力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及電機測試裝置，特別是涉及一種力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)。力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)包括阻力矩測試臺，所述阻力矩測試臺包括互相對置的被測電機安裝座和加載裝置安裝座，加載裝置安裝座上固定裝配有扭矩加載器和角度傳感器，角度傳感器的轉(zhuǎn)子與扭矩加載器連接，扭矩加載器還連接有扭矩傳感器，扭矩傳感器具有與扭矩加載器連接的輸入端和用于與相應(yīng)的被測電機連接的測量端。在該力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)中，由于所述扭矩加載器和角度傳感器的存在，在使用時可直接將其與以計算機為主體的電機測量系統(tǒng)相結(jié)合來對力矩電機進行阻力矩測試，利用以計算機為主體的電機測量系統(tǒng)的高效率、高精度特性，從而提高對力矩電機的阻力矩測試精度。
【專利說明】 力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電機測試裝置，特別是涉及一種力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]力矩電機分為直流力矩電機、交流力矩電機和無刷直流力矩電機，其是結(jié)合伺服電機和驅(qū)動電機設(shè)計而出，是一類具有軟機械特性和寬調(diào)速范圍的特種電機。這種電機的軸不是以恒功率輸出動力而是以恒力矩輸出動力，其具有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、過載能力強、響應(yīng)快、特性線性度好、力矩波動小等特點。
[0003]在使用的過程中，為了充分滿足控制系統(tǒng)動態(tài)性能的要求，實現(xiàn)高精準的控制，需要精確掌握電機的參數(shù)。力矩波動是力矩電機的一項重要指標。通常要求應(yīng)小于10%。而在力矩電機旋轉(zhuǎn)一周時阻力矩的波動是影響輸出力矩波動的重要因素。阻力矩的波動對于衡量電機運行的平穩(wěn)性非常重要，齒槽效應(yīng)、磁路不對稱、極弧系數(shù)大小關(guān)系等都要引起阻力矩的波動。了解電機旋轉(zhuǎn)時一周內(nèi)阻力矩的變化情況，是力矩電機設(shè)計和控制系統(tǒng)設(shè)計必須的性能參數(shù)。因此需要測量力矩電機在一個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)阻力矩隨角度的變化情況。
[0004]傳統(tǒng)對力矩電機的測試主要是靠人工來完成，通過指針式儀表由人工讀數(shù)、記錄、整理并描繪特性曲線或編寫實驗報告。這種測試方法存在著測試精度差、測試效率低的問題。
[0005]由于以上問題的存在，各種電子測量儀表為提高對力矩電機的測量精度應(yīng)運而生，例如轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測試儀可以測量電機在各種狀況下的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸出功率等。這類設(shè)備測量精度高并且采用數(shù)字顯示，功能比較完備，大大提高了對電機測試的自動化程度，但依然沒有很好的解決數(shù)據(jù)處理、實驗過程中的讀數(shù)同步等問題。
[0006]近年來，信息傳感技術(shù)、自動化技術(shù)以及材料科學(xué)的發(fā)展為解決上述數(shù)據(jù)處理、讀數(shù)同步問題帶來了一縷曙光，新技術(shù)、新理論、新材料得到了廣泛的應(yīng)用，使得電機測試進入了一個嶄新的發(fā)展時期，采用上述技術(shù)的電機測試方法在測試精度、測量功能等各項指標上都遠遠超過了傳動實驗方法。以計算機為主體的電機自動測試系統(tǒng)具有以下特點:1、能夠自動控制被測電機的啟、停和采集數(shù)據(jù)，自行進行數(shù)據(jù)處理及參數(shù)計算，以及打印試驗報表，繪制特性曲線等。2、實驗過程可控制。通過改變程序就可以改變型式實驗中各項目的的實驗，可以根據(jù)不同的實驗要求進行各項研究性實驗。3、測量精度高，可重復(fù)性好。采用各種高精度的數(shù)字儀表、傳感器等可保證各參數(shù)的高精度測量。然而目前還沒有人將以計算機為主體的電機測試系統(tǒng)應(yīng)用在力矩電機的阻力矩測試中。
[0007]現(xiàn)階段對力矩電機阻力矩測試廣泛采用砝碼-力矩盤測試方法，采用人工測量計數(shù)，效率低并且精度無法滿足要求，而且無法準確測量轉(zhuǎn)角與阻力矩的關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型的目的在于提供一種能夠與以計算機為主體的電機測量系統(tǒng)相結(jié)合來對力矩電機進行阻力矩測試的力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)，以提高對力矩電機的阻力矩測試精度。
[0009]為了解決上述問題，力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)采用以下技術(shù)方案:力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)，包括阻力矩測試臺，所述阻力矩測試臺包括互相對置的被測電機安裝座和加載裝置安裝座，加載裝置安裝座上固定裝配有扭矩加載器和角度傳感器，角度傳感器的轉(zhuǎn)子與扭矩加載器連接，扭矩加載器還連接有扭矩傳感器，扭矩傳感器具有與扭矩加載器連接的輸入端和用于與相應(yīng)的被測電機連接的測量端。
[0010]扭矩傳感器的輸入端通過撓性聯(lián)軸器與扭矩加載器連接，其測量端設(shè)有用于與被測電機連接的撓性聯(lián)軸器。
[0011]所述被測電機安裝座和加載裝置安裝座上分別設(shè)有相應(yīng)的安裝孔并且它們的安裝孔同軸線。
[0012]還包括至少一個用于將被測電機安裝在對應(yīng)的安裝孔中的安裝盤，所述安裝盤上設(shè)有用于與被測電機安裝座固定配合的外法蘭。
[0013]所述被測電機安裝座和加載裝置安裝座上下對置。
[0014]還包括工控柜，所述工控柜內(nèi)設(shè)有顯示器、與扭矩加載器連接的可編程直流電源和與扭矩傳感器和角度傳感器分別連接的數(shù)據(jù)采集卡。
[0015]還包括受力測試組件，所述受力測試組件包括兩個互相對置的、用于分別固定裝配被測電機和軸向加載機構(gòu)的立架，所述軸向加載機構(gòu)包括軸向加載器、用于連接軸向加載器和被測電機的電機軸夾頭以及設(shè)于軸向加載器與電機軸夾頭之間的拉壓力傳感器。
[0016]電機軸夾頭的周向外圍處還設(shè)有徑向加載機構(gòu)，徑向加載機構(gòu)與電機軸夾頭之間設(shè)有壓力傳感器。
[0017]電機軸夾頭連接有軸向位移傳感器。
[0018]拉壓力傳感器、壓力傳感器以及軸向位移傳感器均與工控柜的數(shù)據(jù)采集卡連接。
[0019]在該力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)中，由于所述扭矩加載器和角度傳感器的存在，在使用時可直接將其與以計算機為主體的電機測量系統(tǒng)相結(jié)合來對力矩電機進行阻力矩測試，利用以計算機為主體的電機測量系統(tǒng)的高效率、高精度特性，從而提高對力矩電機的阻力矩測試精度。
[0020]更進一步的，采用撓性聯(lián)軸器分別連接扭矩傳感器的輸入端與扭矩加載器、扭矩傳感器的測量端與被測電機時，能夠減少附加力矩對扭矩傳感器測量精度的影響；同軸線設(shè)置的安裝孔有助于進一步減小附加力矩對傳感器測量精度的影響，提高傳感器的測量精度；當(dāng)具有兩個以上安裝盤時，能夠在相應(yīng)安裝孔不變的條件下實現(xiàn)對多種不同型號、不同大小的被測電機的安裝；使被測電機安裝座和加載裝置安裝座上下對置以后，能夠?qū)崿F(xiàn)對被測電機的電機軸的豎向安裝，進一步減小附加力矩對傳感器測試精度的影響；掌握力矩電機旋轉(zhuǎn)一周的阻力矩波動情況，是力矩電機設(shè)計的依據(jù)。保證被測電機空載才能準確測量阻力矩，除了安裝盤以外，以上措施都是為了盡可能的保證被測電機在空載狀態(tài)下進行測試。工控柜作為現(xiàn)有以計算機為主體的電機測量系統(tǒng)的載體，有了工控柜以后，該測量系統(tǒng)便能自行完成對力矩電機的測試工作，其中可編程電源是為了控制扭矩加載器的轉(zhuǎn)速；受力測試組件的軸向加載機構(gòu)和徑向加載機構(gòu)均可以模擬電機工作時的受力情況，使得該測試系統(tǒng)還能夠?qū)α仉姍C的受力測試。【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是圖1中的阻力矩測試臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是圖1中的阻力矩測試臺的剖面圖；
[0024]圖4是力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)的實施例1的測試原理圖；
[0025]圖5是力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)的實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6是圖2中的受力測試組件的第一立體圖；
[0027]圖7是圖2中的受力測試組件的第二立體圖；
[0028]圖8是力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)的實施例2的測試原理圖。
【具體實施方式】
[0029]力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)的實施例1，如圖1-4所示，包括阻力矩測試臺101和工控柜102。
[0030]阻力測試臺101固定裝配在一個基礎(chǔ)平臺103上，其形狀呈側(cè)臥的U形，包括被測電機安裝座11和加載裝置安裝座12，其中被測電機安裝座11和加載裝置安裝座12 —上一下相對設(shè)置并且它們各自具有安裝孔。位于被測電機安裝座11和加載裝置安裝座12上的安裝孔同軸線，被測電機安裝座11的安裝孔用于固定裝配被測電機13(力矩電機)，其具有用于與被測電機13固定連接的法蘭連接孔，本實施例中，為了在實現(xiàn)在測試時對不同型號、大小的被測電機的固定，該測試系統(tǒng)還包括多個安裝盤14，每個安裝盤14上均設(shè)有外法蘭并且它們的外法蘭均可以與被測電機安裝座11固定配合，但是它們的內(nèi)孔大小以及用于與被測電機配合的配合結(jié)構(gòu)的規(guī)格不等；加載裝置安裝座12的安裝孔中固定裝配有扭矩加載器15,本實施例中，扭矩加載器15米用力矩電機,扭矩加載器15的輸出軸為加長軸并通過撓性聯(lián)軸器16連接有扭矩傳感器17，扭矩傳感器17通過其輸入端與扭矩加載器15連接，其測量端上連接有撓性聯(lián)軸器以用于與被測電機13的電機軸連接。另外，加載裝置安裝座12上還固定裝配有角度傳感器18，本實施例中，角度傳感器18具體采用旋轉(zhuǎn)變壓器，為了避免旋轉(zhuǎn)變壓器的定子和轉(zhuǎn)子測量線間的纏繞，其采用滑環(huán)19來傳遞測量信號，角度傳感器18的轉(zhuǎn)子與扭矩加載器15固定連接在一起。
[0031]工控柜102作為該力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)的信號采集及處理系統(tǒng)，其中設(shè)有顯示器、與扭矩加載器連接的可編程直流電源和與扭矩傳感器和角度傳感器分別連接的數(shù)據(jù)采集卡，通過控制可編程直流電源能夠啟動扭矩加載器并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。數(shù)據(jù)采集卡可以在線采集扭矩傳感器和角度傳感器設(shè)為測量信息，在使用時，可以將數(shù)據(jù)采集卡與計算機相連，在計算機中安裝基于Labview的虛擬儀器系統(tǒng)(現(xiàn)有技術(shù)),在Labview虛擬儀器系統(tǒng)中精確控制扭矩加載器轉(zhuǎn)速。阻力矩測試中的角度傳感器、扭矩傳感器的測量信號經(jīng)過處理后，使用Labview開發(fā)虛擬儀器界面，顯示測量數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析，繪制數(shù)據(jù)圖表。測量過程均可由虛擬儀器界面進行控制，實現(xiàn)測量自動化。
[0032]該力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)能夠測量被測力矩電機旋轉(zhuǎn)一周空載阻力矩隨旋轉(zhuǎn)角度的波動情況。
[0033]力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)的實施例2，如圖5-8所示，與力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)的實施例1相比較，該實施例中的平臺上多了一個受力測試組件104，相應(yīng)的該測試系統(tǒng)除了與實施例1中的阻力矩測試臺對應(yīng)的阻力矩測試模塊以外，又增加了與受力測試組件對應(yīng)的加載測試模塊105。受力測試組件104包括兩個互相對置的、用于分別固定裝配被測電機和軸向加載機構(gòu)的立架21,軸向加載機構(gòu)包括軸向加載器22、用于連接軸向加載器22和被測電機的電機軸夾頭23以及設(shè)于軸向加載器22與電機軸夾頭23之間的拉壓力傳感器24,電機軸夾頭23的周向外圍處還設(shè)有徑向加載機構(gòu)25,徑向加載機構(gòu)25與電機軸夾頭23之間設(shè)有壓力傳感器26，另外，電機軸夾頭23連接有軸向位移傳感器27，其中，拉壓力傳感器、壓力傳感器以及軸向位移傳感器均與工控柜的數(shù)據(jù)采集卡連接，本實施例中，軸向加載機構(gòu)和徑向加載機構(gòu)均采用螺旋加載機構(gòu)(絲杠螺母機構(gòu))。
【權(quán)利要求】
1.力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)，其特征在于，包括阻力矩測試臺，所述阻力矩測試臺包括互相對置的被測電機安裝座和加載裝置安裝座，加載裝置安裝座上固定裝配有扭矩加載器和角度傳感器，角度傳感器的轉(zhuǎn)子與扭矩加載器連接，扭矩加載器還連接有扭矩傳感器，扭矩傳感器具有與扭矩加載器連接的輸入端和用于與相應(yīng)的被測電機連接的測量端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)，其特征在于，扭矩傳感器的輸入端通過撓性聯(lián)軸器與扭矩加載器連接，其測量端設(shè)有用于與被測電機連接的撓性聯(lián)軸器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)，其特征在于，所述被測電機安裝座和加載裝置安裝座上分別設(shè)有相應(yīng)的安裝孔并且它們的安裝孔同軸線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括至少一個用于將被測電機安裝在對應(yīng)的安裝孔中的安裝盤，所述安裝盤上設(shè)有用于與被測電機安裝座固定配合的外法蘭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)，其特征在于，所述被測電機安裝座和加載裝置安裝座上下對置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項權(quán)利要求所述的力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括工控柜，所述工控柜內(nèi)設(shè)有顯示器、與扭矩加載器連接的可編程直流電源和與扭矩傳感器和角度傳感器分別連接的數(shù)據(jù)采集卡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括受力測試組件，所述受力測試組件包括兩個互相對置的、用于分別固定裝配被測電機和軸向加載機構(gòu)的立架，所述軸向加載機構(gòu)包括軸向加載器、用于連接軸向加載器和被測電機的電機軸夾頭以及設(shè)于軸向加載器與電機軸夾頭之間的拉壓力傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)，其特征在于，電機軸夾頭的周向外圍處還設(shè)有徑向加載機構(gòu)，徑向加載機構(gòu)與電機軸夾頭之間設(shè)有壓力傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)，其特征在于，電機軸夾頭連接有軸向位移傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的力矩電機阻力矩測試系統(tǒng)，其特征在于，拉壓力傳感器、壓力傳感器以及軸向位移傳感器均與工控柜的數(shù)據(jù)采集卡連接。
【文檔編號】G01L3/00GK203376091SQ201320412521
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月11日
【發(fā)明者】李春梅, 崔鳳奎, 徐紅玉, 王曉強, 張豐收 申請人:河南科技大學(xué)