一种嵌套式双转电机的测试装置

技术领域

本发明涉及电机测试技术领域，具体涉及一种嵌套式双转电机的测试装置。

背景技术

测功机测试设备主要用于电机的调试、测试、验收等工作；具备自检、手动测试、自动测试、循环测试、数据显示及记录、校准和保护等功能，主要完成电机产品的工作电压、工作电流、轴转速、轴转矩等参数的测试。

传统的电动机一般只有一个定子和一个转子，无论是直流机、同步机还是异步机，都只有一个机械端口。近年来，有人提出了双转子电机的概念，如图1所示，这种电机具有嵌套式的外轴91和内轴92，可以实现2个机械轴能量的独立传递。这种新型电机极大的减小了设备的体积和重量，提高了工作效率，能很好的满足节能和调速的要求，有着优越的运行性能。

传统的测功机只能在常规的负载试验中分别对内外轴进行单一加载，通过手动旋转滑线变阻器旋钮调节负载大小，调节负载过程耗时且费力，加载方式为间接加载导致被测电机转速波动大，无法保持一个平衡状态。

因此，亟需一种针对嵌套式双转电机的测试装置。

发明内容

针对上述问题，发明人提供了一种嵌套式双转电机的测试装置，即可用于单转电机的测试，也可满足嵌套式双转电机的测试需求。

本发明提供了一种嵌套式双转电机的测试装置，包括测试台，所述测试台包括：

台座；

内轴加载单元，设于所述台座上，用于与双转电机内轴连接，并为其加载负载；

内轴测量单元，设于内轴加载单元的一侧，用于测量双转电机内轴负载力矩；

外轴加载单元，设于所述台座上，用于与双转电机外轴连接，并为其加载负载；

外轴测量单元，设于外轴加载单元的一侧，用于测量双转电机外轴负载力矩；

双转电机安装座，设于所述台座上，所述双转电机安装座、外轴加载单元和内轴加载单元依次布置，且位于同一轴线上，所述双转电机安装座配置成沿双转电机轴向移动；

控制单元，设于所述台座内部，且分别与内轴加载单元、外轴加载单元、内轴测量单元和外轴测量单元连接。

进一步地，所述外轴加载单元包括：

外轴固定支架；与台座固定连接；

外轴加载电机，设于所述外轴固定支架上，其输出端位于靠近双转电机安装座的一端，测试时，外轴加载电机输出端与双转电机的外轴固定连接；所述外轴加载电机为中空力矩电机。

进一步地，所述内轴加载单元包括：

内轴固定支架；与台座固定连接；

内轴加载电机，设于所述内轴固定支架上，其输出端设置有连接轴，所述连接轴穿过外轴加载电机，所述连接轴通过轴承与外轴加载电机的中空轴连接，测试时，所述内轴加载电机输出端与双转电机的内轴固定连接。

进一步地，所述内轴测量单元包括：

内轴扭矩测量模块，设置在内轴加载单元的一侧，其上部设有内轴悬臂，所述内轴悬臂与内轴加载单元连接；

内轴扭矩校准模块，设于所述内轴扭矩测量模块上，用于对内轴扭矩测量模块进行静态校准；

所述外轴测量单元包括：

外轴扭矩测量模块，设置在内轴加载单元的一侧，其上部设有外轴悬臂，所述外轴悬臂与外轴加载单元连接；

外轴扭矩校准模块，设于所述外轴扭矩测量模块上，用于对外轴扭矩测量模块进行静态校准。

进一步地，所述内轴扭矩校准模块包括：

内轴校准摆杆，设于内轴扭矩测量模块顶部，其上挂有若干个砝码；通过起吊不同重量的砝码来对内轴扭矩测量模块进行校准；

所述外轴扭矩校准模块包括：

外轴校准摆杆，设于外轴扭矩测量模块顶部，其上挂有若干个砝码；通过起吊不同重量的砝码来对外轴扭矩测量模块进行校准。

进一步地，所述台座上设有丝杠，所述双转电机安装座固定在所述丝杠上，所述丝杠两侧设有直线轨道，所述双转电机安装座与直线轨道滑动连接。

进一步地，所述丝杠远离外轴加载单元的一端设有手轮。

进一步地，所述台座上还设有负载电阻单元，所述外轴加载单元和内轴测量单元的供电线外接至负载电阻单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明提供的测试装置，可同时对双转电机的内、外轴分开进行加载测试，能够有效提高测试效率。

(2)采用平衡力法扭矩测量的方式，克服了传统单轴测试台的将传感器直接设于轴上，无法满足双轴测量时内轴的穿过性要求的问题。

(3)扭矩校准精度高，扭矩校准模块直接安装在主轴上，扭矩的校准也将轴系上摩擦力矩进行考虑进行，因此校准精度相比仅仅校准力矩传感器的方案更加高。

附图说明

图1为双转电机的内外轴示意图。

图2为实施例1中嵌套式双转电机的测试装置的结构示意图；

图3为实施例1中的测试台的结构示意图；

图4为实施例1中的内轴测量单元和外轴测量单元的剖视图；

图5为实施例1中的双转电机安装座的结构示意图。

附图标记：

1-台座；11-控制单元；12-急停开关；21-内轴固定支架；22-内轴加载电机；23-连接轴；24-轴承；25-内轴花键；31-内轴测量安装架；32-内轴扭矩测量模块；33-内轴悬臂；34-内轴校准摆杆；41-外轴固定支架；42-外轴加载电机；43-外轴花键；51-外轴测量安装架；52-外轴扭矩测量模块；53-外轴悬臂；54-外轴校准摆杆；55-砝码；6-双转电机安装座；71-丝杠；72-直线轨道；73-手轮；8-操作柜；9-双转电机；91-外轴；92-内轴。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图2所示，本发明提供了一种嵌套式双转电机的测试装置，包括操作柜8和测试台，操作柜8与测试台通过测控接口进行信息交互，主要包括信息采集接口、设备供电接口、产品供电接口以及交流供电接口。测试台包括台座1及设置在台座1上的内轴加载单元、内轴测量单元、外轴加载单元、外轴测量单元、双转电机安装座6、控制单元和负载电阻单元，台座1上可设置工具抽屉，用于存放工具。双转电机安装座6、外轴加载单元和内轴加载单元依次布置，且位于同一轴线上，内轴测量单元设于内轴加载单元的一侧，用于测量内轴92负载力矩；外轴测量单元设于外轴加载单元的一侧，用于测量外轴91负载力矩。控制单元设于台座1内部，其控制面板上设有急停开关12，控制单元分别与操作柜8、内轴加载单元、外轴加载单元、内轴测量单元和外轴测量单元连接。控制单元负责按操作柜8设定的加载控制指令控制内轴加载单元和外轴加载单元为内、外轴施加模拟载荷，同时利用内轴测量单元和外轴测量单元实时采集内、外轴的输出扭矩，构成闭环控制回路以确保扭矩加载满足精度要求。测试时，双转电机9安装在双转电机安装座6上，其外轴91与外轴加载单元连接，其内轴92与内轴加载单元连接，通过外轴加载单元和内轴加载单元分别对外轴91、内轴92加载负载，再由内轴测量单元和外轴测量单元对其力矩进行测量，从而达到对双转电机9的测试。该测试装置可同时对双转电机9的内轴92、外轴91分开进行加载测试，能够有效提高测试效率。

具体地，如图3-4所示，外轴加载单元包括：外轴固定支架41及外轴加载电机42，外轴加载电机42采用中空力矩电机，其输出端通过外轴花键43与外轴91固定连接。为了内、外轴加载单元达到一致性，从而实现内轴、外轴相同的加载响应性，内轴加载原理结构和外轴加载单元类似，内轴加载单元包括：内轴固定支架31及内轴加载电机32，内轴加载电机采用力矩电机，其输出端设有连接轴33，连接轴33从轴加载电机42的中空轴中穿过，并通过内轴花键25与内轴92固定连接，从而使内、外轴加载时互不影响。

外轴测量单元包括：外轴扭矩测量模块52和外轴扭矩校准模块，外轴扭矩测量模块52通过外轴测量安装架51安装在外轴加载电机42的一侧，其上部设有外轴悬臂53，外轴悬臂53与外轴加载电机42的机壳固定连接。外轴扭矩校准模块为设于外轴悬臂53上的外轴校准摆杆54，其上挂有若干个砝码55，扭矩校准时通过起吊不同重量的砝码55来对外轴扭矩测量模块52进行静态校准，扭矩非校准时，将砝码55从外轴校准摆杆54拆除，以减小传动轴的转动惯量，保证力矩加载的动态响应和控制精度。

同理，内轴测量单元包括：内轴扭矩测量模块32和内轴扭矩校准模块，内轴扭矩测量模块32通过内轴测量安装架31设置在内轴加载电机22的一侧，其上部设有内轴悬臂33，内轴悬臂33与内轴加载电机22的机壳连接。内轴扭矩校准模块为设于内轴悬臂33上的内轴校准摆杆34，其上挂有若干个砝码55。

外轴扭矩测量模块52和内轴扭矩测量模块32采用力传感器，外轴测量单元和内轴测量单元采用平衡力法扭矩测量原理，即处于匀速工作状态或静止状态的电机(电机转轴处于匀速状态，负载电机本体(机壳+定子)处于静止状态)，被测电机给主轴的驱动力矩T1和负载电机给主轴的负载力矩T2相等、方向相反，以负载电机作为分析对象，负载电机收到力矩T2与其机壳上收到的力矩T′相等、方向相反，所以主轴和机壳上一定同时存在一对扭矩T和T′，并且二者大小相等、方向相反。通过测量机壳上对负载电机的T′来测量主轴上的T。设F为力臂上的作用力，L为力臂长度，则T′＝LF。通过测量作用力F和力臂L即可得出T′和T。

本实施例中的内、外轴测量单元和内、外扭矩校准模块具有以下优势：

(1)内、外扭矩校准模块直接与电机连接上，扭矩的校准也将轴系上摩擦力矩进行考虑进行，因此校准精度相比仅仅校准力矩传感器的方案更加高。

(2)相较现有单转电机测试台所采用的直接将传感器设于轴上的方式来说，不存在传递扭矩信号的问题，将传感器设于外部，能够满足内轴92的穿过性要求。

进一步地，台座1上设有丝杠71，双转电机安装座6固定在丝杠71上，丝杠71远离外轴加载电机42的一端设有手轮73，其两侧设有直线轨道72，双转电机安装座6与直线轨道72滑动连接，通过手轮73即可实现被测双转电机9的轴向移动，进而实现双转电机9与内、外加载单元的连接。

进一步地，考虑到内轴加载电机22和外轴加载电机42在测试过程中，受双转电机9的影响，会将其机械能转换电能，伴随着发热问题，因此，在实际使用过程中，需要加装风扇等冷却设备来为内轴加载电机22和外轴加载电机42进行降温，这有会带来能耗、噪音等问题。因此，本实施例中，在台座1内还设有负载电阻单元，内轴加载电机22和外轴加载电机42的供电线外接至负载电阻单元，使得内轴加载电机22和外轴加载电机42发出来的电供给负载电阻单元(作为负载)，使得内轴加载电机22和外轴加载电机42不需要冷却，也解决了噪声问题。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。