CN214407833U - 一种便携式电机齿槽转矩测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种便携式电机齿槽转矩测试装置。其包括驱动带轮、从动带轮、测力组件以及驱动电机；所述驱动带轮套设于所述驱动电机的输出轴，以使驱动电机带动所述驱动带轮旋转；所述测力组件包括条带状牵引件和用于检测条带状牵引件拉力的测力计；所述测力组件套设于驱动带轮和从动带轮的外周，以使驱动带轮带动从动带轮旋转；所述从动带轮套设于待测电机的输出轴，以使从动带轮带动所述待测电机输出轴旋转。本实用新型排除了人工操作拉伸的不稳定性，且操作便捷、结构简单、装置小型化、能有效提高齿槽转矩测试的测试效率、测试精度和结果准确性。

Description

一种便携式电机齿槽转矩测试装置

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种便携式电机齿槽转矩测试装置。

背景技术

齿槽转矩是永磁电机特有的问题之一，是永磁电机绕组不通电时永磁体和定子铁心之间相互作用产生的转矩，是由永磁体与电枢齿之间相互作用力的切向分量引起的。

齿槽转矩会使电机产生振动和噪声，出现转速波动，使电机不能平稳运行，影响电机的性能。在变速驱动中，当转矩脉动频率与定子或转子的机械共振频率一致时，会产生共振现象，从而振动和噪声将被放大。齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位。

因此，在很多电机投入使用前需要进行电机齿槽转矩测试，以验证电机产品是否符合设计要求，以保证其对实际应用不会造成不良的影响。但是，现有的测试电机齿槽转矩的方法，大多是通过人工拉动拉力计对齿槽转矩进行测试，该方法操作简单便捷，缺点在于其对人工操作要求非常高，且人工操作的作业手法对测试精度的影响非常大，最终容易导致电机齿槽转矩测试过程繁琐、且测试结果准确性难以保证。此外，还有另一种方法，其通过步进电机带动待测电机旋转，通过扭矩传感器测试齿槽转矩。该方法虽然保证了测试精度和测试手段的一致性，但需要专门设置测试机台，且高精度的扭矩传感器价格十分高昂，而且一个机台也难满足多种电机的测试需求。

申请号为CN201822188033.X，公告日为2019年07月26日的中国实用新型专利，公开了一种齿槽转矩测试装置，其包括工作台、电机安装支架、测试线轮、拉力计和测试线，电机安装支架设置在工作台上，待测电机安装在电机安装支架上，测试线轮安装在待测电机的输出轴上，测试线卷绕在测试线轮上，且一端与拉力计连接。该实用新型利用调节装置驱动电机安装支架，使该装置能够测量各个尺寸的电机，适用范围广，并通过红外发射器和红外接收器的配合，使测试线轮拉拽时的切线与拉力计滑动方向在同一直线上，提高了测试精度。但是，该实用新型仍然通过缓慢拉动拉力计并记录下测试线轮转动的所需力值来得到齿槽转矩数值，该方法通过人工缓慢拉动拉力计依旧存在测试方法对人工操作要求非常高，人工作业手法对测试精度的影响大等缺陷。

实用新型内容

为解决现有的人工操作的齿槽转矩测试方法存在其对人工操作要求非常高，人工作业手法对测试精度的影响大，容易导致测试结果准确性难以保证的问题。

本实用新型提供一种便携式电机齿槽转矩测试装置，其包括驱动带轮、从动带轮、测力组件以及驱动电机；所述驱动带轮套设于所述驱动电机的输出轴，以使驱动电机带动所述驱动带轮旋转；所述测力组件包括条带状牵引件和用于检测条带状牵引件拉力的测力计；所述测力组件套设于驱动带轮和从动带轮的外周，以使驱动带轮带动从动带轮旋转；所述从动带轮套设于待测电机的输出轴，以使从动带轮带动所述待测电机输出轴旋转。

在上述方案的基础上，进一步地，所述驱动电机为步进电机。

在上述方案的基础上，进一步地，所述从动带轮和驱动带轮的外周均设有环形槽。

在上述方案的基础上，进一步地，还包括电机控制器；所述电机控制器与驱动电机电连接。

在上述方案的基础上，进一步地，还包括数据采集装置；所述数据采集装置分别与电机控制器和测力计电连接。

在上述方案的基础上，进一步地，还包括操作面板；所述操作面板分别与电机控制器和数据采集装置电连接。

在上述方案的基础上，进一步地，还包括机壳，所述电机控制器、数据采集装置以及驱动电机安设于机壳内部；所述驱动带轮、从动带轮安设于机壳外壁面。

在上述方案的基础上，进一步地，还包括传动轴、轴承、轴承座以及联轴器；所述轴承座与机壳外壁连接，所述轴承固定在轴承座上，所述传动轴安设在轴承上；所述从动带轮套设于传动轴上，以使从动带轮带动所述传动轴旋转；所述传动轴通过联轴器与待测电机的输出轴连接，以使传动轴带动所述待测电机的输出轴旋转。

在上述方案的基础上，进一步地，所述轴承为球轴承。

在上述方案的基础上，进一步地，所述轴承座与机壳为可拆卸连接。

本实用新型提供的便携式电机齿槽转矩测试装置，与现有技术相比，具有以下优势：

通过控制驱动电机运行，带动驱动带轮转动和条带状牵引件拉伸，无需人工手动拉动测力计，排除了人工操作拉伸的不稳定性，有效提高齿槽转矩测试的准确性和精度；使用测力计感应条带状牵引件拉力转化为齿槽转矩数值，相对使用高精度的扭矩传感器直接测试扭矩，装置成本得到大大降低。因此，本实用新型操作便捷、结构简单、装置小型化、能有效提高齿槽转矩测试的测试效率、测试精度和结果准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的实施例1的立体结构示意图；

图2为本实用新型提供的实施例1的内部立体结构示意图；

图3为本实用新型提供的实施例1的内部结构的俯视图；

图4为本实用新型提供的实施例2的立体结构示意图；

图5为本实用新型提供的实施例2的部分结构拆分示意图；

图6为本实用新型提供的实施例2的部分结构拆分示意图；

图7为本实用新型提供的实施例2的内部立体结构示意图；

图8为本实用新型提供的实施例2的内部立体结构示意图；

图9为本实用新型提供的实施例2的内部结构的俯视图。

附图标记：

100驱动带轮 200从动带轮 300测力组件

400驱动电机 500待测电机 600数据采集装置

700电机控制器 800操作面板 900机壳

210传动轴 220轴承 230轴承座

240联轴器 110环形槽 310测力计

320条带状牵引件

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供如图1-3实施例1和图4-9实施例2所示的一种便携式电机齿槽转矩测试装置，其包括驱动带轮100、从动带轮200、测力组件300以及驱动电机400；所述驱动带轮100套设于所述驱动电机400的输出轴，以使驱动电机400带动所述驱动带轮100旋转；所述测力组件300包括条带状牵引件320和用于检测条带状牵引件320拉力的测力计310；所述测力组件300套设于驱动带轮100和从动带轮200的外周，以使驱动带轮100带动从动带轮200旋转；所述从动带轮200套设于待测电机500的输出轴，以使从动带轮200带动所述待测电机500输出轴旋转。

在使用该电机齿槽转矩测试装置测试齿槽转矩时，首先，将从动带轮200套设于待测电机500上，将设有测力计310的条带状牵引件320套置于驱动带轮100和从动带轮200的外周，测力计310与驱动带轮100和从动带轮200之间的条带状牵引件320保持水平。当驱动电机400未启动时，所述驱动带轮100、条带状牵引件320、从动带轮200处于静止状态，而后控制驱动电机400运行，所述驱动电机400的输出轴带动套设其上的驱动带轮100转动，驱动带轮100带动条带状牵引件320拉伸，在条带状牵引件320上的测力计310感应到拉力，而后通过条带状牵引件320牵引带动从动带轮200旋转，以带动待测电机500输出轴匀速旋转。通过测力计310获得实时力值，由于存在齿槽转矩，当待测电机500转过一个齿槽力矩波峰，条带状牵引件320产生一个波动的力，即产生一个力值峰值，对所获得的力值数据进行换算，即可得到电机的齿槽转矩数据。

该便携式电机齿槽转矩测试装置，通过控制驱动电机400运行，带动驱动带轮100转动和条带状牵引件320拉伸，无需人工手动拉动测力计310，排除了人工操作拉伸的不稳定性。驱动电机400的转动精度得以保障，因而条带状牵引件320拉伸精度得以保障，提供了待测电机500的输出轴匀速转动的测试条件，有效提高齿槽转矩测试结果的准确性和精度。使用测力计310进行拉力测定，相对使用高精度的扭矩传感器直接测试扭矩，装置成本得到大大降低。因此，本装置操作便捷、结构简单、装置小型化、且能有效提高测试效率、准确性和精度。

其中，所述待测电机500为永磁电机。所述驱动带轮100和从动带轮200外圆周尺寸相同，以使测力计310与驱动带轮100和从动带轮200之间的条带状牵引件320保持水平。

在实施例1和实施例2中，所述条带状牵引件320为绳索，所述测力计310连接于绳索中间，以使驱动带轮100转动时，绳索拉伸牵引从动带轮200转动。根据上述设计构思，本领域技术人员可采用其他如皮带、橡胶带等具有拉伸牵引功能的条带状牵引件320，包括但不限于上述条带状牵引件320。

优选地，所述驱动电机400为步进电机。步进电机作为驱动驱动带轮100转动的驱动电机400，由于步进电机每发一个脉冲走一个角度，电机的旋转的角度正比于正脉冲数，具有输出轴转动不会延时，步距值不受电压的大小、电流的数值、波形、温度变化等干扰因素影响，误差不会累积，控制性能好等优点，有利于控制其输出轴旋转角度、提高驱动带轮100的转动精度，有利于提高齿槽转矩测试结果准确性。

优选地，所述测力计310为微型测力传感器。通过微型力传感器测得拉力，微型测力传感器小型化，相对使用高精度的扭矩传感器直接测试扭矩，装置成本得到大大降低，同时还能够减小电机齿槽转矩测试装置体积，以使装置小型化，并且避免了扭矩传感器式测试的两端轴对中问题。

所述微型测力传感器为现有技术，选用高精度的测力计310有利于提高测试结果准确性，本领域技术人员可根据需求选择合适精度的微型测力传感器。

优选地，所述从动带轮200和驱动带轮100的外周均设有环形槽110。

所述从动带轮200和驱动带轮100的外周设置环形槽110，在套设条带状牵引件320时，将条带状牵引件320套入环形槽110内，可以防止条带状牵引件320滑出从动带轮200或驱动带轮100，稳定条带状牵引件320的位置。

优选地，还包括电机控制器700；所述电机控制器700与驱动电机400电连接。

设置所述电机控制器700与驱动电机400电连接，用于控制驱动电机400的启动、停止和转动角度、转动速度等运行状态。

所述电机控制器700为现有技术，电机控制器700是通过主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作的集成电路，其进行控制电机运行的工作原理不再加以累述。本实施例1和实施例2中，所述电机控制器700选用型号为TB6600 4.2A或ZDM-2HA860的电机控制器700,本领域技术人员可根据需求选择合适型号的电机控制器700，包括但不限于上述型号。

优选地，还包括数据采集装置600，所述数据采集装置600分别与电机控制器700和测力计310电连接。

所述数据采集装置600与电机控制器700和测力计310电连接，接收电机控制器700和测力计310传输过来的信号，采集驱动电机400的转动角度数据以及测力计310测得的力值数据，通过所述数据采集装置600内置的程序算法识别力值峰值，并将其通过计算转化为扭矩值，该扭矩值即为齿槽转矩数值，如此便完成对采集得到的数据的处理。

所述数据采集装置600为现有技术，其具有数据实时采集、自动存储和自动数据处理功能，其工作原理不再加以累述。本实施例1和实施例2中，所述数据采集装置600选用型号为A-702或FD0823的数据采集装置600,本领域技术人员可根据需求选择合适型号的数据采集装置600，包括但不限于上述数据采集装置600。

优选地，还包括操作面板800；所述操作面板800分别与电机控制器700和数据采集装置600电连接。

所述操作面板800与电机控制器700和数据采集装置600电连接，操作人员通过在操作面板800进行设置，给电机控制器700下发指令，电机控制器700接收操作面板800传输过来的信号，根据输入的指令，控制驱动电机400的转动角度与速度。所述操作面板800具有显示功能，所述数据采集装置600处理得到齿槽转矩数值，并将其输出显示于操作面板800上。

所述操作面板800为具有显示功能的操作面板800，其为现有装置，本实施例1和实施例2中，所述操作面板800选用触摸屏或6SL3255-0AA00-4BA1型号操作面板,根据上述设计构思，本领域技术人员可选用现有的具有显示功能的操作面板800，包括但不限于上述装置。

优选地，其还包括机壳900，所述电机控制器700、数据采集装置600以及驱动电机400安设于机壳900内部；所述驱动带轮100、从动带轮200安设于机壳900外壁面。

所述电机齿槽转矩测试装置设置机壳900，将电机控制器700、数据采集装置600以及驱动电机400安设于机壳900内部，并将驱动带轮100、从动带轮200安设于机壳900外壁面。设置各个部件集中在一个装置机壳900上，使得本电机齿槽转矩测试装置结构紧凑一体化、便于携带。将驱动带轮100、从动带轮200安设于机壳900外壁面，既便于设有测力计310的条带状牵引件320的更换，又便于待测电机500与所述电机齿槽转矩测试装置的连接。

优选地，如图4-9实施例2所示的便携式电机齿槽转矩测试装置，其还包括传动轴210、轴承220、轴承座230以及联轴器240；所述轴承座230与机壳900外壁连接，所述轴承220固定在轴承座230上，所述传动轴210安设在轴承220上；所述从动带轮200套设于传动轴210上，以使从动带轮200带动所述传动轴210旋转；所述传动轴210通过联轴器240与待测电机500的输出轴连接，以使传动轴210带动所述待测电机500的输出轴旋转。

在测试齿槽转矩时，设有测力计310的条带状牵引件320套置于驱动带轮100和从动带轮200的外周，因驱动带轮100和从动带轮200位置固定，测力计310与驱动带轮100和从动带轮200之间的条带状牵引件320已保持水平状态。操作人员将待测电机500输出轴与传动轴210通过联轴器240连接，并控制驱动电机400运行，所述驱动电机400的输出轴带动套设其上的驱动带轮100转动，驱动带轮100带动条带状牵引件320拉伸，在条带状牵引件320上的测力计310感应到拉力，而后条带状牵引件320带动从动带轮200旋转，从动带轮200套设在传动轴210上，动带轮旋转带动传动轴210旋转，并带动通过联轴器240与传动轴210连接的待测电机500输出轴匀速转动。通过测力计310获得实时力值，当待测电机500转过一个齿槽力矩波峰，由于存在齿槽转矩，将产生一个力值峰值，根据所获得的力值数据进行换算，即可得到电机的齿槽转矩数据。

通过设置轴承座230与机壳900外壁连接，并将轴承220固定在轴承座230上，所述传动轴210安设在轴承220上。这样设置既固定了传动轴210、从动带轮200与机壳900、驱动带轮100之间相对位置，使得从动带轮200和驱动带轮100高度相同，二者水平对齐，既使测力计310与驱动带轮100和从动带轮200之间的条带状牵引件320保持水平，又保障了传动轴210可以进行自由转动。且通过联轴器240连接传动轴210和待测电机500输出轴，这样既使传动轴210和待测电机500输出轴之间进行力的传递，又可以通过更换不同型号尺寸的联轴器240，使该电机齿槽转矩测试装置适用于不同型号的具有不同轴径的待测电机500，其通用性强。

其中，实施例2中轴承座230采用法兰式轴承座230，用于连接机壳900和固定轴承220，本领域技术人员根据上述设计构思，可采用其他类型轴承座230，包括但不限于上述法兰式轴承座230。

优选地，所述轴承220为球轴承220。将传动轴210安设在球轴承220上，球轴承220具有摩擦系数小、运转力矩小，功率损失小，效率高等优势，有利于传动轴210自由转动。

优选地，所述轴承座230与机壳900为可拆卸连接。所述轴承座230与机壳900可拆卸连接，便于对轴承220、传动轴210等部件的维护保养和更换，便于使用。

尽管本文中较多的使用了诸如驱动带轮、从动带轮、条带状牵引件、测力计等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种便携式电机齿槽转矩测试装置，其特征在于：包括驱动带轮(100)、从动带轮(200)、测力组件(300)以及驱动电机(400)；

所述驱动带轮(100)套设于所述驱动电机(400)的输出轴，以使驱动电机(400)带动所述驱动带轮(100)旋转；

所述测力组件(300)包括条带状牵引件(320)和用于检测条带状牵引件(320)拉力的测力计(310)；所述测力组件(300)套设于驱动带轮(100)和从动带轮(200)的外周，以使驱动带轮(100)带动从动带轮(200)旋转；

所述从动带轮(200)套设于待测电机(500)的输出轴，以使从动带轮(200)带动所述待测电机(500)输出轴旋转。

2.根据权利要求1所述的一种便携式电机齿槽转矩测试装置，其特征在于：所述驱动电机(400)为步进电机。

3.根据权利要求1所述的一种便携式电机齿槽转矩测试装置，其特征在于：所述从动带轮(200)和驱动带轮(100)的外周均设有环形槽(110)。

4.根据权利要求1所述的一种便携式电机齿槽转矩测试装置，其特征在于：还包括电机控制器(700)；所述电机控制器(700)与驱动电机(400)电连接。

5.根据权利要求4所述的一种便携式电机齿槽转矩测试装置，其特征在于：还包括数据采集装置(600)；所述数据采集装置(600)分别与电机控制器(700)和测力计(310)电连接。

6.根据权利要求5所述的一种便携式电机齿槽转矩测试装置，其特征在于：还包括操作面板(800)；所述操作面板(800)分别与电机控制器(700)和数据采集装置(600)电连接。

7.根据权利要求6所述的一种便携式电机齿槽转矩测试装置，其特征在于：还包括机壳(900)，所述电机控制器(700)、数据采集装置(600)以及驱动电机(400)安设于机壳(900)内部；所述驱动带轮(100)、从动带轮(200)安设于机壳(900)外壁面。

8.根据权利要求7所述的一种便携式电机齿槽转矩测试装置，其特征在于：还包括传动轴(210)、轴承(220)、轴承座(230)以及联轴器(240)；

所述轴承座(230)与机壳(900)外壁连接，所述轴承(220)固定在轴承座(230)上，所述传动轴(210)安设在轴承(220)上；

所述从动带轮(200)套设于传动轴(210)上，以使从动带轮(200)带动所述传动轴(210)旋转；所述传动轴(210)通过联轴器(240)与待测电机(500)的输出轴连接，以使传动轴(210)带动所述待测电机(500)的输出轴旋转。

9.根据权利要求8所述的一种便携式电机齿槽转矩测试装置，其特征在于：所述轴承(220)为球轴承(220)。

10.根据权利要求8所述的一种便携式电机齿槽转矩测试装置，其特征在于：所述轴承座(230)与机壳(900)为可拆卸连接。

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