CN212378934U

CN212378934U - 一种基于力矩器的微力矩测量装置

Info

Publication number: CN212378934U
Application number: CN202021165908.5U
Authority: CN
Inventors: 段发阶; 谢琛; 刘昌文; 蒋佳佳; 傅骁
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2021-01-19
Anticipated expiration: 2030-06-22

Abstract

本实用新型公开一种基于力矩器的微力矩测量装置，包括力矩器和由上面板、下面板、左面板、右面板、前面板、后面板构成的立方体机箱，前面板上设置有压力表和气压调节阀孔，右面板上设置有气压快速接头和航空插头，上面板中部设置有测量台，测量台用于固定待测电机的输出轴；上面板上表面还设置有水平泡，上面板的下表面安装有套筒和空气静压轴承，空气静压轴承位于套筒内部，空气静压轴承的上端面与测量台连接，空气静压轴承的下端面连接有角度传感器；力矩器安装于套筒底部的下表面，力矩器由力矩器定子法兰、力矩器定子、力矩器转子法兰和力矩器转子组成。

Description

一种基于力矩器的微力矩测量装置

技术领域

本实用新型属于力矩测量领域，特别是一种基于力矩器的微力矩测量装置。

背景技术

陀螺仪电机反作用力矩、电机干扰力矩、波动力矩等动态性能参数是衡量电机性能的重要指标，目前，传统的微小力矩测量装置主要是依据应变式测量法和力平衡测量法。应变式测量法即被测力矩加载于力矩传感器测量轴上，由相应系统测量力矩产生的剪应变或剪应力，采集传感器输出电压可以测得被测力矩；力平衡测量法即被测力矩加载于传动轴上，力矩器根据角度传感器产生的角度变化对传动轴施加反力矩使其平衡，力矩器的输出力矩与驱动电流成比例关系，测得驱动电流即可得到被测力矩，该方法受力矩器最大输出力矩影响，绝对精度更高的力矩器最大输出力矩较小，会减小力矩仪的测量范围，角度传感器与力矩器装配时极小的零位误差对机械件加工和设计装配提出了更高的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于力矩器的微力矩测量装置，用于实现陀螺仪电机反作用力矩、电机干扰力矩、波动力矩的测量，可以实现x、y、z方向的力矩测量。测量台上配有自标定力臂杆，简化对力矩测量的标定过程；采用空气静压轴承减小外界干扰对力矩测量带来的影响，提高测量精度及系统的稳定性；通过设计解决现有传统力矩器和角度传感器测量装置装卡困难、零位误差大、测量精度不高等问题，提供一种高精度、低成本、易操作的微力矩测量装置，可推广用于多种电机微力矩测量场合。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于力矩器的微力矩测量装置，包括力矩器和由上面板、下面板、左面板、右面板、前面板、后面板构成的立方体机箱，所述前面板上设置有压力表和气压调节阀孔，所述右面板上设置有气压快速接头和航空插头，所述上面板中部设置有测量台，所述测量台用于固定待测电机的输出轴；所述上面板上表面还设置有水平泡，所述上面板的下表面安装有套筒和空气静压轴承，所述空气静压轴承位于套筒内部，空气静压轴承的上端面与测量台连接，空气静压轴承的下端面连接有角度传感器，所述角度传感器由角度传感器法兰、角度传感器坡莫合金、角度传感器短路匝和角度传感器绕组线圈组成，所述角度传感器法兰固定在空气静压轴承下端面上；角度传感器短路匝粘合在角度传感器法兰面上，角度传感器坡莫合金与角度传感器绕组线圈粘合在套筒底部的上表面；所述力矩器安装于所述套筒底部的下表面，所述力矩器由力矩器定子法兰、力矩器定子、力矩器转子法兰和力矩器转子组成，所述力矩器定子法兰通过铜柱固定在套筒上；力矩器定子法兰内粘合力矩器定子；所述力矩器转子粘合在力矩器转子法兰上，力矩器转子法兰固定在角度传感器法兰上；所述铜柱下端连接有前置处理电路板；所述空气静压轴承通过所述气压快速接头与外部气源连接，所述角度传感器和力矩器通过线缆和所述航空插头与位于机箱外的电控机箱连接，所述电控机箱与计算机连接。

进一步的，上面板、下面板与左面板、右面板通过螺丝固定，所述前面板和后面板采用滑入方式安装形成所述机箱。

进一步的，所述测量台活动连接有用于标定微力矩测量装置的自标定力臂杆。

进一步的，所述空气静压轴承上设有用于与所述上面板下表面连接的法兰盘。

进一步的，所述机箱内设有调压器，气压调节阀采用伸出旋钮式结构伸出所述气压调节阀孔，从外部实现对空气静压轴承气压的控制。

进一步的，所述左面板和右面板上还设有把手。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

1.本实用新型微力矩测量装置用于实现陀螺仪电机反作用力矩、电机干扰力矩、波动力矩的测量，可以实现x、y、z方向的力矩测量。一台力矩仪即可完成对不同型号电机的径向、轴向力矩测量。

2.测量台上配有设计实用新型的自标定力臂杆，对设备进行标定时悬进自标定力臂杆，标定结束后取下自标定力臂杆，不增加力矩测量过程中的转动惯量，减小对力矩测量装置精度的影响，使测量更准确，同时极大的简化了对力矩装置的标定过程。

3.采用空气静压轴承，将电机产生的力矩通过空气静压轴承进行传递，极大的减小了外界摩擦等干扰力矩带来的影响，提高了测量精度及系统的稳定性。

4.为了避免出现套筒内角度传感器与力矩器跟空气静压轴承配合过程中的安装同轴度误差，造成角度传感器与力矩器零位信息误差较大，力矩器持续工作发热造成影响测量精度的现象。本实用新型微力矩测量装置空气静压轴承与套筒均固定在上面板上，减少力矩测量装置同轴度安装难度；通过角度传感器法兰实现了角度传感器与力矩器同轴，便于对两者零位信息进行调整；

5.本实用新型微力矩测量装置安装前置处理电路板，角度传感器与力矩器线通过游丝与前置处理板连接，将线路引入的干扰力矩分解到固定件上，减小对力矩测量系统的影响。

6.本实用新型通过创新的伸出梯度式法兰盘设计解决传统角度传感器与力矩器装卡困难、零位误差大、测量精度不高等问题。本实用新型装置具有高精度、低成本、易操作且安全可靠的优点。

附图说明

图1是本实用新型微力矩测量装置的装配图。

图2是本实用新型微力矩测量装置的内部结构示意图。

图3是本实用新型微力矩测量装置的连接状态示意图。

图4是本实用新型微力矩测量装置的测量台与自标定力臂杆图。

图5a和图5b分别是本实用新型装置中角度传感器部分的三维立体结构示意图及剖视结构示意图。

图6是本实用新型微力矩测量装置中力矩器部分的剖视结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供一种基于力矩器的微力矩测量装置，包括由上面板1、下面板2、左面板3、右面板4、前面板5和后面板构成的立方体机箱，上面板1中部安装测量台6，被测陀螺仪电机使用伸出轴工装插入测量台6中，工装通过紧固螺丝固定在测量台上，自标定力臂杆29可以悬进悬出测量台6实现对力矩测量装置的标定；上面板1、下面板2与左面板3、右面板4通过沉头螺丝13固定，前面板5、后面板采取滑入方式安装，简化与测量无关的安装；上面板1上安装有水平泡12，方便调节测量装置的水平；左面板和右面板上的把手8通过面板内侧的紧固螺丝固定；前面板5上通过螺丝固定有压力表外壳7，压力表安装于压力表外壳7上；内部空气静压轴承14采用气压快速接头10和充气接头15与外部气源26相接，机箱内置调压器，内部气压调节阀9采用伸出旋钮式结构，从外部实现对空气静压轴承气压的控制；角度传感器20与力矩器22信号经线缆通过右面板4上安装的航空插头11传入计算机处理，检查各部分固定可靠，对空气静压轴承14进行充气后，开始测量。

具体的，本实施例中套筒设计的是圆柱体，圆柱侧面有切面开窗处理，是半开放的，保证强度同时还保证对套筒内进行调节和观察。空气静压轴承与外部气源26相连的连接管就是从位于套筒侧面的一个开窗插入，前面板5上设有气压调节阀孔，气压通过伸出气压调节阀孔的气压调节阀9进行调节。

本实施例微力矩测量装置内部结构如图2至图6所示，测量台6通过紧固螺丝与空气静压轴承14上端面连接；空气静压轴承14与套筒19通过紧固螺丝16固定在上面板1的下端面上；角度传感器法兰17通过紧固螺丝18固定在空气静压轴承14下端面上；角度传感器短路匝30粘合在角度传感器法兰17面上，角度传感器坡莫合金31与角度传感器绕组线圈32粘合在套筒19底部；角度传感器法兰17一体设置有伸出套筒底部的连接柱；力矩器定子法兰21通过铜柱24固定在套筒19上；力矩器定子法兰21内粘合力矩器定子33；力矩器转子34粘合在力矩器转子法兰23上，力矩器转子法兰23通过紧固螺丝固定在角度传感器法兰17的连接柱上；铜柱24下端连接前置处理电路板25；将气管插入空气静压轴承充气接头15；此时，微力矩测量装置安装完毕。

本实施例微力矩测量装置连接图如图3所示，使用线缆连接微力矩测量装置与电控机箱27，电控机箱27与计算机28相接，检查各部分固定可靠后，使用外部气源26对空气静压轴承14充气后，开始测量。

对于基于力矩器的微力矩测量装置，结构相对简单，安装方便；空气静压轴承14与套筒19均固定在上面板1上，减少力矩测量装置同轴度安装难度；通过角度传感器法兰17实现了角度传感器20与力矩器22同轴，便于对两者零位信息进行调整；安装前置处理电路板25，角度传感器20与力矩器22线通过游丝与前置处理板25连接，将线路引入的干扰力矩分解到固定件上，减小对力矩测量系统的影响；相比于传统测量装置装卡困难、零位误差大、测量精度不高等问题，提供了一种高精度、低成本、易操作且安全可靠的微力矩测量装置。

本实用新型并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本实用新型的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种基于力矩器的微力矩测量装置，其特征在于，包括力矩器和由上面板、下面板、左面板、右面板、前面板、后面板构成的立方体机箱，所述前面板上设置有压力表和气压调节阀孔，所述右面板上设置有气压快速接头和航空插头，所述上面板中部设置有测量台，所述测量台用于固定待测电机的输出轴；所述上面板上表面还设置有水平泡，所述上面板的下表面安装有套筒和空气静压轴承，所述空气静压轴承位于套筒内部，空气静压轴承的上端面与测量台连接，空气静压轴承的下端面连接有角度传感器，所述角度传感器由角度传感器法兰、角度传感器坡莫合金、角度传感器短路匝和角度传感器绕组线圈组成，所述角度传感器法兰固定在空气静压轴承下端面上；角度传感器短路匝粘合在角度传感器法兰面上，角度传感器坡莫合金与角度传感器绕组线圈粘合在套筒底部的上表面，所述角度传感器法兰一体设置有伸出套筒底部的连接柱；所述力矩器安装于所述套筒底部的下表面，所述力矩器由力矩器定子法兰、力矩器定子、力矩器转子法兰和力矩器转子组成，所述力矩器定子法兰通过铜柱固定在套筒上；力矩器定子法兰内粘合力矩器定子；所述力矩器转子粘合在力矩器转子法兰上，力矩器转子法兰固定在所述角度传感器法兰的连接柱上；所述铜柱下端连接有前置处理电路板；所述空气静压轴承通过所述气压快速接头与外部气源连接，所述角度传感器和力矩器通过线缆和所述航空插头与位于机箱外的电控机箱连接，所述电控机箱与计算机连接。

2.根据权利要求1所述一种基于力矩器的微力矩测量装置，其特征在于，上面板、下面板与左面板、右面板通过螺丝固定，所述前面板和后面板采用滑入方式安装形成所述机箱。

3.根据权利要求1所述一种基于力矩器的微力矩测量装置，其特征在于，所述测量台活动连接有用于标定微力矩测量装置的自标定力臂杆。

4.根据权利要求1所述一种基于力矩器的微力矩测量装置，其特征在于，所述空气静压轴承上设有用于与所述上面板下表面连接的法兰盘。

5.根据权利要求1所述一种基于力矩器的微力矩测量装置，其特征在于，所述机箱内设有调压器，气压调节阀采用伸出旋钮式结构伸出所述气压调节阀孔，从外部实现对空气静压轴承气压的控制。

6.根据权利要求1所述一种基于力矩器的微力矩测量装置，其特征在于，所述左面板和右面板上还设有把手。