CN110441690A - 一种微型无刷电机测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型无刷电机测试装置及测试方法，属于微型无刷电机测试技术领域。一种微型无刷电机测试装置，包括测试台，扭矩传感器，电机‑扭矩传感器联接适配器，转速传感器和扭矩调节装置；电机‑扭矩传感器联接适配器包括待测电机壳体固定结构和扭矩传感器右端安装座，待测电机壳体固定结构包括壳体和待测电机前端面固定板；扭矩调节装置包括动摩擦片，静摩擦片和静摩擦片位移调整装置。一种微型无刷电机测试装置的测试方法，包括以下步骤：a.待测电机定位于测试位置；b.电路连接；c.待测电机测试；d.计算测试结果。它具有结构合理，操作便捷，测试准确等特点，是对微型无刷电机进行***性测试的专用设备。

Description

一种微型无刷电机测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及微型无刷电机测试技术领域。

背景技术

微型无刷电机在微小型无人机中有着十分广泛的应用，占据着十分重要的地位。在进行无人机动力匹配时，特别是扑翼飞行器动力***设计时，电机、减速器和扑动翼三者的配置会影响微型无刷电机实际工作时的工作点，若其关系匹配不得当则会造成整个驱动***能耗增加，效率低下，因此需要精确的测量微型无刷电机的特性曲线，即，微型无刷电机加载不同电压时，转速、效率、输出功率、输入电流和电机的输出转矩之间的关系。

由于目前绝大多数的电机测试***都是针对大尺寸交流或直流电机而设计的，且电机生产厂家一般也不对微型无刷电机进行***性的测试，因此大多数微型无刷电机只有工作电流、工作转速和内阻等少数几个参数，所以还尚未出现能满足上述测试需求的微型无刷电机加载测试设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种微型无刷电机测试装置及测试方法，它具有结构合理，操作便捷，测试准确等特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种微型无刷电机测试装置，包括测试台，扭矩传感器，电机-扭矩传感器联接适配器，转速传感器和扭矩调节装置；

测试台的左侧具有竖向设置的扭矩传感器左端安装座，以用于与扭矩传感器左端的连接结构固定连接，使扭矩传感器保持横向设置；

电机-扭矩传感器联接适配器包括待测电机壳体固定结构和扭矩传感器右端安装座，待测电机壳体固定结构包括具有待测电机容纳腔的壳体和待测电机前端面固定板，待测电机前端面固定板的中部设有待测电机转轴适配孔，并设有用于与待测电机前端面固定的螺钉穿孔，待测电机前端面固定板与壳体之间具有螺纹连接结构，以将待测电机固定于待测电机容纳腔内，扭矩传感器右端安装座固定在待测电机容纳壳体左侧，且与待测电机转轴适配孔同轴心，扭矩传感器右端安装座与扭矩传感器右端的连接结构固定连接；

转速传感器用于检测待测电机的转轴转速；

扭矩调节装置包括动摩擦片，静摩擦片和静摩擦片位移调整装置，动摩擦片的左侧设有用于与待测电机的转轴固定连接的转轴连接结构，在动摩擦片的右侧对应设有静摩擦片，静摩擦片的右侧与静摩擦片位移调整装置固定连接，静摩擦片位移调整装置包括调整装置固定座，静摩擦片固定块和静摩擦片位移调整杆，调整装置固定座固定在测试台的右侧，静摩擦片固定块与调整装置固定座通过直线滑动导轨滑动连接，直线滑动导轨与待测电机转轴的轴线平行设置，静摩擦片位移调整杆包括杆体和位移调整旋钮，杆体的左端部和右端部分别与调整装置固定座的左端壁和右端壁转动连接，杆体的右端穿过调整装置固定座的右端壁并与位移调整旋钮固定，杆体设有外螺纹，且与静摩擦片固定块的螺纹孔旋合安装在一起，静摩擦片固定在静摩擦片固定块的左端，当旋转位移调整旋钮时，静摩擦片位移调整杆带动静摩擦片固定块沿待测电机转轴的轴线方向滑动位移，以使静摩擦片与动摩擦片之间接触摩擦并产生测试所需的摩擦力。

本发明进一步改进在于：

转速传感器为霍尔转速传感器：包括旋转盘，在旋转盘的边沿设有小磁体，旋转盘固定在动摩擦片的左侧面，且与待测电机转轴同轴心，在静摩擦片固定块上设有与小磁体相对应的霍尔传感器。

静摩擦片左侧设有与待测电机转轴同轴心的动摩擦片滑动轴，在动摩擦片和/或旋转盘上设有与动摩擦片滑动轴相适配的动摩擦片滑配连接孔，动摩擦片滑动轴滑配于动摩擦片滑配连接孔内。

调整装置固定座为“U”型固定座，“U”型固定座的左侧和右侧凸起部位分别为调整装置固定座的左端壁和右端壁，直线滑动导轨的左端和右端分别与调整装置固定座的左端壁和右端壁固定连接。

直线滑动导轨的轨道左端和右端分别与调整装置固定座的左端壁和右端壁固定连接，静摩擦片固定块的螺纹孔位于直线滑动导轨上方。

一种微型无刷电机测试装置的测试方法，包括以下步骤：

a.待测电机定位于测试位置，将待测电机转轴由待测电机前端面固定板的待测电机转轴适配孔左侧穿入至右侧，以使待测电机的前端面板与待测电机前端面固定板左侧贴合在一起，螺钉由待测电机前端面固定板右侧的螺钉穿孔穿入与待测电机前端面的螺孔旋接固定在一起，之后将待测电机前端面固定板与壳体通过螺纹连接结构固定在一起，以使待测电机固定于待测电机容纳腔内，从而使待测电机定位于测试位置，通过转轴连接结构将动摩擦片与待测电机转轴固定连接在一起；

b.电路连接，将扭矩传感器与其所对应的电源连接，通过直流稳压电源与待测电机供电，直流稳压电源具有输出电压调整及显示功能和输出电流显示功能；

c.待测电机测试，根据测试要求，对待测电机分别加载不同电压及不同扭矩，并检测不同电压及不同扭矩所对应的负载电流值及转速值，根据直流稳压电源输出电压显示值给待测电机输入各测试电压值，根据扭矩传感器2所测的扭矩显示值，调整位移调整旋钮，使静摩擦片与动摩擦片之间接触摩擦并产生相应的摩擦力，以达到各测试扭矩值，并记录待测电机各供电电压值和各扭矩值所对应的负载电流值及转速值，负载电流值为直流稳压电源所显示的输出电流值，转速值为转速传感器所显示的数值；

d.计算测试结果，根据步骤c中所获取的待测电机各测试供电电压值、各测试扭矩值及各测试供电电压值和各测试扭矩值所对应的各负载电流值及转速值进行统计计算，以获得待测电机加载不同电压时，转速、效率、输出功率、输入电流和电机的输出转矩之间的关系。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本装置以测试台为载体完成各部件的组装定位，其扭矩传感器左端安装座，以用于与扭矩传感器左端的连接结构固定连接，使扭矩传感器保持横向设置；电机-扭矩传感器联接适配器的待测电机壳体固定结构完成对待测电机待测位置的定位，转速传感器用于检测待测电机的转轴转速，扭矩调节装置，通过调整位移调整旋钮，静摩擦片位移调整杆带动静摩擦片固定块沿待测电机转轴的轴线方向滑动位移，以使静摩擦片与动摩擦片之间接触摩擦并产生测试所需的摩擦力，以达到各测试扭矩值，从而可根据测试要求，对待测电机分别加载不同电压及不同扭矩的目的，并可检测待测电机各供电电压值和各扭矩值所对应的负载电流值及转速值，通过常规计算，即可以获得待测电机加载不同电压时，转速、效率、输出功率、输入电流和电机的输出转矩之间的关系。

静摩擦片左侧设有与待测电机转轴同轴心的动摩擦片滑动轴，在动摩擦片和/或旋转盘上设有与动摩擦片滑动轴相适配的动摩擦片滑配连接孔，动摩擦片滑动轴滑配于动摩擦片滑配连接孔内。该结构可以将静摩擦片与动摩擦片通过动摩擦片滑动轴轴向连接在一起，省去了再对待测电机定位于测试位置之后再将动摩擦片进行定位的步骤，使测试过程更加便捷。

它具有结构合理，操作便捷，测试准确等特点，是对微型无刷电机进行***性测试的专用设备。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中电机-扭矩传感器联接适配器与扭矩传感器连接结构示意图；

图3是图1中扭矩调节装置结构示意图；

图4是图3中调整装置固定座结构示意图；

图5是采用本装置对AT2308 KV1450型外转子无刷电机进行测试的测试曲线图。

在附图中：1. 测试台；2；扭矩传感器；3. 扭矩传感器左端安装座；4. 扭矩传感器右端安装座；5. 待测电机容纳壳体；6. 待测电机前端面固定板；7. 待测电机；8. 扭矩传感器右端的连接结构；9. 扭矩传感器左端的连接结构；10. 动摩擦片；11. 静摩擦片；12.转轴连接结构；13. 调整装置固定座；14. 静摩擦片固定块；15. 静摩擦片位移调整杆；16.直线滑动导轨；17. 旋转盘；18. 小磁体；19. 霍尔传感器；20. 动摩擦片滑动轴。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

如图1-4所示，一种微型无刷电机测试装置，包括测试台1，扭矩传感器2（型号：LONGLV-WTQ98A），电机-扭矩传感器联接适配器，转速传感器和扭矩调节装置；

测试台1的左侧具有竖向设置的扭矩传感器左端安装座3，以用于与扭矩传感器2左端的连接法兰9固定连接，使扭矩传感器2保持横向设置；

电机-扭矩传感器联接适配器包括待测电机壳体固定结构和扭矩传感器右端安装座4，待测电机壳体固定结构包括具有待测电机容纳腔的壳体5和待测电机前端面固定板6，待测电机前端面固定板6的中部设有待测电机转轴适配孔，并设有用于与待测电机7前端面固定的螺钉穿孔，待测电机前端面固定板6与壳体5之间具有螺纹连接结构，以将待测电机7固定于待测电机容纳腔内，扭矩传感器右端安装座4固定在待测电机容纳壳体5左侧，且与待测电机转轴适配孔同轴心，扭矩传感器右端安装座4与扭矩传感器2右端的连接法兰8固定连接；

转速传感器用于检测待测电机7的转轴转速；

如图3所示，扭矩调节装置包括动摩擦片10（采用石棉材质），静摩擦片（采用石棉材质）11和静摩擦片位移调整装置，动摩擦片10的左侧设有用于与待测电机7的转轴固定连接的转轴连接法兰12，在动摩擦片10的右侧对应设有静摩擦片11，静摩擦片11的右侧与静摩擦片位移调整装置固定连接，静摩擦片位移调整装置包括调整装置固定座13，静摩擦片固定块14和静摩擦片位移调整杆15，调整装置固定座13固定在测试台1的右侧，静摩擦片固定块14与调整装置固定座13通过直线滑动导轨16滑动连接，直线滑动导轨16与待测电机7转轴的轴线平行设置，静摩擦片位移调整杆15包括杆体和位移调整旋钮，杆体的左端部和右端部分别与调整装置固定座13的左端壁和右端壁转动连接，杆体的右端穿过调整装置固定座13的右端壁并与位移调整旋钮固定，杆体设有外螺纹，且与静摩擦片固定块14的螺纹孔旋合安装在一起，静摩擦片11固定在静摩擦片固定块14的左端，当旋转位移调整旋钮时，静摩擦片位移调整杆带动静摩擦片固定块14沿待测电机7转轴的轴线方向滑动位移，以使静摩擦片11与动摩擦片10之间接触摩擦并产生测试所需的摩擦力。

如图3所示，转速传感器为霍尔转速传感器（其测速原理及结构为现有技术，根据实际情况，将其结构与本装置结合在一起）：包括旋转盘17，在旋转盘17的边沿设有小磁体18，旋转盘17固定在动摩擦片10的左侧面，且与待测电机7转轴同轴心，在静摩擦片固定块14上设有与小磁体18相对应的霍尔传感器19。

如图3所示，静摩擦片11左侧设有与待测电机7转轴同轴心的动摩擦片滑动轴20，在动摩擦片10和/或旋转盘17上设有与动摩擦片滑动轴20相适配的动摩擦片滑配连接孔，动摩擦片滑动轴20滑配于动摩擦片滑配连接孔内。

如图3-4所示，调整装置固定座13为“U”型固定座，“U”型固定座的左侧和右侧凸起部位分别为调整装置固定座13的左端壁和右端壁，直线滑动导轨16的左端和右端分别与调整装置固定座13的左端壁和右端壁固定连接。

如图4所示，直线滑动导轨16的轨道左端和右端分别与调整装置固定座13的左端壁和右端壁固定连接，静摩擦片固定块14的螺纹孔位于直线滑动导轨16上方。

一种微型无刷电机测试装置的测试方法，包括以下步骤：

a.待测电机定位于测试位置，将待测电机7转轴由待测电机前端面固定板6的待测电机转轴适配孔左侧穿入至右侧，以使待测电机7的前端面板与待测电机前端面固定板6左侧贴合在一起，螺钉由待测电机前端面固定板6右侧的螺钉穿孔穿入与待测电机7前端面的螺孔旋接固定在一起，之后将待测电机前端面固定板6与壳体5通过螺纹连接结构固定在一起，以使待测电机7固定于待测电机容纳腔内，从而使待测电机7定位于测试位置，通过转轴连接法兰12将动摩擦片10与待测电机7转轴固定连接在一起；

b.电路连接，将扭矩传感器2与其所适配的DC5V直流电源连接，通过直流稳压电源与待测电机7供电，直流稳压电源具有输出电压调整及显示功能和输出电流显示功能（型号：A-BF SS-3030SPL）；

c.待测电机测试，根据测试要求，对待测电机分别加载不同电压及不同扭矩，并检测不同电压及不同扭矩所对应的负载电流值及转速值，根据直流稳压电源输出电压显示值给待测电机输入各测试电压值，根据扭矩传感器2所测的扭矩显示值，调整位移调整旋钮，使静摩擦片11与动摩擦片10之间接触摩擦并产生相应的摩擦力，以达到各测试扭矩值，并记录待测电机7各供电电压值和各扭矩值所对应的负载电流值及转速值，负载电流值为直流稳压电源所显示的输出电流值，转速值为转速传感器所显示的数值；

d.计算测试结果，根据步骤c中所获取的待测电机7各测试供电电压值、各测试扭矩值及各测试供电电压值和各测试扭矩值所对应的各负载电流值及转速值进行统计计算（计算方法从现有技术），以获得待测电机7加载不同电压时，转速、效率、输出功率、输入电流和电机的输出转矩之间的关系。

Claims (6)

1.一种微型无刷电机测试装置，其特征在于：包括测试台（1），扭矩传感器（2），电机-扭矩传感器联接适配器，转速传感器和扭矩调节装置；

所述测试台（1）的左侧具有竖向设置的扭矩传感器左端安装座（3），以用于与所述扭矩传感器（2）左端的连接结构（9）固定连接，使所述扭矩传感器（2）保持横向设置；

所述电机-扭矩传感器联接适配器包括待测电机壳体固定结构和扭矩传感器右端安装座（4），所述待测电机壳体固定结构包括具有待测电机容纳腔的壳体（5）和待测电机前端面固定板（6），所述待测电机前端面固定板（6）的中部设有待测电机转轴适配孔，并设有用于与待测电机（7）前端面固定的螺钉穿孔，所述待测电机前端面固定板（6）与所述壳体（5）之间具有螺纹连接结构，以将所述待测电机（7）固定于所述待测电机容纳腔内，所述扭矩传感器右端安装座（4）固定在所述待测电机容纳壳体（5）左侧，且与所述待测电机转轴适配孔同轴心，所述扭矩传感器右端安装座（4）与所述扭矩传感器（2）右端的连接结构（8）固定连接；

所述转速传感器用于检测所述待测电机（7）的转轴转速；

所述扭矩调节装置包括动摩擦片（10），静摩擦片（11）和静摩擦片位移调整装置，所述动摩擦片（10）的左侧设有用于与所述待测电机（7）的转轴固定连接的转轴连接结构（12），在所述动摩擦片（10）的右侧对应设有静摩擦片（11），所述静摩擦片（11）的右侧与所述静摩擦片位移调整装置固定连接，所述静摩擦片位移调整装置包括调整装置固定座（13），静摩擦片固定块（14）和静摩擦片位移调整杆（15），所述调整装置固定座（13）固定在所述测试台（1）的右侧，所述静摩擦片固定块（14）与所述调整装置固定座（13）通过直线滑动导轨（16）滑动连接，所述直线滑动导轨（16）与所述待测电机（7）转轴的轴线平行设置，所述静摩擦片位移调整杆（15）包括杆体和位移调整旋钮，所述杆体的左端部和右端部分别与所述调整装置固定座（13）的左端壁和右端壁转动连接，所述杆体的右端穿过所述调整装置固定座（13）的右端壁并与所述位移调整旋钮固定，所述杆体设有外螺纹，且与所述静摩擦片固定块（14）的螺纹孔旋合安装在一起，所述静摩擦片（11）固定在所述静摩擦片固定块（14）的左端，当旋转位移调整旋钮时，所述静摩擦片位移调整杆带动所述静摩擦片固定块（14）沿所述待测电机（7）转轴的轴线方向滑动位移，以使所述静摩擦片（11）与所述动摩擦片（10）之间接触摩擦并产生测试所需的摩擦力。

2.根据权利要求1所述的一种微型无刷电机测试装置，其特征在于：所述转速传感器为霍尔转速传感器：包括旋转盘（17），在所述旋转盘（17）的边沿设有小磁体（18），所述旋转盘（17）固定在所述动摩擦片（10）的左侧面，且与所述待测电机（7）转轴同轴心，在所述静摩擦片固定块（14）上设有与所述小磁体（18）相对应的霍尔传感器（19）。

3.根据权利要求2所述的一种微型无刷电机测试装置，其特征在于：所述静摩擦片（11）左侧设有与所述待测电机（7）转轴同轴心的动摩擦片滑动轴（20），在所述动摩擦片（10）和/或所述旋转盘（17）上设有与所述动摩擦片滑动轴（20）相适配的动摩擦片滑配连接孔，所述动摩擦片滑动轴（20）滑配于所述动摩擦片滑配连接孔内。

4.根据权利要求1所述的一种微型无刷电机测试装置，其特征在于：所述调整装置固定座（13）为“U”型固定座，所述“U”型固定座的左侧和右侧凸起部位分别为所述调整装置固定座（13）的左端壁和右端壁，所述直线滑动导轨（16）的左端和右端分别与所述调整装置固定座（13）的左端壁和右端壁固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种微型无刷电机测试装置，其特征在于：所述直线滑动导轨（16）的轨道左端和右端分别与所述调整装置固定座（13）的左端壁和右端壁固定连接，所述静摩擦片固定块（14）的螺纹孔位于所述直线滑动导轨（16）上方。

6.一种微型无刷电机测试装置的测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a.待测电机定位于测试位置，将待测电机（7）转轴由待测电机前端面固定板（6）的待测电机转轴适配孔左侧穿入至右侧，以使所述待测电机（7）的前端面板与所述待测电机前端面固定板（6）左侧贴合在一起，螺钉由待测电机前端面固定板（6）右侧的螺钉穿孔穿入与所述待测电机（7）前端面的螺孔旋接固定在一起，之后将待测电机前端面固定板（6）与所述壳体（5）通过螺纹连接结构固定在一起，以使所述待测电机（7）固定于待测电机容纳腔内，从而使所述待测电机（7）定位于测试位置，通过所述转轴连接结构（12）将所述动摩擦片（10）与待测电机（7）转轴固定连接在一起；

b.电路连接，将扭矩传感器（2）与其所对应的电源连接，通过直流稳压电源与待测电机（7）供电，所述直流稳压电源具有输出电压调整及显示功能和输出电流显示功能；

c.待测电机测试，根据测试要求，对待测电机分别加载不同电压及不同扭矩，并检测不同电压及不同扭矩所对应的负载电流值及转速值，根据直流稳压电源输出电压显示值给待测电机输入各测试电压值，根据扭矩传感器（2）所测的扭矩显示值，调整位移调整旋钮，使所述静摩擦片（11）与所述动摩擦片（10）之间接触摩擦并产生相应的摩擦力，以达到各测试扭矩值，并记录待测电机（7）各供电电压值和各扭矩值所对应的负载电流值及转速值，所述负载电流值为直流稳压电源所显示的输出电流值，所述转速值为转速传感器所显示的数值；

d.计算测试结果，根据步骤c中所获取的待测电机（7）各测试供电电压值、各测试扭矩值及各测试供电电压值和各测试扭矩值所对应的各负载电流值及转速值进行统计计算，以获得待测电机（7）加载不同电压时，转速、效率、输出功率、输入电流和电机的输出转矩之间的关系。