[发明专利]一种非接触式电机转矩测量方法

说明书

本发明公开了一种非接触式电机转矩测量方法。电机离线状态下电机转轴上设置标记，标记处设置激光探头；电机转轴一端装角度测量盘，测得标记的相对圆周角度位置关系；电机转轴另一端装天平，再测得标记的相对圆周角度位置关系，计算标记处剪切弹性系数；将角度测量盘和天平拆除，与负载同轴连接，再装辅助摆锤，摆钟实验获得转动惯量；电机实际运行过程中，检测各标记的相对圆周角度位置关系，结合剪切弹性系数和转动惯量实时获得负载转矩和电磁转矩。本发明保证了可在长期、各种环境中准确测量电机转矩，不需要对原系统进行任何侵入式改造，在转轴变速时依然能够准确获得电磁转矩和负载转矩。

技术领域

本发明涉及到电机技术领域的一种电机参数测量方法，尤其是涉及了一种非接触式电机转矩测量方法。

背景技术

现如今电机已经得到了广泛的应用，从汽车到航空航天的众多领域，电机都扮演着十分重要的角色。同时，在电机的运行过程中往往需要使电机维持在一定的转速进行工作。目前常用的做法是先通过在线或离线的方式获得电机的实际转速，然后将其与给定转速比较，根据两者间的大小关系调整给定的电机电磁转矩大小。这种方法存在着一个问题，当负载快速变化时，很有可能因为给定转矩滞后的问题产生振荡。

现有文献虽然在获取转矩方面做了许多工作。但现有方法都是基于测得的电压电流推算电磁转矩，进而计算负载转矩。电机在实际运行过程中，电感和电阻都是不可测得的，只能通过估计的方法获得，精确度很低。如果通过加装转矩传感器的方法获得转矩，首先转矩传感器会占用额外的空间，另外转矩传感器基于对获得其中弹性轴的扭转角度来计算转矩。弹性轴只在出厂时进行标定，在长期使用过程中轴的性能会发生变化，因此无法保证其准确性。此外，转矩传感器只能获得作用在其上的扭矩力偶，当电磁转矩和负载转矩不平衡时，转矩传感器无法给出判断。

发明内容

本发明的目的是，提出了一种非接触式电机转矩测量方法。在电机离线状态下对其转轴各段的剪切弹性系数进行准确标定，对整个传动装置的转动惯量进行准确标定，并在电机在线运行状态下根据转轴扭转角度计算出负载转矩和电磁转矩。

本发明采用的技术方案是：

步骤1，在电机离线状态下，在电机转轴上若干处设置标记，并在标记位置处安装用于标记在电机转轴周向上的相对圆周角度位置关系的激光探头；电机离线状态是指电机未工作状态。

具体实施中的标记可以为一条短刻线或者一个标记点。

步骤2，在电机转轴的一端同轴安装一个角度测量盘，利用角度测量盘旋转电机转轴，通过各标记处的激光探头测得各标记在电机转轴周向上的相对圆周角度位置关系；

步骤3，在电机转轴的另一端再安装上一个天平，天平上放置砝码，利用角度测量盘旋转电机转轴，通过各标记处的激光探头测得各标记在电机转轴周向上的相对圆周角度位置关系，进而结合步骤2的结果计算获得电机转轴各标记处的剪切弹性系数；

步骤4，将电机转轴两端上的角度测量盘和天平拆除，将电机转轴的一端与负载进行同轴连接安装，再在电机转轴的另一端安装一个辅助摆锤，通过摆钟实验获得整个电机转轴的转动惯量；

具体实施中的负载采用另一个电机。

步骤5，在电机实际运行过程中，在电机转轴旋转时通过各标记处的激光探头实时检测各标记在电机转轴周向上的相对圆周角度位置关系，进而结合步骤3获得的剪切弹性系数和步骤4获得的转动惯量实时处理获得负载转矩和电磁转矩。

当电机转轴所受的力偶相等时，电机转轴维持原先转动速度，此时电磁转矩等于负载转矩。当电机转轴所受的力偶不平衡时，电机转轴会变速运动，此时可以根据加速度来分别计算出电磁转矩和负载转矩。