申请/专利权人：南京航空航天大学

申请日：2018-08-21

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN109061469B

主分类号：G01R31/34

分类号：G01R31/34;G01M15/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2019.01.15#实质审查的生效;2018.12.21#公开

摘要：本发明涉及一种超声电机寿命测试平台，包括基座，在基座上安装超声电机，在超声电机的电机轴上套设电机轴轴套，还包括传动轴，其一端通过第一联轴器与电机轴轴套连接，另一端通过第二联轴器与可变负载模块相连通，通过可变负载模块实现负载连续可变；还包括电机安装板，其中心位置布设套筒结构，套筒结构包覆套设在第一联轴器与电机轴轴套相连接位置处，且套筒结构、第一联轴器和电机轴轴套三者同轴安装；还包括机械特性测量模块，其用于测量超声电机运行时的扭矩、转速和温度；本发明解决了现有测试平台由于使用摩擦片导致的测量精确度不高或磁粉制动器造成的寿命短的问题。

主权项：1.一种超声电机寿命测试平台，包括基座，在基座上安装超声电机，在超声电机的电机轴上套设电机轴轴套，其特征在于：还包括传动轴，其一端通过第一联轴器与电机轴轴套连接，另一端通过第二联轴器与可变负载模块相连通，通过可变负载模块实现负载连续可变；还包括电机安装板，其中心位置布设套筒结构，套筒结构包覆套设在第一联轴器与电机轴轴套相连接位置处，且套筒结构、第一联轴器和电机轴轴套三者同轴安装；还包括机械特性测量模块，其用于测量超声电机运行时的扭矩、转速和温度；前述的可变负载模块包括负载轮盘，其圆心位置穿插负载支撑轴，在负载轮盘上沿着径向开设两条相对负载轮盘圆心对称的滑槽，在负载轮盘两侧对称的滑槽内安装至少一个偏心配重块，且偏心配重块的总个数为2的倍数；当负载轮盘与超声电机同轴转动时，偏心配重块与负载轮盘中心的水平距离会不断的随时间周期性变化，同时偏心配重块产生的扭矩也不断变化；前述的负载支撑轴两端分别安装第一轴承座和第二轴承座，负载支撑轴通过第一轴承座和第二轴承座支撑；还包括第三轴承座和第四轴承座，分别安装在传动轴两端；电机安装板的套筒结构通过轴承配合安装在第五轴承座上；与电机安装板相连的轴承座，可以消除超声电机的电机轴与联轴器连接时，在超声电机的电机轴和传动轴之间产生的偏心扭动量，使电机轴与传动轴达到同心，减少因偏心对机械特性测量所造成的误差。

全文数据：一种超声电机寿命测试平台技术领域本发明涉及一种超声电机寿命测试平台，属于电机测试平台领域。背景技术超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应以及电机定、转子的摩擦耦合实现电机驱动的一种新型微特电机，它具有响应快、定位精度高、低速大扭矩、断电自锁、不受磁场干扰等优点，在航空航天、医疗器械、精密仪器仪表以及新型武器装备等领域具有越来越广阔的应用前景。因此在实际应用中，对于能否满足工作要求，超声电机的使用寿命是一项重要指标，尤其对于一些负载较特殊且对电机使用寿命要求较高的使用场景。鉴于此，超声电机的寿命测试实验对于研究超声电机在特定工况寿命时间以及电机全寿命阶段各项机械特性至关重要，目前，现有的寿命测试大多是通过磁粉制动器或由摩擦转片组成的摩擦装置提供负载，发明专利201310455638.X提出的磁粉制动器虽能提供较恒定的负载，但是对于一些要求负载不断变化的工况，磁粉制动器会由于磁粉连续的不规则运动使得自身温度变化较大，导致其使用寿命降低，无法满足长期的电机寿命实验要求；发明专利201710700274.5提出的摩擦装置通过调节自身摩擦力来改变负载，但摩擦片长期工作后会导致摩擦片磨损严重，不能继续提供所需摩擦力，同时由于摩擦生热作用会在摩擦装置上积聚大量热量，会造成摩擦装置中相应组件的变形损坏。发明内容本发明提供一种超声电机寿命测试平台，解决了现有测试平台由于使用摩擦片导致的测量精确度不高或磁粉制动器造成的寿命短的问题。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超声电机寿命测试平台，包括基座，在基座上安装超声电机，在超声电机的电机轴上套设电机轴轴套，还包括传动轴，其一端通过第一联轴器与电机轴轴套连接，另一端通过第二联轴器与可变负载模块相连通，通过可变负载模块实现负载连续可变；还包括电机安装板，其中心位置布设套筒结构，套筒结构包覆套设在第一联轴器与电机轴轴套相连接位置处，且套筒结构、第一联轴器和电机轴轴套三者同轴安装；还包括机械特性测量模块，其用于测量超声电机运行时的扭矩、转速和温度；作为本发明的进一步优选，前述的可变负载模块包括负载轮盘，其圆心位置穿插负载支撑轴，在负载轮盘上沿着径向开设两条相对负载轮盘圆心对称的滑槽，在负载轮盘两侧对称的滑槽内安装至少一个偏心配重块，且偏心配重块的总个数为2的倍数；作为本发明的进一步优选，前述的负载支撑轴两端分别安装第一轴承座和第二轴承座，负载支撑轴通过第一轴承座和第二轴承座支撑；作为本发明的进一步优选，还包括第三轴承座和第四轴承座，分别安装在传动轴两端；电机安装板的套筒结构通过轴承配合安装在第五轴承座上；作为本发明的进一步优选，前述的机械特性测量模块包括压力传感器、光电开关片、光电开关和热敏电阻，压力传感器的顶部通过螺钉与电机安装板侧边固定连接，其底部通过传感器支架固定在基座上；光电开关片通过固定螺母安装在传动轴靠近第四轴承座的轴肩处，光电开关安装在第四轴承座上；热敏电阻安装在超声电机上；作为本发明的进一步优选，负载轮盘和负载支撑轴通过键连接，滑槽的长度为负载轮盘直径的0.4-0.8倍；作为本发明的进一步优选，前述的偏心配重块为圆柱形结构，其中心开设圆形通孔，选用钨钢或钨铜合金材料制作；在负载轮盘两侧对称的滑槽内分别安装一个偏心配重块，固定螺栓由其中一侧的偏心配重块穿过，通过螺母与另一侧偏心配重块固定连接；作为本发明的进一步优选，前述的套筒结构为空心圆柱体结构，其内径大于第一联轴器的外径。通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明通过调整偏心配重块在滑槽中的位置，可以改变偏心配重块与负载轮盘的偏心距，最大扭矩所对应的力臂长度随之改变，达到改变最大扭矩的作用；负载轮盘与超声电机同时转动时，偏心配重块与负载轮盘中心的水平距离产生周期性变化，连续可变扭矩所对应的力臂长度也随之改变，实现负载连续可变的效果；与电机安装板相连的轴承座，可以消除超声电机的电机轴与联轴器连接时，在超声电机的电机轴和传动轴之间产生的偏心扭动量，使电机轴与传动轴达到同心，减少因偏心对机械特性测量所造成的误差。附图说明下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明的优选实施例的超声电机寿命测试平台的整体结构示意图；图2为本发明的优选实施例的超声电机寿命测试平台的前视局部剖结构示意图；图3为本发明的优选实施例的超声电机寿命测试平台的负载轮盘结构示意图；图4为本发明的优选实施例的超声电机寿命测试平台的偏心配重块结构示意图；图5为本发明的优选实施例的超声电机寿命测试平台的电机安装板结构示意图。图中：1为第一轴承座，2为负载轮盘，3为偏心配重块，4为第二轴承座，5为第二联轴器，6为第三轴承座，7为传动轴，8为第四轴承座，9为光电开关片，10为光电开关，11为第五轴承座，12为电机安装板，13为螺钉，14为超声电机，15为热敏电阻，16为压力传感器，17为传感器支架，18为基座，19为第一联轴器，20为电机轴轴套，21为负载支撑轴，22为滑槽，23为圆形通孔，24为套筒结构。具体实施方式现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。如图1-图5所示，本发明包括以下特征部件：1为第一轴承座，2为负载轮盘，3为偏心配重块，4为第二轴承座，5为第二联轴器，6为第三轴承座，7为传动轴，8为第四轴承座，9为光电开关片，10为光电开关，11为第五轴承座，12为电机安装板，13为螺钉，14为超声电机，15为热敏电阻，16为压力传感器，17为传感器支架，18为基座，19为第一联轴器，20为电机轴轴套，21为负载支撑轴，22为滑槽，23为圆形通孔，24为套筒结构。图1-图2所示，本发明的一种超声电机寿命测试平台，包括基座，在基座上安装超声电机，图5所示，在超声电机的电机轴上套设电机轴轴套，还包括传动轴，其一端通过第一联轴器与电机轴轴套连接，另一端通过第二联轴器与可变负载模块相连通，通过可变负载模块实现负载连续可变；还包括电机安装板，其中心位置布设套筒结构，套筒结构包覆套设在第一联轴器与电机轴轴套相连接位置处，且套筒结构、第一联轴器和电机轴轴套三者同轴安装；还包括机械特性测量模块，其用于测量超声电机运行时的扭矩、转速和温度；图3-图4所示，作为本发明的进一步优选，前述的可变负载模块包括负载轮盘，其圆心位置穿插负载支撑轴，在负载轮盘上沿着径向开设两条相对负载轮盘圆心对称的滑槽，在负载轮盘两侧对称的滑槽内安装至少一个偏心配重块，且偏心配重块的总个数为2的倍数；当负载轮盘与超声电机同轴转动时，偏心配重块与负载轮盘中心的水平距离会不断的随时间周期性变化，同时偏心配重块产生的扭矩也不断变化，以满足实际工作中特定的工况要求。作为本发明的进一步优选，前述的负载支撑轴两端分别安装第一轴承座和第二轴承座，负载支撑轴通过第一轴承座和第二轴承座支撑；作为本发明的进一步优选，还包括第三轴承座和第四轴承座，分别安装在传动轴两端；电机安装板的套筒结构通过轴承配合安装在第五轴承座上；电机安装板上开设不同尺寸的安装孔，电机轴与电机轴轴套为插入式连接，可方便的更换安装不同型号的超声电机；电机轴与第一联轴器相连时会产生偏心量，导致电机轴与传动轴的不同心，因此与电机安装板相连的第五轴承座可以矫正连接时产生的偏心量，使电机轴与传动轴达到同心。作为本发明的进一步优选，前述的机械特性测量模块包括压力传感器、光电开关片、光电开关和热敏电阻，压力传感器的顶部通过螺钉与电机安装板侧边固定连接，其底部通过传感器支架固定在基座上；光电开关片通过固定螺母安装在传动轴靠近第四轴承座的轴肩处，光电开关安装在第四轴承座上；热敏电阻安装在超声电机上；作为本发明的进一步优选，负载轮盘和负载支撑轴通过键连接，滑槽的长度为负载轮盘直径的0.4-0.8倍；作为本发明的进一步优选，前述的偏心配重块为圆柱形结构，其中心开设圆形通孔，选用钨钢或钨铜合金材料制作；在负载轮盘两侧对称的滑槽内分别安装一个偏心配重块，固定螺栓由其中一侧的偏心配重块穿过，通过螺母与另一侧偏心配重块固定连接；通过调整螺栓径向移动偏心配重块的位置，可改变偏心配重块中心与负载轮盘中心的偏心距，以达到调节偏心配重块所产生的最大扭矩的目的。作为本发明的进一步优选，前述的套筒结构为空心圆柱体结构，其内径大于第一联轴器的外径，以保证电机轴、电机轴套、第一联轴器和传动轴的正常转动。使用上述测试平台的具体操作方法如下：第一步：将超声电机的电机轴插入到电机轴轴套中，并将超声电机通过电机安装板上的安装孔固定在电机安装板上；第二步：将两块相同大小的偏心配重块对称布置在负载轮盘滑槽的两侧，然后将固定螺栓穿过偏心配重块中心的圆形通孔和负载轮盘，并按照实际工况要求在滑槽中沿径向移动固定螺栓，调整偏心距，设置好最大负载扭矩，然后旋紧固定螺母，固定好偏心配重块的位置；第三步：按照具体的工况要求给定电机转速、工作时长与停止时长，并通过上位机将指令发送到下位机，以控制超声电机工作；第四步：启动超声电机，在超声电机运行过程中，输出扭矩由压力传感器测得的压力值乘以超声电机的电机轴与螺钉孔的水平距离，固定在传动轴上的光电开关片的开关片在与超声电机的电机轴同步转动时，安装在第五轴承座上的光电开关通过光电开关片的开关片的旋转测得超声电机的运行速度，超声电机温度由紧贴于电机外壳上的热敏电阻测得；以上数据通过上位机显示并同步储存在计算机中，以便在进行寿命测试的同时分析超声电机运行过程中各项机械特性的变化。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。本申请中所述的“和或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

权利要求：1.一种超声电机寿命测试平台，包括基座，在基座上安装超声电机，在超声电机的电机轴上套设电机轴轴套，其特征在于：还包括传动轴，其一端通过第一联轴器与电机轴轴套连接，另一端通过第二联轴器与可变负载模块相连通，通过可变负载模块实现负载连续可变；还包括电机安装板，其中心位置布设套筒结构，套筒结构包覆套设在第一联轴器与电机轴轴套相连接位置处，且套筒结构、第一联轴器和电机轴轴套三者同轴安装；还包括机械特性测量模块，其用于测量超声电机运行时的扭矩、转速和温度。2.根据权利要求1所述的超声电机寿命测试平台，其特征在于：前述的可变负载模块包括负载轮盘，其圆心位置穿插负载支撑轴，在负载轮盘上沿着径向开设两条相对负载轮盘圆心对称的滑槽，在负载轮盘两侧对称的滑槽内安装至少一个偏心配重块，且偏心配重块的总个数为2的倍数。3.根据权利要求2所述的超声电机寿命测试平台，其特征在于：前述的负载支撑轴两端分别安装第一轴承座和第二轴承座，负载支撑轴通过第一轴承座和第二轴承座支撑。4.根据权利要求1所述的超声电机寿命测试平台，其特征在于：还包括第三轴承座和第四轴承座，分别安装在传动轴两端；电机安装板的套筒结构通过轴承配合安装在第五轴承座上。5.根据权利要求4所述的超声电机寿命测试平台，其特征在于：前述的机械特性测量模块包括压力传感器、光电开关片、光电开关和热敏电阻，压力传感器的顶部通过螺钉与电机安装板侧边固定连接，其底部通过传感器支架固定在基座上；光电开关片通过固定螺母安装在传动轴靠近第四轴承座的轴肩处，光电开关安装在第四轴承座上；热敏电阻安装在超声电机上。6.根据权利要求2所述的超声电机寿命测试平台，其特征在于：负载轮盘和负载支撑轴通过键连接，滑槽的长度为负载轮盘直径的0.4-0.8倍。7.根据权利要求2所述的超声电机寿命测试平台，其特征在于：前述的偏心配重块为圆柱形结构，其中心开设圆形通孔，选用钨钢或钨铜合金材料制作；在负载轮盘两侧对称的滑槽内分别安装一个偏心配重块，固定螺栓由其中一侧的偏心配重块穿过，通过螺母与另一侧偏心配重块固定连接。8.根据权利要求1所述的超声电机寿命测试平台，其特征在于：前述的套筒结构为空心圆柱体结构，其内径大于第一联轴器的外径。

百度查询： 南京航空航天大学 一种超声电机寿命测试平台

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