CN208568127U - 永磁同步电机驱动的底盘测功机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，包括有底座、主轴、编码器、扭矩测量器及转榖，所述主轴通过轴承固定安装在所述底座上；所述转榖固定在所述主轴上，所述主轴由永磁同步电机提供阻力，所述永磁同步电机包括有转轴、壳体、定子组件及转子组件；所述定子组件固定安装在所述壳体上，为所述转子组件提供旋转的阻力磁场；具有永磁特性的所述转子组件固定安装于所述转轴上，与所述定子组件相对应；所述扭矩测量器置于所述主轴与转轴之间，用于测量轴之间的转动扭矩；所述编码器用于测量所述转轴的转速及转角。本实用新型提供了一种结构简单，加工难度低，控制精度高，检测数据可靠，散热性能好，且适应环境仓中极端环境的底盘测功机。

Description

永磁同步电机驱动的底盘测功机

技术领域

本实用新型涉及汽车检测设备技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机驱动的底盘测功机。

背景技术

底盘测功机是一种用来测试汽车动力性、多工况排放指标、燃油指标等性能的室内台架试验设备，汽车底盘测功机通过滚筒模拟路面，计算出道路模拟方程，并用加载装置进行模拟，实现对汽车各工况的准确模拟，它可用于汽车的加载调试，诊断汽车在负载条件下出现的故障；它与五气分析仪、透射式烟度计、发动机转速计、及计算机自控系统一起组成一个综合测量系统以测量不同工况下的汽车尾气排放，底盘测功机使用方便，性能可靠不受外界条件的影响。在不解体汽车的前提下，能够准确快速地检测出汽车各个系统、部件的使用性能。底盘测功机既可以用于汽车科学试验，也可以用于维修检测。

目前的电机型底盘测功机有两种基本结构：一种是由测功器、转鼓、可变组合飞轮组三大部件同轴连接组成，其中测功器通过转鼓向车辆驱动轮提供阻力，吸收车轮运转产生的机械功，同时测量出转鼓转速和作用在转鼓上转矩。检测工作中，包括电机和转鼓惯量在内的飞轮组惯性提供变速运行时的惯性力，用不同的飞轮组合来适应不同惯量的车型。另一种结构是去除飞轮组，利用测功机产生的等量电气模拟惯量来代替机械飞轮组的惯性力，取代了飞轮组的机械惯量。且随着检测不断深入，对车辆的测试越来越细化，数据精度要求也越高，因此，在大多数底盘测功机测试时，都是需要在环境仓中进行，环境仓能够实现汽车冷启动试验、汽车高低温试验、霜雾模拟试验、车内有害气体模拟试验、整车排放试验等可靠的实验环境，为车辆制造厂提供产品检验和新产品的开发服务，环境仓的建设规格在温度控制方面一般有较高要求：1、温试范围:-45℃-65℃，控制精度±1℃；2、降温速率:空载360分钟以内舱内温度从+25℃降至-45℃；3、升温速度:空载60分钟以内舱内温度从+25℃升至65℃；4、低温下进行冷启动试验，启动后不控温；5、模拟高温环境，温度35℃-65℃，温度60％RH-60％RH。而在测功机检测过程中，为了更好的保护好设备，就要求在不需要测功机工作时，测功机与环境仓可进行隔离，待环境仓温度调整完毕，再将测功机移至环境仓中，对车辆进行测试。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单，加工难度低，控制精度高，检测数据可靠，散热性能好，且适应环境仓中极端环境的底盘测功机。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，包括有底座、主轴、编码器、扭矩测量器及转榖，所述主轴通过轴承固定安装在所述底座上；所述转榖固定在所述主轴上，所述主轴由永磁同步电机提供阻力，所述永磁同步电机包括有转轴、壳体、定子组件及转子组件；所述定子组件固定安装在所述壳体上，为所述转子组件提供旋转的阻力磁场；具有永磁特性的所述转子组件固定安装于所述转轴上，与所述定子组件相对应；所述扭矩测量器置于所述主轴与转轴之间，用于测量轴之间的转动扭矩；所述编码器用于测量所述转轴的转速及转角。

优选地，所述壳体包括有圆柱腔体、前压板及后压板，所述前压板及后压板可拆式连接在所述圆柱腔体两端，所述转轴通过轴承安装于所述前压板及后压板中；其有益效果在于：将壳体分成三部分，降低了整体式加工难度，且方便装配，更换方便，便于维修。

优选地，所述圆柱腔体上设有第一散热孔；其有益效果在于：增强电机与外界空气的流通性，便于电机热量的散发。

优选地，所述前压板设有第二散热孔；所述后压板的结构与所述前压板结构相同；其有益效果在于：对称布置的所述前压板及后压板采用相同的设计，可以减少零部件加工的种类，减少零部件制作的成本；更进一步地增强电机与外界空气的流通性，便于电机热量的散发。

优选地，所述永磁同步电机由保护罩覆盖，外套于所述定子基座上的所述保护罩固定在所述底座上；所述保护罩上开设有进气口及出气口，内壁设有隔热层；所述进气口与外部的冷风系统连接；其有益效果在于：防止外界粉尘或杂质进入电机内部，影响电机的正常工作；所述的隔热层有效将电机的温度与所在环境仓隔绝，防止电机运行过程中产生的温度对环境仓试验的温度产生影响；所设有的进气口及出气口将外部冷风系统引入，加快了电机的散热速速，可使得电机长时间处于最佳的工作温度中，增强了设备的可靠性，所述带走的热量直接排出至环境仓外，也避免了对环境仓温度的影响。

优选地，所述转轴呈通孔结构；增强电机转子组件与外界空气的流通性，便于电机转子组件热量的散发。

优选地，所述转子组件包括转子基座及若干绕转轴轴心线均布在所述转子基座上的磁基钢板，所述转子基座固定安装所述转轴上；其有益效果在于：所述转子基座为所述磁钢基本提供一个可以精准定位的模板，方便磁钢基板的安装，且使得电机转子组件与主轴可进行分开加工，降低了加工难度，方便采用可拆式的连接方式设计，方便后期的更换、维护。

优选地，所述定子组件包括有定子基座及定子单元，所述定子基座固定安装在所述主轴上，所述定子单元固定安装在所述定子基座上；其有益效果在于：所述定子基座为所述定子单元提供定位安装平台，所述定子单元上可设有适配所述定子单元的凹槽，方便定子单元的定位，使是设备的装配过程更加简便，还能很好地保证安装质量。

优选地，所述定子单元由若干呈扇形结构的定子模块组成；单个所述定子模块包括有定子铁心及缠绕在所述定子铁心上的定子绕组；其有益效果在于，模块化的设计打破了传统定子铁心整体制作的工艺，降低了大半径定子铁心的加工难度，原理是将定子铁心分成若干可独立控制的定子模块，在编码器精准读取转子与定子的相对位置情况下，每个单一的定子模块在控制器的作用下产生特定的磁场，对经过其磁场的单一磁基钢板产生同旋转方向的电磁力，共同组合形成一个旋转的电磁力，进而为转榖提供模拟阻力或惯性量，若单一的定子模块损坏，更具控制器对单一定子模块的调配，设备仍然会运转；修复时，只需更换单个的定子模块，相比传统的电机定子，一旦损坏，设备立即停止运转，无法正常工作，且修复时需要对整个定子进行更换。

优选地，所述编码器包括码盘及感应所述码盘的感应元件，所述码盘安装在转轴或转子组件上，所述感应元件安装在所述壳体或定子组件上，与所述码盘相对应；其有益效果在于：有效地利用了永磁同步电机自身的编码器对主轴的转速、转角进行读取，提高了元器件的利用率，节省成本。

与现有技术相比，本实用新型尤其是处在环境仓内工作时将具有的有益效果是:1、保护罩及其隔热层的设计除了保护环境仓的极端环境对电机本身的影响外，还用于将电机与环境仓进行热隔绝，防止电机工作时产生的热量对环境仓产生影响；2、电机机壳散热孔的设计，增强了电机与空气之间的流通性能，提高了电机的散热性能；3、电机采用模块化的设计，降低了电机定子的加工难度，节约了产生成本，尤其是在生产大半径定子组件时；4、永磁同步电机的应用，提高控制的精准性。

附图说明

图1为实施例一中所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机的结构示意图；

图2为实施例一中所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机局部的结构示意图；

图3为所述圆柱腔体的结构示意图；

图4为所述前压板的结构示意图；

图5为实施例一所述的中转子组件及定子组件的结构示意图；

图6为所述保护罩的结构示意图；

图7为实施例二中所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机结构示意图；

图8为实施例二中所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机局部的结构示意图；

图9为实施例二中所述的定子组件的结构示意图；

图10为实施例三中所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机的结构示意图；

图11为实施例三中所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机局部的结构示意图；

图中：1、底座；11、底板；12、支撑柱；13、转轴；14、后压板；15、前压板；151、第二散热孔；16、圆柱腔体；161、第一散热孔；17、一级变速箱；2、主轴；3、轴承；4、编码器；41、码盘；42、感应元件；5、保护罩；51、进气口；52、出气口；53、隔热层；6、定子组件；61、定子基座；62、定子单元；62-1、定子模块；7、键；8、转子组件；81、转子基座；82、磁钢基板；9、扭矩测量器；10、转榖。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1-6所示，一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，包括底座1、主轴2、编码器4、扭矩测量器9及转榖10，所述底座1包括底板11及设置在所述底板11两侧的支撑柱12组成；所述主轴2通过轴承3固定安装在所述支撑柱12之间；所述转榖10固定在所述主轴2上，所述主轴2由永磁同步电机提供电磁阻力来模拟机械惯量，所述永磁同步电机包括有转轴13、壳体、定子组件6及转子组件8；所述定子组件6固定安装在所述壳体上，为所述转子组件8提供旋转的阻力磁场；具有永磁特性的所述转子组件8固定安装于所述转轴13上，与所述定子组件6相对应；所述扭矩测量器9置于所述主轴2与转轴13之间，用于测量轴之间的转动扭矩；所述编码器4用于测量所述转轴13的转速及转角。

优选地，所述壳体包括有圆柱腔体16、前压板15及后压板14，所述前压板15及后压板14通过紧固螺栓可拆式连接在所述圆柱腔体16两端，所述转轴13通过轴承安装于所述前压板及后压板中；所述圆柱腔体16上设有第一散热孔161，所述第一散热孔161为腰圆孔，均布在所述圆柱腔体16周壁；所述前压板15设有第二散热孔151，所述第二散热孔151呈扇形结构；所述后压板14的结构与所述前压板15结构相同；更进一步地，所述永磁同步电机由保护罩5覆盖，外套于所述定子基座61上的所述保护罩5固定在所述支撑柱12上；所述保护罩5上开设有进气口51及出气口52，内壁设有隔热层53；所述进气口51与外部的冷风系统连接；所述转子组件8包括转子基座81及若干绕主轴2轴心线均布在所述转子基座81上的磁钢基板82，所述转子基座81通过键7固定安装所述转轴13上；所述定子组件6包括有定子基座61及定子单元62，所述定子基座61固定安装在所述圆柱腔体16上，所述定子单元62固定安装在所述定子基座61上；进一步地，所述定子单元62由若干呈扇形环状结构的定子模块62-1组成；单个所述定子模块62-1包括有定子铁心及缠绕在所述定子铁心上的定子绕组；所述定子模块62-1绕所述定子基座61的轴心线均布在所述定子基座61的周向内壁上；所述编码器4包括码盘41及感应所述码盘41的感应元件42，所述码盘41安装在转轴13上，所述感应元件42安装在所述圆柱腔体16上，与所述码盘41相对应。

工作时，车辆轮胎与转榖10接触，启动后车辆的轮胎带动转榖10旋转，而此时，转榖10在永磁同步电机的定子组件6及转子组件8的电磁力作用下，采用全电惯量模拟技术自动模拟车辆在道路行驶过程中的阻力，进而实现对车辆行驶过程各个参数的测量，所述编码器4用于检测转轴13的转速及转角，所述转轴13与主轴2之间通过所述扭矩测量器9连接，在轴旋转过程中，所述扭矩测量器9用于测量主轴2上的转动扭矩数值，将数值传递给控制器，控制器再根据转轴13的转速间接计算出车辆的实时功率。

实施例二

如图7-9所示，一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，包括底座1、主轴2、编码器4、扭矩测量器9及转榖10，所述底座1包括底板11及设置在所述底板11两侧的支撑柱12组成；所述主轴2通过轴承3固定安装在所述支撑柱12之间；所述转榖10固定在所述主轴2上，所述主轴2由永磁同步电机提供电磁阻力来模拟机械惯量，所述永磁同步电机包括有转轴13、壳体、定子组件6及转子组件8；所述定子组件6固定安装在所述壳体上，为所述转子组件8提供旋转的阻力磁场；具有永磁特性的所述转子组件8固定安装于所述转轴13上，与所述定子组件6相对应；所述扭矩测量器9置于所述主轴2与转轴13之间，用于测量轴之间的转动扭矩；所述编码器4用于测量所述转轴13的转速及转角。

优选地，所述扭矩测量器9呈柱状结构，固定安装在支撑柱12上，端面设有永磁同步电机的安装螺栓孔，永磁同步电机通过螺栓固定安装在所述扭矩测量器9上；所述转子组件8包括转子基座81及若干绕转轴13轴心线均布在所述转子基座81上的磁钢基板82，呈盘状结构的所述转子基座81通过螺栓固定安装所述转轴13端面上；所述定子组件6包括有定子基座61及定子单元62，所述定子基座61固定安装在所述扭矩测量器9上，所述定子单元62固定安装在所述定子基座61上；进一步地，所述定子单元62由若干呈扇形盘状结构的定子模块62-1组成；单个所述定子模块62-1包括有定子铁心及缠绕在所述定子铁心上的定子绕组；所述定子基座61呈敞口环形盘结构，所述定子模块62-1绕所述定子基座61的轴心线均布在所述定子基座61的端面上；所述永磁同步电机由保护罩5覆盖，外套于所述定子基座61上的所述保护罩5固定在所述支撑柱12上；所述保护罩5上开设有进气口51及出气口52，内壁设有隔热层53；所述进气口51与外部的冷风系统连接；所述编码器4包括码盘41及感应所述码盘41的感应元件42，所述码盘41安装在转子基座81上，所述感应元件42安装在所述定子基座61上，与所述码盘41相对应。

工作时，车辆轮胎与转榖10接触，启动后车辆的轮胎带动转榖10旋转，而此时，转榖10在永磁同步电机的定子组件6及转子组件8的电磁力作用下，采用全电惯量模拟技术自动模拟车辆在道路行驶过程中的阻力，进而实现对车辆行驶过程各个参数的测量，所述编码器4用于检测转轴13的转速及转角，所述转轴13与主轴2之间通过所述扭矩测量器9连接，在轴旋转过程中，所述扭矩测量器9测量主轴2上的转动扭矩数值，将数值传递给控制器，控制器再根据转轴13的转速间接计算出车辆的实时功率。

实施例三

如图10-11所示，一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，包括有底座1、主轴2、一级变速箱17、编码器4、扭矩测量器9及转榖10，所述底座1包括底板11及设置在所述底板11两侧的支撑柱12组成；所述主轴2通过轴承3固定安装在所述支撑柱12之间；所述转榖10固定在所述主轴2上，所述主轴2由永磁同步电机提供电磁阻力来模拟机械惯量，所述永磁同步电机包括有转轴13、壳体、定子组件6及转子组件8；所述定子组件6固定安装在所述壳体上，为所述转子组件8提供旋转的阻力磁场；具有永磁特性的所述转子组件8固定安装于所述转轴13上，与所述定子组件6相对应；所述扭矩测量器9置于所述主轴2与转轴13之间，用于测量轴之间的转动扭矩；所述编码器4用于测量所述转轴13的转速及转角。

优选地，所述壳体包括有圆柱腔体16、前压板15及后压板14，所述前压板15及后压板14通过紧固螺栓可拆式连接在所述圆柱腔体16两端，所述转轴13通过轴承安装于所述前压板及后压板中；所述圆柱腔体16上设有第一散热孔161，所述第一散热孔161为腰圆孔，均布在所述圆柱腔体16周壁；所述前压板15设有第二散热孔151，所述第二散热孔151呈扇形结构；所述后压板14的结构与所述前压板15结构相同；更进一步地，所述永磁同步电机由保护罩5覆盖，外套于所述定子基座61上的所述保护罩5固定在所述支撑柱12上；所述保护罩5上开设有进气口51及出气口52，内壁设有隔热层53；所述进气口51与外部的冷风系统连接；所述转子组件8包括转子基座81及若干绕主轴2轴心线均布在所述转子基座81上的磁钢基板82，所述转子基座81通过键7固定安装所述转轴13上；所述定子组件6包括有定子基座61及定子单元62，所述定子基座61固定安装在所述圆柱腔体16上，所述定子单元62固定安装在所述定子基座61上；进一步地，所述定子单元62由若干呈扇形环状结构的定子模块62-1组成；单个所述定子模块62-1包括有定子铁心及缠绕在所述定子铁心上的定子绕组；所述定子模块62-1绕所述定子基座61的轴心线均布在所述定子基座61的周向内壁上；所述编码器4包括码盘41及感应所述码盘41的感应元件42，所述码盘41安装在转轴13上，所述感应元件42安装在所述圆柱腔体16上，与所述码盘41相对应。

工作时，车辆轮胎与转榖10接触，启动后车辆的轮胎带动转榖10旋转，而此时，转榖10在永磁同步电机的定子组件6及转子组件8的电磁力作用下，采用全电惯量模拟技术自动模拟车辆在道路行驶过程中的阻力，进而实现对车辆行驶过程各个参数的测量，所述编码器4用于检测所述转轴13的转速及转角，所述转轴13的输出端与一级变速箱17输入端连接，所述一级变速箱17用于调节永磁同步电机的工况并对其进行缓冲保护；所述一级变速箱17的输出端与主轴2之间通过所述扭矩测量器9连接，在轴旋转过程中，所述扭矩测量器9测量主轴2上的转动扭矩数值，将数值传递给控制器，控制器再根据转轴13的转速间接计算出车辆的实时功率。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，包括有底座、主轴、编码器、扭矩测量器及转榖，所述主轴通过轴承固定安装在所述底座上；所述转榖固定在所述主轴上，其特征在于，所述主轴由永磁同步电机提供阻力，所述永磁同步电机包括有转轴、壳体、定子组件及转子组件；所述定子组件固定安装在所述壳体上，为所述转子组件提供旋转的阻力磁场；具有永磁特性的所述转子组件固定安装于所述转轴上，与所述定子组件相对应；所述扭矩测量器置于所述主轴与转轴之间，用于测量轴之间的转动扭矩；所述编码器用于测量所述转轴的转速及转角。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，其特征在于，所述壳体包括有圆柱腔体、前压板及后压板，所述前压板及后压板可拆式连接在所述圆柱腔体两端，所述转轴通过轴承安装于所述前压板及后压板中。

3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，其特征在于，所述圆柱腔体上设有第一散热孔。

4.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，其特征在于，所述前压板设有第二散热孔；所述后压板的结构与所述前压板结构相同。

5.根据权利要求3所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，其特征在于，所述永磁同步电机由保护罩覆盖，外套于定子基座上的所述保护罩固定在所述底座上；所述保护罩上开设有进气口及出气口，内壁设有隔热层；所述进气口与外部的冷风系统连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，其特征在于，所述转轴呈通孔结构。

7.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，其特征在于，所述转子组件包括转子基座及若干绕转轴轴心线均布在所述转子基座上的磁基钢板，所述转子基座固定安装所述转轴上。

8.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，其特征在于，所述定子组件包括有定子基座及定子单元，所述定子基座固定安装在所述壳体上，所述定子单元固定安装在所述定子基座上。

9.根据权利要求8所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，其特征在于，所述定子单元由若干呈扇形结构的定子模块组成；单个所述定子模块包括有定子铁心及缠绕在所述定子铁心上的定子绕组。

10.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机驱动的底盘测功机，其特征在于，所述编码器包括码盘及感应所述码盘的感应元件，所述码盘安装在转轴或转子组件上，所述感应元件安装在所述壳体或定子组件上，与所述码盘相对应。