CN207396693U - 一种通用型低温步进电机测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种通用型低温步进电机测试设备，包括固定架和测试机构主体，固定架上设置测试机构主体，测试机构主体设置为包括拉力指示装置、测力装置和测试电机安装装置，拉力指示装置竖直设置于固定架上，拉力指示装置的一侧设置测力装置，测力装置的输入端连接测试电机安装装置。本实用新型采用该设备，简单实用，能够在低温下进行不同规格型号步进电机扭矩和拉力变化的实时测试，可在不影响步进电机本身温度的情况下，通过更换驱动器及改变电源电压值，进行步进电机、驱动器和电源三者之间的最优匹配，以确保低温步进电机在低温状态下的真实机械性能和寿命的可靠性。

Description

一种通用型低温步进电机测试设备

技术领域

本实用新型涉及低温步进电机性能测试用辅助设备技术领域，尤其涉及一种通用型低温步进电机测试设备。

背景技术

低温步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。为保证低温步进电机的质量，提高其在实际工作中的应用安全性，因此，低温步进电机出厂前需进行其低温性能测试，但是，现有的用于低温步进电机低温性能测试的设备在实际使用过程中存在如下问题：

1、低温步进电机低温性能测试设备往往结构复杂且体积庞大，需配备价格昂贵的测功机等以完成低温步进电机低温性能的测试过程，对于中小型企业来说，测试过程繁琐，适应性较差。

2、对于不同品牌规格型号的低温步进电机，需单独设置相应的低温测试系统，故增加了生产成本。

3、目前，低温步进电机性能测试设备大多只在液态氮容器内测试成品电机瞬间是否转动，而不能进行低温步进电机的扭矩测试，更不能进行步进电机驱动器和电压值的最优匹配，故难以保证低温环境下电机的合格质量。

发明内容

本实用新型的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种简单实用，能够在低温下进行不同规格型号步进电机扭矩和拉力变化的实时测试，可在不影响步进电机本身温度的情况下，通过更换驱动器及改变电源电压值，进行步进电机、驱动器和电源三者之间的最优匹配，以确保低温步进电机在低温状态下的真实机械性能和寿命的可靠性，提高低温步进电机的使用寿命的通用型低温步进电机测试设备。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种通用型低温步进电机测试设备，其中所述通用型低温步进电机测试设备包括固定架和测试机构主体，所述固定架上设置所述测试机构主体，所述测试机构主体设置为包括拉力指示装置、测力装置和测试电机安装装置，所述拉力指示装置竖直设置于所述固定架上，且该拉力指示装置的一侧设置所述测力装置，所述测力装置的输入端连接所述测试电机安装装置。

进一步地，所述测力装置设置为包括测力簧、拉力线、安装板、导向轮、调整轮和线轮，所述测力簧的上端固定于所述拉力指示装置上，且该测力簧的下端连接所述拉力线的一端，所述拉力线的另一端依次绕过所述导向轮和所述调整轮，且该拉力线的另一端设置于所述线轮上，所述安装板垂直设置于所述拉力指示装置的一侧，所述安装板的两侧由上至下依次设置所述导向轮与所述调整轮，且该安装板上开设两过线孔，一所述过线孔设置于所述导向轮与所述调整轮之间，另一所述过线孔设置于所述调整轮的下侧，所述过线孔中穿设所述拉力线，且该过线孔的直径设置为大于所述拉力线的直径。

进一步地，所述导向轮与所述调整轮均通过安装支架设置于所述安装板上，所述导向轮与所述调整轮均设置为包括轮体和凹槽部，所述轮体设置于所述安装支架上，且该轮体沿其圆周方向的侧壁上开设所述凹槽部。

进一步地，所述拉力指示装置设置为包括立梁、横梁和测力尺，所述立梁竖直设置于所述固定架上，且该立梁的上端水平设置所述横梁，所述测力尺沿所述立梁的轴线方向设置。

进一步地，所述立梁的横截面设置为呈L型，且该立梁平行于所述横梁的内侧壁面上沿其轴线方向设置所述测力尺。

进一步地，所述测试电机安装装置设置为包括安装架和转轴，所述安装架的上部分竖直设置于所述固定架上，且该安装架的下部分上垂直穿设所述转轴，所述转轴的输出端共轴线套设所述线轮。

进一步地，所述固定架设置为包括连接框架、安装板和四组支撑，所述连接框架的一侧竖直设置所述安装板，且该连接框架的底部竖直均布设置四组所述支撑。

进一步地，四组所述支撑均设置为包括立柱和支脚，所述立柱的上端设置所述连接框架，且该立柱的下端水平设置所述支脚，所述支脚设置为底壁呈平面的几何体。

进一步地，所述立柱的横截面设置为呈L型。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

(1)通过在测试电机安装装置上设置待测试电机，使得待测试电机输出端连接测力装置的输入端，则可由拉力指示装置直接观察测力装置输出端的数值，实时确定步进电机在低温-20～-100℃范围内的拉力变化，以确保低温步进电机在低温状态下的真实机械性能和寿命的可靠性，提高低温步进电机的使用寿命。

(2)通过线轮转动带动拉力线缠绕于其凹线槽中，则拉力线连接测力簧的一端拉动测力簧伸长，从而由此时测力簧最下端对应的测力尺处的数值获得该温度、电压和相应驱动器情况下的拉力值，再根据测得的拉力值与线轮的半径获得待测试电机的扭矩，该过程中，导向轮、过线孔和调整轮相配合实现对拉力线的换向和张紧度的调整，以保证测试精度。

(3)通过拉力指示装置中的测力尺，能够直观实时获得不同规格型号待测试电机测试过程中的拉力值，结构简单，测试方便，适用性强，且降低了待测试电机进行低温情况下性能测试的成本。

(4)通过将待测试电机设置于安装架上，且其电机轴的输出端连接转轴的输入端，转轴的输出端带动线轮转动，并与测力装置其它结构相配合，实现对待测试电机拉力和扭矩值的获取，从而完成电机性能测试过程。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的主视结构示意图。

图3是图2的右视结构示意图。

图4是图3的俯视结构示意图。

图5是本实用新型中拉力指示装置部分的放大结构示意图。

图6是本实用新型中线轮部分的局部放大结构示意图。

图中：固定架10，连接框架101，安装板102，支撑103，拉力指示装置20，立梁201，横梁202，测力尺203，测力装置30，测力簧301，拉力线302，安装板303，导向轮304，调整轮305，线轮306，过线孔307，安装支架308，测试电机安装装置40，安装架401，转轴402。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。

如图1-图6所示，一种通用型低温步进电机测试设备，包括固定架10和测试机构主体，固定架10上设置测试机构主体，测试机构主体设置为包括拉力指示装置20、测力装置30和测试电机安装装置40，拉力指示装置20竖直设置于固定架10上，且该拉力指示装置20的一侧设置测力装置30，测力装置30的输入端连接测试电机安装装置40，通过在测试电机安装装置40上设置待测试电机，使得待测试电机输出端连接测力装置30的输入端，则可由拉力指示装置直接观察测力装置30输出端的数值，实时确定步进电机在低温-20～-100℃范围内的拉力变化，有效避免在低温环境下电机易发生故障，从而导致经济损失以及造成人身安全的问题，以确保低温步进电机在低温状态下的真实机械性能和寿命的可靠性，提高低温步进电机的使用寿命。

测力装置30设置为包括测力簧301、拉力线302、安装板303、导向轮304、调整轮305和线轮306，测力簧301的上端固定于拉力指示装置20上，具体地，测力簧301的上端固定于横梁上，且该测力簧301的下端连接拉力线302的一端，拉力线302的另一端依次绕过导向轮304和调整轮305，拉力线302设置为具有高强度和高刚度的金属拉力线，拉力线302可设置为钢丝，且该拉力线302的另一端设置于线轮306上，具体地，线轮306的两侧壁缘上共轴线开设螺纹通孔，且两螺纹通孔之间共轴线设置一钢套，两螺纹通孔与钢套中共轴线穿设一螺钉，拉力线302的另一端系设于钢套上，且拉力线302缠绕于线轮306的凹线槽中，安装板303垂直设置于拉力指示装置20的一侧，具体地，安装板303垂直设置于立梁201的一侧，安装板303的两侧由上至下依次设置导向轮304与调整轮305，且该安装板303上开设两过线孔307，一过线孔307设置于导向轮304与调整轮305之间，另一过线孔307设置于调整轮305的下侧，过线孔307中穿设拉力线302，且该过线孔307的直径设置为大于拉力线302的直径，通过线轮306转动带动拉力线302缠绕于其凹线槽中，则拉力线302连接测力簧301的一端拉动测力簧301伸长，从而由此时测力簧301最下端对应的测力尺203处的数值获得该温度、电压和相应驱动器情况下的拉力值，再根据测得的拉力值与线轮306的半径获得待测试电机的扭矩，该过程中，导向轮304、过线孔307和调整轮305相配合实现对拉力线302的换向和张紧度的调整，以保证测试精度。

另外，过线孔307可设置为包括弧形部一、矩形部和弧形部二，弧形部一与弧形部二设置为相同结构规格，弧形部一与弧形部二之间通过矩形部连接，且弧形部一与弧形部二的直径设置为与矩形部的宽度相等，矩形部的宽度设置为大于拉力线302的直径，通过过线孔307的结构设计，能够辅助保证拉力线302换向和张紧度调整的良好进行。

导向轮304与调整轮305均通过安装支架308设置于安装板303上，导向轮304与调整轮305均设置为包括轮体和凹槽部，轮体设置于安装支架308上，且该轮体沿其圆周方向的侧壁上开设凹槽部，通过拉力线302绕设于凹槽部中，以保证对拉力线的良好调整。

安装支架308设置为呈U型结构，导向轮304与调整轮305分别共轴线设置于安装支架308的U型侧壁之间，拉力线302绕设于凹槽部中。

拉力指示装置20设置为包括立梁201、横梁202和测力尺203，立梁201竖直设置于固定架10上，且该立梁201的上端水平设置横梁202，测力尺203沿立梁201的轴线方向设置，通过拉力指示装置20中的测力尺203，能够直观实时获得不同规格型号待测试电机测试过程中的拉力值，结构简单，测试方便，适用性强，且降低了待测试电机进行低温情况下性能测试的成本。

立梁201的横截面设置为呈L型，且该立梁201平行于横梁202的内侧壁面上沿其轴线方向设置测力尺203。

测试电机安装装置40设置为包括安装架401和转轴402，安装架401的上部分竖直设置于固定架10上，根据待测试电机的规格可选型设置安装架401的规格，且该安装架401的下部分上垂直穿设转轴402，转轴402的输出端共轴线套设线轮306，具体地，线轮306通过键连接转轴402，转轴402的输入端通过联轴器等连接待测试电机的电机轴的输出端，通过将待测试电机设置于安装架401上，且其电机轴的输出端连接转轴402的输入端，转轴402的输出端带动线轮306转动，并与测力装置30其它结构相配合，实现对待测试电机拉力和扭矩值的获取，从而完成电机性能测试过程。

固定架10设置为包括连接框架101、安装板102和四组支撑103，连接框架101的一侧竖直设置安装板102，且该连接框架101的底部竖直均布设置四组支撑103，连接框架101、安装板102和四组支撑103可设置为一体成型结构，安装架401的上端设置于安装板102上。

四组支撑103均设置为包括立柱和支脚，立柱的上端设置连接框架101，且该立柱的下端水平设置支脚，支脚设置为底壁呈平面的几何体，具体地，支脚可设置为盘体、长方体或正方体等。

立柱的横截面设置为呈L型，L型结构保证支撑力的同时，降低四组支撑的成本。

使用本实用新型提供的通用型低温步进电机测试设备，能够在低温下进行不同规格型号步进电机扭矩和拉力变化的实时测试，可在不影响步进电机本身温度的情况下，通过更换驱动器及改变电源电压值，进行步进电机、驱动器和电源三者之间的最优匹配，以确保低温步进电机在低温状态下的真实机械性能和寿命的可靠性，提高低温步进电机的使用寿命。该测试设备的工作过程如下：

1、在保证测力簧301处于自然垂直状态的情况下，通过调整轮305调整好拉力线302的张紧度；

2、将待测试电机固定于安装架401上，使得其电机轴的输出端通过联轴器等连接转轴402的输入端，并通过一外部步进电机驱动器(根据待测试电机的理论性能值选型出的步进电机驱动器型号范围)电性连接待测试电机(步进电机驱动器与待测试电机的电性连接为本领域现有技术中的常用连接方法，本申请并未改进其连接方法，故不再赘述)，外部步进电机驱动器和电源电性连接(外部步进电机驱动器和电源的电性连接为本领域现有技术中的常用连接方法，本申请并未改进其连接方法，故不再赘述)；

3、启动外部步进电机驱动器工作，使其驱动待测试电机旋转，则待测试电机的电机轴输出端带动转轴402上的线轮306转动，线轮306对拉力线302进行缠绕，拉力线302连接测力簧301的一端拉动测力簧301伸长，从而由此时测力簧301最下端对应的测力尺203处的数值获得该温度、电压和相应步进电机驱动器情况下的拉力值F，并进行记载，同时由扭矩T＝拉力值F*线轮半径r，获得在常温下待测试电机的扭矩值T；

4、将待测试电机放置于低温试验箱中，启动低温试验箱工作，在其温度达到测试温度时，启动外部步进电机驱动器通电，使得待测试电机带动线轮306转动，线轮306对拉力线302进行缠绕，拉力线302连接测力簧301的一端拉动测力簧301伸长，从而由此时测力簧301最下端对应的测力尺203处的数值获得该温度、电压和相应步进电机驱动器情况下的拉力值F'，并进行记载，同时由扭矩T'＝拉力值F'*线轮半径r，获得在测试温度下待测试电机的扭矩值T'；

5、通过测试温度和常温下获得的拉力值和扭矩值，进行待测试电机的性能分析，确定其生产质量是否合格。当需要对待测试电机进行最适宜电压和步进电机驱动器匹配时，可在保持一变量(电压大小或步进电机驱动器型号)不变时，更换另一变量(电压大小或步进电机驱动器型号)，并由上述步骤4进行待测试电机此时的拉力值和扭矩值的测试，经多组数据分析，从而获得与待测试电机最匹配的电压值和步进电机驱动器型号。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种通用型低温步进电机测试设备，其特征在于：所述通用型低温步进电机测试设备包括固定架和测试机构主体，所述固定架上设置所述测试机构主体，所述测试机构主体设置为包括拉力指示装置、测力装置和测试电机安装装置，所述拉力指示装置竖直设置于所述固定架上，且该拉力指示装置的一侧设置所述测力装置，所述测力装置的输入端连接所述测试电机安装装置。

2.根据权利要求1所述的通用型低温步进电机测试设备，其特征在于：所述测力装置设置为包括测力簧、拉力线、安装板、导向轮、调整轮和线轮，所述测力簧的上端固定于所述拉力指示装置上，且该测力簧的下端连接所述拉力线的一端，所述拉力线的另一端依次绕过所述导向轮和所述调整轮，且该拉力线的另一端设置于所述线轮上，所述安装板垂直设置于所述拉力指示装置的一侧，所述安装板的两侧由上至下依次设置所述导向轮与所述调整轮，且该安装板上开设两过线孔，一所述过线孔设置于所述导向轮与所述调整轮之间，另一所述过线孔设置于所述调整轮的下侧，所述过线孔中穿设所述拉力线，且该过线孔的直径设置为大于所述拉力线的直径。

3.根据权利要求2所述的通用型低温步进电机测试设备，其特征在于：所述导向轮与所述调整轮均通过安装支架设置于所述安装板上，所述导向轮与所述调整轮均设置为包括轮体和凹槽部，所述轮体设置于所述安装支架上，且该轮体沿其圆周方向的侧壁上开设所述凹槽部。

4.根据权利要求1所述的通用型低温步进电机测试设备，其特征在于：所述拉力指示装置设置为包括立梁、横梁和测力尺，所述立梁竖直设置于所述固定架上，且该立梁的上端水平设置所述横梁，所述测力尺沿所述立梁的轴线方向设置。

5.根据权利要求4所述的通用型低温步进电机测试设备，其特征在于：所述立梁的横截面设置为呈L型，且该立梁平行于所述横梁的内侧壁面上沿其轴线方向设置所述测力尺。

6.根据权利要求2所述的通用型低温步进电机测试设备，其特征在于：所述测试电机安装装置设置为包括安装架和转轴，所述安装架的上部分竖直设置于所述固定架上，且该安装架的下部分上垂直穿设所述转轴，所述转轴的输出端共轴线套设所述线轮。

7.根据权利要求1所述的通用型低温步进电机测试设备，其特征在于：所述固定架设置为包括连接框架、安装板和四组支撑，所述连接框架的一侧竖直设置所述安装板，且该连接框架的底部竖直均布设置四组所述支撑。

8.根据权利要求7所述的通用型低温步进电机测试设备，其特征在于：四组所述支撑均设置为包括立柱和支脚，所述立柱的上端设置所述连接框架，且该立柱的下端水平设置所述支脚，所述支脚设置为底壁呈平面的几何体。

9.根据权利要求8所述的通用型低温步进电机测试设备，其特征在于：所述立柱的横截面设置为呈L型。