CN103941107A - 用于电机的电磁辐射测试的扭矩加载*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于电机的电磁辐射测试的扭矩加载***，扭矩加载***包括安装在电机的一个输出轴上的第一加载装置和连接于第一加载装置的油源，第一加载装置包括加载执行机构、扭矩测试***和液压控制模块。加载执行机构包括机械地连接于输出轴的双向齿轮泵和在双向齿轮泵与油源之间形成双向回路的液压路径，双向齿轮泵设置成能够与一个输出轴同向旋转同时能够输出扭矩载荷以对一个输出轴加载。液压控制模块控制液压路径，以在双向齿轮泵随同电机以第一或第二方向旋转时形成使双向齿轮泵对输出轴加载的第一或第二液压回路。还包括连接于电机另一输出轴上的与第一加载装置相同的第二加载装置。
Description
技术领域
本发明涉及用于电机的电磁辐射测试的扭矩加载***，尤其是用于双轴输出的电机的电磁辐射测试的扭矩加载***。这种电机尤其涉及双向无刷直流电机。
背景技术
飞机设计研制的全过程一般包括预发展、工程发展、详细设计、全面试制、适航取证等五个阶段。适航取证后，意味着飞机的安全性设计被认可，也就获得了“准生证”。拿到此证后，飞机便可以进入批量生产的实质阶段。飞机在正式投入使用之前，也要进行适航取证。
电机(又称“马达”)是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种能源装置。它的主要作用是产生驱动转矩，作为电器或各种机械的动力源。飞机高升力***常用电机来驱动襟缝翼，为飞机提供需要的升力或阻力。该驱动电机一般为双输出轴、双向无刷直流电机，驱动襟缝翼伸出或收回。
电动机产生的电磁辐射会对飞机的飞行产生影响。所以，根据上述适航规章要求，机载设备在出厂之前应该进行严格的设备鉴定试验，其中包括电磁辐射测试试验，试验方法及电磁辐射限值参照RTAC DO-160(机载设备环境条件及试验程序DO-160)标准执行。
为了验证襟缝翼驱动电机的最大电磁辐射值能否满足要求，需对驱动电机进行最大操纵载荷工况下的电磁辐射测试，即在试验室环境下采用特定的加载装置对电机进行加载，并且一般要求加载装置能够提供双向稳定的载荷，且加载装置本身没有任何电磁辐射。
此前的电机加载主要是利用伺服电机对驱动电机进行加载，此方法的缺点是：伺服电机自身就存在电磁辐射，对驱动电机电磁辐射试验结果有严重影响。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是提供一种用于电机的电磁辐射测试的扭矩加载***，该加载***能够消除该加载***本身的电磁辐射对电机的电磁辐射测试的影响。
为此，本发明提供一种用于电机的电磁辐射测试的扭矩加载***，所述扭矩加载***包括第一加载装置和连接于所述第一加载装置的油源，所述第一加载装置包括加载执行机构、扭矩测试***和液压控制模块，其中，所述第一加载装置安装在所述电机的一个输出轴上，所述扭矩测试***连接在所述加载执行机构与所述一个输出轴之间；
其中，所述加载执行机构包括：
机械地连接于所述电机的所述一个输出轴的双向齿轮泵,所述油源向所述双向齿轮泵提供液压油源，调节所述双向齿轮泵的输出压力，使所述双向齿轮泵产生可调节的扭矩载荷；和
在所述双向齿轮泵与所述油源之间形成双向回路的液压路径，所述双向齿轮泵设置成使所述电机的所述一个输出轴克服所述双向齿轮泵的所述扭矩载荷而与所述双向齿轮泵同向一起旋转；其中，所述液压控制模块控制所述液压路径，在所述双向齿轮泵随同所述电机以第一方向旋转时，所述液压路径形成使所述双向齿轮泵对所述一个输出轴加载的第一液压回路，在所述双向齿轮泵随同所述电机以第二方向旋转时，所述液压路径形成使所述双向齿轮泵对所述一个输出轴加载的第二液压回路；
其中，所述扭矩测试***用于检测所述双向齿轮泵产生的扭矩载荷的大小。
根据上述的扭矩加载***，较佳地，所述液压路径包括输入路径和输出路径，所述输出路径包括溢流阀，通过调节所述溢流阀的阈值，来设定加载于所述一个输出轴上的所述扭矩载荷的大小。
根据上述的扭矩加载***，较佳地，所述液压控制模块还包括控制装置，所述控制装置根据所述电机的旋转方向来控制所述第一液压回路和第二液压回路的断开或连通。
根据上述的扭矩加载***，较佳地，所述第一液压回路包括设置在双向齿轮泵的液体输入侧的第一输入单向阀和设置在所述双向齿轮泵的液体输出侧的第一输出单向阀，所述第二液压回路包括设置在双向齿轮泵1的液体输入侧的第二输入单向阀和设置在所述双向齿轮泵的液体输出侧的第二输出单向阀，所述第一输出单向阀和所述第二输出单向阀分别连接于所述输出路径，第一输入单向阀和所述第二输入单向阀分别连接于所述油源，其中，
所述控制装置设置成：当所述电机沿第一方向旋转时，所述第一输入单向阀和所述第一输出单向阀打开，所述第二输入单向阀和所述第二输出单向阀关闭；当所述电机沿第二方向旋转时，所述第二输入单向阀和所述第二输出单向阀打开，所述第一输入单向阀和所述第一输出单向阀关闭。
根据上述的扭矩加载***，较佳地，还包括补油泵，所述油源中的液体通过所述补油泵输入到所述双向齿轮泵，以防止双向齿轮泵空吸。
根据上述的扭矩加载***，较佳地，还分别设置与补油泵和溢流阀并联的手动球阀，用于旁路补油泵5和溢流阀。
根据上述的扭矩加载***，较佳地，还包括低压溢流阀，以调节来自所述补油泵的液体的压力大小。
根据上述的扭矩加载***，较佳地，所述扭矩测试***包括连接于所述一个输出轴上的扭矩传感器和连接于扭矩传感器的二次仪表。
根据上述的扭矩加载***，较佳地，还包括在所述双向齿轮泵与所述油源之间的泄露路径，使渗漏到所述双向齿轮泵的壳体内液压排放到所述油源。
根据上述的扭矩加载***，较佳地，还包括与所述第一加载装置相同的第二加载装置，所述第二加载装置设置在所述电机的另一输出轴与所述油源之间。
根据上述的扭矩加载***，较佳地，还包括设置在所述加载执行机构与所述液压控制模块及油源之间的辐射隔离装置。
根据上述的扭矩加载***，较佳地，所述辐射隔离装置包括微波暗室，使得所述加载执行机构与所述扭矩测试***安装在微波暗室内，所述液压控制模块及油源放置在所述微波暗室外。
根据上述的扭矩加载***，较佳地，所述加载执行机构与所述扭矩测试***安装在一个机械台架上，所述加载执行机构与液压控制模块及油源之间通过液压软管连接，所述液压软管穿过所述微波暗室。
根据上述的扭矩加载***，较佳地，所述液压控制模块及油源远离所述加载执行机构、所述扭矩测试***和所述电机，使得所述液压控制模块及油源的电磁辐射对所述电机的电磁辐射的测量没有影响。
附图说明
图1是根据本发明的一个用于电机电磁辐射测试的扭矩加载***的组成框图，其中包括分别设置在电机两个输出轴上的加载装置；
图2是根据本发明的扭矩加载***的加载装置液压路径图，其中示出了分别设置在电机两个输出轴上的加载装置的液压路径图。
具体实施方式
对附图标记作如下示例说明：××表示功能构件，××.1表示设置在双向无刷直流电机8的一侧的该功能构件，××.2表示同样的功能构件设置在双向无刷直流电机8的另一侧。
如图1所示，图示中的实施例的扭矩加载***由液压控制模块及液压油源、加载执行机构及扭矩测试***三部分组成。其中，如图1和2所示，液压控制模块及油源包括补油泵5、补油电机6、溢流阀2.1-2.2、单向阀7.1-7.8、球阀17、19.1、19.2、压力表11.1-11.2、16、油源22和油液压软管等部件，这些部件连接成将油源22中的液体输入到双向齿轮泵1.1-1.2，又从双向齿轮泵1.1-1.2排放到油源22中的液压回路，使双向齿轮泵1.1-1.2的输出轴产生扭矩载荷，以对驱动电机的输出轴加载。图1中示出分别在驱动电机8的两侧的第一液压回路23.1和25.1和第二液压回路23.2和25.2。为了排放泄漏到双向齿轮泵1.1-1.2的壳体内的液体，还可设置单独的泄露路径24.1-24.2。执行机构包括双向齿轮泵1.1-1.2、连轴器(图中未示出)、机械台架(图中未示出)等部件。扭矩测试***包括扭矩传感器和二次仪表。组成扭矩测量***的框图见图1。
需要测试的驱动电机8左右输出轴各连接一套加载装置，每套加载装置包括各自的加载执行机构、扭矩测试***和液压控制模块以及两套加载装置共用的液压油源，左右加载装置完全对称，即可双侧同时加载，也可单侧独立加载。由此可见，本发明的另一实施例是电机的扭矩加载***只包括一套加载装置，用该一套加载装置分别测量电机的两个输出轴的扭矩载荷。下面以一侧加载装置为例，说明各组成部分的功能和工作原理：
a)驱动电机8、扭矩传感器和双向齿轮泵1.1三者通过连接轴呈机械连接。
b)双向齿轮泵1.1的进油、回油、壳体泄露分别通过液压软管与液压油源22连接。
c)驱动电机8作主动旋转，带动双向齿轮泵1.1转动，油源22向双向齿轮泵1.1提供液压油源，此时通过液压模块形成液压回路，调节双向齿轮泵1.1的输出压力，使双向齿轮泵产生可调节的扭矩载荷，并向驱动电机8的旋转轴加载该载荷。路径23.1作为第一进油路径和路径25.1作为第一回油路径形成驱动电机8朝一个方向(顺时针方向)旋转时双向齿轮泵1.1对驱动电机8加载的第一液压回路。路径25.1作为第一进油路径和路径23.1作为第一回油路径形成驱动电机8朝相反的另一个方向(逆时针方向)旋转时双向齿轮泵1.1对驱动电机8加载的第二液压回路。由此电机8的输出轴克服双向齿轮泵产生的扭矩载荷而与双向齿轮泵同向一起旋转。
d)扭矩传感器用于测试驱动电机8的输出轴上的扭矩载荷大小，通过调节液压控制模块及油源22中的齿轮泵回油路径上的溢流阀2.1的阈值可以改变压力的大小，即可以改变加载到驱动电机8的输出轴上的扭矩载荷的大小。
e)根据测试需要的驱动电机8的扭矩载荷，设定溢流阀2.1的阈值，由此
二次仪表可以显示加载于驱动电机8的该输出轴上的扭矩载荷的大小。图1所示的框图的具体结构是，以驱动电机8的一个输出轴为例，驱动电机8的输出轴连接于双向齿轮泵1.1，使驱动电机8与双向齿轮泵1.1沿同一个方向旋转。在驱动电机8与双向齿轮泵1.1之间的输出轴上设置有检测双向齿轮泵1.1的输出扭矩载荷(等同于驱动电机8的输出扭矩载荷)的扭矩传感器，一二次仪表连接于扭矩传感器。当驱动电机8顺时针转动时，控制装置(图中未示出)使路径23.1作为进油路径，路径25.1作为回油路径，液压油源22通过第一进油路径23.1向双向齿轮泵1.1提供液压油，使双向齿轮泵1.1产生加载于驱动电机8的扭矩载荷，此时驱动电机8克服该扭矩载荷顺时针转动，由此，通过二次仪表获得驱动电机8顺时针转动时所述一侧的输出轴的扭矩载荷数值。
当驱动电机8逆时针转动时，控制装置使路径25.1作为进油路径，路径23.1作为回油路径，液压油源22通过进油路径25.1向双向齿轮泵1.1提供液压油，使双向齿轮泵1.1产生加载于驱动电机8的扭矩载荷，此时驱动电机8克服该扭矩载荷逆时针转动，由此，通过二次仪表获得驱动电机8逆时针转动时所述一侧的输出轴的扭矩载荷数值。
其中，加载装置液压原理图见图2，各部件功能见表1。
下面用一侧的加载装置为例子描述双向齿轮泵1.1是如何换向的。图2示出了其中的一个实施例，双向齿轮泵1.1由驱动电机8驱动，其旋转方向与驱动电机8的转动方向一致。试验时，驱动电机作主动、周期的正反转旋转。
如图2所示，当驱动电机8顺时针转动时，带动双向齿轮泵1.1顺时针转动，此时设置在双向齿轮泵1.1两侧的单向阀7.6和单向阀7.7会自动开启，因此液压路径为：油源22--单向阀7.6--双向齿轮泵1.1--单向阀7.7--溢流阀2.1--油源22。由此双向齿轮泵1.1对顺时针转动的驱动电机8的输出轴加载扭矩载荷。
如图2所示，当驱动电机8逆时针转动时，带动双向齿轮泵1.1逆时针转动，此时设置在双向齿轮泵1.1两侧的单向阀7.8和单向阀7.5会自动开启，因此液压路径为：油源22--单向阀7.8--双向齿轮泵1.1--单向阀7.5--溢流阀2.1--油源22。由此双向齿轮泵1.1对逆时针转动的驱动电机8的输出轴加载扭矩载荷。
此外，如图2所示，还设置补油泵5，以确保能够持续补油，防止双向齿轮泵1空吸。补油电机6用于驱动补油泵5。还设置手动球阀17和19.1，分别用于旁路补油油路的补油泵5和回油油路的溢流阀2.1。油源22还设置过滤器10，用于过滤经过回油路径进入油源22的回油。还设置液位液温计13，用于指示油源中的液体的液位和温度。还设置空气过滤器14，对进入油源22的空气进行过滤。还设置过滤器15，对输入到双向齿轮泵1的液压油进行过滤。压力表16用于指示补油的压力。压力表11.1用于指示双向齿轮泵1.1的回油压力。低压溢流阀3用于调节补油的压力大小。
整个测试过程是将驱动电机8的电能转换成双向齿轮泵1的液压能源(压力)的过程，工作时，驱动电机8驱动双向齿轮泵1.1旋转进行做功，双向齿轮泵1.1输出压力的大小反映驱动电机做功的大小，即双向齿轮泵1.1向驱动电机8的输出轴加载载荷，驱动电机做功的过程就是输出扭矩的过程。由此，二次仪表可以通过连接在驱动电机8的输出轴上的扭矩传感器测量出驱动电机8的输出扭矩。二次仪表用于实时显示扭矩传感器测得的扭矩值。
本发明扭矩加载***产生的电磁辐射不影响驱动电机8的电磁辐射测量值，这与扭矩加载***的布置方式有关。如上所述，本发明扭矩加载***分为三部分：液压控制模块及油源、加载执行机构及扭矩测试***。其中加载执行机构与扭矩测试***安装在一个机械台架上，加载执行机构与液压控制模块及油源之间通过液压软管连接。试验时，液压控制模块及油源放置在微波暗室外，机械台架(包括加载执行机构和扭矩测试***)放置在微波暗室内，液压软管从通孔(正常情况下，微波暗室都会设置此通孔)内穿出。由于加载执行机构为纯机械装置，没有任何电磁辐射，扭矩测试***只在试验前用于扭矩标定，试验中不工作，也不对外产生电磁辐射，因此不会对微波暗室内的电磁环境造成影响。即在测试驱动电机在一个扭矩载荷下的电磁辐射时，微波暗室内只有被测试的驱动电机8产生电磁辐射。
传统的伺服电机加载方式本身就会产生电磁辐射，在测试驱动电机的电磁辐射时，所测得的电磁辐射数据还受到伺服电机所产生的电磁辐射的影响。这是本发明和现有技术的根本区别。
上述示例性的实施例示出了解决本发明要解决的技术问题的技术方案中的一个实施例。在该实施例的示例下，其它符合本发明原理的等效和类似的手段都属于本发明保护的范围中。本发明的发明原理是，扭矩加载***主要包括三部分，液压控制模块及油源、加载执行机构及扭矩测试***。其中液压控制模块及油源与加载执行机构分离，使液压控制模块及油源的电磁辐射对电机的电磁辐射测量的影响最小或没有。在此技术原理下，可用若干实施例来实施技术方案，例如，可使液压控制模块及油源离开加载执行机构足够远。
表1部件功能
Claims (14)
1.一种用于电机的电磁辐射测试的扭矩加载***，所述扭矩加载***包括第一加载装置和连接于所述第一加载装置的油源，所述第一加载装置包括加载执行机构、扭矩测试***和液压控制模块，其中，所述第一加载装置安装在所述电机的一个输出轴上，所述扭矩测试***连接在所述加载执行机构与所述一个输出轴之间；
其中，所述加载执行机构包括：
机械地连接于所述电机的所述一个输出轴的双向齿轮泵,所述油源向所述双向齿轮泵提供液压油源，调节所述双向齿轮泵的输出压力，使所述双向齿轮泵产生可调节的扭矩载荷；和
在所述双向齿轮泵与所述油源之间形成双向回路的液压路径(23.1,25.1)，所述双向齿轮泵设置成使所述电机的所述一个输出轴克服所述双向齿轮泵的所述扭矩载荷而与所述双向齿轮泵同向一起旋转；
其中，所述液压控制模块控制所述液压路径，在所述双向齿轮泵随同所述电机以第一方向旋转时，所述液压路径形成使所述双向齿轮泵对所述一个输出轴加载的第一液压回路，在所述双向齿轮泵随同所述电机以第二方向旋转时，所述液压路径形成使所述双向齿轮泵对所述一个输出轴加载的第二液压回路；
其中，所述扭矩测试***用于检测所述双向齿轮泵产生的扭矩载荷的大小。
2.如权利要求1所述的扭矩加载***，其特征在于，所述液压路径包括输入路径和输出路径，所述输出路径包括溢流阀(2.1)，通过调节所述溢流阀的阈值，来设定加载于所述一个输出轴的所述扭矩载荷的大小。
3.如权利要求2所述的扭矩加载***，其特征在于，所述液压控制模块还包括控制装置，所述控制装置根据所述电机的旋转方向来控制所述第一液压回路和第二液压回路的断开或连通。
4.如权利要求3所述的扭矩加载***，其特征在于，所述第一液压回路包括设置在双向齿轮泵的液体输入侧的第一输入单向阀(7.4；7.8)和设置在所述双向齿轮泵1的液体输出侧的第一输出单向阀(7.1；7.5)，所述第二液压回路包括设置在双向齿轮泵1的液体输入侧的第二输入单向阀(7.2；7.6)和设置在所述双向齿轮泵1的液体输出侧的第二输出单向阀(7.3；7.7)，所述第一输出单向阀(7.1；7.5)和所述第二输出单向阀(7.3；7.7)分别连接于所述输出路径，第一输入单向阀(7.4；7.8)和所述第二输入单向阀(7.2；7.6)分别连接于所述油源(22)，其中，
所述控制装置设置成：当所述电机8沿第一方向旋转时，所述第一输入单向阀(7.4；7.8)和所述第一输出单向阀(7.1；7.5)打开，所述第二输入单向阀(7.2；7.6)和所述第二输出单向阀(7.3；7.7)关闭；当所述电机8沿第二方向旋转时，所述第二输入单向阀(7.2；7.6)和所述第二输出单向阀(7.3；7.7)打开，所述第一输入单向阀(7.4；7.8)和所述第一输出单向阀(7.1；7.5)关闭。
5.如权利要求4所述的扭矩加载***，其特征在于，还包括补油泵(5)，所述油源22中的液体通过所述补油泵5输入到所述双向齿轮泵1，以防止双向齿轮泵1空吸。
6.如权利要求5所述的扭矩加载***，其特征在于，还分别设置与补油泵5和溢流阀2.1并联的手动球阀(17，19.1)，用于旁路补油泵5和溢流阀2.1。
7.如权利要求5所述的扭矩加载***，其特征在于，还包括低压溢流阀3，以调节来自所述补油泵5的液体的压力大小。
8.如权利要求1所述的扭矩加载***，其特征在于，所述扭矩测试***包括连接于所述一个输出轴上的扭矩传感器和连接于扭矩传感器的二次仪表。
9.如权利要求1所述的扭矩加载***，其特征在于，还包括在所述双向齿轮泵与所述油源之间的泄露路径24.1，使渗漏到所述双向齿轮泵的壳体内液压排放到所述油源。
10.如权利要求1-9中的任何一项所述的扭矩加载***，其特征在于，还包括与所述第一加载装置相同的第二加载装置，所述第二加载装置设置在所述电机8的另一输出轴与所述油源22之间。
11.如权利要求10所述的扭矩加载***，还包括设置在所述加载执行机构与所述液压控制模块及油源之间的辐射隔离装置。
12.如权利要求11所述的扭矩加载***，其特征在于，所述辐射隔离装置包括微波暗室，使得所述加载执行机构与所述扭矩测试***安装在微波暗室内，所述液压控制模块及油源22放置在所述微波暗室外。
13.如权利要求12所述的扭矩加载***，其特征在于，所述加载执行机构与所述扭矩测试***安装在一个机械台架上，所述加载执行机构与液压控制模块及油源之间通过液压软管连接，所述液压软管穿过所述微波暗室。
14.如权利要求10所述的扭矩加载***，其特征在于，所述液压控制模块及油源远离所述加载执行机构、所述扭矩测试***和所述电机，使得所述液压控制模块及油源的电磁辐射对所述电机的电磁辐射的测量没有影响。
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