CN202948113U - 一种通用的电机惯性负载测试装置 - Google Patents

Abstract

一种通用的电机惯性负载测试装置，属于电机用的惯性负载的测试装置技术领域。该装置包括基座、轴、惯量盘、基盘、前端盖、大负载惯量盘、旋转变压器、信号采集器等。其特征是：本实用新型的测试装置的惯量盘，采用模块化，使用过程中能实现不同负载等级的单一加载或者组合加载及特殊工况下的加载；本实用新型的测试装置并具有信号采集和处理能力。本实用新型的测试装置具有结构紧凑、装配方便、测试精度高、通用性强、安全可靠、具有数据采集能力、能测试一定功率范围内各种型号电机的惯性负载等特点。本实用新型的测试装置可广泛应用与各种不同性能、不同结构的多种型号于电机惯性负载性能的测试中，尤其适用于多种型号伺服电机的动态性能测试实验中。

Description

一种通用的电机惯性负载测试装置

技术领域

本实用新型属于电机用的惯性负载的测试装置技术领域，具体涉及一种能适用于多种型号电机的惯性负载的测试装置的结构。

背景技术

电机惯性负载的测试是电机性能分析必不可少的实验项目。在电机生产企业中，大多是针对每个型号的电机设计一套只适合于该型号电机的惯性负载实验系统。然而每套系统结构复杂，成本昂贵。时常会有实验装置使用一次后就不再适用于别的电机而被弃置，造成极大的浪费。随着现代电机及控制系统技术的发展，电机的种类繁多，性能各异。面对不同外形，不同结构，不同性能的电机，在一定功率范围内的电机系统的惯性负载性能测试过程中，研制一种适合于不同性能、不同结构的电机的惯性负载通用测试装置显得尤为重要。

现有电机惯性负载的测试装置，如专利号为ZL200920041167.7的“一种轴中惯量盘加载装置”专利公开的测试装置包括基座、基轴、夹紧盘、至少一组惯量盘、基盘、定位轴。所述基轴的两端分别通过轴承活动连接在所述的基座上。所述的基盘固定在基轴中部，基盘两侧装有至少一组惯量盘，所述惯量盘为不同厚度的圆盘，所述惯量盘两侧装有夹紧盘。在所述基盘上装有四个圆周均布的定位轴。该测试装置的主要缺点为：

1、该装置中的惯量盘通过定位轴和夹紧盘固定，由于不是紧固连接，实验系统又是在高速旋转状态下运行，运行中很可能发生位移，导致实验系统抖动严重，甚至出现安全事故。测试的安全性差。

2、该装置中的惯量盘需要成组安装，测量精度不高。且在测试中当增加或减少惯量盘时均需将整个旋转部分因此，取出。装配过程非常复杂，几乎是不可实现的。该装置只能对伺服电机进行惯性负载性能试验或测试，且测量精度差，不能对各种电机进行惯性负载性能试验或测试。

3、该装置仅能提供负载，如果需要进行试验，还需要大量辅助系统，导致实验系统复杂，因此，该测试装置的通用性差。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有电机惯性负载测试装置的不足，提供一种通用的电机惯性负载测试装置，具有结构紧凑、布局合理、装配方便、测试精度高、通用性强、安全可靠、具有数据采集能力、能测试一定功率范围内各种型号电机的惯性负载等特点。

实现本发明目的的技术方案是：一种通用的电机惯性负载测试装置,包括基座、轴、惯量盘、基盘、前端盖、大负载惯量盘、旋转变压器、信号采集器等。其特征是：

所述的基座由底板、前支撑板、后支撑板及加强筋组成。所述基座的材料为不锈钢热轧钢板或碳素结构刚热轧厚钢板等。所述底板为长460mm～500mm、宽480mm～520mm、厚8mm～15mm的长方体；所述前、后支撑板均为高460mm～500mm、宽480mm～520mm、厚15mm～25mm的长方形。在所述底板的长向两端距边缘65mm～85mm处，分别垂直焊接所述的前、后支撑板而形成倒“Π”形的基座。所述的加强筋为6～10块，每块所述加强筋为长直角边为160mm～180mm、短直角边为60mm～70mm、厚为15mm～25mm的直角三角形。6～10块所述的加强筋的长直角边分别均匀焊接在所述前、后支撑板下端的两端面上；6～10块所述的短直角边分别对应于所述前、后支撑板加强筋处，焊接在所述底板的上端面上。用以加固所述的倒“Π”形基座，以便保证本发明测试装置能稳定运行。在所述后支撑板的宽向中心处并距所述底板的上端面300mm～340mm处，设置一孔径与轴承外径相匹配的通孔，以便装设所述的轴承。在所述前支撑板上端的宽向中心处，距所述底板的上端面300mm～340mm处，设置一与所述前端盖的后端圆台的外径相匹配的通孔，以便装设所述的前端盖。

所述轴的材料为优质碳素结构钢热轧圆钢或合金结构钢热轧圆钢等。所述轴的形状为阶梯状圆柱形。所述中间段轴的长度为300mm～340mm，外径为40mm～50mm；第二阶梯轴（即所述中间段轴的两端）的长度为20mm～35mm，外径与轴承的内径相匹配；所述第一阶梯轴（即轴的两端）的长度为20mm～40mm，左端外径与所述旋转变压器（为市购产品）的内径相匹配，右端外径与轴连接套（为市购产品）的内径相匹配。所述的第二阶梯轴分别通过轴承活动连接在所述前端盖轴心处和后支撑板上端的通孔中；所述的旋转变压器通过键固结在所述轴的右端。

所述前端盖的材料为铸造铝合金。所述前端盖的形状前端为圆盘形，后端为圆台形的组合体。所述前端圆盘形的外径为260mm～280mm，厚度为10mm～12mm；所述的后端圆台形的外径为230mm～250mm，厚度为15mm～25mm。在所述前端盖的轴心处设置一与所述旋转变压器的外径相匹配的圆通孔，用以装设所述的旋转变压器。在所述的前端圆盘的圆周边上均匀设置4～8个螺钉通孔，所述的前端盖通过4～8个螺钉和螺孔固接在所述的前支撑板的外侧面上，以便将所述的轴承、旋转变压器旋转通过前端盖固接在前支撑板上。在所述的后端圆台的轴心外设置有一与轴承的外径相匹配的通孔，所述的轴承嵌装在该通孔中，以便装设所述轴前端的第二阶梯轴段。用以将轴通过轴承旋转固定在前端盖上。

所述的基盘的材料为优质碳素结构钢热轧圆钢。所述基盘的形状为圆盘形。所述的基盘的外径为160mm～180mm，厚度为60mm～70mm。在所述的基盘轴心处设置一个与所述轴的中间段轴的外径尺寸匹配的圆通孔。所述的基盘通过轴心通孔和键固接在所述的轴的中间位置，作为基础惯性负载进行测试。在所述基盘的两端面的圆周边上分别均匀设置数量与惯量盘的通孔数量相匹配的螺孔，以便在测试过程中需要增加惯量盘时，固定所述的惯量盘。

所述惯量盘的材料为优质碳素结构钢热轧圆钢。所述惯量盘的形状为圆盘形。所述的惯量盘的外径为190mm～210mm、厚度分为40mm、30mm、20mm、15mm、10mm等不同等级，以实现模块化惯量值，以实现在测试过程中具有更高精度的惯量负载等级。所述的惯量盘轴心处设置有内径为90mm～110mm的圆形通孔。以便所述的轴穿过所述的圆形通孔，在测试过程中可以将所述的惯量盘同心装配到机盘上。靠近所述基盘一侧的端面上设置与所述基盘外径相匹配的止口，用于保证所述惯量盘与所述基盘的同轴度。所述惯量盘靠近基盘的端面设置有4～8个圆形通孔，用以将螺钉穿过惯量盘固定在基盘或靠近基盘的惯量盘上。在所述惯量盘的另一端面上，设置有外径同基盘外径的凸台，用于作为外止口，便于下一级惯量盘同轴安装到该惯量盘上。在所述的惯量盘这一端面螺钉通孔位置上设置有内径为通孔内径二倍的深度大于装配螺钉螺帽高度的圆形凹槽，用于螺钉在固定惯量盘时，螺帽没入惯量盘中，便于在测试过程中，需要增加多个惯量盘时，下一级惯量盘紧密贴合到前一级惯量盘上。在所述惯量盘的螺钉通孔所在圆周上，螺钉通孔位置旋转一定角度（角度视通孔数量而定，即是两通孔夹角的一半）设置有4～8个同尺寸的螺孔，用于以同样的装配方式固定下一级的惯量盘。

所述的大负载惯量盘的材料为优质碳素结构钢热轧圆钢。所述的大负载惯量盘的形状为圆盘形。所述的大负载惯量盘的外径为300mm～380mm，厚度为15mm～30mm。所述的大负载惯量盘轴心处设置有内径为90mm～110mm的圆形通孔。靠近所述基盘一端的端面上设置有适合于基盘外径尺寸的止口，用于保证大负载惯量盘与基盘的同轴度。所述大负载惯量盘靠近基盘的端面设置有适合于基盘螺孔尺寸的圆形通孔，用以将螺钉穿过惯量盘固定在前一级的惯量盘上。在所述的大负载惯量盘另一端面上，设置有适合于后支撑板螺孔尺寸的圆形通孔，用于将大负载惯量盘在不使用时反向固定在后支撑板上。

所述的信号采集系统为市购旋转变压器和市购的基于FPGA的数字控制、采集处理的信号采集器组成。所述的旋转变压器固接在所述的轴的位于所述前支撑板外侧面的第二个阶梯轴上。所述的旋转变压器输出信号通过电缆线连接到信号采集器的输入端口，从而将所述轴的旋转状态信息传输到信号采集系统中。所述的信号采集器固接在所述的前支撑板下部的外侧面上，通过对旋转变压器传输来的信号进行解码、计算，将处理后的数据直接传送到电脑，即可完成实验数据的记录、处理和分析。

本发明的工作过程为:在一种通用的电机惯性负载测试装置中，基盘为基础惯性负载，可以基盘上增加惯量盘，由于惯量盘大小分等级，所以，惯性负载测试的精度相对较高。如果需要测试电机较大负载或过载性能，即可使用大负载惯量盘。在惯量盘装配过程中，惯量盘通过止口和螺钉固定在前一级的惯量盘或者基盘上，后一级惯量盘旋转30度角即可紧密固结到前一级的惯量盘上，并且由于采用螺钉紧固连接，能单个惯量盘加载。增加了测试精度，并保证了系统的同轴度。

在电机动态性能测试中，通过增加和减少惯量盘的数量，改变电机的惯性负载值，从而测试出不同负载下电机的工作情况，通过旋转变压器，将负载的转速信息传送到信号采集系统中，经过分析处理，将信息回传到上位机，工作人员即可直观的监测电机工作情况，并分析电机动态性能。

本发明采用上述技术方案后，主要的效果如下：

1、本发明的测试装置中通过螺钉对每个加载惯量盘固定，保证了惯量盘在旋转状态下紧密的固定在基盘上，有效的减小了旋转中的震荡，保证了试验的安全性。

2、本发明的测试装置增加了加载惯量盘的等级，使实验装置能够测量的转动惯量的范围更大，精度更高，并增加特殊加载惯量盘，更能满足某些特殊工况下的测试。并且加载惯量盘加载过程中为逐个加载。不需考虑基盘两端的平衡性，过程更方便、简单。

3、本发明的测试装置的系统中所有加载惯量盘均放置在基座内，不需要加载时，通过螺钉固定在前、后支撑板上，需要加载时，每个惯量盘均旋转一定的角度度依次固定在前一个惯量盘上。

4、本发明的一种通用的电机惯性负载测试装置安装了旋转变压器及信号采集器，方便对装置内测量到的数据信息进行分析处理，在传送到上位机。大大提高了实验装置的集成度。减少了其他附加的设备和仪器，进一步简化结构，且使用方便。

5、本发明的测试装置可广泛应用于各种不同性能、不同结构的多种型号电机的惯性负载性能的测试中，尤其适用于多种伺服电机的动态性能测试中。

附图说明

图1为现有电机惯性负载测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型实验装置的结构示意图；

图中：1轴；2夹紧盘；3惯量盘；4基盘；5定位轴；6基座；7旋转变压器；8前端盖；9前支撑板；10信号采集器；11底板；12加强筋；13轴承；14后支撑板；15大负载惯量盘。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1

如图2所示，一种通用的电机惯性负载测试装置,包括基座6、轴1、惯量盘3、基盘4、前端盖8、大负载惯量盘15、旋转变压器7、信号采集器10等。其特征是：

所述的基座由底板11、前支撑板9、后支撑板14及加强筋12组成。所述基座6的材料为不锈钢热轧钢板或碳素结构刚热轧厚钢板等。所述底板11为长460mm、宽480mm、厚8mm的长方体；所述前支撑板9、后支撑板14均为高480mm、宽500mm、厚20mm的长方形。在所述底板11的长向两端距边缘75mm处，分别垂直焊接所述的前支撑板9、后支撑板14而形成倒“Π”形的基座6。所述的加强筋12为8块，每块所述加强筋12为长直角边为170mm、短直角边为65mm、厚为20mm的直角三角形。8块所述的加强筋12的长直角边分别均匀焊接在所述前支撑板9、后支撑板14下端的两端面上；8块所述的短直角边分别对应地焊接在所述前支撑板9、后支撑板14的上端面上。用以加固所述的倒“Π”形基座6。在所述后支撑板14的宽向中心处并距所述底板11的上端面320mm处，设置一孔径与轴承13外径相匹配的通孔。在所述前支撑上端的宽向中心处，距所述底板11的上端面320mm处，设置一与所述前端盖8的后端圆台的外径相匹配的通孔。

所述轴1的材料为优质碳素结构钢热轧圆钢或合金结构钢热轧圆钢等。所述轴1的形状为阶梯状圆柱形。所述中间段轴的长度为320mm，外径为45mm；第二阶梯轴（即所述中间段轴的两端）的长度为28mm，外径与轴承13的内径相匹配；所述第一阶梯轴（即轴的两端）的长度为30mm，左端外径与所述旋转变压器7（为市购产品）的内径相匹配，右端外径与轴连接套（为适合于测试电机的市购产品）的内径相匹配。所述的第二阶梯分别通过轴承13活动连接在所述前端盖8轴心处和后支撑板上端的通孔中；所述的旋转变压器7通过键固结在所述轴1的右端。

所述前端盖8的材料为铸造铝合金。所述前端盖8的形状前端为圆盘形，后端为圆台形的组合体。所述前端圆盘形的外径为270mm，厚度为11mm；所述的后端圆台形的外径为240mm，厚度为20mm。在所述前端盖8的轴心处设置一与所述旋转变压器7的外径相匹配的圆通孔，在所述的前端圆盘的圆周边上均匀设置6个螺钉通孔，所述的前端盖8用6个螺钉通过螺孔固接在所述的前支撑板9的外侧面上。在所述的后端圆台的轴心外设置有一与轴承13的外径相匹配的通孔，所述的轴承13嵌装在该通孔中。

所述的基盘4的材料为优质碳素结构钢热轧圆钢。所述基盘4的形状为圆盘形。所述的基盘4的外径为170mm，厚度为65mm。在所述的基盘4轴心处设置一与所述轴的中间段轴的外径尺寸匹配的圆通孔。在所述基盘4的两端面的圆周边上分别均匀设置数量与惯量盘3的通孔数量相匹配的螺孔。

所述惯量盘3的材料为优质碳素结构钢热轧圆钢。所述惯量盘3的形状为圆盘形。所述的惯量盘3的外径为200mm、厚度分为40mm、30mm、20mm、15mm、10mm等不同等级。所述的惯量盘3轴心处设置有内径为100mm的圆形通孔。靠近所述基盘4一侧的端面上设置与所述基盘4外径相匹配的止口。所述惯量盘3靠近基盘4的端面设置有6个圆形通孔。在所述惯量盘3的另一端面上，设置有外径同基盘4外径的凸台。在所述的惯量盘3这一端面螺钉通孔位置上设置有内径为通孔内径二倍的深度大于装配螺钉螺帽高度的圆形凹槽。在所述惯量盘3的螺钉通孔所在圆周上，螺钉通孔位置旋转一定角度（角度视通孔数量而定，即是两通孔夹角的一半）设置有6个同尺寸的螺孔。

所述的大负载惯量盘15的材料为优质碳素结构钢热轧圆钢。所述的大负载惯量盘15的形状为圆盘形。所述的大负载惯量盘15的外径为340mm，厚度为20mm。所述的大负载惯量盘15轴心处设置有内径为100mm的圆形通孔。靠近所述基盘4一端的端面上设置有适合于基盘外径尺寸的止口。所述大负载惯量盘15靠近基盘的端面设置有适合于基盘4螺孔尺寸的圆形通孔。在所述的大负载惯量盘15另一端面上，设置有适合于后支撑板14螺孔尺寸的圆形通孔。

所述的信号采集系统为市购旋转变压器7和市购的基于FPGA的数字控制、采集处理的信号采集器10组成。所述的旋转变压器7固接在所述的轴1的位于所述前支撑板9外侧面的第二个阶梯轴上。所述的旋转变压器7输出信号通过导线连接到信号采集器10的输入端口。所述的信号采集器10固接在所述的前支撑板9下部的外侧面上。

实施例2

    一种通用的电机惯性负载测试装置，同实施例1，其中：

所述的底板11为长480mm、宽500mm、厚12mm；所述前支撑板9、后支撑板14均为高460mm、宽480mm、厚15mm；加强筋12为6块，每块所述加强筋12长直角边为160mm、短直角边为60mm、厚为15mm；所述轴1的中间段轴的长度为300mm，外径为40mm；第二阶梯轴长度为20mm；所述第一阶梯轴长度为20mm；所述前端盖的前端圆盘形的外径为260mm、厚度为10mm；所述的后端圆台形的外径为230mm，厚度为15mm；所述的基盘4的外径为160mm、厚度为60mm；所述的惯量盘3的外径为190mm；所述的惯量盘3轴心处圆形通孔的内径为90mm；所述惯量盘3的圆形通孔为4个；所述的大负载惯量盘15的外径为300mm、厚度为15mm；所述的大负载惯量盘15轴心处的圆形通孔内径为90mm。

实施例3

一种通用的电机惯性负载测试装置，同实施例1，其中：

所述的底板11为长500mm、宽520mm、厚15mm；所述前支撑板9、后支撑板14均为高500mm、宽520、厚25mm；加强筋12为8块，每块所述加强筋12为长直角边为180mm、短直角边为70mm、厚为25mm；所述轴1的中间段轴的长度为340mm，外径为50mm；第二阶梯轴长度为35mm；所述第一阶梯轴长度为40mm。所述前端盖的前端圆盘形的外径为280mm，厚度为12mm；所述的后端圆台形的外径为250mm，厚度为25mm；在所述的前端圆盘的圆周边上螺钉通孔为8个；所述的基盘4的外径为180mm，厚度为70mm；所述的惯量盘3的外径为210mm；所述的惯量盘3轴心处设置有内径为110mm的圆形通孔；所述的大负载惯量盘15的外径为380mm，厚度为30mm；所述的大负载惯量盘15轴心处圆形通孔内径为110mm。

Claims (1)

1.一种通用的电机惯性负载测试装置,包括基座（6）、轴（1）、惯量盘（3）、基盘（4）、前端盖（8）、大负载惯量盘（15）、旋转变压器(7)、信号采集器(10)，其特征在于：

所述的基座（6）由底板（11）、前支撑板（9）、后支撑板（14）及加强筋（12）组成，所述基座（6）的材料为不锈钢热轧钢板或碳素结构刚热轧厚钢板，所述底板（11）为长460mm～500mm、宽480mm～520mm、厚8mm～15mm的长方体；所述前、后支撑板（9、14）均为高460mm～500mm、宽480mm～520mm、厚15mm～25mm的长方形，在所述底板（11）的长向两端距边缘65mm～85mm处，分别垂直焊接所述的前、后支撑板（9、14）而形成倒“Π”形的基座，所述的加强筋（12）为6～10块，每块所述加强筋（12）为长直角边为160mm～180mm、短直角边为60mm～70mm、厚为15mm～25mm的直角三角形，6～10块所述的加强筋（12）的长直角边分别均匀焊接在所述前、后支撑板（9、14）下端的两侧面上；6～10块所述的短直角边分别对应于所述前、后支撑板（9、14）的上加强筋（12）处、焊接在所述底板（11）的端面上，在所述后支撑板（14）的宽向中心处并距所述底板（11）的上端面300mm～340mm处，设置一孔径与轴承（13）外径相匹配的通孔；在所述前支撑板（9）上端的宽向中心处，距所述底板（11）的上端面300mm～340mm处，设置一与所述前端盖（8）的后端圆台的外径相匹配的通孔；

所述轴（1）的材料为优质碳素结构钢热轧圆钢或合金结构钢热轧圆钢，所述轴（1）的形状为阶梯状圆柱形，所述中间段轴的长度为300mm～340mm，外径为40mm～50mm；第二阶梯轴，即所述中间段轴的两端的长度为20mm～35mm，外径与轴承（13）的内径相匹配；所述第一阶梯轴，即轴的两端的长度为20mm～40mm，左端外径与所述旋转变压器（7）的内径相匹配，右端外径与轴连接套的内径相匹配，所述的第二阶梯轴分别通过轴承（13）活动连接在所述前端盖（8）轴心处和后支撑板（14）上端的通孔中；所述的旋转变压器（7）通过键固结在所述轴（1）的右端；

所述前端盖（8）的材料为铸造铝合金，所述前端盖（8）的形状前端为圆盘形，后端为圆台形的组合体，所述前端圆盘形的外径为260mm～280mm、厚度为10mm～12mm；所述的后端圆台形的外径为230mm～250mm、厚度为15mm～25mm，在所述前端盖（8）的轴心处设置一与所述旋转变压器（7）的外径相匹配的圆通孔，在所述的前端圆盘的圆周边上均匀设置4～8个螺钉通孔，所述的前端盖（8）通过4～8个螺钉和螺孔固接在所述的前支撑板（9）的外侧面上，在所述的后端圆台的轴心外设置有一个与轴承（13）的外径相匹配的通孔，所述的轴承（13）嵌装在该通孔中；

所述的基盘（4）的材料为优质碳素结构钢热轧圆钢，所述基盘（4）的形状为圆盘形，所述的基盘（4）的外径为160mm～180mm，厚度为60mm～70mm，在所述的基盘（4）的轴心处设置一个与所述轴（1）的中间段轴的外径尺寸匹配的通孔，在所述基盘(4)的两端面的圆周边上分别均匀设置数量与惯量盘（3）的通孔数量相匹配的螺孔；

所述惯量盘（3）的材料为优质碳素结构钢热轧圆钢，所述惯量盘（3）的形状为圆盘形，所述的惯量盘（3）的外径为190mm～210mm、厚度分为40mm、30mm、20mm、15mm、10mm等不同等级，所述的惯量盘（3）轴心处设置有内径为90mm～110mm的圆形通孔，靠近所述基盘（4）一侧的端面上设置与所述基盘（4）外径相匹配的止口，所述惯量盘（3）靠近基盘（4）的端面设置有4～8个圆形通孔，在所述惯量盘（3）的另一端面上，设置有外径同基盘（4）外径的凸台，在所述的惯量盘（3）这一端面螺钉通孔位置上设置有内径为通孔内径二倍的深度大于装配螺钉螺帽高度的圆形凹槽，在所述惯量盘（3）的螺钉通孔所在圆周上，螺钉通孔位置旋转一定角度（角度视通孔数量而定，即是两通孔夹角的一半）设置有4～8个同尺寸的螺孔；

所述的大负载惯量盘（15）的材料为优质碳素结构钢热轧圆钢，所述的大负载惯量盘（15）的形状为圆盘形，所述的大负载惯量盘（15）的外径为300mm～380mm，厚度为15mm～30mm，所述的大负载惯量盘（15）轴心处设置有内径为90mm～110mm的圆形通孔，靠近所述基盘（4）一端的端面上设置有适合于基盘（4）外径尺寸的止口，所述大负载惯量盘（15）靠近基盘（4）的端面设置有适合于基盘（4）螺孔尺寸的圆形通孔，在所述的大负载惯量盘（15）另一端面上，设置有适合于后支撑板（14）螺孔尺寸的圆形通孔；

所述的信号采集系统为市购旋转变压器（7）和市购的基于FPGA的数字控制、采集处理的信号采集器（10）组成,所述的旋转变压器（7）固接在所述的轴（1）的位于所述前支撑板（9）外侧面的第二个阶梯轴上,所述的旋转变压器(7)输出信号通过导线连接到信号采集器(10)的输入端口,所述的信号采集器(10)固接在所述的前支撑板(9)下部的外侧面上。

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