一种力矩电机力矩波动测试仪及测试方法与流程

本发明涉及测试设备技术领域，具体涉及一种力矩电机力矩波动测试仪及测试方法。

背景技术：

在航空、航天工程领域的多种型号力矩电机，需要测试干扰力矩、堵转力矩、峰值堵转灵敏度、力矩波动、电机转矩线性度等性能参数。电机转矩线性度的测试都采用传统的挂砝码测试方法，该方法不但测试不连续，需要不同质量的砝码依次试验确定力矩值，测试方法落后、效率低，而且测试数据的准确度低、误差大，测试需要两人以上配合才能进行，只能手动实现单点测试，无法形成连续的被测力矩电机的力矩与转角的m＝f(q)特性曲线及力矩波动曲线。

技术实现要素：

为解决上述现有技术的缺陷，本发明提供一种测试数据准确度高，效率高的力矩电机力矩波动测试仪及测试方法。

本发明的技术方案是：一种力矩电机力矩波动测试仪，包括测试机柜和控制机柜，所述测试机柜包括转动平台、力矩电机、静压气体轴承和力传感器，所述控制机柜包括程控电源，所述力矩电机包括定子及定子内侧的转子，所述静压气体轴承包括静压气体主轴，所述转动平台固定连接所述定子，且所述转子固定连接静压气体主轴一端，所述静压气体主轴另一端垂直连接有力臂杆，所述程控电源为所述力矩电机供电，所述力臂杆与所述力传感器接触。

优选的，所述力传感器连接有滑块，所述滑块安装在滑动平台上，所述滑块能沿力臂杆在滑动平台上滑动调整位置。

优选的，力传感器一侧设有凹槽，所述力臂杆置于凹槽内，且所述凹槽内侧具有与力臂杆接触的两个锥形触点。

优选的，所述测试机柜包括串口服务器、力传感器信号放大器、滑台控制器、转台控制器、减压阀和空气过滤器，所述力传感器信号放大器与所述力传感器通过电缆连接，所述滑台控制器与所述滑动平台通过电缆连接，所述转台控制器与所述转动平台通过电缆连接，所述串口服务器通过电缆分别连接转台控制器、滑台控制器及力传感器信号放大器，所述空气过滤器与所述减压阀连接，所述减压阀与所述静压气体轴承连接。

优选的，所述控制机柜包括工控机和触摸显示屏，所述触摸显示屏连接所述工控机，所述工控机通过数据线输出控制信号至所述串口服务器并采集数据，工控机、串口服务器、力传感器信号放大器、滑台控制器及转台控制器通过控制机柜上的电源接口外接220v电源实现供电。

优选的，在所述静压气体主轴端部设有两个能限制所述力臂杆摆动的限位块。

优选的，所述转动平台安装在拱形的支撑座上。

基于一种力矩电机力矩波动测试仪，本发明还提供一种用于测量力矩电机力矩的测试方法，力矩电机在干扰转矩测试时，滑台控制器控制滑块107滑动，使凹槽118内的锥形触点与力臂杆106接触位置距离静压气体主轴105近端，转台控制器控制转动平台101转动，转动装置101转动使电机102内的定子1021随之转动，电机102带动静压气体主轴105转动使力臂杆106与凹槽118内的锥形触点接触，力传感器104测得的力值乘以力臂杆106的力矩值得出力矩；

力矩电机在堵转转矩测试时，滑台控制器控制滑块107滑动，使凹槽118内的锥形触点与力臂杆106接触位置为距离静压气体主轴远端，转动平台101固定不动，程控电源201向转子1022输出驱动电流，使定子1021和转子1022之间产生电磁力矩，该电磁力矩使静压气体主轴105转动，使力臂杆106与凹槽118内的锥形触点接触，力传感器104测得的力值乘以力臂杆106的力矩值得出力矩。

本发明的有益效果：本发明采用10n量程精度高精度的力传感器测力，重复定位精度高达±1μm的滑动平台改变力臂值，干扰转矩测量力臂长度设计为4mm，干扰转矩的测试范围达0～400g·cm，小力矩测试精度达0.4g·cm；堵转转矩测量力臂长度设计为200mm，堵转转矩的测试范围高达20000g·cm，采用接触面小的触点与力臂杆接触，测试数据准确度高，通过力矩电机驱动静压气体主轴转动带动力臂杆，使力传感器测得力通过计算机的连续采集处理，高精度力传感器测得的力值乘以精确的力臂值得出力矩，实现了力矩电机的转矩与转角的m＝f(q)特性曲线的监测，效率高，节省人力成本。

附图说明

图1为本发明的测试装置剖视图；

图2为力臂杆与凹槽接触图；

图3为测试机柜结构图；

图4为本发明结构图；

图5为本发明系统图；

图6为本发明测试装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明技术方案如下：一种力矩电机力矩波动测试仪，包括测试机柜1和控制机柜2，测试机柜1包括转动平台101、力矩电机102、静压气体轴承103和力传感器104，控制机柜2包括程控电源201，如图1所示，力矩电机102包括定子1021及定子内侧的转子1022，静压气体轴承103包括静压气体主轴105，采用静压气体轴承作为支撑，避免了支撑处产生额外的附加力矩，影响测试的精确度，转动平台101固定连接定子1021，且转子1022固定连接静压气体主轴105一端，静压气体主轴105另一端垂直连接有力臂杆106，程控电源201为力矩电机102供电，力臂杆106与力传感器104接触，程控电源201的电压为0～30v,电流为0～5a，力传感器采用10n量程精度；

如图2所示，力传感器104连接有滑块107，滑块107安装在滑动平台108上，滑块107能沿力臂杆106在滑动平台108上滑动调整位置；力传感器104一侧安装有凹槽118，力臂杆106置于凹槽118内，且凹槽118内侧具有与力臂杆106接触的两个锥形触点119，锥形触点119尖端部接触力臂杆是为了接触面积小，力传感器所测得力的精确；

如图3所示，测试机柜1包括串口服务器、力传感器信号放大器、滑台控制器、转台控制器、减压阀114和空气过滤器115，力传感器信号放大器与力传感器104通过电缆连接，滑台控制器与滑动平台108通过电缆连接，转台控制器与转动平台101通过电缆连接，串口服务器通过电缆分别连接转台控制器、滑台控制器及力传感器信号放大器，空气过滤器111与减压阀110连接，减压阀110与静压气体轴承105连接，设置空气过滤器是为静压气体主轴提供稳定洁净的气源；

如图4所示，控制机柜2包括工控机202和触摸显示屏203，触摸显示屏203连接工控机202，如图5所示，工控机202通过数据线输出控制信号至串口服务器并采集数据，工控机、串口服务器、力传感器信号放大器、滑台控制器及转台控制器通过控制机柜上的电源接口外接220v电源实现供电；

如图6所示，在静压气体主轴105端部设有两个能限制力臂杆106摆动的限位块116，限位块119为过载保护机构；转动平台101安装在拱形的支撑座117上。

力矩电机的测试原理：进行干扰转矩测试时，滑台控制器控制滑块107滑动，使凹槽118内的锥形触点与力臂杆106接触位置距离静压气体主轴105近端，转台控制器控制转动平台101转动，转动装置101转动使电机102内的定子1021随之转动，电机102带动静压气体主轴105转动使力臂杆106与凹槽118内的锥形触点接触，力传感器104测得的力值乘以力臂杆106的力矩值得出力矩；

进行堵转转矩测试时，滑台控制器控制滑块107滑动，使凹槽118内的锥形触点与力臂杆106接触位置为距离静压气体主轴远端，转动平台101固定不动，程控电源201向转子1022输出驱动电流，使定子1021和转子1022之间产生电磁力矩，该电磁力矩使静压气体主轴105转动，使力臂杆106与凹槽118内的锥形触点接触，力传感器104测得的力值乘以力臂杆106的力矩值得出力矩。

干扰转矩测量：干扰转矩的测试范围为0～400g·cm，小力矩测试精度达0.4g·cm，力臂杆的长度设计为4mm，操作人员通过触摸显示屏203操控工控机202的管理软件进行干扰转矩测试，工控机202通过串口服务器分别向滑台控制器及转台控制器输出干扰转矩测试指令，滑动控制器111控制滑动平台108上的滑块107滑动，使凹槽118内的锥形触点与力臂杆106接触点距离静压气体主轴4mm处，转台控制器向转动平台101发出转位指令，转动平台101开始缓慢转动使电机102的定子1021转动，电机102带动静压气体主轴105转动使力臂杆106与凹槽118内的锥形触点接触，力传感器104在电机102的定子1021正反两周转动内连续测得力，力传感器信号放大器采集力传感器104的数据后通过串口服务器传输至工控机202，工控机202通过管理软件计算处理得出干扰力矩后形成力矩测试曲线。

堵转转矩测量：堵转转矩的测试范围为400g·cm～20000g·cm，测试精度达到10g·cm，力臂杆的长度设计为200mm，操作人员通过触摸显示屏203操控工控机202的管理软件进行堵转转矩测试，工控机202通过串口服务器分别向滑台控制器及转台控制器输出堵转转矩测试信号，转台控制器控制转动平台101固定不动，滑台控制器控制滑动平台108上的滑块107滑动，使凹槽118内的锥形触点与力臂杆106接触点距离静压气体主轴200mm处，电机102处于堵转状态，工控机202向程控电源201输出堵转电流信号，程控电源201向力矩电机102的转子1022输出驱动电流，使力矩电机的定子和转子之间产生电磁力矩，该电磁力矩使静压气体主轴105转动，使力臂杆106与凹槽118内的锥形触点接触，力传感器信号放大器采集力传感器104的数据后通过串口服务器传输至工控机202，工控机202通过管理软件计算处理得出堵转力矩后形成力矩测试曲线，工控机控制程控电源能改变堵转电流的大小，便可测得任意堵转电流下堵转转矩的大小，还能测得转动平台转动任意角度位置下的堵转转矩。

工控机的管理软件是在windows7系统下，使用labview2015中文版开发的，该管理软件实现参数设置、通讯处理、数据处理功能、自动测试流程及开机自检程序模块，该管理软件的具体功能为：

(1)力矩电机干扰力矩、输出力矩波动的测试；

(2)力矩电机任意驱动电流值的堵转转矩、转矩线性度及灵敏度的测试；

(3)可测试电机定子和转子任意相对位置下的力矩输出线性度，以及峰值电流灵敏度；

(4)可设定精密转台转动速率；

(5)可设置线性度测试的电流梯度；

(6)可设置线性度测试转台位置(-360°～360°区间内任意位置)；

(7)可进行图形、数据复现及测试报告生成打印；

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。