一种有限转角力矩电机性能测试装置及方法

技术领域

本发明属于电机性能测试技术领域，具体为一种有限转角力矩电机性能测试装置及方法。

背景技术

随着科技的不断进步，用户对电机性能提出了更严格的要求，通过对电机进行性能测试，可为电机设计、整改及性能评价提供可靠的科学依据，缩短开发周期，进一步提升电机性能，适应不断发展市场需求。

对于有限转角力矩电机的性能测试包含了基本参数，电机转角与内置传感器电压输出特性，电机转角与力矩特性等多个参数。由于有限转角力矩电机自身结构的原因，导致传统测试过程中，会出现一些问题。其中，转角与电压、转角与力矩两个特性关系需要多组数据来反映电机的最佳特性。

现阶段，该型电机的基本参数使用相应测试仪器完成测试，对于该型产品的其他性能测试主要分为两部分进行，其一电机转角与内置传感器电压输出特性的测试需要在精密自动转台上进行，根据测试角度要求旋转精密自动转台至相应角度，记录输出电压，以此类推完成所有角度及电压测试。其二电机转角与力矩特性采用砝码法进行测试，先向测试电机输入额定电流，逐步增加砝码重量，以便得到较为准确的力矩值，直至力矩到达临界值，则记录此时的力矩值为测量值。然而采用砝码法进行该项性能测试时，不仅耗时长，而且测试数据量少，主要测试两转角极限端的力矩值，未能反映出测试电机的最佳特性。目前，判断电机是否满足要求，也只是依测试电机转角极限位置的力矩(两个极限位置的力矩是最小力矩点)满足要求即可，测试结果不够准确。

发明内容

本发明目的在于提供一种有限转角力矩电机性能测试装置及方法，以克服现有技术中有限转角力矩电机的性能测试速度慢和不够准确的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种有限转角力矩电机性能测试装置，其特征在于，包括测试平台和测试系统，所述测试平台包括平台架，所述平台架上依次设置有测试电机、第一联轴器、力矩传感器、第二联轴器、编码器、电磁离合器和驱动电机，所述测试电机、第一联轴器、力矩传感器、第二联轴器、编码器、电磁离合器和驱动电机依次连接；

所述测试系统包括LCR测试仪、绝缘耐压测试仪、数字多用表、力矩显示仪、控制器和工控机，所述LCR测试仪和绝缘耐压测试仪用于测量测试电机的基本参数，所述数字多用表用于传输并显示测试电机输出电压，所述力矩显示仪与力矩传感器连接，所述LCR测试仪、绝缘耐压测试仪、数字多用表、力矩显示仪、控制器均与工控机电连接，所述控制器与驱动电机和电磁离合器电连接，所述编码器与控制器电连接。

优选地，工控机上连接有显示屏。

优选地，驱动电机和电磁离合器均固定在L型支架上，所述L型支架固定在平台架上。

优选地，电磁离合器定子与吸盘距离为0.5mm。

优选地，编码器与电磁离合器的吸盘连接。

优选地，第一联轴器和第二联轴器采用相同型号的联轴器。

优选地，测试电机、第一联轴器、力矩传感器、第二联轴器、编码器、电磁离合器和驱动电机处在同一直线上。

优选地，第一联轴器外侧设置有套筒。

一种有限转角力矩电机性能测试方法，基于上述一种有限转角力矩电机性能测试装置，其特征在于，通过控制器启动驱动电机，驱动电机通过第一联轴器和第二联轴器使测试电机转动，再通过LCR测试仪和绝缘耐压测试仪测量测试电机的基本参数，并传输至工控机，然后控制电磁离合器吸合，控制测试电机在一个极限位置，驱动电机根据设定的间隔角度运行，然后给测试电机提供额定电流量，通过力矩传感器对测试电机在间隔角度下的力矩值进行采样并传输至力矩显示仪，最终传输至工控机，通过测试电机内置传感器测得反馈电压，通过数字多用表传输显示测试电机输出电压，通过重复操作，继续运行驱动电机，并采样，直至测试电机到达另一个极限位置停止，获得所有数据。

优选地，每一次测试记录和测试数据均存储至工控机。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种有限转角力矩电机性能测试装置，通过控制器启动驱动电机，使测试电机转动，再通过LCR测试仪和绝缘耐压测试仪测量测试电机的基本参数，并传输至工控机，然后控制电磁离合器吸合，控制测试电机在一个极限位置，驱动电机根据设定的间隔角度运行，然后给测试电机提供额定电流量，通过力矩传感器对测试电机在该角度下的力矩值进行采样并传输至力矩显示仪，并最终传输至工控机，并通过测试电机内置传感器测得反馈电压，数字多用表传输并显示测量测试电机输出电压，重复操作，继续运行驱动电机，并采样，直至测试电机到达另一个极限位置停止，获得所有数据，获取数据准确且速度快。

本发明还提供了一种有限转角力矩电机性能测试方法，操作方法简单，易操作。

附图说明

图1是本发明有限转角力矩电机测试装置示意图；

图2是本发明有限转角力矩电机测试流程框图；

图中，1-平台架，2-测试电机，3-套筒，4-第一联轴器，5-力矩传感器，6-编码器，7-电磁离合器，8-驱动电机，9-L型支架，10-显示屏，11-LCR测试仪，12-绝缘耐压测试仪，13-数字多用表，14-力矩显示仪，15-控制器，16-工控机，17-第二联轴器。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，本发明提供了一种有限转角力矩电机性能测试装置，包括测试平台和测试系统，测试平台包括平台架1，平台架1上依次设置有测试电机2、第一联轴器4、力矩传感器5、第二联轴器17、编码器6、电磁离合器7和驱动电机8；

测试系统包括LCR测试仪11、绝缘耐压测试仪12、数字多用表13、力矩显示仪14、控制器15和工控机16，LCR测试仪11和绝缘耐压测试仪12用于测量测试电机2的基本参数，数字多用表13用于测量测试电机2的内置传感器的输出电压，力矩显示仪14与力矩传感器5连接，工控机16与控制器15连接，控制器15与驱动电机8和电磁离合器7连接，编码器6与控制器15连接。

测试平台的实现、安装可分为两部分，两部分都是以平台架1作为安装基础。其中，第一部分是以力矩传感器5为核心，先将力矩传感器5安装固定于平台架1上，然后一端通过第二联轴器17与高精度编码器6以及电磁离合器7吸盘连接，另一端通过第一联轴器4与测试电机2连接，同时将测试电机2用紧固螺丝固定于套筒3上，该套筒3已固定在力矩传感器5上，第二部分是以L型支架9为中心，先将驱动电机8及电磁离合器7定子固定与L型支架9上，然后将L型支架9移动到电磁离合器7定子与吸盘距离0.5毫米的位置处，并安装固定L型支架9于平台架1上。通过L型支架9的高精度设计以及平台架1的定位槽，保证了测试平台两部分最终的安装同轴及精度。测试平台安装后，将力矩传感器5信号线接入力矩显示仪14中，以便测量、显示测试电机2的力矩数据。将高精度编码器6信号线接入控制器15中，以便测量角度数据。将电磁离合器7信号线接入控制器15中，以便控制电磁离合器7的吸合和断开。将驱动电机8信号线接入控制器15中，以便控制驱动电机8带动测试电机2运行一定的角度。以此搭建的测试平台即可在测试系统的指令下，实现了测试电机2任意间隔角度下力矩值的测量，完成电机转角与力矩特性的测试。

测试系统是在工控机16及控制器15的基础上，根据测试方法及要求，编制测试软件，进而对测试电机的性能参数进行测量。

描述测试软件的具体测试方法：启动测试软件，根据提示输入环境温度、湿度、测试电机型号、编号等必要参数后，开始测试。先通过LCR测试仪11以及绝缘耐压测试仪12测量测试电机2的基本参数，然后进行电机角度与输出电压特性以及角度与力矩特性的测量。测量开始，给测试电机2提供固定电压量，以确定测试电机2的有限转角范围，控制吸合电磁离合器7，固定测试电机2转子在一个极限位置。驱动电机8根据设定的间隔角度运行一次，然后给测试电机2提供额定电流量，通过力矩传感器5对测试电机2在该角度下的力矩值进行测量，通过数字多用表13对测试电机2内置传感器在该角度下输出电压值进行测量，以获得一组角度、力矩、电压关系，以此类推，继续运行驱动电机8，并采样，直至测试电机2到达另一个极限位置停止。采样数据即为测试电机角度与输出电压、角度与力矩的关系。根据角度与输出电压关系的实测数据，采用最小二乘法拟合出一组曲线，该曲线表示为：y＝ax+b，其中a为曲线斜率，y为拟合电压，x为拟合角度，并得到一组拟合数据。根据实测数据与线性拟合数据计算测试电机在一定角度内非线性度。根据角度与转矩关系的实测数据，采用式(1)计算测试电机在一定角度内的对称度。

对采样的数据再进行处理还可得到测试电机额定转矩、额定转角、电机旋转方向等。本发明还包括了测试数据、测试记录的存储和打印，方便了后续数据、记录的分析、整理及查阅。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。