电机参数测量系统论文和设计-刘新圆

全文摘要

本实用新型公开一种电机参数测量系统，该系统包括电机性能测试仪和测功机，电机性能测试仪包括第一控制单元、加载输出单元和第二控制单元，第一控制单元的输入端与上位机连接，用于接收上位机输出的控制指令，并转换为对应的加载控制信号后输出；加载输出单元的输入端与第一控制单元连接，将加载控制信号转换为加载驱动信号输出；第二控制单元的输入端与第一控制单元输出端连接，用于监测待测电机输入的电压和电流；测功机与待测电机连接，测功机与第一控制单元通讯连接，获取待测电机的转速、转矩及输出功率，并输出至第一控制单元。本实用新型解决了电机参数测量的测试准确性问题。

主设计要求

1.一种电机参数测量系统，其特征在于，该系统包括：电机性能测试仪，所述电机性能测试仪包括：第一控制单元，所述第一控制单元的输入端与上位机连接，所述第一控制单元用于接收上位机输出的控制指令，并转换为对应的加载控制信号后输出；加载输出单元，所述加载输出单元的输入端与所述第一控制单元连接，所述加载输出单元，用于将所述加载控制信号转换为加载驱动信号输出；第二控制单元，所述第二控制单元的输入端与所述第一控制单元输出端连接，所述第二控制单元用于监测待测电机输入的的电压和电流；测功机，所述测功机与所述第一控制单元通讯连接，接收所述加载输出单元输出的加载驱动信号，所述测功机与所述待测电机连接，所述测功机用于获取所述待测电机的转速、转矩及输出功率，并输出至所述第一控制单元。

设计方案

1.一种电机参数测量系统，其特征在于，该系统包括：

电机性能测试仪，所述电机性能测试仪包括：第一控制单元，所述第一控制单元的输入端与上位机连接，所述第一控制单元用于接收上位机输出的控制指令，并转换为对应的加载控制信号后输出；

加载输出单元，所述加载输出单元的输入端与所述第一控制单元连接，所述加载输出单元，用于将所述加载控制信号转换为加载驱动信号输出；

第二控制单元，所述第二控制单元的输入端与所述第一控制单元输出端连接，所述第二控制单元用于监测待测电机输入的的电压和电流；

测功机，所述测功机与所述第一控制单元通讯连接，接收所述加载输出单元输出的加载驱动信号，所述测功机与所述待测电机连接，所述测功机用于获取所述待测电机的转速、转矩及输出功率，并输出至所述第一控制单元。

2.如权利要求1所述的电机参数测量系统，其特征在于，所述电机性能测试仪还包括电源接口、加载输出接口、信号输入接口和RS232接口；其中，

所述电源接口具有电源输入端和电源输出端，所述电源输入端连接市电，所述电源输出端与所述待测电机连接，所述加载输出接口与所述电机性能测试仪中的加载输出单元连接，所述信号输入接口与所述测功机连接，所述RS232接口与所述电机性能测试仪的第一控制单元连接。

3.如权利要求1所述的电机参数测量系统，其特征在于，所述电机参数测量系统还包括终端设备，所述终端设备与所述第一控制单元连接，所述第一控制单元还用于将接收的的转速、转矩及输出功率输出至所述终端设备。

4.如权利要求1所述的电机参数测量系统，其特征在于，所述电机参数测量系统还包括多个光耦隔离电路，所述第一控制单元与所述第二控制单元，所述第一控制单元与所述加载输出单元，所述第一控制单元与所述测功机之间均串联设置有一所述光耦隔离电路。

5.如权利要求1所述的电机参数测量系统，其特征在于，所述电机性能测试仪还包括参数显示单元，所述参数显示单元的输入端与所述第一控制单元连接。

6.如权利要求1所述的电机参数测量系统，其特征在于，所述电机性能测试仪还包括按键操作单元，所述按键操作单元的输入端与所述电机性能测试仪的第一控制单元连接，所述按键操作单元，用于调节输出的加载功率。

7.如权利要求1所述的电机参数测量系统，其特征在于，所述测功机包括转矩传感器和转速传感器，用于检测所述待测电机的转矩信号和转速信号，并将转矩信号和转速信号转换成电压信号。

8.如权利要求7所述的电机参数测量系统，其特征在于，所述测功机还包括信号处理单元，所述信号处理单元的第一输入端与所述转矩传感器连接，所述信号处理单元的第二输入端与所述转速传感器，所述信号处理单元用于滤除所述转矩传感器检测到的转矩信号和所述转速传感器检测到的转速信号中的杂波信号。

9.如权利要求1至8任意一项所述的电机参数测量系统，其特征在于，所述电机参数测量系统还包括测试夹具，所述测试夹具用于夹持所述待测电机。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电机测量技术领域，特别涉及一种电机参数测量系统。

背景技术

随着社会经济的发展，人民生活消费的升级，越来越多的人开始关注口腔健康，牙科医疗设备市场显示出蓬勃快速发展的趋势。越来越多的厂家加入牙科设备的研发，由此而来的产品检测的需求也越来越多。其中有很多的牙科设备是通过内部电机转动来带动金属尖，以达到清洗，微创，治疗等效果，然而要按照标准IEC 80601-2-60的要求来进行电机带载的测试，通过人工控制加载功率及时间的方法可能会导致测试结果偏差较大，不利于有效控制测试过程。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种电机参数测量系统，旨在提高电机参数测量的测试准确性。

为实现上述目的，本实用新型提出的电机参数测量系统，该系统包括：

加载输出单元，所述加载输出单元的输入端与所述第一控制单元连接，所述加载输出单元，用于将所述加载控制信号转换为加载驱动信号输出；

第二控制单元，所述第二控制单元的输入端与所述第一控制单元输出端连接，所述第二控制单元用于监测所述待测电机输入的电压和电流；

测功机，所述测功机与所述第一控制单元通讯连接，接收所述加载输出单元输出的加载驱动信号，所述测功机与所述待测电机连接连接，所述测功机用于获取所述待测电机的转速、转矩及输出功率，并输出至所述第一控制单元。

可选地，所述电机性能测试仪还包括电源接口、加载输出接口、信号输入接口和RS232接口；其中，

可选地，所述电机参数测量系统还包括终端设备，所述终端设备与所述第一控制单元连接，所述第一控制单元还用于将接收的的转速、转矩及输出功率输出至所述终端设备。

可选地，所述电机参数测量系统还包括多个光耦隔离电路，所述第一控制单元与所述第二控制单元，所述第一控制单元与所述加载输出单元，所述第一控制单元与所述测功机之间均串联设置有一所述光耦隔离电路。

可选地，所述电机性能测试仪还包括参数显示单元，所述参数显示单元的输入端与所述第一控制单元连接。

可选地，所述电机性能测试仪还包括按键操作单元，所述按键操作单元的输入端与所述电机性能测试仪的第一控制单元连接，所述按键操作单元，用于调节输出的加载功率。

可选地，所述测功机包括转矩传感器和转速传感器，用于检测所述待测电机的转矩信号和转速信号，并将转矩信号和转速信号转换成电压信号。

可选地，所述测功机还包括信号处理单元，所述信号处理单元的第一输入端与所述转矩传感器连接，所述信号处理单元的第二输入端与所述转速传感器，所述信号处理单元用于滤除所述转矩传感器检测到的转矩信号和所述转速传感器检测到的转速信号中的杂波信号。

可选地，所述电机参数测量系统还包括测试夹具，所述测试夹具用于夹持所述待测电机。

本实用新型电机参数测量系统通过采用电机性能测试仪和测功机，并在电机性能测试仪中设置第一控制单元，并接收上位机输出的控制指令，再转换为对应的加载控制信号后输出至加载输出单元的输入端，从而将所述加载控制信号转换为加载驱动信号，以驱动测功机工作；同时在电机性能测试仪中设置第二控制单元，以监测所述待测电机输入的电压和电流；本实用新型还通过来获取所述待测电机的转速、转矩及输出功率，并输出至所述第一控制单元，从而实现对待测电机的测试。即是在电机参数测量系统中，电机性能测试仪通过调节输出的励磁电流的大小来调节驱动测功机的加载功率对待测电机进行加载，通过电机性能测试仪调节在一定时间内加载一定功率，再转换成加载驱动信号输出到测功机，再由测功机对待测电机进行加载，此时待测电机驱动制动器转动，制动器施加励磁电流后，其内外定子通过转子对待测电机施加制动转矩，同时制动器微偏转使转矩传感器产生微应变，由转矩传感器把转矩信号转换成电信号，同时由转速传感器把转速信号转换成电信号，通过终端设备输出转速、转矩及功率在显示器上显示，并可以通过终端设备设置加载功率及加载时间等加载参数控制电机参数测量系统。本实用新型技术方案减小了电机参数测量的测试偏差，提高了测试准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电机参数测量系统一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型电机参数测量系统中电机性能测试仪一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及可点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种电机参数测量系统，应用于牙科医疗设备市场，由此就会涉及到牙科医疗设备的产品检测，目前很多的牙科医疗设备是通过内部电机转动来带动金属尖实现清洗，微创，治疗等效果，然而需要按照标准IEC80601-2-60的要求来进行电机带载的测试，现有的是通过人工控制加载功率及时间的方法来进行电机带载测试，人工控制即是将牙科医疗设备中的电机用钳子固定使转子完全卡住，通过这样的人工控制方式可能会损坏电机，同时会导致测试结果的偏差较大，降低了电机测试的准确性。

为了解决上述问题，在本实用新型一实施例中，如图1和图2所示，该电机参数测量系统包括：

电机性能测试仪110，所述电机性能测试仪110包括：第一控制单元210，所述第一控制单元210的输入端与上位机连接，所述第一控制单元210用于接收上位机输出的控制指令，并转换为对应的加载控制信号后输出；

加载输出单元220，所述加载输出单元220的输入端与所述第一控制单元210连接，所述加载输出单元220，用于将所述加载控制信号转换为加载驱动信号输出；

第二控制单元230，所述第二控制单元230的输入端与所述第一控制单元210输出端连接，所述第二控制单元230用于监测所述待测电机130输入的电压和电流；

测功机120，所述测功机120与所述第一控制单元210通讯连接，接收所述加载输出单元220输出的加载驱动信号，所述测功机120与所述待测电机130连接，所述测功机120用于获取所述待测电机130的转速、转矩及输出功率，并输出至所述第一控制单元210。

本实施例中，对于电机参数测量系统中，电机性能测试仪110与测功机120连接，也即是电机性能测试仪110中的第一控制单元210与测功机120连接，测功机120与待测电机130连接，待测电机130与电机性能测试仪110连接，其中，电机性能测试仪110中的第一控制单元210与上位机连接。可以理解的是，上位机中可以设置有电机测试的软件系统，以及操作界面，用户可以通过上位机的操作界面来设置待测电机130测试的控制指令，控制指令可以包括测试时间、测试功率等，第一控制单元210在接收到上述控制指令后，将控制指令转换为对应的加载控制信号后通过加载控制单元220将加载控制信号转换为加载驱动信号，再通过驱动控制测功机120对待测电机进行加载控制。

本实施例中，电机性能测试仪110可以根据上位机输出的控制指令调节输出的励磁电流的大小来调节驱动测功机120的加载功率对待测电机进行加载，通过电机性能测试仪110调节在一定时间内加载一定功率，再转换成加载驱动信号输出到测功机120，再由测功机120对待测电机130进行加载，此时待测电机驱动制动器转动，制动器施加励磁电流后，其内外定子通过转子对待测电机130施加制动转矩，同时制动器微偏转使转矩传感器产生微应变，由转矩传感器把转矩信号转换成电信号，同时由转速传感器把转速信号转换成电信号，可以理解的是，测功机120可以获取待测电机130的转速、转矩及输出功率，并输出至第一控制单元210，以达到检测到的测量值可以在电机性能测试仪110上显示，还可以通过终端设备输出转速、转矩及功率在显示器上显示，以此实现电机性能测试仪110控制测功机120驱动待测电机130的加载，提高了电机参数测量的测试准确性。

为实现上述电机参数测量系统，如图1所示，电机性能测试仪110、测功机120和终端设备140还分别连接市电，以此实现市电为电机性能测试仪110和测功机120供电，可以理解的是，此处的电机性能测试仪110连接市电，电机性能测试仪110与待测电机130连接，即是待测电机130是由其主机供电以实现正常工作。

本实施例中，如图2所示，电机性能测试仪110内部是以单片机为核心，可以理解的是，这里可以扩展程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、I\/O接口、定时\/计数器、A\/D转换器、脉冲发生器、稳压电源等组成一专用的微机应用系统。也即是电机性能测试仪110中的第一控制单元210可以为单片机，加载输出单元220、第二控制单元230、测功机120都与第一控制单元210相连接，以实现电机性能测试仪110中的第一控制单元210对整个电机参数测量系统的控制调节。其中，加载输出单元220可以通过DA转换芯片将第一控制单元210输出的加载量数字信号转换为模拟信号，加载输出以实现通过测功机120对待测电机130的加载控制，第二控制单元230的输入端与第一控制单元210输出端连接，第二控制单元230可以是电压电流功率MCU，实现监测待测电机130输入的电压、电流及功率，需要说明的是，电压电流功率MCU可以是单片机，也可以是实现同样功能的其他芯片单元，此处不做限定，电机工作电源输入到第二控制单元230，再通过第二控制单元230输出电机工作电源，可以理解的是，通过此处的第二控制单元230，也即是电压电流功率计量MCU即可监测待测电机130的电压、电流及功率。

进一步地，加载输出单元220与第一控制单元210、第二控制单元230与第一控制单元210、测功机120与第一控制单元210之间设置有光耦隔离电路，可以理解的是，光耦隔离电路中的发光器件可以是IR LED，光接收器件可以是光敏二极管、光敏三极管、达林顿管、光集成电路等类型，此处不做限定；光耦隔离电路使加载输出单元220与第一控制单元210、第二控制单元230与第一控制单元210、测功机120与第一控制电路210之间分别隔离起来，使之没有电的直接连接，防止因有电的连接而引起的干扰。

本实施例中，所述电机性能测试仪110还包括电源接口、加载输出接口、信号输入接口和RS232接口；其中，

所述电源接口具有电源输入端和电源输出端，所述电源输入端连接市电，所述电源输出端与所述待测电机连接，所述加载输出接口与所述电机性能测试仪中的加载输出单元连接，所述信号输入接口与所述测功机连接，所述RS232接口与所述电机性能测试仪的第一控制单元连接，可以理解的是，电源接口的电源输入端即是电机性能测试仪的输入端，以达到市电直接为电机性能测试仪供电；电源接口的电源输出端与待测电机连接，待测电机通过连接电机性能测试仪，也即是待测电机由其本身主机供电；加载输出接口是为了传输电机性能测试仪调节的加载量通过加载控制测功机，以达到控制待测电机的加载；信号输入接口是通过测功机获取的转速、转矩及输出功率，以输入到电机性能测试仪的第一控制单元。

进一步地，所述电机参数测量系统还包括终端设备，所述终端设备与所述第一控制单元连接，所述第一控制单元还用于将接收的的转速、转矩及输出功率输出至所述终端设备。可以理解的是，终端设备与电机性能测试仪中的第一控制单元连接，第一控制单元将接收的各项待测电机参数上传到终端设备；进一步地，终端设备也可以预先设置第一控制单元输出的励磁电流，也即是终端设备可以预先设置好电机性能测试仪控制测功机驱动待测电机的加载量，以实现终端设备对电机参数测量系统的控制，提高了电机参数测量的测试准确性。

需要说明的是，通过终端设备可以实现IEC 80601-2-60标准对于牙科医疗设备中电机的测试要求：给待测电机持续定速带载7.5W，转速可调，工作时间可调，暂停时间可调，循环次数可调，需要说明的是，至少能实现持续带载30s，暂停9min，循环4次，也能实现持续带载30min，给电机持续定速带载16W，转速可调，工作时间不限。本实施例通过终端设备对待测电机的加载功率、加载时间、定值负载和对所述电机进行堵转故障测试；终端设备可以是电脑、嵌入式计算机、手机、平板等，此处不做限定，此处的终端设备和上述实施例中的上位机可以是相同设备。

本实施例中，电机性能测试仪110还包括参数显示单元240，所述参数显示单元240与所述电机性能测试仪110的第一控制单元210连接，可以理解的是，参数显示单元240可以显示测功机上待测电机130的电压、电流、功率、功率因素、频率、转矩、转速、输出功率和效率；测功机120是相当于介入到电机性能测试仪110与待测电机130之间对待测电机130进行加载测试，也即是电机性能测试仪110直接与测功机130连接，也直接与待测电机130连接，电机性能测试仪110是测功机120的二次仪表，因此电机性能测试仪110中的参数显示单元240可以显示测功机120上待测电机130的各项参数。电机性能测试仪110还包括按键操作单元250，所述按键操作单元250与所述电机性能测试仪110的第一控制单元210连接，可以理解的是，按键操作单元250中的按键可以是机械按钮，也可以是旋钮，可以对电机性能测试仪110的运行及各项输出参数进行控制调节，也即是实现电机性能测试仪110的运行、停止、开\/关、定点、锁存、清零、参数设定等，以此实现了电机参数测量系统的操作简单，设置方便。

需要说明的是，对于各个按键的具体实现功能例如：

运行：控制电机性能测试仪内部继电器闭合，通过内部继电器控制待测电机运行。

停止：控制电机性能测试仪内部继电器断开，通过内部继电器控制待测电机停止。

开\/关：通过电机性能测试仪控制测功机实现待测电机进入和退出加载状态。

定点：通过电机性能测试仪控制待测电机加载到设定的转矩点，前提是待测电机可以达到这个转矩点。

锁存：将电机性能测试仪显示值锁住，便于手工记录。

清零：通过电机性能测试仪将待测电机加载参数全部清为零。

设定：进入电机性能测试仪设定界面并可以在设定项中进行选择。如：在设定状态下增加当前光标闪动的数值、在设定状态下移动当前光标闪动的位置、确定当前设定值退出设定界面和选择加载量的量程。

加载：对待测电机进行加载，加载量按选择的量程来定。

减载：对待测电机进行减载，减载量按选择的量程来定。

励磁电流调节：对待测电机的励磁电流进行加减调节。

上述实施例中，在电机参数测量系统中，通过电机性能测试仪、测功机和电机之间的连接，电机性能测试仪通过第一控制单元、加载输出单元设定加载参数控制测功机加载量的输出以驱动测功机对待测电机的加载，并检测其各项加载参数，即是电机性能测试仪可以通过调节输出的励磁电流的大小来调节驱动测功机的加载功率对待测电机进行加载，通过电机性能测试仪调节在一定时间内加载一定功率，再转换成加载驱动信号输出到测功机，再由测功机对待测电机进行加载，此时待测电机驱动制动器转动，制动器施加励磁电流后，其内外定子通过转子对待测电机施加制动转矩，同时制动器微偏转使转矩传感器产生微应变，由转矩传感器把转矩信号转换成电信号，同时由转速传感器把转速信号转换成电信号，可以通过终端设备输出转速、转矩及功率在显示器上显示，并可以通过终端设备设置加载参数控制电机参数测量系统。通过测功机检测待测电机的转矩信号和转速信号及控制所述待测电机加载，本实用新型通过第一控制单元接收上位机设置的控制指令，并转为对应的加载驱动信号控制测功机对待测电机进行加载，在对待测电机参数测量的过程中无需手动操作测试仪及人工控制待测电机，既可以完成对待测电机的测试，从而减小了电机参数测量的测试偏差，提高了测试准确性。

在一实施例中，所述测功机包括转矩传感器和转速传感器，用于检测所述待测电机的转矩信号和转速信号，并将转矩信号和转速信号转换成电压信号。可以理解的是，这里将转矩信号和转速信号转换成电压信号可以通过AD转换芯片实现，直接将检测到的转矩信号和转速信号转换成电压信号，以传输到电机性能测试仪的第一控制单元。

本实施例中，如图2所示，所述测功机还包括信号处理单元260，所述信号处理单元260的第一输入端与所述转矩传感器连接，所述信号处理单元260的第二输入端与所述转速传感器，所述信号处理单元260用于滤除所述转矩传感器检测到的转矩信号和所述转速传感器检测到的转速信号中的杂波信号。可以理解的是，转矩传感器检测到的转矩信号可以通过电压信号滤波处理以滤除杂波，转速传感器检测到的转速信号可以通过脉冲信号毛刺处理以滤除杂波，这里滤除杂波的方式不限于是电压信号滤波处理和脉冲信号毛刺处理，也可以是其他可以达到滤出杂波的方式。以此防止电路产生瞬间的错误输出，造成逻辑功能的瞬时紊乱，防止电机性能测试仪中的第一控制单元检测转矩信号和转速信号时出现干扰。

本实施例中，所述转矩传感器为悬梁式力矩传感器，所述转速传感器为非接触式红外光电转速传感器。以此实现测功机的高灵敏度，负载转矩稳定性好，无电刷滑环结构，使用寿命长。

在一实施例中，电机参数测量系统中测功机的转子为空心杯磁滞材料结构，具有体积小、惯量轻、制动平稳、无冲击、噪声低、测试转速高等特点，实现电机参数测量系统的整体性能的提高。

在一实施例中，所述电机参数测量系统还包括测试夹具，所述测试夹具用于夹持所述待测电机。可以理解的是，测试夹具可以用于夹持牙科手机手柄，牙科手机手柄的待测电机设置于牙科手机手柄的内部，测试夹具用于夹持所述待测电机即是用于夹持牙科手机手柄，可以夹持不同尺寸的牙科手机手柄，以达到应用于牙科医疗设备不同尺寸的直机及弯机手机手柄。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接\/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

设计图

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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