專利名稱：電機(jī)力矩波動(dòng)系數(shù)的測量系統(tǒng)及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)的系統(tǒng)及方法，具體涉及電機(jī)力矩波動(dòng)系數(shù)的測量系統(tǒng)及其測量方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步與發(fā)展，力矩電機(jī)在機(jī)械制造、自動(dòng)控制、航空航天以及國防等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。力矩電機(jī)應(yīng)具有較高的可靠、穩(wěn)定性以及可控性。在運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性方面，要求電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)越小越好。在電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)情況的檢測過程中，如何提高檢測方法的合理性是非常關(guān)鍵的。目前，我國仍廣泛應(yīng)用傳統(tǒng)的測功機(jī)對(duì)力矩電機(jī)進(jìn)行性能檢測，其測定方式是在規(guī)定的工作電壓條件下，通過給電機(jī)施加額定力矩來測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流?；诖嗽?，現(xiàn)在常用的測量波動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方法有三種:傳遞法、能量轉(zhuǎn)換法和平衡力法。但其基本原理都存在自身的問題，無法實(shí)現(xiàn)直接精確測量。在生產(chǎn)檢測一線，使用傳統(tǒng)測功機(jī)的方法在操作上需要大量人力來進(jìn)行安裝拆卸以及數(shù)據(jù)的手動(dòng)記錄，效率極低。并且取點(diǎn)個(gè)數(shù)較少，無法準(zhǔn)確測出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的每個(gè)峰谷點(diǎn)數(shù)據(jù)，偶然性極大， 不能全面地反映電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)情況。隨著力矩電機(jī)產(chǎn)量和產(chǎn)品性能要求的提高，急需一種結(jié)構(gòu)合理、操作簡便、可精確測量和輸出的電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)自動(dòng)化檢測儀。這就對(duì)檢測方法提出了更高的要求。最近，出現(xiàn)了可以用砝碼法手動(dòng)測量多個(gè)點(diǎn)位的力矩波動(dòng)測試方法，其原理同樣存在偶然性較大的問題。至于現(xiàn)有的裝有多個(gè)壓力傳感器，通過固定定子，測量定子給傳感器的力再進(jìn)行計(jì)算機(jī)解算而得到力矩大小的測試儀，由于其測量過程中定子本身重力等干擾的存在，故其原理的合理性及檢測結(jié)果的可靠性都大打折扣。綜上所述現(xiàn)有技術(shù)存在力矩電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精確度差以及無法實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)自動(dòng)化檢測的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有電機(jī)存在精確度差以及無法實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)系數(shù)自動(dòng)化檢測的問題，從而提出了電機(jī)力矩波動(dòng)系數(shù)的測量系統(tǒng)及其測量方法。電機(jī)力矩波動(dòng)系數(shù)的測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過測量被測電機(jī)的力矩實(shí)現(xiàn)的，它包括單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、穩(wěn)壓源、測功機(jī)和上位機(jī)，所述的穩(wěn)壓源為被測電機(jī)和測功機(jī)提供電能，單片機(jī)的控制數(shù)據(jù)輸出端與步進(jìn)電機(jī)控制數(shù)據(jù)輸入端連接， 步進(jìn)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)被測電機(jī)的定子轉(zhuǎn)動(dòng)一周，被測電機(jī)的力矩輸出端與測功機(jī)的測量力矩端連接，測功機(jī)的力矩?cái)?shù)據(jù)輸出端與單片機(jī)的力矩?cái)?shù)據(jù)輸入端連接，單片機(jī)的力矩?cái)?shù)據(jù)輸出端與上位機(jī)的力矩?cái)?shù)據(jù)輸入端連接，
上位機(jī)用于將力矩?cái)?shù)據(jù)與時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合獲得力矩?cái)?shù)據(jù)與時(shí)間數(shù)據(jù)的關(guān)系，采用非線性補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)力矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償獲得補(bǔ)償后的力矩?cái)?shù)據(jù)，通過計(jì)算獲得力矩?cái)?shù)據(jù)的波動(dòng)系數(shù)，并顯示該系數(shù)。電機(jī)力矩波動(dòng)系數(shù)的測量系統(tǒng)的測量方法為:步驟一、穩(wěn)壓源為被測電機(jī)和測功機(jī)提供電能，加在被測電機(jī)兩端的電壓為U，測功機(jī)給被測電機(jī)提供反相力矩，使被測電機(jī)處于連續(xù)堵轉(zhuǎn)的狀態(tài)；在連續(xù)堵轉(zhuǎn)的狀態(tài)，測量獲得所述的被測電機(jī)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，被測電機(jī)中導(dǎo)體中切割磁感線的長度為L，被測電機(jī)中電樞的半徑為L1，被測電機(jī)的比熱容為C，被測電機(jī)的質(zhì)量為m，被測電機(jī)4在0°C時(shí)的電阻值為R0,步驟二、單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)使被測電機(jī)的定子轉(zhuǎn)動(dòng)一周，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，通過測功機(jī)測量被測電機(jī)的力矩?cái)?shù)據(jù)，并將該力矩?cái)?shù)據(jù)發(fā)送至單片機(jī)，單片機(jī)將接收到的力矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的力矩?cái)?shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)；步驟三、上位機(jī)將力矩?cái)?shù)據(jù)與時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合獲得，力矩與時(shí)間的關(guān)系:
權(quán)利要求
1.電機(jī)力矩波動(dòng)系數(shù)的測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過測量被測電機(jī)(4)的力矩實(shí)現(xiàn)的，其特征在于:它包括單片機(jī)(I)、步進(jìn)電機(jī)(2)、穩(wěn)壓源(3)、測功機(jī)(5)和上位機(jī)(6)， 所述的穩(wěn)壓源(3)為被測電機(jī)(4)和測功機(jī)(5)提供電能， 單片機(jī)(I)的控制數(shù)據(jù)輸 出端與步進(jìn)電機(jī)(2)控制數(shù)據(jù)輸入端連接， 步進(jìn)電機(jī)(2)用于驅(qū)動(dòng)被測電機(jī)(4)的定子轉(zhuǎn)動(dòng)一周， 被測電機(jī)(4)的力矩輸出端與測功機(jī)(5)的測量力矩端連接， 測功機(jī)(5)的力矩?cái)?shù)據(jù)輸出端與單片機(jī)(I)的力矩?cái)?shù)據(jù)輸入端連接， 單片機(jī)(I)的力矩?cái)?shù)據(jù)輸出端與上位機(jī)(6)的力矩?cái)?shù)據(jù)輸入端連接， 上位機(jī)(6)用于將力矩?cái)?shù)據(jù)與時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合獲得力矩?cái)?shù)據(jù)與時(shí)間數(shù)據(jù)的關(guān)系，采用非線性補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)力矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償獲得補(bǔ)償后的力矩?cái)?shù)據(jù)，通過計(jì)算獲得力矩?cái)?shù)據(jù)的波動(dòng)系數(shù)，并顯示該系數(shù)。
2.基于權(quán)利要求1所述的電機(jī)力矩波動(dòng)系數(shù)的測量系統(tǒng)的測量方法，其特征在于:包括下述步驟:步驟一、穩(wěn)壓源(3)為被測電機(jī)(4)和測功機(jī)(5)提供電能，加在被測電機(jī)(4)兩端的電壓為U，測功機(jī)(5)給被測電機(jī)(4)提供反相力矩，使被測電機(jī)(4)處于連續(xù)堵轉(zhuǎn)的狀態(tài)；在連續(xù)堵轉(zhuǎn)的狀態(tài)，測量獲得所述的被測電機(jī)(4)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，被測電機(jī)(4)中導(dǎo)體中切割磁感線的長度為L，被測電機(jī)(4)中電樞的半徑為L1，被測電機(jī)(4)的比熱容為c，被測電機(jī)(4 )的質(zhì)量為m，被測電機(jī)(4 )在O °C時(shí)的電阻值為Rtl， 步驟二、單片機(jī)(I)控制步進(jìn)電機(jī)(2 )使被測電機(jī)(4)的定子轉(zhuǎn)動(dòng)一周，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，通過測功機(jī)(5)測量被測電機(jī)(4)的力矩?cái)?shù)據(jù)，并將該力矩?cái)?shù)據(jù)發(fā)送至單片機(jī)(1)，單片機(jī)(I)將接收到的力矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的力矩?cái)?shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)(6); 步驟三、上位機(jī)(6)將力矩?cái)?shù)據(jù)與時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合獲得，力矩與時(shí)間的關(guān)系:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)力矩波動(dòng)系數(shù)的測量系統(tǒng)的測量方法，其特征在于:步驟三所述的上位機(jī)(6)將力矩?cái)?shù)據(jù)與時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合獲得，力矩與時(shí)間的關(guān)系的具體過程為: 在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下，被測電機(jī)(4)的輸出功率為零，即效率為零，被測電機(jī)(4)的輸入功率全部轉(zhuǎn)化為電阻熱，由公式(6)和(7)，獲得公式(8)
全文摘要
電機(jī)力矩波動(dòng)系數(shù)的測量系統(tǒng)及其測量方法，本發(fā)明具體涉及電機(jī)力矩波動(dòng)系數(shù)的測量系統(tǒng)及其測量方法。電機(jī)力矩波動(dòng)系數(shù)的測量系統(tǒng)的穩(wěn)壓源為被測電機(jī)和測功機(jī)提供電能，測功機(jī)給被測電機(jī)提供反相力矩，使被測電機(jī)處于連續(xù)堵轉(zhuǎn)的狀態(tài)；單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)使被測電機(jī)的定子轉(zhuǎn)動(dòng)一周，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，通過測功機(jī)測量被測電機(jī)的力矩?cái)?shù)據(jù)，并將該力矩?cái)?shù)據(jù)發(fā)送至單片機(jī)，單片機(jī)將接收到的力矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換發(fā)送至上位機(jī)；上位機(jī)將力矩?cái)?shù)據(jù)與時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合獲得，力矩與時(shí)間的關(guān)系；采用非線性補(bǔ)償?shù)姆椒?，?duì)力矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償獲得補(bǔ)償后的力矩?cái)?shù)據(jù)；獲得力矩?cái)?shù)據(jù)的波動(dòng)系數(shù)。本發(fā)明適用于機(jī)械制造、自動(dòng)控制、航空航天以及國防等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01R31/34GK103245914SQ20131016105
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月3日
發(fā)明者關(guān)宇東, 仲小挺, 提純利, 杜克, 李爾佳, 戴翊軒, 滕藝丹, 徐迪, 于博良, 丁焱 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)