一種適于無人機電機-槳的效率測試裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測試設備及方法，具體涉及一種適于無人機電機-槳的效率測試裝置及方法。
【背景技術】
[0002]近年來，無人機的應用和研究廣泛受到各方面的重視。而由于無人機具有機械結構簡單、穩(wěn)定可靠、容易操控等優(yōu)點，無人機已經(jīng)逐步從其它無人機種類中脫穎而出，在現(xiàn)在的軍事、科研、民用、農(nóng)業(yè)等各個領域被廣泛應用。無人機主要由多個電機-槳組合運轉而提供升力，完成任務載荷。隨著無人機的廣泛應用，越來越多的電機和槳出現(xiàn)在市場上，其電機-槳(本發(fā)明所述的“電機-槳”是指電機和槳組合成的整體)的效率越來越受到重視，不同的電機和不同的槳組合在一起使用會具有不同的效率，什么樣的電機配什么樣的槳才能獲得最好的效率成為人們普遍關注的問題，為此在選用電機和槳時，需要對電機-槳的效率進行測試。
[0003]無人機在我國是近年來才逐漸興起，市場上現(xiàn)有的適于無人機電機-槳效率測試設備非常少見，且較所測數(shù)據(jù)準確度不高、不夠全面。首先，一般的拉力測試都是通過拉動固定的表盤拉力計來讀取數(shù)字，由于電機-槳運轉拉動彈簧時很難達到穩(wěn)定狀態(tài)，因此導致讀取的拉力值不夠準確；其次，現(xiàn)有的測試設備絕大部分都只考慮到電機-槳提供的最大拉力，而很少關注其效率，在不同油門開度時，電機所耗功率及電機溫度很少被人們關注，導致所測數(shù)據(jù)不夠全面，說服力不夠。
[0004]因此，設計一種數(shù)據(jù)準確度高、數(shù)據(jù)全面、使用安全的適于無人機電機-槳的效率測試裝置具有重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種適于無人機電機-槳的效率測試裝置，采用該測試裝置能使所測電機-槳效率的數(shù)據(jù)準確度高、數(shù)據(jù)全面，并且操作安全。
[0006]本發(fā)明的另外一個目的在于提供一種應用上述無人機電機-槳的效率測試裝置實現(xiàn)的無人機電機-槳的效率測試方法。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下的技術方案實現(xiàn):
[0008]—種適于無人機電機-槳的效率測試裝置，其特征在于，包括測試架、電子推/拉力計、控制系統(tǒng)、測溫儀及外部防護網(wǎng)罩，其中:
[0009]所述測試架包括底板、立柱和上部支架，其中，所述立柱下端固定在底板上，所述上部支架的外端通過套筒連接在立柱上形成豎向滑動機構；所述電子推/拉力計的底部固定在底板上，上部連接在上部支架的下側；所述電機固定在上部支架的上側，所述槳反裝在電機主軸上；
[0010]所述控制系統(tǒng)包括電子調速器、電子調速控制器、工作狀態(tài)顯示器以及電源，其中，所述電子調速控制器用于生成控制指令，根據(jù)所測電機的預期輸出轉速及工作電流輸出控制量輸送給電子調速器；所述電子調速器與電子調速控制器連接，用于根據(jù)電子調速控制器輸出的控制量來控制電機-槳不同的轉速；所述工作狀態(tài)指示器與電子調速器連接，用于采集和顯示電機的實時工作電流值；所述電源用于給電機及控制系統(tǒng)供電；
[0011]所述測溫儀設置在在外部防護網(wǎng)罩上的一側，用于檢測電機的溫度。
[0012]本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，其中，上部支架包括“十”字支架和設在“十”字支架上部中央的電機基板，所述電機固定安裝在電機基板上；所述“十”字支架底部中央設有用于與電子推/拉力計連接的連接孔。采用上述結構的上部支架不但結構簡單，而且便于與電機和電子推/拉力計連接。
[0013]優(yōu)選地，所述“十”字支架的四個外端上分別設置一個套筒，該套筒內(nèi)設有滾珠；相應地，所述立柱為四根，該立柱為直線光軸，每個套筒分別套在一根立柱上；每根立柱通過連接基座固定在底板上。采用上述四個套筒和立柱相配合對電機-槳的豎向運動進行導向，具有結構穩(wěn)定、導向精度高等優(yōu)點。
[0014]本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，其中，所述電子推/拉力計的底部固定在底板的中央，所述底板上設有用于固定電子推/拉力計的固定座，該固定座為由底座和豎板連接而成的“L”形，所述底座上設有用于與電子推/拉力計連接的連接孔；所述電子推/拉力計的底部固定在底座上，側面貼緊在所述豎板上。通過上述結構，使得電子推/拉力計獲得牢固的且可裝拆的連接。
[0015]本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，其中，所述底座由方形鋼板制成，該底座的四個側邊與所述外部防護網(wǎng)罩連接。
[0016]優(yōu)選地，所述底板的四個側面上設有螺釘孔；所述外部防護網(wǎng)罩的下邊緣連接有金屬薄片，該金屬薄片上設有與底板側面上的螺釘孔相吻合的連接孔，所述金屬薄片通過螺釘固定在底板的四個側面上。采用該優(yōu)選方案具有連接方便、可靠的優(yōu)點。
[0017]優(yōu)選地，所述外部防護網(wǎng)罩的其中一個側面設置成可開合結構，外部防護網(wǎng)罩可開合的側面上設有把手。這樣便于更換電機和槳葉。
[0018]—種應用上述無人機電機-槳效率的測試裝置實現(xiàn)的無人機電機-槳的效率測試方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0019]a.將被測試的電機-槳裝于測試架上，設定好電源電壓值V并連接好電源及其它控制回路，將電子推/拉力計去皮歸零；
[0020]b.控制電子調速控制器給定一個開度值，記錄此時電子推/拉力計的推力值Fl，電流值Al，并保持運轉Imin后用測溫儀測量電機溫度值Tl ;
[0021]c.重復步驟b，控制電子調速控制器給定其它若干個開度值，分別相應記錄在不同開度值時電子推/拉力計的推力值F2、F3……，電流值A2、A3……，并保持運轉Imin后用測溫儀測量其電機溫度值T2、T3……；
[0022]d.用以下公式計算被測試電機-槳在各個開度值時的效率值E (g/w) = F/ (A*V)(克/瓦)，從而可評價所測試的電機-槳的效率；并結合所述溫度值T評價電機-槳工作時是否存在溫度異常。
[0023]本發(fā)明的工作原理是:設定好電源電壓值V，控制電子調速控制器給定一個開度值，由電子調速器控制電機-槳在該開度值下進行運轉，由于槳反裝在電機主軸上，因此電機-槳對上部支架產(chǎn)生向下的推力，該推力作用在電子推/拉力計上，從而獲得電機-槳所產(chǎn)生的向下的推力F ;此外，通過工作狀態(tài)指示器獲得電機的實時工作電流I，再通過測溫儀獲得電機運轉過程中的溫度變化。最終利用上述獲得的電壓值V、電機-槳推力F、工作電流I進行計算以獲得評價電機-槳工作效率的指標，該指標的計算方法是:工作效率E =F/ (V*I)，單位為g/w (即克/瓦)；從而可評價所測試的電機-槳的效率，并觀察電機溫度T判斷是否存在溫度異常情況，例如是否存在溫度過高或者升溫過快等情況。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下的有效益效果:
[0025]1.本發(fā)明采用槳葉反裝于電機之上的技術方案，通過測量電機-槳的推力來替代拉力，因而可以消除因旋翼旋轉而引起的地面效應(“地面效應”是指直升機在接近地面的高度工作時，旋翼拍向地面的氣流受到地面的阻擋，從而影響旋翼空氣動力的一種現(xiàn)象。)而引起的測試數(shù)據(jù)不準確的問題(當采用拉力模式時，電子推/拉力上顯示的拉力是電機-槳產(chǎn)生的拉力與上部支架、電機-槳的重力組合在一起的合力，因此電機-槳產(chǎn)生的實際拉力要剔除重力部分的影響，因此計算復雜，精度差；而采用本發(fā)明的推力模式時，將電機-槳處于靜止時電子推/拉力上顯示的力為基準值，而電機-槳工作時電子推/拉力上顯示的力與上述基準值之間的差值即為電機-槳實際產(chǎn)生的推力，該計算過程簡單且準確)。
[0026]2.本發(fā)明采用電子推/拉力計替代現(xiàn)有技術中通常采用的彈簧拉力計，從而可以更加準確地測量得測試過程中電機/槳的推力；而且本發(fā)明的測量方法中引入了電機運轉過程中的實時電流值及溫度值這兩個因素，更為全面地、科學地衡量所測電機/槳效率的尚低。
[0027]3、測試過程中電機-槳沿豎向運動，因此上部支架與立柱之間產(chǎn)生的豎向摩擦力小，因此該摩擦力對測得的電機-槳推力的影響小，使得總體測試結構更加精確。
[0028]4、本發(fā)明通過設置外部防護網(wǎng)罩，可以防止當人靠近調速及讀數(shù)時高速旋轉的槳葉殘片飛出而受傷，具有很好的安全性。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的適于無人機電機/槳效率的測試裝置的一個【具體實施方式】的整體結構示意圖。
[0030]圖2為圖1所示實施方式中底部結構示意圖。
[0031]圖3為圖1所示實施方式中上部支架的結構示意圖。
[0032]圖4?圖6為圖1所示實施方式中套筒的結構示意圖，其中，圖4為主視圖，圖5為圖4的A-A剖視圖，圖6為立體圖。
[0033]圖7為圖1所示實施方式中控制系統(tǒng)的電原理框圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0035]參見圖1?圖7，本發(fā)明的適于無人機電機-槳的效率測試裝置包括測試架1、電子推/拉力計107、控制系統(tǒng)2、測溫儀和外部防護網(wǎng)罩。其中:
[0036]所述測試架I包括底板101、立柱102和上部支架103，其中，所述立柱102下端固定在底板101上，所述上部支架103的外端通過套筒105連接在立柱102上形成豎向滑動機構；所述電子推/拉力計107的底部固定在底板101上，上部連接在上部支架103的下側；所述電機固定在上部支架103的上側，所述槳反裝在電機主軸上。
[0037]所述控制系統(tǒng)2包括電子調速器202、電子調速控制器201、工作狀態(tài)顯示器以及電源203，其中，