CN208736981U - 电机性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机性能测试系统，所述电机性能测试系统包括：框架；夹持装置，安装在所述框架上，能够夹持被测电机；第一测试装置，安装在所述框架上并包括对拖电机，所述对拖电机的转轴与被测电机的转轴通过中间轴相连且均处于同一水平面内，且所述对拖电机能够拖动被测电机运行；第二测试装置，安装在所述框架上，与被测电机经由电缆连接，用于对被测电机进行高压测试和功能测试；和控制器，用于控制所述第一测试装置，以使所述对拖电机拖动被测电机运行或者使所述被测电机单独运行，并控制所述第二测试装置以对被测电机进行高压测试和功能测试。通过上述电机功能测试，实现了自动化连续的电机性能测试。

Description

电机性能测试系统

技术领域

本实用新型涉及电机功能测试领域，特别是一种电机性能测试系统。

背景技术

为了能满足产品质量需要，通常需要对电机进行多种性能测试，以检测电机性能是否合格。电机测试包含诸如高压测试、接地阻抗测试的安规测试、线圈绕组阻值测试、包括抱闸线圈电阻和抱闸扭矩测试的抱闸测试、感应反电动势测试、包括单圈同步、多圈同步和零位置校准等的编码器测试等多种具体的测试。从另一角度来说，电机的静态测试可包含绕组线圈电阻测试，抱闸线圈测试。电机的动态测试可包含感应反电动势测试、多圈功能测试、高速速度波纹测试和电机运行噪音测试。

一般电机生产工厂是把安规测试和功能性测试分开为两个站，这样测试工序步骤多，整体测试时间长，测试过程中自动化测试程度低。由于测试系统包括安规测试，所以在设计过程中要考虑安全问题，同时自动化方式测量所有电机的静态特性，对于电机的动态测试要实现良好的人机交互。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种电机性能测试系统，所述电机性能测试系统包括：框架；安装在所述框架上的夹持装置，其能够夹持被测电机；安装在所述框架上的第一测试装置，其包括对拖电机，所述对拖电机的转轴与所述被测电机的转轴通过中间轴相连且均处于同一水平面内；安装在所述框架上的第二测试装置，其与所述被测电机经由电缆连接，所述第二测试装置包括高压测试单元和功能测试单元；和控制器，其适于控制所述第一测试装置执行由所述对拖电机拖动所述被测电机运行的第一运行方式或者使所述被测电机单独运行的第二运行方式中的一种，并控制所述第二测试装置以对所述被测电机进行高压测试和功能测试。通过以上提供的电机性能测试系统，可实现自动地连续对电机进行各种测试，减少了测试期间操作人员的判断，保证了电机产品的质量，并有助于提高生产线作业效率。

在一个实施例中，所述夹持装置包括：彼此相对地布置的两个夹持机构，且每个夹持机构均具有朝向另一个夹持机构延伸的水平支撑板以及夹持块，所述水平支撑板上适于放置所述被测电机；和直线驱动机构，适于驱动所述两个夹持机构中的至少一个夹持机构运动以将所述被测电机固定在所述两个夹持机构之间，从而能够在将被测电机放置在两个夹持块之间时能够牢固地夹紧被测电机，防止其在测试过程中窜动，以保证测试过程正常进行。

在一个实施例中，在所述中间轴上安装有扭矩测试仪，在所述被测电机的转轴上安装有编码器。该扭矩测试以可用来在一些测试过程中检测被测电机的扭矩。

在一个实施例中，所述第一测试装置进一步包括：安装在所述框架上的支撑架，且所述对拖电机设置在所述支撑架上；连接所述被测电机与所述中间轴的第一联轴器；和连接所述对拖电机与所述中间轴的第二联轴器。通过设置多个联轴器，可有效且简便地实现被测电机的连接。

在一个实施例中，被测电机的转轴上连接有第三联轴器，所述第三联轴器与所述第一联轴器连接。因此，通过在安装被测电机之前，通过事先在被测电机上安装相匹配的第三联轴器可避免反复更换固定在电机性能测试系统上的第一联轴器，简化了被测电机的安装。

在一个实施例中，所述对拖电机和所述被测电机分别通过电缆与各自的伺服驱动器连接，从而能够分别为对拖电机和被测电机供电。

在一个实施例中，所述第二测试装置包括：第一探针安装板，在所述第一探针安装板上设置有并排布置的功能测试探针和高压测试探针；第二探针安装板，设置在所述第一探针安装板的对侧，并在所述第二探针安装板上设置有对接探针；第一驱动器，适于驱动所述第二探针安装板朝向或远离所述第一探针安装板运动，以使所述对接探针与所述功能测试探针或所述高压测试探针对接或分离；和第二驱动器，适于驱动所述第二探针安装板平行于所述第一探针安装板运动，以使所述对接探针在与所述功能测试探针对接和与所述高压测试探针对接之间进行切换。因此，电机的高压测试和功能测试被集成在一个装置中，通过切换对接探针的位置，便可在高压测试和功能测试之间进行自动化测试切换。

在一个实施例中，所述功能测试探针通过电缆连接到万用表，所述高压测试探针通过电缆连接到高压仪表，所述对接探针通过电缆连接到被测电机。因此，可保证高压和功能测试的执行。

在一个实施例中，所述第一驱动器和所述第二驱动器为气缸。

在一个实施例中，所述电机性能测试系统进一步包括：电气系统，包括与所述控制器通信的多个测试仪器，以检测被测电机的性能参数，并向所述控制器发送检测信号。通过设置多种测试仪器，可以对电机执行各种测试，以满足产品质量测试要求。

在一个实施例中，所述电极功能测试系统还包括安装在所述框架上的电气柜，所述多个测试仪器中的至少一部分布置在所述电气柜内，且所述多个测试仪器包括：安规测量仪，适于测量被测电极的漏电流；线圈绕组测量仪，适于测量被测电机的线圈绕组；示波器，适于测试被测电机的线圈绕组上产生的感应反电动势和相位角；万用表，适于测试被测电机上的至少包括电流、电压和电阻的电参数。因此，该电机性能测试系统实现了生产线自动化连续测试，通过自动控制实现了设备安全控制，通过利用各种仪器或仪表实现了电机的包括静态测试在内的多种测试项目。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本实用新型的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本实用新型的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为根据本实用新型的实施例的电机性能测试系统的示意图；

图2为图1所示的电机性能测试系统的夹持装置的示意图；

图3为图1所示的电机性能测试系统的第一测试装置的示意图；

图4为图1所示的电机性能测试系统的第二测试装置的示意图；

图5a和图5b为根据本实用新型的实施例的感应反电动势测试的数据分析曲线图；

图6为根据本实用新型的实施例的在电机噪声测试下的人机交互流程图；

图7是图6所示的电机噪声测试下被测电机运行状态的示例性曲线图。

附图标记说明：

100：电机性能测试系统，

101：框架，

102：操作台，

110：夹持装置，

111：夹持块，

112：水平支撑板，

113：丝杠，

114：手柄，

115：丝母，

116：安装底板，

117：加强肋，

118：夹持机构，

130：第一测试装置，

131：对拖电机，

132：第一联轴器，

133：中间轴，

134：第二联轴器，

135：扭矩测试仪，

136：支撑架，

137：转轴，

150：第二测试装置，

151：第一探针安装板，

152：功能测试探针，

153：高压测试探针，

154：对接探针，

155：第二探针安装板，

156：支架，

157：第一驱动器，

158：第二驱动器，

159：底板，

161：安装板

180：电气柜，

200：被测电机。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面参照具体实施例对本实用新型进一步详细说明。

根据本实用新型的实施例，提供了一种电机性能测试系统，用来对现有的各种型号电机执行多种性能测试，诸如包括高压测试和接地阻抗测试的安规测试、线圈绕组阻值测试、包括抱闸线圈电阻和抱闸扭矩测试的抱闸测试、感应反电动势测试、包括单圈同步、多圈同步和零位置校准等的编码器测试等。

参照图1至图4，所提供的电机性能测试系统100可包括框架101以及安装在框架101上的夹持装置110、第一测试装置130和第二测试装置150。框架101可由各种合适的型材或钢管形成，以具有足够的结构强度为其他装置部分提供支撑力。

夹持装置110可用于在需要对电机200进行测试时夹持住被测电机200进行定位，在电机200的转轴上还安装有编码器(未示出)，以便测量被测电机200的实时转速。夹持装置110可包括相对地布置的两个夹持机构118，被测电机200可放置在两个夹持机构118之间并被夹紧。夹持装置110可具有安装底板116，该安装底板116可固定在框架101上，夹持机构118可设置在安装底板116上。

夹持机构118可包括水平支撑板112以及固定在水平支撑板112之上的夹持块111。两个夹持机构118的水平支撑板112可处于同一水平面内，且每个水平支撑板112朝向另一个延伸，并且两个水平支撑板112之间可具有一定的间距，以能够朝向彼此运动一一定距离而夹紧被测电机200。夹持块111的面对被测电机200的竖直侧表面可以是直的平面或者可根据被测电机200的外轮廓而具有其他凹凸不平的表面特征，只要能够将被测电机200夹紧即可。另外，在夹持被测电机200时，应尽可能地使被测电机200的转轴处于水平方位。

此外，在夹持块111的背对被测电机200的一侧，可在水平支撑板112上设置加强肋117，以提高夹持机构118的结构强度，从而为被测电机200提供可靠的夹持力。

夹持装置110还可包括直线驱动机构，以驱动至少其中一个夹持机构118运动而夹紧两者之间的被测电机200。直线驱动机构可采用任何合适的结构形式，例如，如图2所示，直线驱动机构可采用丝杠丝母结构形式，可包括安装在安装底板116上的多个平行布置的丝杠113，与每个丝杠113相配合的对应的丝母115可固定在夹持机构118的底部。在丝杠113的一端，可布置有手柄114，通过转动手柄114，可带动丝杠114转动，进而带动丝母115及其上的夹持机构118直线运动。在一个实施例中，可仅将其中一个夹持机构118设置成可动的，而另一个保持静止不动，或者两个夹持机构118可都设置成可动的，并可针对每个夹持结构118各自设置一组丝杠丝母结构，在夹紧被测电机200时，两个夹持机构118可均朝向彼此运动。

除此以外，夹持装置110还可以采用其他形式的直线驱动形式，例如，直线伸缩杆、液压缸等，而不仅限于以上具体形式。

第一测试装置130可包括支撑架136和固定在支撑架136上的对拖电机131，支撑架136固定在框架101上。对拖电机131的转轴137可与被测电的转轴被安装成两者处于同一水平面内，两个转轴之间可进一步通过中间轴133连接，在中间轴133上可安装有扭矩测量仪135，以测量被测电机200的转轴上的扭矩。

可利用第一联轴器132将被测电机200装配到中间轴133上，而拖电机131的转轴137可通过第二联轴器134连接到中间轴133上。另外，由于在对不同型号的被测电机200进行测试时，可能需要不同型号的联轴器来连接，为了避免反复从中间轴133上拆卸和安装相匹配的联轴器，因此，可在安装被测电机200之前，可事先在被测电机200的转轴上连接相匹配的第三联轴器，然后可将第三联轴器连接到第一联轴器132上，相对于从电机性能测试系统100上更换第一联轴器，事先在被测电机200的转轴上安装相匹配的第三联轴器的操作更为简便。

被测电机200和对拖电机131可分别通过电缆连接到各自的伺服驱动器，以在执行某些测试时，伺服驱动器可以驱动被测电机200和对拖电机131运行。

第二测试装置150可包括底板159以及竖直地固定在底板159上具有一定高度的多个支架156。第二测试装置150可进一步包括高压测试单元和功能测试单元，用来分别对被测电机200进行高压测试和功能测试，其中，第二测试装置150可在一个时间段内对被测电机200从高压测试和功能测试中择一地进行测试，这两种测试不能同时执行。

具体地说，在支架156上固定有第一探针安装板151以及处于第一探针安装板151对侧的第二探针安装板155，在第一探针安装板151上布置有功能测试探针152和高压测试探针153，这两组探针并排地布置，例如，在图4所示的方位下，两组探针可前后并排地布置。在第二探针安装板155上可布置有对接探针154，该对接探针154能够与功能测试探针152对接以执行功能测试，并能够与高压测试探针153对接以执行高压测试。上述高压测试单元可由高压测试探针153和对接探针154组成，而功能测试单元可由功能测试探针152和对接探针154组成。

第二测试装置150可进一步包括第一驱动器157和第二驱动器158。第一驱动器157可驱动第二探针安装板155朝向或远离第一探针安装板151运动，使得第二探针安装板155上的对接探针154能够与功能测试探针152或者高压测试探针153对接。第二驱动器158可驱动第二探针安装板155平行于第一探针安装板151运动，从而使第二探针安装板155上的对接探针154在与功能测试探针152对接和与高压测试探针153对接之间进行切换，即，使对接探针154在功能测试对接位置和高压测试对接位置之间进行切换。

在一个实施例中，第二探针安装板155可安装在第一探针安装板151的下方，如图4所示的方位下，第一驱动器157可驱动第二探针安装板155上下运动，而第二驱动器158可驱动第二探针安装板155前后运动。

第一驱动器157和第二驱动器158均可以是气缸，如图4所示，第二气缸158可直接安装在底板159上，在第二气缸158上可设置有中间安装板161，第一气缸157可安装在中间安装板161上，而第一气缸157的活塞杆可相对于第二探针安装板155固定。第二气缸158在伸缩时可带动中间安装板161和第一气缸157前后运动，从而使得第二探针安装板155上的对接探针154在功能测试对接位置和高压测试对接位置之间运动。第一气缸157的活塞杆在向上伸出时，可驱动第二探针安装板155上的对接探针154向上运动而与功能测试探针152或者高压测试探针153对接，以对被测电机200执行对应的测试。

功能测试探针152可用来对被测电机200执行诸如线圈绕组测试的功能测试，可通过电缆连接到万用表和885板卡，而高压测试探针153可用来对被测电机200执行高压测试，可通过电缆连接到高压仪表，对接探针154可通过电缆连接到被测电机200。

为了对电机性能测试系统100的操作进行自动化精确控制，该系统100可进一步包括控制器和电气系统，控制器可操作各种电机测试的进行，电气系统可包括多种测试仪器，以在进行各种电机测试时检测需要的性能参数，并将这些参数发送到控制器或者微处理器或者显示器，以进行数据处理和显示。在对电机进行测试时，系统的安全控制可使用PILZ控制，在测试时使用HMI和按钮来实现良好的人机交互。

除了上述编码器、扭矩测量仪135、万用表、高压仪表等各种仪器以外，电气系统还可以包括其他测试仪器，例如，用于在安规测试中测量被测电机200的漏电流的安规测量仪(例如，SE7441仪表)，用于测量被测电机200的线圈绕组阻值的线圈绕组测量仪(例如，可采用Keysight 34401四线制测量)，用于在感应反电动势测试中测试被测电机200的线圈绕组上产生的感应反电动势和相位角的示波器，用于测试被测电机上的至少包括电流、电压和电阻的电参数的万用表。

上述电气系统中的一些测试仪器可封装在电气柜180内，该电气柜180可被固定在框架101上，如图1所示。另外，在电机性能测试系统100上，还可以安装有显示器170，以在一些测试中显示测试操作过程和测试结果，还可以安装有操作台102，在操作台102上可设置有多个操作按钮，以便操作人员选择各种测试或者执行输入等各种操作。

需要说明的是，除了以上具体结构以外，本实用新型所提供的电机性能测试系统100还可包括其他结构，例如，可包括用于执行操作的触摸屏、电气控制系统、计算机、微处理器等各种用来辅助测试正常进行的系统或部件。

下面以在对被测电机200进行感应反电动势测试为例进行说明，可先利用外接的伺服驱动器带动对拖电机131运行，例如，可使对拖电机131以大约1000rmp/m的转速运行并带动被测电机200也大体以该转速运行。待被测电机200运行稳定之后，可检测被测电机200的线圈绕组上的感应反电动势值和相位角，并在示波器上进行实时显示，如图5所示。因此，通过该电机功能测量系统100，可自动地实现电机测试，而不必再人工实时读取测试数据，显著提高了测试结果的可靠度。

在这个测试过程中，示波器可实时输出并显示测试结果，这可通过编程(例如，可利用VC++程序)并由控制器自动控制实现，即，实现示波器自动化测试感应反电动势，并利用电脑IPC机通过通信协议控制示波器的数据采集。例如，在操作人员选择了进行感应反电动势测试时，控制器自动控制外接伺服驱动器带动对拖电机运行，从而利用对拖电机拖动被测电机运行，并控制何时进行测试、将测试数据进行分析和显示并判断测试数据是否正确以及何时测试结束。

在另一示例中，在对被测电机200进行安规测试时，可将被测电机200内的温度出啊干起连接到高压仪表上，并利用第二测试装置150(此时，对接探针154与高压测试探针153对接)对被测电机200进行打高压，测试被测电机200的对地漏电流和接地阻抗，例如，可使用34401仪表来测试线圈绕组阻值。

上述扭矩测试仪135可用在抱闸测试中测试抱闸扭矩。

在电机编码器测试，可使对拖电机大致在60rpm/m或100rpm/m的转速下带动被测电机运行，在该测试中，可通过TTL通信读取电机编码器的参数。在编码器零位置校准时，可使用电流源对绕组输入直流电流进行零位置校准。

在电机功能测试中，对拖电机拖动被测电机在低转速下运行，在被测电机稳定运行时，采集两个电机的编码器信息，并检测编码器是否有丢圈现象。

在电机噪声测试中，仅利用外接的伺服驱动器带动被测电机运行，即，使得中间轴上的连接对拖电机的第二联轴器分离，使得被测电机单独运行，并测试被测电机的噪音。

下面参照图6和图7对根据本实用新型的电机性能测量系统的在电机噪声测试下的人机交互的流程进行具体描述。

首先，操作人员可在框301处选定执行电机噪声测试。然后，电机性能测试系统100的控制器基于其内存储的控制程序命令被测电机正转(CW)预定的时间然后再反转(CCW)预定的时间，该阶段的测试可称为初步测试，如框302所示，其中，在该初步测试阶段期间，被测电机正转和反转下的转速和运行时间可基于图7来确定。在被测电机运行期间，判断被测电机上是否有噪音，如框303所示。如果在框303处确定被测电机在运行时没有噪音，则程序进入框305，操作人员可点击电机性能测试系统中的操作面板上的“测试合格”按钮。如果在框303处确定被测电机在运行时出现噪音，则程序进入框304，在框304处，操作人员可在操作面板上选定触摸屏(Human machine interface，HMI)手动测试，从而进入HMI手动测试阶段。在该HMI手动测试阶段期间，如框306所示，操作人员可手动地调节被测电机正转、反转、转速和运行时间。在这个测试过程中，判断被测电机是否在运行时仍然存在噪音，如框307所示。如果操作人员能够手动控制被测电机运行至噪音完全消失，则程序进入框309，此时操作人员可选定“测试通过”按钮。否则，程序进入框308，操作人员选定“测试失败”按钮。

从上述方案中可以看出，由于本实用新型所提供的电机性能测试系统实现了生产线自动化连续测试，避免了安规测试对操作员的伤害，减少了操作员的人员判断，对电机噪音的判断实现了柔韧性操作，满足了产品测试质量需求。另外，通过自动控制实现了设备安全控制。通过利用各种仪器或仪表实现了电机的包括静态测试在内的多种测试项目，并在测试过程中能够良好的人机交互，对电机的噪音判断做到可控操作。另外，电机性能测试系统还引入对示波器的程序控制来测量电机的反应反电动势参数。

通过可靠的电机测试，保证了电机产品的质量。另外，自动化的测量还提供了生产效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电机性能测试系统(100)，其特征在于，所述电机性能测试系统(100)包括：

框架(101)；

安装在所述框架(101)上的夹持装置(110)，其能够夹持被测电机(200)；

安装在所述框架(101)上的第一测试装置(130)，其包括对拖电机(131)，所述对拖电机(131)的转轴与所述被测电机(200)的转轴通过中间轴(133)相连且均处于同一水平面内；

安装在所述框架(101)上的第二测试装置(150)，其与所述被测电机(200)经由电缆连接，所述第二测试装置(150)包括高压测试单元和功能测试单元；和

控制器，其适于控制所述第一测试装置(130)执行由所述对拖电机(131)拖动所述被测电机(200)运行的第一运行方式或者使所述被测电机(200)单独运行的第二运行方式中的一种，并控制所述第二测试装置(150)以对所述被测电机(200)进行高压测试和功能测试。

2.根据权利要求1所述的电机性能测试系统(100)，其特征在于，所述夹持装置(110)包括：

彼此相对地布置的两个夹持机构(118)，且每个夹持机构(118)均具有朝向另一个夹持机构(118)延伸的水平支撑板(112)以及夹持块(111)，所述水平支撑板(112)上适于放置所述被测电机(200)；和

直线驱动机构，适于驱动所述两个夹持机构(118)中的至少一个夹持机构(118)运动以将所述被测电机(200)固定在所述两个夹持机构(118)之间。

3.根据权利要求1所述的电机性能测试系统(100)，其特征在于，在所述中间轴(133)上安装有扭矩测试仪(135)，其中，在所述被测电机(200)的转轴上安装有编码器。

4.根据权利要求1所述的电机性能测试系统(100)，其特征在于，所述第一测试装置(130)进一步包括：

安装在所述框架(101)上的支撑架(136)，且所述对拖电机(131)设置在所述支撑架(136)上；

连接所述被测电机(200)与所述中间轴(133)的第一联轴器(132)；和

连接所述对拖电机(131)与所述中间轴(133)的第二联轴器(134)。

5.根据权利要求4所述的电机性能测试系统(100)，其特征在于，所述被测电机(200)的转轴上连接有第三联轴器，所述第三联轴器与所述第一联轴器(132)连接。

6.根据权利要求1所述的电机性能测试系统(100)，其特征在于，所述对拖电机(131)和所述被测电机(200)分别通过电缆与各自的伺服驱动器连接。

7.根据权利要求1所述的电机性能测试系统(100)，其特征在于，所述第二测试装置(150)包括：

第一探针安装板(151)，在所述第一探针安装板(151)上设置有并排布置的功能测试探针(152)和高压测试探针(153)；

第二探针安装板(155)，设置在所述第一探针安装板(151)的对侧，所述第二探针安装板(155)上设置有对接探针(154)；

第一驱动器(157)，适于驱动所述第二探针安装板(155)朝向或远离所述第一探针安装板(151)运动，以使所述对接探针(154)与所述功能测试探针(152)或所述高压测试探针(153)对接或分离；和

第二驱动器(158)，适于驱动所述第二探针安装板(155)平行于所述第一探针安装板(151)运动，以使所述对接探针(154)在与所述功能测试探针(152)对接和与所述高压测试探针(153)对接之间进行切换。

8.根据权利要求7所述的电机性能测试系统(100)，其特征在于，所述功能测试探针(152)通过电缆连接到万用表，所述高压测试探针(153)通过电缆连接到高压仪表，所述对接探针(154)通过电缆连接到所述被测电机(200)。

9.根据权利要求7所述的电机性能测试系统(100)，其特征在于，所述第一驱动器(157)和所述第二驱动器(158)为气缸。

10.根据权利要求1所述的电机性能测试系统(100)，其特征在于，所述电机性能测试系统进一步包括：

电气系统，其包括与所述控制器通信的多个测试仪器，以检测被测电机(200)的性能参数，并向所述控制器发送检测信号。

11.根据权利要求10所述的电机性能测试系统(100)，其特征在于，所述电机性能测试系统(100)还包括安装在所述框架(101)上的电气柜(180)，所述多个测试仪器中的至少一部分布置在所述电气柜(180)内，且所述多个测试仪器包括：

安规测量仪，适于测量所述被测电机(200)的漏电流；

线圈绕组测量仪，适于测量所述被测电机(200)的线圈绕组；

示波器，适于测试所述被测电机(200)的线圈绕组上产生的感应反电动势和相位角；

万用表，适于测试所述被测电机(200)上的至少包括电流、电压和电阻的电参数。