CN107015046A - 一种无刷电机反电动势的测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刷电机反电动势的测试装置，其中测试装置包括底座，设在底座上的两安装座，一个安装座用于安装待测无刷电机，另一个安装座用于安装驱动机构，驱动机构为无电磁干扰的驱动机构；同时驱动机构还与动力部件连接。因本发明的驱动机构在动力部件的作用下，输出比较恒定的转速，使无刷电机转动比较恒定，其转动后线圈上产生的反电动势输入示波器，产生波形图。因本测试装置无电磁干扰，使示波器生成的波形图不会被干扰。因此通过本测试装置采用本测试方法，可以较为准确、方便的测量出无刷电机的反电动势，并且具有简单易行，利于推广的优点。

Description

一种无刷电机反电动势的测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及无刷电机技术领域，尤其涉及一种方便且能够较为准确测量无刷电机反电动势的测试装置及测试方法。

背景技术

伴随着无人机航拍及航模行业的兴起，作为其主要动力来源的无刷电机也越来越受到人们的重视，无刷电机凭借性能可靠，无机械磨损、故障率低、体积小、效率高等优点，使得其应用领域已由最初的军事领域转向商业领域；由工业领域向民用领域迅速扩展。

由于无刷电机采用了电子换向技术代替了传统电机的机械换向，故其驱动控制技术与传统电机相比，也有很大不同。目前用于航模的无刷电机，一般为采用电子调速器(电调)进行驱动和控制。驱动时，位于电调内的位置传感器将通过采集电机的反电动势信号来获得电机的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关电路，按一定的逻辑关系进行绕组电流切换，驱动电机运转。

反电动势的采集作为电机驱动中的重要环节，对电机性能来说至关重要。而目前对于电机反电势的测试，主要有两种方式：

第一种方式是利用皮带等工具，拉动电机转动，此时电机在皮带的带动下，能够获得一个很大的初速度，但在停止拉动后，电机的转速会随时间逐渐降低，由于转速的不一致性，导致测试的准确度难以保证；得到如图4所示的波形图。

第二种方式在第一种方式的基础上有所改进，即在外部增加一个驱动电机，带动被测电机运转，并进行测试。此种方式，因为外部驱动电机的速度恒定，故被测电机的转速也为恒定，因而示波器读取时，波形较为一致，但由于此时施加了外部电磁场，导致测试时示波器受到外部电磁场干扰，波形图中出现较多影响测量的毛刺，干扰数据的读取，同样无法获得准确的测试数据；得到如图5所示的波形图。

综上，依据现有的测试方法，目前尚缺乏一种方便且准确度较高的测定电机反电动势的测试装置及测试方法。

发明内容

针对上述不足，本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种无刷电机反电动势的测试装置，该测试装置可方便、较为准确的测量电机的反电动势。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：

一种无刷电机反电动势的测试装置，包括底座，所述底座上设有两安装座，两所述安装座上分别安装待测无刷电机和驱动待测无刷电机转动的驱动机构，且所述驱动机构为不产生电磁干扰的驱动机构，所述驱动机构的输出轴通过轴连接件与待测无刷电机的输出轴连接；所述驱动机构还与动力部件连接。

优选方式为，所述驱动机构为齿轮箱，所述齿轮箱的输出轴与轴连接件连接。

优选方式为，所述动力部件为手柄，所述手柄与所述齿轮箱内的齿轮组传动连接。

优选方式为，所述齿轮箱内设有加速齿轮组。

优选方式为，所述轴连接件为联轴器。

优选方式为，所述安装座包括底板，以及竖直设在所述底板的支撑板。

优选方式为，安装待测无刷电机的所述安装座的所述支撑板上设有安装板，所述安装板上设有十字形槽。

优选方式为，所述安装座与所述底座可拆卸连接，和/或所述安装座的所述底板和所述支撑板可拆卸连接。

针对上述不足，本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种无刷电机反电动势测试方法，该方法使无刷电机在比较恒定的转速下转动，使示波器在没有电磁干扰的条件下获取比较准确的反电动势波形图。

为解决上述第二技术问题，本发明的技术方案是：

一种无刷电机反电动势测试方法，包括以下步骤：

步骤一：将待测无刷电机安装在上述的无刷电机反电动势的测试装置上，待测无刷电机的输出轴通过所述轴连接件与所述驱动机构的输出轴连接在一起；

步骤二：所述动力部件为所述驱动机构提供动力使其输出轴发生转动，带动待测无刷电机发生转动；

步骤三：待测无刷电机转动后使线圈上产生反电动势；

步骤四：示波器将线圈上产生的反电动势接入，得到待测无刷电机反电动势的波形图。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：由于本发明的无刷电机反电动势的测试装置及测试方法，其中测试装置包括底座，设在底座上的两安装座，其中一个安装座用于安装待测无刷电机，另一个安装座用于安装驱动机构，该驱动机构为无电磁干扰的驱动机构；同时驱动机构还与动力部件连接。因本发明的驱动机构无电磁干扰，使其在动力部件的作用下，输出比较稳定的转速，使无刷电机转动比较稳定，其转动后线圈上产生准确度较高的反电动势。因本测试装置无电磁干扰，使示波器可获取比较准确的反电动势数据，生成准确的波形图得到准确的测试结果。因此通过本测试装置采用本测试方法，可以较为准确、方便的测量出无刷电机的反电动势，且具有简单易行，利于推广的优点。

由于驱动机构为齿轮箱，齿轮箱的输出轴与轴连接件连接；因齿轮箱为纯机械变速，杜绝了对示波器的电磁干扰，使示波器生成准确度较高的波形图。

由于动力部件为手柄，手柄与齿轮箱内的齿轮组传动连接；手柄与齿轮箱相配合，使测试结果更加准确，操作更加方便。

由于齿轮箱内设有加速齿轮组；使手柄转动一圈，齿轮箱的输出轴转动n(n>1)圈，让测试操作更加方便。

由于安装待测无刷电机的安装座的支撑板上设有安装板，安装板上设有十字形槽；该十字形槽可安装各型号的无刷电机，使本测试装置通用性好。

由于安装座与底座可拆卸连接，和/或安装座的底板和支撑板可拆卸连接；使本发明的测试装置装配、使用灵活多变。

综上所述，本发明的无刷电机反电动势的测试装置与现有技术相比，解决了现有技术中无刷电机反动电势测试所采用的测试装置存在弊端，导致测试结果不准确的技术问题；而本发明的无刷电机反电动势的测试装置，其可驱动无刷电机在稳定的转速下进行测试，使其产生准确度较高的反电动势；同时对示波器无电磁干扰，使示波器获取比较准确的数据生成波形图；因此本发明的测试装置能够方便测试，并获取较为准确的测试结果。

附图说明

图1是本发明无刷电机反电动势的测试装置的结构示意图；

图2是本发明无刷电机反电动势的测试装置的***结构示意图；

图3是本发明无刷电机反电动势的测试装置的安装座***结构示意图；

图4是现有技术中无刷电机转速逐渐衰减时测得的波形图；

图5是现有技术中示波器被电磁干扰时测得的波形图；

图6是本发明无刷电机反电动势的测试装置测得的波形图；

图中：11—底座、12，13—安装座、121—底板、1211，1221，1222，1232—螺纹孔、1212—通孔、122，131—支撑板、1223—通孔、123—安装板、1231—十字形槽、14—无刷电机、15—联轴器、16—齿轮箱、17—手柄。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

如图1、图2和图3所示，一种无刷电机反电动势的测试装置，包括底座11，底座11上设有两各安装座，其中一个安装座12上安装待测无刷电机14，另一个安装座13上安装有驱动机构，驱动机构为不产生电磁干扰的驱动机构。并且驱动机构的输出轴通过轴连接件与待测无刷电机14的输出轴连接，驱动机构还与动力部件连接。

本发明的测试装置，在动力部件的作用下，驱动机构的输出轴发生转动。在轴连接件的作用下，驱动机构的输出轴带动安装在安装座上的无刷电机14的输出轴被带着一起转动，使无刷电机14上的线圈产生反电动势。将示波器与线圈的出线连接上后，产生的反电动势被输入示波器内，示波器根据输入的反电动势生成波形图。因本发明的驱动机构可在动力部件的作用下，转速不会衰减，使无刷电机14的转速比较稳定，得到比较一致的反电动势波形。因驱动机构不会产生电磁干扰，使示波器可获取不受到干扰的反电动势数据，得到的测试波形较为准确。因此本发明的无刷电机反电动势的测试装置，可方便的测试无刷电机14的反电动势，还可获取比较准确的测试结果，可被推广使用。

如图1、图2和图3所示，本实施例的测试装置包括底座11、两个竖直设在底座11上的安装座12和安装13，固定于安装座12上的待测无刷电机14、固定于安装座13上的齿轮箱16、用于连接无刷电机14及齿轮箱16输出轴的联轴器15及用于驱动齿轮箱16转动的手柄17。此外，本测试装置还包括用于记录无刷电机14输出的电压(反电动势)的示波器(图中省略未画)。

如图2所示，本测试装置的底座11用于安装安装座12和安装座13，在本发明的实例中，底座11上并未设置有与其他部件连接的连接孔，底座11上也可增设用于外接的连接孔，该连接孔以达到将本测试装置与其他设备整合、集成，使此测试装置作为一个集成设备的一个功能部件来使用。

如图3所示，安装座12用于固定待测无刷电机14，在本实施例中，安装座12包括底板121、支撑座122及安装板123。其中，支撑座122竖直设在底板121上，其直接安装在底板121上，通过位于支撑座122底部上的三个螺纹孔1221与底板121上相对应设置的通孔1212相互配合来固定，在底板121上，还有4个螺纹孔1211，可以将安装座12固定在底座11上。安装座12还包括一个用于安装无刷电机14的安装板123，安装板123通过4个螺纹孔1232与支撑座122上对应设置的螺纹孔1222相互配合来固定，使底板121、支撑座122及安装板123形成一个整体。在安装板123上还设有一十字形槽1231，利用此十字形槽1231将无刷电机14固定在安装座12上，此十字形槽1231，可以对不同规格、不同大小的无刷电机较为方便的进行安装，起到简化工序的作用。另外在支撑座122上还有一个通孔1223，通过此通孔1223可以快速的将无刷电机14安装在安装座12上，也同样能对快速拆卸无刷电机14起到帮助作用。

另外本实施例中，安装座12由多个部件组合而成，也可以通过对上述部件做部分改动及功能整合。例如，可将底板121、支撑座122整合作为一个零件或将支撑座122、安装板123整合作为一个零件，也可将三个部件全部整合成一个零件而不影响其使用性能，诸如此类改动，均可视作本发明的等效方案。也就是底座11和安装座12之间为可拆卸连接，底板121和支撑座122也为可拆卸连接。

如图1和图2所示，安装座13用于固定齿轮箱16，在本实施例中，安装座13包括底板121和支撑板131，该支撑板131上用于安装齿轮箱16。其中，齿轮箱16通过位于支撑板131上的螺孔(图中未示)固定在支撑板131上，支撑板131通过位于其底部的螺孔(未图示)固定在底板121上，同上，也可将安装座13整合为一个零件。

本实施例使用的齿轮箱16是一个由多级齿轮组成的加速机构，齿轮箱16固定在安装座13上，且由手柄17端提供驱动力，齿轮箱16的另一端(输出端)通过一个联轴器15与待测无刷电机14的输出轴相连。当齿轮箱16转动时，在联轴器15的带动无刷电机14旋转。由于齿轮箱16为一个加速机构，所以在手柄17端每旋转一周时，在输出端(无刷电机)将产生n(n>1)圈的转动量，这样即可通过齿轮箱16的加速，驱动无刷电机14快速旋转，而无刷电机14的旋转势必会在线圈两端产生相应的反向电压。此时，利用示波器采集所产生的电压信号，即可得出电机的反电动势数据，达到测试的目的。

实施例二：

本实施例为实施例一的无刷电机反电动势的测试装置使用时的方法，

如图1和图6所示，一种无刷电机反电动势测试方法，包括以下步骤：

将待测无刷电机14安装在上述的无刷电机14反电动势的测试装置上，待测无刷电机14的输出轴通过轴连接件与驱动机构的输出轴连接在一起。

动力部件为驱动机构提供动力使其输出轴发生转动，带动待测无刷电机14发生转动。

待测无刷电机14转动后使线圈上产生反电动势；

示波器将线圈上产生的反电动势接入，得到待测无刷电机14反电动势的波形图。

如下结合图4至图6，具体说明本发明专利对比常规测试方法对于无刷电机反电动势测试的优越性。

图4是在一种常规测试条件下，利用皮带等工具，拉动无刷电机14进行转动，所得到的电压波形图，在此种情况下，因皮带的瞬时高速拉动，会带动电机进行高速转动，但在停止拉动后，无刷电机14的转速会随时间逐渐降低，因此反映在波形图上即得出一个逐渐降低的波形，利用此时的波形图，由于转速的不一致性，无法得出准确的反电势数据。此时若需要改善，需对无刷电机14施加恒定的外部驱动，带动无刷电机14在一稳定的转速下转动，从而得到一个稳定的波形。

图5是在另一种常规测试条件下，利用其它电机带动待测无刷电机14运转，所得到的电压波形图，此时，因为外部驱动电机的速度恒定，故被测无刷电机14的转速也为恒定，因而示波器读取时，波形较为一致，但由于此时施加了外部电磁场，导致测试时示波器受到外部电磁场干扰，波形图中出现较多影响测量的毛刺，干扰数据的读取，同样无法获得准确的测试数据。此时若需要改善，则需要对驱动电机进行电磁屏蔽或改用一种不会产生电磁场的驱动方式，但由于驱动电机与被测电机较近，且驱动电机与无刷电机14需要相互连接，无法做到完全屏蔽，改善效果并不明显。

图6是使用本发明的测试装置进行测试时，利用加速齿轮组驱动无刷电机14运转后，所得到的电压波形图。此时可以看出所取得的波形较为一致且波形中不存在上图中的毛刺现象，测试数据利于读取、分析。因齿轮组驱动时为速度恒定，故测试时无刷电机14的转速也为恒定转速，故通过此发明可较为方便的得到准确且易读取、分析的测试数据。从而得出准确的测试结果。

以上所述本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种无刷电机反电动势的测试装置及测试方法结构的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无刷电机反电动势的测试装置，其特征在于，包括底座，所述底座上设有两安装座，两所述安装座上分别安装待测无刷电机和驱动待测无刷电机转动的驱动机构，且所述驱动机构为不产生电磁干扰的驱动机构，所述驱动机构的输出轴通过轴连接件与待测无刷电机的输出轴连接；所述驱动机构还与动力部件连接。

2.根据权利要求1所述的无刷电机反电动势的测试装置，其特征在于，所述驱动机构为齿轮箱，所述齿轮箱的输出轴与轴连接件连接。

3.根据权利要求2所述的无刷电机反电动势的测试装置，其特征在于，所述动力部件为手柄，所述手柄与所述齿轮箱内的齿轮组传动连接。

4.根据权利要求2所述的无刷电机反电动势的测试装置，其特征在于，所述齿轮箱内设有加速齿轮组。

5.根据权利要求1所述的无刷电机反电动势的测试装置，其特征在于，所述轴连接件为联轴器。

6.根据权利要求1所述的无刷电机反电动势的测试装置，其特征在于，所述安装座包括底板，以及竖直设在所述底板的支撑板。

7.根据权利要求6所述的无刷电机反电动势的测试装置，其特征在于，安装待测无刷电机的所述安装座的所述支撑板上设有安装板，所述安装板上设有十字形槽。

8.根据权利要求7所述的无刷电机反电动势的测试装置，其特征在于，所述安装座与所述底座可拆卸连接，和/或所述安装座的所述底板和所述支撑板可拆卸连接。

9.一种无刷电机反电动势测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将待测无刷电机安装在权利要求1至8任一项所述的无刷电机反电动势的测试装置上，待测无刷电机的输出轴通过所述轴连接件与所述驱动机构的输出轴连接在一起；

步骤二：所述动力部件为所述驱动机构提供动力使其输出轴发生转动，带动待测无刷电机发生转动；

步骤三：待测无刷电机转动后使线圈上产生反电动势；

步骤四：示波器将线圈上产生的反电动势接入，得到待测无刷电机反电动势的波形图。