[实用新型]电动机磁滞力矩与波动力矩测试仪

说明书

技术领域

本实用新型内容属于精密测量仪器技术领域，涉及一种用于评价电动机综合使用性能的力矩测试仪，特别是一种电动机磁滞力矩与波动力矩测试仪。

背景技术

随着当今科学技术的飞速发展，在机器人、机床、汽车、机车、航空航天等众多领域已大量使用了中小型直流伺服电机、永磁同步电机、力矩电机等各种控制电动机。现代工程在要求电动机具有高效节能、高可靠、运转平稳、可控制型性良好等性能外，在运转平稳性方面要求电动机力矩波动要小，在提高效率方面则要求降低电动机损耗，特别是磁滞损耗，所以在电动机的动态测量中，建立电机的波动力矩和磁滞损耗的测试方法及装置是十分必要的。

长期以来，我国用于对电动机性能测量的仅器普遍还是沿用传统的测功机，其测定方式是在规定的工作电压条件下，通过给电机施加额定力矩来测量电机的额定转速、电流，并以此来评价电动机的性能。在此背景下，以往本领域测试波动力矩的方法有四种：

1)静态测量法——该方法需要事先标定，测量精度低，而且由于要采用分度盘手工旋转测量，使用不方便，目前已经很少采用；

2)直接测量法——该方法通过精密的转矩传感器和方矩电机负载直接测量被测电机的波动力矩，其缺点是需要高分辨率的转矩传感器，面即便如此，在电机运行的电磁环境条件下，由于电磁噪声的影响，采用该方法也很难得到高分辨率的测试信号；

3)间接测量方法——如用电流间接计算电机的波动力矩或构建观测器，通过高分辨率码盘的位置信息机系统参数来重构电机的电磁转矩，由于间接测量对电机参数和机械系统参数的依耐性较强，故不太适合用来评价电机的波动力矩指标；

4)平衡式直接测量方法——该方法通过安装在电机两端的负载和纠量飞轮将平衡转矩和波动力矩分离，在飞轮一侧用较小量程的转矩传感器，据此即可测得去除平均力矩之后的波动力矩，从而有效提高了测量系统的分辨率；然而，由于有弹性环节和大惯量飞轮的存在，系统容易因震荡而引起测量失真，特别是由于转矩传感器的刚度和轴系的刚度对系统的谐振频率影响较大，限制了高转速电机的转矩与转矩波动的测量。

另一方面，迄今为止本领域还没有用测量电动机的方法来直接评价电动机的磁滞损耗的先例，传统的方法是根据铁磁材料厂家提供的材料的铁损(铁损＝磁滞损耗+涡流损耗，因一般涡流损耗相比磁滞损耗根小，可以忽略不计)曲线计算得到磁滞损耗值，由于设计电动机定子铁芯磁路的复杂性和形状结构的各种各样，其计算误差很大，要想得到真实的磁滞损耗，还需要模拟实际工作状态才能测试电动机的磁滞损耗。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构合理、使用方便、可精密测量的电动机功率测试力矩值的电动机磁滞力矩与波动力矩测试仪。

为实现上述发明目的面采用的技术解决方案是这样的：所提供的电动机磁滞力矩与波动力矩测试仪具有一个稳定基座，稳定基座上设有水平丝杠和与水平丝杠相配合进行水平横向移动的托板，在托板上装有一副与被测电动机机座支承连接并配置有精密力传感器的无干扰力矩静压气浮轴承，在稳定基座的座面前部设置有精密直流测功电机，在精密直流测功电机的下支承点上设置有四个对称分布的压力传感器，在精密直流测功电机的输出轴端接设有与被测电动机转子连接的金属波纹管弹性联轴器。此外在精密直流测功电机上还配设有光电编码器。

实际测试工作中，本实用新型通过在精密直流测功电机支承点上设置的四个对称分布的压力传感器的作用并根据计算机解算，可以精确获得功率测试的力矩值；装在机座内的被测量电动机由无干扰力矩静压气浮轴承支承，无摩擦的把电动机的反作用力矩传递给精密力传感器，实现了测量电动机的波动力矩；此外，在被测电动机不通电时，由精密直流测功机电机以额定速度驱动被测电动机的转子，使电动机磁滞效应反作用于被测电动机机座，进面再通过无摩擦静压气浮轴承作用于精密力传感器，最后通过精密力传感器直接读取由电动机磁滞效应作用的磁滞力矩，实现了测量电动机的磁滞力矩测试。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点如下所述。

一、传统的直流测功电机只能测试平均功率，而本实用新型在直流电动机测量功率的基础上，改进了传统测量电动机功率的方法，根据市场需求，增加了测量电动机力矩波动值的功能，同时又开创了测量电动机磁滞力矩值的功能，为提升当今电动机设备制造水平以及实现环保节能等方面提供了测试技术上的支持。