本发明专利技术涉及电机检测技术领域，具体公开了一种推进电机推力、转速和转矩检测系统及检测方法。检测方法是基于气浮直线轴承设计检测机构，布置力和转矩检测传感器，实现力和转矩同步检测；转矩的检测基于作用与反作用转矩平衡原理，采用双对称转矩臂拉压差动测量方式。基于推进电机推力、转速和转矩检测方法的检测系统，利用上位机发送速度指令，微处理器输出下达PWM指令至电子调速器，控制旋叶推进机的电机按调速要求旋转，采集电机的输出力及转矩、转速、电压电流等参数并最终上载至上位机进行数据处理、实时显示、存储数据于本地和云端。本发明专利技术同步检测参数多、成本低、检测精度和检测效率高。效率高。效率高。
【技术实现步骤摘要】
一种推进电机推力、转速和转矩检测系统及方法
[0001]本专利技术涉及电机检测
，尤其是涉及一种推进电机推力、转速和转矩检测系统及方法。
技术介绍
[0002]推进电机搭配桨叶组成的旋叶推进电机是桨叶飞行器的直接动力来源，其性能利用及参数优化配置将直接影响飞行器的能源消耗、续航能力、飞控性能、航行安全和使用寿命，因此，检测电机搭配不同桨叶的输出力和转矩，以及力、转矩与电压、电流、转速之间的关系，对判断电机是否满足飞行器动力要求，降低飞行器飞行的能源损耗，提高续航能力、飞控性能、航行安全和使用寿命具有重要的意义，是桨叶和电机匹配选型、参数最优配置、准确评估和充分利用电机性能实现实时最优调控的关键。
[0003]现有桨叶飞行器的电机性能检测设备检测参数单一，检测转矩使用的转矩传感器体积大而导致检测设备体积大、附加惯量大、振动大、检测精度低、检测效率低和成本高等一系列问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出了一种推进电机推力、转速和转矩检测系统及方法。
[0005]根据本专利技术第一方面实施例的推进电机推力、转速和转矩检测系统，其中包括：推进电机试验台架，设置有旋转编码器，拉压力传感器，力传感器，其中推进电机搭配桨叶，还包括检测和信号处理电路：微处理器，所述微处理器与推进电机试验台架的旋转编码器电连接，用于对转速信号进行采集；调理放大模块，所述调理放大模块与推进电机试验台架的拉压力传感器、力传感器电连接，用于对检测的力信号、转矩信号进行调理放大；数据采集卡，所述数据采集卡与调理放大模块电连接，用于对调理放大后的力信号、转矩信号进行A/D转换并进行数据采集；上位机，所述上位机与数据采集卡和微处理器电连接，用于实现力、转矩和转速的数据处理、实时显示和数据存储；电子调速器，所述电子调速器与微处理器电连接，用于接收微处理器的PWM指令对推进电机进行调速控制。
[0006]根据本专利技术的一些实施例，其中所述推进电机试验台架包括：推进电机，所述推进电机输出驱动轴贯穿推进电机本体，一端安装有桨叶；电机过渡座，与推进电机本体连接；轴承芯轴，所述轴承芯轴端部与法兰盘连接，靠近法兰盘的轴承芯轴外壁对称安装有转矩臂；
旋转编码器，固定安装在与所述轴承芯轴连接的法兰盘的端面，远离桨叶的输出驱动轴末节通过联轴节与所述旋转编码器同轴联接；轴承座，所述轴承座内安装有气浮直线轴承，所述轴承芯轴穿过所述气浮直线轴承并与所述气浮直线轴承间隙适配连接，在气浮直线轴承内腔高压气体作用下，轴承芯轴自动悬浮在气浮直线轴承的中心；靠近转矩臂的轴承座端面对称安装有传感器支架，采用气浮直线轴承实现力、转矩检测所需的移动和旋转自由度；拉压力传感器，一端固定连接至传感器支架侧壁，另一端固定连接U型槽连接件，所述转矩臂分别对应嵌入所述U型槽连接件的U型槽内，在电机转动时，根据作用转矩与反作用转矩平衡的原理，双对称转矩臂分别在相应的拉压力传感器上产生拉力和压力，形成双对称转矩臂拉压差动测量，测得电机转矩的大小；底座，所述底座内部为空腔结构，顶部外表面安装有轴承座，所述底座的空腔内设有力传感器，所述力传感器一端与底座底面固定连接，另一端与远离转矩臂的轴承芯轴端面固定连接。
[0007]根据本专利技术实施例的推进电机推力、转速和转矩检测系统，采用动静摩擦极小的气浮直线轴承来实现力和转矩同步检测所需的移动和旋转自由度，最大限度降低动静摩擦对检测精度的影响，实现了同步检测力和转矩的功能，解决了现有设备只能单独检测桨叶飞行器的电机的力或转矩的缺陷。利用作用转矩与反作用转矩平衡的原理和双对称转矩臂拉压差动测量，解决了现有桨叶飞行器的电机利用转矩传感器检测转矩存在的体积大、附加惯量大、振动大、检测精度低、检测效率低和成本高的系列问题，具备结构简单、体积小、动静摩擦小、振动小、检测精度高、同步检测参数多、检测效率高和成本低等优点。
[0008]根据本专利技术第二方面实施例的推进电机推力、转速和转矩检测系统，其中检测和信号处理电路还包括：三相检测专用模块，所述三相检测专用模块设置于所述推进电机试验台架的推进电机内，用于采集推进电机的工作电压、工作电流信号；电流检测模块，所述电流检测模块与三相检测专用模块测电流接口电连接，所述电流检测模块与上位机电连接，用于将采集到的电流数据上载至上位机；电压检测模块，所述电压检测模块与三相检测专用模块测电压接口电连接，所述电压检测模块与上位机电连接，用于将采集到的电压数据上载至上位机。
[0009]根据本专利技术的一些实施例，通过电压前置处理电路对电压信号进行检测，通过光耦隔离电路和电压输出处理电路对电压信号进行调理放大，采用DSP高精度A/D外设进行模数转换，测得电机的工作电压；根据本专利技术的一些实施例，通过电流前置处理电路对电流信号进行检测，通过光耦隔离电路和电流输出处理电路对电流信号进行调理放大，采用DSP高精度A/D外设进行模数转换，测得电机的工作电流。
[0010]根据本专利技术的一些实施例，远离桨叶的所述电机过渡座底面连接有橡胶减震座，所述橡胶减震座与轴承芯轴通过法兰盘连接，可以减小和隔离推进电机的振动，提高数据检测的准确性；所述旋转编码器安装在所述法兰盘上端面，远离桨叶的输出驱动轴末节通过联轴节与所述旋转编码器同轴联接，用于检测推进电机的输出转速，推进电机通过橡胶减震座、
法兰盘联接在带双对称转矩臂的轴承芯轴上端作为动力端，轴承芯轴的另一端通过螺柱联接力传感器作为承载端，在推进电机旋转时通过力传感器检测推进电机输出力的大小。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，靠近电机过渡座的轴承芯轴的所述转矩臂端设有滚针与U型槽连接件的U型槽侧面接触，便于在推进电机旋转时，利用作用转矩与反作用转矩平衡的原理，通过双对称转矩臂及其滚针进行拉压差动测量，准确检测出推进电机的转矩。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，轴承座与底座通过直角支架联接在一起。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述底座上表面安装有流线型的整流罩，用于包覆除桨叶外的各影响检测工作旋叶气流特性的所有部件，减小非正常流体阻力对检测精度的影响。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，在桨叶外围还安装有防护罩固定于所述整流罩外壁，用于保障检测工作人员和旋叶的安全。
[0015]根据本专利技术的第三方面实施例的推进电机推力、转速和转矩检测系统，还包括转盘、转位装置和伺服电机，所述转盘一端连接在垂直于轴承芯轴的底座侧面，另一端连接转位装置的输出轴，所述转位装置的输入轴与伺服电机动力输出轴同轴连接，便于通过伺服电机驱动转盘带动底座旋转调整推进电机搭配桨叶组成的旋叶推进电机的姿态，可模拟不同姿态下的力和转矩等多参数检测。
[0016]根据本专利技术的第四方面实施例的推进电机推力、转速和转矩检测方法，其中包括如下内容：基于推进电机和气浮直线轴承，设计检测机构，检测机构包括力和转矩检测传感器，形成检测和信号处理电路，搭建推进电机试验台架，推进电机试验台架包括推进电机和气浮直线轴承；推本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种推进电机推力、转速和转矩检测系统，其特征在于，包括：推进电机试验台架（100），设置有旋转编码器，拉压力传感器，力传感器，其中推进电机搭配桨叶，还包括检测和信号处理电路：微处理器（200），所述微处理器（200）与推进电机试验台架（100）的旋转编码器（6）电连接，用于对转速信号进行采集；调理放大模块（300），所述调理放大模块（300）与推进电机试验台架（100）的拉压力传感器（12）、力传感器（18）电连接，用于对检测的力信号、转矩信号进行调理放大；数据采集卡（400），所述数据采集卡（400）与调理放大模块（300）电连接，用于对调理放大后的力信号、转矩信号进行A/D转换并进行数据采集；上位机（500），所述上位机（500）与数据采集卡（400）和微处理器（200）电连接，用于实现力、转矩和转速的数据处理、实时显示和数据存储；电子调速器（600），所述电子调速器（600）与微处理器（200）电连接，用于接收微处理器（200）的PWM指令对推进电机（3）进行调速控制。2.根据权利要求1所述的一种推进电机推力、转速和转矩检测系统，其特征在于，检测和信号处理电路还包括：三相检测专用模块（700），所述三相检测专用模块（700）设置于所述推进电机试验台架（100）的推进电机（3）内，用于采集推进电机（3）的工作电压、工作电流信号；电流检测模块（800），所述电流检测模块（800）与三相检测专用模块（700）测电流接口电连接，所述电流检测模块（800）与上位机（500）电连接，用于将采集到的电流数据上载至上位机（500）；电压检测模块（900），所述电压检测模块（900）与三相检测专用模块（700）测电压接口电连接，所述电压检测模块（900）与上位机（500）电连接，用于将采集到的电压数据上载至上位机（500）。3.一种推进电机推力、转速和转矩检测方法，其特征在于，包括如下内容：基于推进电机（3...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘乐平，唐晓红，邹亚平，何昌，陈炫，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：
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