專利名稱：一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)和測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)和測試方法，屬于電機性能測試領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有電機性能測試的設(shè)備，大多采用的是磁粉測功機，該設(shè)備雖然能夠完成大轉(zhuǎn)矩電機的測試，但往往所需的成本高，同時精度較低，并且無法對2Nm以下小型微特電機進行測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是目前的測量裝置無法對2Nm以下小型微特電機進行測試的問題，提供一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)和測試方法。
一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)，它包括裝置支架、動カ單元、摩擦単元、測量單元、弾性加載單元和電控單元；所述裝置支架為動カ單元、摩擦單元、彈性加載單元、壓カ測量單元和電控單元提供支撐和定位；動カ單元包括軸套和鋼套聯(lián)軸器，被測電機的輸出軸外側(cè)套有軸套，所述輸出軸通過鋼套聯(lián)軸器與摩擦單元輸入軸連接，摩擦単元包括摩擦器主動軸、摩擦器外壓盤、動摩擦片、靜摩擦片和摩擦器被動軸，其中摩擦器主動軸為該摩擦単元的輸入軸；摩擦器主軸與摩擦器外壓盤通過四個螺栓固定連接，摩擦器外壓盤與動摩擦片通過花鍵固定連接，動摩擦片與靜摩擦片摩擦連接，靜摩擦片通過內(nèi)花鍵與花鍵盤固定相連，花鍵盤與摩擦器被動軸通過四個螺栓固定連接，摩擦器被動軸為該摩擦単元的カ矩輸出軸；測量單元包括電機碼盤、測量件和壓カ傳感器，測量件由固定盤和擺桿組成，固定盤中心帶有通孔，固定盤中心的通孔套接在摩擦単元的カ矩輸出軸外，并通過平鍵與所述カ矩輸出軸固定連接，擺桿位于固定盤的ー側(cè)，且與固定盤連接成一體件，壓カ傳感器用于測量擺桿末端的擺動壓力；弾性加載單元包括N個彈簧導桿、N個彈簧、一個彈簧壓板和電動推桿，N為小于或等于10的偶數(shù)；固定盤上設(shè)置有N個通孔，所述N個通孔在摩擦単元的カ矩輸出軸的周圍均勻分布，或者所述N個通孔均勻分成兩組，所述兩組通孔成鏡像對稱分布，所述鏡像對稱面為穿過カ矩輸出軸的軸線的平面，每個彈簧導桿均平行于カ矩輸出軸；所述通孔內(nèi)徑大于彈簧導桿的外徑；N個彈簧導桿的一端分別插入所述N個通孔內(nèi)，另一端與所述彈簧壓板固定連接，該彈簧壓板所在平面垂直于摩擦単元的カ矩輸出軸，每個彈簧導桿上套接有一個彈簧；電動推桿與摩擦単元的力矩輸出軸同軸；電動推桿與彈簧壓板之間用平面軸承隔離轉(zhuǎn)動量； 電控單元包括被測電機驅(qū)動電路、信號控制電路、電流傳感器、推桿電機驅(qū)動電路和顯示單元；電機碼盤的轉(zhuǎn)速信號輸出端連接信號控制電路的轉(zhuǎn)速信號輸入端；
信號控制電路的控制信號輸出端連接被測電機驅(qū)動電路的控制信號輸入端；被測電機驅(qū)動電路的信號輸出端連接被測電機的信號輸入端；電流傳感器用于測量被測電機的電流，該電流傳感器的電流信號輸出端連接信號控制電路的電流信號輸入端；信號控制電路的控制信號輸出端連接推桿電機驅(qū)動電路的控制信號輸入端；推桿電機驅(qū)動電路的信號輸出端連接電動推桿的信號輸入端；信號控制電路控制電動推桿每次推進長度；
壓カ傳感器的壓カ信號輸出端連接信號控制電路的壓力信號輸入端；信號控制電路的顯示信號輸出端連接顯示単元的信號輸入端?；谏鲜霰銛y式電機性能測試系統(tǒng)的測試方法，該方法的實現(xiàn)步驟為步驟一、系統(tǒng)進行初始化，在電動推桿不加載，被測電機空轉(zhuǎn)的情況下，壓カ傳感器測量的壓カ為零，確定零點位置；步驟ニ、被測電機驅(qū)動電路驅(qū)動被測電機，被測電機啟動；步驟三、推桿電機驅(qū)動電路驅(qū)動電動推桿推進，進行加載測試；步驟四、信號控制電路控制電動推桿推進的長度，當電動推桿推進了ー個固定長度時，信號控制電路根據(jù)壓カ傳感器的壓カ值和擺桿的長度獲得被測電機相應(yīng)轉(zhuǎn)矩，同吋，分別根據(jù)電機碼盤獲得此時被測電機的轉(zhuǎn)速、根據(jù)電流傳感器獲得此時被測電機的電流，然后將上述獲得的數(shù)據(jù)形成ー組加載測試數(shù)據(jù)保存；步驟五、信號控制電路根據(jù)步驟四獲得的加載測試數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)速判斷被測電機是否堵轉(zhuǎn)，當所述轉(zhuǎn)速為O時，判定被測電機為堵轉(zhuǎn)；則立即停止測試，執(zhí)行步驟六；若否，則改變電動推桿的推進長度，返回執(zhí)行步驟四，繼續(xù)進行下次加載測試，獲得ー組加載測試數(shù)據(jù)；步驟六、根據(jù)獲得的所有加載測試繪制被測電機的電流轉(zhuǎn)矩曲線，獲得該被測電機的性能。工作原理動摩擦片與靜摩擦片通過彈簧壓緊，靜摩擦片由于測量件的固定盤的限制保持靜止，當被測電機帶動動摩擦片旋轉(zhuǎn)時，動摩擦片與靜摩擦片產(chǎn)生相對滑動，靜摩擦片提供的摩擦力矩將作為負載，且負載的大小等于輸出力矩，靜摩擦片與測量件的擺桿相連，將カ矩轉(zhuǎn)為壓力，通過壓カ傳感器測出算出被測電機輸出轉(zhuǎn)矩，靜摩擦片所提供負載可隨彈簧壓縮量改變而改變。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明可用于對微特電機進行機械特性曲線測試，大大提高昂貴機電設(shè)備的使用率，節(jié)省學術(shù)研究和教學實驗的成本。同時本設(shè)備小巧便攜，易于攜帯。改變以往設(shè)備只能在實驗室使用的弊病。經(jīng)實踐證明，本實用設(shè)備運行穩(wěn)定、小巧便攜，環(huán)境適應(yīng)性強。本設(shè)備用于對電機設(shè)備的測量，標定，特性鑒定。同時生產(chǎn)成本低，測量效果穩(wěn)定，大大提高了設(shè)備實用性。


圖I為為本發(fā)明測試系統(tǒng)中機械部分的主視圖；圖2為本發(fā)明測試系統(tǒng)中機械部分的剖視圖；圖3為本發(fā)明電控單元的工作原理示意圖；圖4為電機測試系統(tǒng)的測試方法的方法流程圖。
具體實施例方式具體實施方式
一.下面結(jié)合圖I和圖2說明本實施方式，一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)，它包括裝置支架、動カ單元、摩擦單元、測量單元、彈性加載單元和電控單元；所述裝置支架為動カ單元、摩擦單元、彈性加載單元、壓カ測量單元和電控單元提供支撐和定位；動カ單元包括軸套12和鋼套聯(lián)軸器13，被測電機I的輸出軸外側(cè)套有軸套12，所述輸出軸通過鋼套聯(lián)軸器13與摩擦單元輸入軸連接，摩擦單元包括摩擦器主動軸14、摩擦器外壓盤4、動摩擦片17、靜摩擦片18和摩擦器被動軸20，其中摩擦器主動軸14為該摩擦単元的輸入軸；摩擦器主軸14與摩擦器外壓盤4通過四個螺栓固定連接，摩擦器外壓盤4與動摩擦片17通過花鍵固定連接，將被測電機I的轉(zhuǎn)矩傳動到動摩擦片17上，動摩擦片17與靜摩擦片18摩擦連接，靜摩擦片18通過內(nèi)花鍵與花鍵盤19固定相連，花鍵盤19與摩擦器被動軸20通過四個螺栓固定連接，17通過與18之間的摩擦將被測電機I的轉(zhuǎn)矩傳遞給摩擦器被動軸20，花鍵盤19通過摩擦器被動軸20上的平鍵將轉(zhuǎn)矩輸出去；摩擦器被動軸20為該摩擦単元的カ矩輸出軸；測量單元包括測量件21和壓カ傳感器27，測量件由固定盤28和擺桿29組成，固定盤28中心帶有通孔，固定盤28中心的通孔套接在摩擦単元的カ矩輸出軸外，并通過平鍵與所述カ矩輸出軸固定連接，擺桿位于固定盤28的ー側(cè)，且與固定盤28連接成一體件，壓力傳感器27用于測量擺桿29末端的擺動壓力；弾性加載單元包括N個彈簧導桿25、N個彈簧26、ー個彈簧壓板23和電動推桿24，N為小于或等于10的偶數(shù)；固定盤28上設(shè)置有N個通孔，所述N個通孔在摩擦単元的カ矩輸出軸的周圍均勻分布，或者所述N個通孔均勻分成兩組，所述兩組通孔成鏡像對稱分布，所述鏡像對稱面為穿過カ矩輸出軸的軸線的平面，每個彈簧導桿25均平行于カ矩輸出軸；所述通孔內(nèi)徑大于彈簧導桿25的外徑；N個彈簧導桿25的一端分別插入所述N個通孔內(nèi)，另一端與所述彈簧壓板23固定連接，該彈簧壓板23所在平面垂直于摩擦単元的力矩輸出軸，每個彈簧導桿25上套接有一個彈簧26 ;電動推桿24與摩擦単元的力矩輸出軸同軸；電動推桿24與彈簧壓板23之間用平面軸承隔離轉(zhuǎn)動量；電控單元包括被測電機驅(qū)動電路、信號控制電路、電流傳感器、推桿電機驅(qū)動電路和顯示單元；電機碼盤30的轉(zhuǎn)速信號輸出端連接信號控制電路的轉(zhuǎn)速信號輸入端；信號控制電路的控制信號輸出端連接被測電機驅(qū)動電路的控制信號輸入端；被測電機驅(qū)動電路的信號輸出端連接被測電機I的信號輸入端；電流傳感器用于測量被測電機I的電流，該電流傳感器的電流信號輸出端連接信號控制電路的電流信號輸入端；信號控制電路的控制信號輸出端連接推桿電機驅(qū)動電路的控制信號輸入端；推桿電機驅(qū)動電路的信號輸出端連接電動推桿24的信號輸入端；信號控制電路控制電動推桿24毎次推進長度；壓カ傳感器的壓カ信號輸出端連接信號控制電路的壓力信號輸入端；信號控制電路的顯示信號輸出端連接顯示単元的信號輸入端。
具體實施方式
ニ .下面結(jié)合圖I和圖2說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一的裝置支架的進ー步說明，一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)，所述裝置支架包括被測電機支撐板2、摩擦単元支撐板3、底板5、支座底板8、推桿前架9、推桿尾架11和軸承架22 ；被測電機支撐板2固定在底板5上，用于支撐被測電機I ;摩擦単元支撐板3固定在底板5上，其中心位置裝有軸承，用于支撐摩擦単元，且該軸承與摩擦單元輸入軸同軸；支座底板8通過型材角件連接在底板5的ー側(cè)，用干支撐壓カ傳感器支座7 ；推桿前架9和推桿尾架11分別固定在底板5上，用于支撐和定位電動推桿24 ；軸承架22固定在底板5上，軸承架22用于定位摩擦單元的カ矩輸出軸。
具體實施方式
三.下面結(jié)合圖I和圖2說明本實施 方式，本實施方式為對實施方式ー的軸套的進ー步說明，一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)，所述的軸套12為與D型軸或平鍵軸相配合的軸套。
具體實施方式
四.下面結(jié)合圖I和圖2說明本實施方式，本實施方式為對實施方式一的信號控制電路的進ー步說明，一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)，所述的信號控制電路為STM32單片機。
具體實施方式
五.下面結(jié)合圖4說明本實施方式，采用實施方式一至四中任ー實施方式所述的ー種便攜式電機性能測試系統(tǒng)實現(xiàn)的電機性能測試方法，該方法的實現(xiàn)步驟為步驟一、系統(tǒng)進行初始化，在電動推桿不加載，被測電機空轉(zhuǎn)的情況下，壓カ傳感器測量的壓カ為零，確定零點位置；步驟ニ、被測電機驅(qū)動電路驅(qū)動被測電機，被測電機啟動；步驟三、推桿電機驅(qū)動電路驅(qū)動電動推桿推進，進行加載測試；步驟四、信號控制電路控制電動推桿24推進的長度，當電動推桿24推進了ー個固定長度時，信號控制電路根據(jù)壓カ傳感器的壓カ值和擺桿的長度獲得被測電機I相應(yīng)轉(zhuǎn)矩，同時，分別根據(jù)電機碼盤30獲得此時被測電機I的轉(zhuǎn)速、根據(jù)電流傳感器獲得此時被測電機I的電流，然后將上述獲得的數(shù)據(jù)形成ー組加載測試數(shù)據(jù)保存；步驟五、信號控制電路根據(jù)步驟四獲得的加載測試數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)速判斷被測電機I是否堵轉(zhuǎn)，當所述轉(zhuǎn)速為O時，判定被測電機I為堵轉(zhuǎn)；則立即停止測試，執(zhí)行步驟六；若否，則改變電動推桿24的推進長度，返回執(zhí)行步驟四，繼續(xù)進行下次加載測試，獲得ー組加載測試數(shù)據(jù)；步驟六、根據(jù)獲得的所有加載測試繪制被測電機I的電流轉(zhuǎn)矩曲線，獲得該被測電機I的性能。本發(fā)明不局限于上述實施方式，還可以是上述各實施方式中所述技術(shù)特征的合理組合。
權(quán)利要求
1.一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)，其特征在于，它包括裝置支架、動力單元、摩擦單元、測量單元、彈性加載單元和電控單元； 所述裝置支架為動力單元、摩擦單元、彈性加載單元、壓力測量單元和電控單元提供支撐和定位； 動力單元包括軸套(12)和鋼套聯(lián)軸器(13)，被測電機(I)的輸出軸外側(cè)套有軸套(12)，所述輸出軸通過鋼套聯(lián)軸器(13)與摩擦單元輸入軸連接， 摩擦單元包括摩擦器主動軸(14)、摩擦器外壓盤(4)、動摩擦片(17)、靜摩擦片(18)和摩擦器被動軸(20)，其中摩擦器主動軸(14)為該摩擦單元的輸入軸；摩擦器主軸(14)與摩擦器外壓盤(4)通過四個螺栓固定連接，摩擦器外壓盤(4)與動摩擦片(17)通過花鍵固定連接，動摩擦片(17)與靜摩擦片(18)摩擦連接，靜摩擦片(18)通過內(nèi)花鍵與花鍵盤(19)固定相連，花鍵盤(19)與摩擦器被動軸(20)通過4個螺栓固定連接，摩擦器被動軸(20)為該摩擦單元的力矩輸出軸； 測量單元包括電機碼盤(30)、測量件(21)和壓力傳感器(27)，電機碼盤(30)用于測量被測電機(I)的轉(zhuǎn)速；測量件(21)由固定盤(28)和擺桿(29)組成，固定盤(28)中心帶有通孔，固定盤(28)中心的通孔套接在摩擦單元的力矩輸出軸外，并通過平鍵與所述力矩輸出軸固定連接，擺桿位于固定盤(28)的一側(cè)，且與固定盤(28)連接成一體件，壓力傳感器(27)用于測量擺桿(29)末端的擺動壓力； 彈性加載單兀包括N個彈簧導桿(25)、N個彈簧(26)、一個彈簧壓板(23)和電動推桿(24)，N為小于或等于10的偶數(shù)；固定盤(28)上設(shè)置有N個通孔，所述N個通孔在摩擦單元的力矩輸出軸的周圍均勻分布，或者所述N個通孔均勻分成兩組，所述兩組通孔成鏡像對稱分布，所述鏡像對稱面為穿過力矩輸出軸的軸線的平面，每個彈簧導桿(25)均平行于力矩輸出軸；所述通孔內(nèi)徑大于彈簧導桿(25)的外徑；N個彈簧導桿(25)的一端分別插入所述N個通孔內(nèi)，另一端與所述彈簧壓板(23)固定連接，該彈簧壓板(23)所在平面垂直于摩擦單元的力矩輸出軸，每個彈簧導桿(25)上套接有一個彈簧(26);電動推桿(24)與摩擦單元的力矩輸出軸同軸； 電動推桿(24)與彈簧壓板(23)之間用平面軸承隔離轉(zhuǎn)動量； 電控單元包括被測電機驅(qū)動電路、信號控制電路、電流傳感器、推桿電機驅(qū)動電路和顯示單元；電機碼盤(30)的轉(zhuǎn)速信號輸出端連接信號控制電路的轉(zhuǎn)速信號輸入端； 信號控制電路的控制信號輸出端連接被測電機驅(qū)動電路的控制信號輸入端；被測電機驅(qū)動電路的信號輸出端連接被測電機(I)的信號輸入端；電流傳感器用于測量被測電機(I)的電流，該電流傳感器的電流信號輸出端連接信號控制電路的電流信號輸入端； 信號控制電路的控制信號輸出端連接推桿電機驅(qū)動電路的控制信號輸入端；推桿電機驅(qū)動電路的信號輸出端連接電動推桿(24)的信號輸入端；信號控制電路控制電動推桿(24)每次推進長度； 壓力傳感器的壓力信號輸出端連接信號控制電路的壓力信號輸入端；信號控制電路的顯示信號輸出端連接顯示單元的信號輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)，其特征在于所述裝置支架包括被測電機支撐板(2)、摩擦單元支撐板(3)、底板(5)、支座底板(8)、推桿前架(9)、推桿尾架(11)和軸承架(22)；被測電機支撐板(2)固定在底板(5)上，用于支撐被測電機(I)； 摩擦單元支撐板(3)固定在底板(5)上，用于支撐摩擦單元，其中心位置裝有軸承(15)， 該軸承(15)用于固定摩擦單元輸入軸； 支座底板(8)通過型材角件連接在底板(5)的一側(cè)，用于支撐壓力傳感器； 推桿前架(9)和推桿尾架(11)均固定在底板(5)上，用于支撐和定位電動推桿(24)； 軸承架(22)固定在底板(5)上，軸承架(22)用于定位摩擦單元的力矩輸出軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)，其特征在于所述的軸套(12)為與D型軸或平鍵軸相配合的軸套。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)，其特征在于所述的信號控制電路采用STM32單片機實現(xiàn)。
5.基于權(quán)利要求I所述的一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)的測試方法，其特征在于該方法的實現(xiàn)步驟為 步驟一、系統(tǒng)進行初始化，在電動推桿不加載，被測電機空轉(zhuǎn)的情況下，壓力傳感器測量的壓力為零，確定零點位置； 步驟二、被測電機驅(qū)動電路驅(qū)動被測電機，被測電機啟動； 步驟三、推桿電機驅(qū)動電路驅(qū)動電動推桿推進，進行加載測試； 步驟四、信號控制電路控制電動推桿(24)推進的長度，當電動推桿(24)推進了一個固定長度時，信號控制電路根據(jù)壓力傳感器的壓力值和擺桿的長度獲得被測電機(I)相應(yīng)轉(zhuǎn)矩，同時，分別根據(jù)電機碼盤(30)獲得此時被測電機(I)的轉(zhuǎn)速、根據(jù)電流傳感器獲得此時被測電機(I)的電流，然后將上述獲得的數(shù)據(jù)形成一組加載測試數(shù)據(jù)保存； 步驟五、信號控制電路根據(jù)步驟四獲得的加載測試數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)速判斷被測電機(I)是否堵轉(zhuǎn)，當所述轉(zhuǎn)速為0時，判定被測電機(I)為堵轉(zhuǎn)；則立即停止測試，執(zhí)行步驟六；若否，則改變電動推桿(24)的推進長度，返回執(zhí)行步驟四，繼續(xù)進行下次加載測試，獲得一組加載測試數(shù)據(jù)； 步驟六、根據(jù)獲得的所有加載測試繪制被測電機(I)的電流轉(zhuǎn)矩曲線，獲得該被測電機⑴的性能。
全文摘要
一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)和測試方法。本發(fā)明涉及一種便攜式電機性能測試系統(tǒng)和測試方法，屬于電機性能測試領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是目前的測量裝置無法對2Nm以下小型微特電機進行測試的問題。該系統(tǒng)包括裝置支架、動力單元、摩擦單元、測量單元、彈性加載單元和電控單元；所述裝置支架為動力單元、摩擦單元、彈性加載單元、壓力測量單元和電控單元提供支撐和定位；測試方法為系統(tǒng)進行初始化；被測電機啟動；推桿電機驅(qū)動電路驅(qū)動電動推桿推進，進行加載測試；測得相應(yīng)的轉(zhuǎn)速和電流；根據(jù)獲得的所有加載測試繪制被測電機的電流轉(zhuǎn)矩曲線，獲得該被測電機的性能。用于實現(xiàn)對對2Nm以下小型微特電機的機械性能測試。
文檔編號G01R31/34GK102680894SQ20121016221
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者宋寶玉, 宮宇, 徐方達, 馬維斯 申請人:哈爾濱工業(yè)大學