接板500的另一侧面上开设有多个通孔520，锁紧孔510用于固定待测试电机，通孔520用于将转接板500固定在载料盘130上。

需要说明的是，例如，锁紧孔510为腰型孔结构，进一步地，各锁紧孔510在转接板500上呈圆周分布，如此，先将螺栓穿过锁紧孔510以将待测试电机锁紧固定后，再将螺栓穿过通孔520后将转接板500连同待测试电机一起锁紧固定在载料盘130上。其中将锁紧孔510设置为腰型孔结构，能够兼容固定不同尺寸的待测试电机。具体地，不同尺寸的待测试电机，其底部的固定位置存在差异。

请参阅图5至图7，一实施例中，电机拉扭力共轴测试装置10还包括载料治具400，载料治具400包括基座410、转动板420及多个支撑臂430，基座410设置于载料盘130上，基座410上开设有转动槽及多个夹料槽412，各夹料槽412在基座410上呈圆周分布，转动板420转动设置于转动槽内，转动板420上开设有多个斜形孔421，各支撑臂430分别滑动设置于各夹料槽412内，且各支撑臂430分别穿设于各斜形孔421内，转动板420用于相对于基座410转动时，以带动各支撑臂430分别沿着各夹料槽412滑动以相互靠近或者相互远离。

需要说明的是，载料治具400用于快速夹紧固定待测试电机。具体地，基座410可以通过螺栓锁紧固定在载料盘130上，在基座410上开设有横向设置的转动槽，以及沿着轴向设置的多个夹料槽412，使得各支撑臂430一一对应沿着各夹料槽412滑动。转动板420转动安装在转动槽内，且转动板420上开设有多个斜形孔421，使得各支撑臂430一一对应穿过各斜形孔421。需要注意的是，各斜形孔421在转动板420上呈圆周阵列设置。如此，当转动板420相对于基座410转动时，各夹料槽412分别推顶各支撑臂430，使得各支撑臂430能够相互靠近或者相互远离。当各支撑臂430相互靠近时，各支撑臂430能够共同夹紧待测试电机。需要注意的是，由于待测试电机与中轴120共轴时，测试的拉力和扭力更加准确。为了对待测试电机快速更换，因此设置了上述的载料治具400，通过设置各支撑臂430同步地相互靠近，从而迫使待测试电机最终被固定在基座410的中心位置处，因此在将基座410安装在载料盘130上时，只需要将基座410与载料盘130为共轴设置，便能够在后面测试过程中，更换待测试电机时，使得待测试电机与中轴120保持共轴状态。

请参阅图5，一实施方式中，基座410上还开设有固定孔413，转动板420上开设有螺孔，当各支撑臂430将电机固定后，使用螺丝穿过固定孔413并螺接至螺孔内，便能够保持各支撑臂430共同固定待测试电机的状态。例如，固定孔413也为腰型孔结构。

请参阅图6，一实施方式中，载料治具400还包括多个弹簧440，各弹簧440的一端均抵接于基座410，各弹簧440的另一端分别与各支撑臂430相抵接，弹簧440用于推顶支撑臂430，以使支撑臂430具有夹紧电机的趋势。

需要说明的是，为了提高各支撑臂430对电机的固定稳定性，因此安装了多个弹簧440以分别推顶各支撑臂430，使得各支撑臂430具有相互靠近的趋势。

一实施例中，支撑臂430与斜形孔421的内侧壁相接触的部位设置为圆柱形结构式。如此，将支撑臂430的部分结构设置为圆柱形，能够确保斜形孔421的内侧壁能够稳定地推顶支撑臂430。

请参阅图5及图6，一实施例中，支撑臂430包括滑座431及支柱432，滑座431滑动设置于夹料槽412内，且滑座431穿设于斜形孔421，支柱432可拆卸地设置于滑座431上。

需要说明的是，由于不同型号的待测试电机的尺寸具有差别，为了快速地将待测试电机固定在支撑臂430上，因此将支撑臂430设置为滑座431与支柱432组合的结构。具体地，先将各支柱432固定在待测试电机的底部后，再分别将各支柱432锁紧固定在各滑座431上。

请参阅图5及图6，一实施例中，支柱432远离滑座431的一端设置有承载凸台433，在承载凸台433上开设有腰型沉孔，通过往腰型沉孔穿设螺丝，然后便能够将待测试电机与支柱432固定在一起。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电机拉扭力共轴测试装置，其特征在于，包括：

测试座，所述测试座内转动设置有中轴，所述中轴的顶部设置有用于固定电机的载料盘；

拉力测试组件，所述拉力测试组件包括拉力感应器及转动件，所述转动件转动设置于所述中轴上，所述拉力感应器设置于所述测试座上，且所述拉力感应器与所述中轴共轴设置，并且所述拉力感应器的测试端与所述转动件连接，所述拉力感应器用于检测所述中轴的轴向力；及

扭力测试组件，所述扭力测试组件包括扭力感应器、扭环及销钉，所述扭力感应器设置于所述测试座上，且所述扭力感应器与所述中轴共轴设置，所述扭环设置于所述扭力感应器的测试端上，所述销钉设置于所述中轴上，且所述销钉与所述扭环相卡接，所述中轴用于转动时，以使所述销钉带动所述扭环转动，进而使得所述扭力感应器检测所述中轴的扭力。

2.根据权利要求1所述的电机拉扭力共轴测试装置，其特征在于，所述测试座内设置有直线轴承，所述中轴穿设于所述直线轴承。

3.根据权利要求2所述的电机拉扭力共轴测试装置，其特征在于，所述直线轴承与所述测试座之间设置有胶粘层。

4.根据权利要求2所述的电机拉扭力共轴测试装置，其特征在于，所述测试座内还设置有转动轴承，所述转动轴承与所述直线轴承共轴设置，以使所述中轴穿设于所述转动轴承。

5.根据权利要求1所述的电机拉扭力共轴测试装置，其特征在于，所述销钉沿着所述中轴的径向贯穿所述中轴，以使所述销钉的两端分别从所述中轴的两侧凸出。

6.根据权利要求1所述的电机拉扭力共轴测试装置，其特征在于，所述扭环上开设有避让孔及至少一个的卡位槽，所述避让孔位于所述扭环的轴心，所述中轴穿设于所述避让孔，各所述卡位槽均沿着所述扭环的径向分布，且各所述卡位槽的中心均与所述避让孔的轴心相交，所述销钉位于其中的一个所述卡位槽内。

7.根据权利要求6所述的电机拉扭力共轴测试装置，其特征在于，所述卡位槽设置有两个，两个所述卡位槽的延伸线相互垂直。

8.根据权利要求6所述的电机拉扭力共轴测试装置，其特征在于，所述销钉与所述卡位槽的内侧壁之间设置有间隔。

9.根据权利要求6所述的电机拉扭力共轴测试装置，其特征在于，所述测试座包括底板及座体，所述底板设置于所述座体的底部，以使所述底板与所述座体之间形成一收容腔，所述拉力测试组件位于所述收容腔内，所述中轴穿设于所述座体，所述扭力测试组件位于所述座体远离所述底板的那一端上。

10.根据权利要求1所述的电机拉扭力共轴测试装置，其特征在于，所述载料盘的底部开设有凹槽，所述中轴至少部分结构容置于所述凹槽内。