CN109143068B - 一种带环境仓高速电机测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带环境仓高速电机测试系统，可以解决传统的测试系统所采用的直连结构的转速覆盖范围小，不能满足当前的发展趋势；测试系统整体安装在大型铸铁平台上，对试验室基础要求较高；由于轴系没有完全动平衡结构，高速旋转时的振动速度较大，严重降低了轴承和测功机的使用寿命；由于试验工装和测试系统主机部分没有很好的隔离，不能进行瞬态高低温交变测试；中间轴承支承采用水冷，轴承摩擦损失大，使用寿命低；堵转机构没有位置检测功能，容易误操作；防护装置没有闭合检测功能；轴系没有实时动态振动监测功能，不能及时反映系统的机械故障；包括减震器、高速测功机、高速测功机安装底座、高速测功机高度调整垫片。

Description

一种带环境仓高速电机测试系统

技术领域

本发明涉及一种高速电机测试系统，具体涉及一种带环境仓高速电机测试系统。

背景技术

传统的电动汽车驱动电机和控制器的测试系统一般采用普通电机加增速箱的结构或测功机直连结构，但转速不超过15000rpm。系统所采用的直连结构的转速覆盖范围小，不能满足当前的发展趋势；测试系统整体安装在大型铸铁平台上，对试验室基础要求较高；由于轴系没有完全动平衡结构，高速旋转时的振动速度较大，严重降低了轴承和测功机的使用寿命；由于试验工装和测试系统主机部分没有很好的隔离，不能进行瞬态高低温交变测试；中间轴承支承采用水冷，轴承摩擦损失大，使用寿命低；堵转机构没有位置检测功能，容易误操作；防护装置没有闭合检测功能；轴系没有实时动态振动监测功能，不能及时反映系统的机械故障；轴系对中难度大，需要不断的调整对中，且同轴度低；拆卸后，需要重新调整对中；不具备实时动态道路负载模拟功能，由于通信速率和上位机控制的方式，不能进行瞬态测试；统安装底座不具备固有频率调整功能，不能有效避开共振区域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带环境仓高速电机测试系统，可以解决传统的测试系统所采用的直连结构的转速覆盖范围小，不能满足当前的发展趋势；测试系统整体安装在大型铸铁平台上，对试验室基础要求较高；由于轴系没有完全动平衡结构，高速旋转时的振动速度较大，严重降低了轴承和测功机的使用寿命；由于试验工装和测试系统主机部分没有很好的隔离，不能进行瞬态高低温交变测试；中间轴承支承采用水冷，轴承摩擦损失大，使用寿命低；堵转机构没有位置检测功能，容易误操作；防护装置没有闭合检测功能；轴系没有实时动态振动监测功能，不能及时反映系统的机械故障；轴系对中难度大，需要不断的调整对中，且同轴度低；拆卸后，需要重新调整对中；不具备实时动态道路负载模拟功能，由于通信速率和上位机控制的方式，不能进行瞬态测试；统安装底座不具备固有频率调整功能，不能有效避开共振区域的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种带环境仓高速电机测试系统，包括减震器、高速测功机、高速测功机安装底座、高速测功机高度调整垫片、测功机输出轴涨套连接法兰、弹性膜片联轴器一、堵转机构、三个防护罩、中间高速轴承支承、高速轴承座安装底板、扭矩传感器输入连接法兰、扭矩传感器、扭矩传感器锁止机构、扭矩传感器输出连接法兰、弹性膜片联轴器二、被测电机连接轴、安装支架、高低温安装板、过渡安装法兰、高低温环境仓和固定装置，所述底座两侧分别设置有罐沙孔和堵头，所述底座两侧靠近底部位置均有出沙孔和堵头，且所述底座底部安装有减震器，且底座的空腔中加入有铁砂；

所述高速测功机安装底座顶部安装有高速测功机高度调整垫片；

所述高速测功机安装在所述底座顶部，且所述高速测功机与所述底座之间通过固定装置固定，所述高速测功机的输出轴上安装有所述测功机输出轴涨套连接法兰，所述测功机输出轴涨套连接法兰的端面与所述弹性膜片联轴器一连接，所述弹性膜片联轴器一与中间高速轴承座的输入法兰连接，所述测功机输出轴涨套连接法兰和中间高速轴承输入法兰与弹性膜片联轴器一两端面均通过定位台阶止口定位；

所述堵转机构由堵转法兰、堵转法兰固定座和固定销组成，且所述堵转机构顶部安装有防护罩一；

所述中间高速轴承支承的中间高速轴承上安装有轴承温度监控传感器和振动传感器，且所述中间高速轴承支承与所述安装支架之间安装有所述高速轴承座安装底板，所述中间高速轴承支承通过其一端的扭矩传感器输入连接法兰连接扭矩传感器，所述扭矩传感器顶部安装有防护罩二，所述扭矩传感器连接扭矩传感器输出连接法兰，所述扭矩传感器与所述扭矩传感器输出连接法兰之间通过扭矩传感器锁止机构锁紧，所述扭矩传感器输出连接法兰一端连接弹性膜片联轴器二，所述弹性膜片联轴器二一端连接被测电机连接轴，所述被测电机连接轴下方安装防护罩三，所述中间高速轴承支承的输出法兰与所述弹性膜片联轴器一连接；

所述安装支架采用四块厚钢板加工并由螺栓连接而成，所述安装支架的竖直安装板上设置有与所述高低温安装板连接的定位柱，所述定位柱固定连接所述高低温安装板和所述竖直安装板，所述竖直安装板的竖直板定位销和螺栓分别与底板和侧面加强筋板连接固定，所述安装支架侧壁上安装有所述过渡安装法兰，所述过渡安装法兰连接所述高低温环境仓。

优选的，该种带环境仓高速电机测试系统还包括检测系统，所述检测系统包括动力区模块、试验区模块和监控区模块，其中，

所述动力区模块包括测功机控制变频器以及直流双向电源电池模拟器，所述测功机控制变频器内部包括AC-DC和DC-AC，所述测功机控制变频器连接滤波器以及测功机，所述滤波器连接断路器，所述断路器连接变压器，所述直流双向电源电池模拟器连接所述测功机控制变频器以及被测电机控制器；

所述试验区模块包括数据采集箱以及环境仓，所述试验区模块通过所述数据采集箱与所述动力区模块相连接，所述数据采集箱连接所述扭矩传感器、转速传感器、压力传感器、温度传感器、振动传感器以及功率分析仪，所述环境仓内部安装被测电机，所述被测电机连接被测电机控制器以及联轴器，所述联轴器连接扭矩法兰，所述扭矩法兰连接轴承座，所述轴承座连接所述堵转机构，所述堵转机构连接另一个联轴器，另一个所述联轴器连接测功机，所述测功机与所述被测电机均连接冷却系统；

所述监控区模块包括嵌入式实时控制器、计算机以及CAN总线通讯卡，所述监控区模块通过所述嵌入式实时控制器与所述试验区模块、所述动力区模块均相连接，所述CAN总线通讯卡通过所述被测电机控制器与所述被测电机相连接。

优选的，所述检测系统包括两种实现方案，第一种，所述直流双向电源电池模拟器与测功机变频器相互独立，采用此种方案时，所述直流双向电源电池模拟器内部包括AC-DC与DC-DC；第二种，所述直流双向电源电池模拟器的DC-DC与测功机变频器共直流母线结构，采用此种方案时，所述直流双向电源电池模拟器内部只包括DC-DC。

优选的，所述检测系统采用嵌入式实时控制器作为主控系统，与上位机采用以太网通信，实时控制器中预先编制好测试系统的控制程序。

优选的，所述所述底座顶部中心设置有导向定位槽，所述高速测功机安装底座底面设置有定位导向槽；所述高速轴承座安装底板顶部、底部均有导向定位槽，所述导向定位槽与所述安装支架上的导向定位槽连接，所述高速轴承的底部中心设置有导向定位槽，所述导向定位槽的中心平面与所述中间高速轴承支承的轴的中心竖直平面共面；所述安装支架的底板的顶部、底部均设置有定位导向槽，所述安装支架的底板的端面设置有定位销孔，所述安装支架的底板通过底部定位导向槽安装的定位键与底座上的定位导向槽连接。

优选的，所述高速测功机安装底座侧壁上设置有螺纹孔，所述中间高速轴承支承的输入法兰上设置有完全动平衡螺纹孔。

优选的，所述堵转机构有两种安装方式，不进行堵转试验时，堵转法兰安装在中间高速轴承支承的端面，当进行堵转试验时，将堵转法兰移出，将两个堵转键接入中间高速轴承支承的输入法兰上的两个键槽，同时将两个堵转销插入到堵转法兰和堵转法兰固定座的堵转定位孔中，此时即可实现堵转，且在高速轴承座上安装用于检测堵转法兰的位置的接近开关；当进行堵转试验时，堵转试验工位的接近开关检测到堵转法兰入位，同时非堵转工位检测接近开关检测到堵转法兰离位，系统即允许进行堵转测试，当需要进行不同角度的堵转试验时，将堵转销拔出，转动堵转法兰到需要的位置，再将堵转销插入到堵转法兰和堵转法兰固定座的销孔中。

优选的，所述高低温安装板和安装支架安装固定好后，通过安装支架的安装底板为基准直接加工高低温安装板上与被测电机过渡安装法兰连接的定位孔。

优选的，所述测功机控制变频器与嵌入式实时控制器信号连接，测功机控制变频器采用四象限IGBT能量回馈变频器。

优选的，所述直流双向电源电池模拟器与被测电机的控制器连接，计算机与嵌入式实时控制器有线连接。

本发明的有益效果：

1.解决了需要专用试验室基础才能进行高速电机测试的要求，测试系统只用放置在具备5t/m2的平地面上即可进行试验；

2.可以进行电机堵转测试，并且具备堵转法兰位置检测功能，避免系统误操作；

3.可以进行电机和控制器的高低温环境测试和交变环境温度下的测试；

4.可以模拟道路负载，进行动态测试；

5.可以适应不同规格尺寸的高速电机测试；

6.无需特殊安装对中，即可保证同轴度优于0.02mm；

7.可以对高速测功机、轴承支承、被测电机进行实时振动状态检测；

8.无需特殊调整，即可保证测试系统轴系的同轴度优于0.02mm，安装方便，且拆卸后，可以无需重新调整对中，也可以保证轴系的同轴度不变；

9.轴系具备完全动平衡结构，可以方便的进行现场动平衡；

10.前置式扭矩传感器的安装方式，可以更精确的测量试验电机的机械效率，避免中间轴承支承的摩擦功率影响；

11.安全防护装置具备闭合检测功能，防止人为风险；

12.系统具备整体减震功能，可以有效降低系统的振动量；

13.系统底座具备固有频率调节功能，可以根据实际情况，有效调整系统的固有频率，避开共振区域。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明俯视图；

图3为本发明侧视图；

图4为本发明检测系统采用直流双向电源电池模拟器与测功机变频器相互独立方式时的框图；

图5为本发明采用直流双向电源电池模拟器的DC-DC与测功机变频器共直流母线结构方式时的框图。

图中：1、底座；2、减震器；3、高速测功机；4、高速测功机安装底座；5、高速测功机高度调整垫片；6、测功机输出轴涨套连接法兰；7、弹性膜片联轴器一；8、堵转机构；9、防护罩一；10、高速轴承支承；11、高速轴承座安装底板；12、扭矩传感器输入连接法兰；13、扭矩传感器；14、扭矩传感器锁止机构；15、扭矩传感器输出连接法兰；16、弹性膜片联轴器二；17、被测电机连接轴；18、安装支架；19、高低温安装板；20、过渡安装法兰；21、高低温环境仓；22、固定装置；23、防护罩二；24、防护罩三。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5所示，一种带环境仓高速电机测试系统，包括减震器2、高速测功机3、高速测功机安装底座4、高速测功机高度调整垫片5、测功机输出轴涨套连接法兰6、弹性膜片联轴器一7、堵转机构8、三个防护罩、中间高速轴承支承10、高速轴承座安装底板11、扭矩传感器输入连接法兰12、扭矩传感器13、扭矩传感器锁止机构14、扭矩传感器输出连接法兰15、弹性膜片联轴器二16、被测电机连接轴17、安装支架18、高低温安装板19、过渡安装法兰20、高低温环境仓21和固定装置22，底座1两侧分别设置有罐沙孔和堵头，底座1两侧靠近底部位置均有出沙孔和堵头，且底座1底部安装有减震器2，且底座1的空腔中加入有铁砂，可以调整底座1的固有频率，以避免系统共振；

高速测功机安装底座4顶部安装有高速测功机高度调整垫片5，该垫片用于在实际调整试验台轴向中心高时，通过修磨垫片厚度，来调整测功机中心高，以实现测功机和中间高速轴承支承10的中心同高度；

高速测功机3安装在底座1顶部，且高速测功机3与底座1之间通过固定装置22固定，高速测功机3的输出轴上安装有测功机输出轴涨套连接法兰6，测功机输出轴涨套连接法兰6的端面与弹性膜片联轴器一7连接，弹性膜片联轴器一7与中间高速轴承座的输入法兰连接，测功机输出轴涨套连接法兰6和中间高速轴承输入法兰与弹性膜片联轴器一7两端面均通过定位台阶止口定位，以保证同轴；

堵转机构8由堵转法兰、堵转法兰固定座和固定销组成，且堵转机构8顶部安装有防护罩一9；

中间高速轴承支承10起到隔离高速测功机3和被测电机、提高轴系的一阶临界转速的作用，中间高速轴承支承10的中间高速轴承上安装有轴承温度监控传感器和振动传感器，实时监测轴承的状态，且中间高速轴承支承10与安装支架18之间安装有高速轴承座安装底板11，中间高速轴承支承10通过其一端的扭矩传感器输入连接法兰12连接扭矩传感器13，扭矩传感器13顶部安装有防护罩二23，扭矩传感器13连接扭矩传感器输出连接法兰15，扭矩传感器13与扭矩传感器输出连接法兰15之间通过扭矩传感器锁止机构14锁紧，扭矩传感器输出连接法兰15一端连接弹性膜片联轴器二16，弹性膜片联轴器二16一端连接被测电机连接轴17，被测电机连接轴17下方安装防护罩三24，中间高速轴承支承10的输出法兰与弹性膜片联轴器一7连接；

安装支架18采用四块厚钢板加工并由螺栓连接而成，安装支架18的竖直安装板上设置有与高低温安装板19连接的定位柱，定位柱固定连接高低温安装板19和竖直安装板，竖直安装板的竖直板定位销和螺栓分别与底板和侧面加强筋板连接固定，安装支架18侧壁上安装有过渡安装法兰20，过渡安装法兰20连接高低温环境仓21。

该种带环境仓高速电机测试系统还包括检测系统，检测系统包括动力区模块、试验区模块和监控区模块，其中，

动力区模块包括测功机控制变频器以及直流双向电源电池模拟器，测功机控制变频器内部包括AC-DC和DC-AC，测功机控制变频器连接滤波器以及测功机，滤波器连接断路器，断路器连接变压器，直流双向电源电池模拟器连接测功机控制变频器以及被测电机控制器；

试验区模块包括数据采集箱以及环境仓，试验区模块通过数据采集箱与动力区模块相连接，数据采集箱连接扭矩传感器13、转速传感器、压力传感器、温度传感器、振动传感器以及功率分析仪，环境仓内部安装被测电机，被测电机连接被测电机控制器以及联轴器，联轴器连接扭矩法兰，扭矩法兰连接轴承座，轴承座连接堵转机构8，堵转机构8连接另一个联轴器，另一个联轴器连接测功机，测功机与被测电机均连接冷却系统；

监控区模块包括嵌入式实时控制器、计算机以及CAN总线通讯卡，监控区模块通过嵌入式实时控制器与试验区模块、动力区模块均相连接，CAN总线通讯卡通过被测电机控制器与被测电机相连接。

检测系统包括两种实现方案，第一种，直流双向电源电池模拟器与测功机变频器相互独立，采用此种方案时，直流双向电源/电池模拟器内部包括AC-DC与DC-DC；第二种，直流双向电源/电池模拟器的DC-DC与测功机变频器共直流母线结构，采用此种方案时，直流双向电源电池模拟器内部只包括DC-DC。

检测系统采用嵌入式实时控制器作为主控系统，与上位机采用以太网通信，实时控制器中预先编制好测试系统的控制程序。

底座1顶部中心设置有导向定位槽，高速测功机安装底座4底面设置有定位导向槽；高速轴承座安装底板11顶部、底部均有导向定位槽，导向定位槽与安装支架18上的导向定位槽连接，高速轴承的底部中心设置有导向定位槽，导向定位槽的中心平面与中间高速轴承支承10的轴的中心竖直平面共面，通过定位键与高速轴承座安装底板11上表面的定位导向槽连接，通过此种定位方式，可以实现中间高速轴承支承10水平径向位置不变，通过修磨高速轴承座安装底板11，可以调整中间高速轴承支承10的中心高；安装支架18的底板的顶部、底部均设置有定位导向槽，安装支架18的底板的端面设置有定位销孔，定位销孔的位置是以该槽的位置为基准。安装支架18的底板通过底部定位导向槽安装的定位键与底座1上的定位导向槽连接。

高速测功机安装底座4侧壁上设置有螺纹孔，中间高速轴承支承10的输入法兰上设置有完全动平衡螺纹孔，用于轴系现场动平衡时的精确去重。

法兰的圆周方向均布了两个键槽，该键槽与堵转机构8的堵转法兰配合，可以进行被测电机的堵转试验，堵转机构8有两种安装方式，不进行堵转试验时，堵转法兰安装在中间高速轴承支承10的端面，当进行堵转试验时，将堵转法兰移出，将两个堵转键接入中间高速轴承支承10的输入法兰上的两个键槽，同时将两个堵转销插入到堵转法兰和堵转法兰固定座的堵转定位孔中，此时即可实现堵转，且在高速轴承座上安装用于检测堵转法兰的位置的接近开关；当进行堵转试验时，堵转试验工位的接近开关检测到堵转法兰入位，同时非堵转工位检测接近开关检测到堵转法兰离位，系统即允许进行堵转测试，当需要进行不同角度的堵转试验时，将堵转销拔出，转动堵转法兰到需要的位置，再将堵转销插入到堵转法兰和堵转法兰固定座的销孔中。

高低温安装板19和安装支架18安装固定好后，通过安装支架18的安装底板为基准直接加工高低温安装板19上与被测电机过渡安装法兰20连接的定位孔，由此，可以保证该定位孔的位置精度，以确保定位孔的中心轴与安装后的中间高速轴承支承10的轴同轴，通过此种设计加工工艺，则无需对中间高速轴承支承10进行位置调整，即可确保同轴度。

测功机控制变频器与嵌入式实时控制器信号连接，通过嵌入式实时控制器中的控制算法，可实现对变频器的动态和稳态控制，测功机控制变频器采用四象限IGBT能量回馈变频器，可以实现能力回馈电网。

直流双向电源电池模拟器与被测电机的控制器连接，模拟车载电池，计算机与嵌入式实时控制器有线连接，实现对被测电机的转速或转矩控制。

本发明在使用时，首先，完成整个系统的组装，底座1采用钢板焊接结构，焊接后经过人工时效处理，再对底部进线加工，以下表面为基准加工上表面安装面，上表面一次装夹加工，上表面中心加工有导向定位槽，并在两侧前后分别设计有罐沙孔和堵头，底座1两侧面靠近底部设计有出沙孔和堵头；通过向底座1的空腔中加入铁砂，可以调整底座1的固有频率，以避免系统共振。高速测功机安装底座4底面中间设计有定位导向槽，通过前后安装的定位键，与底座1上表面的定位导向槽配合，限制高速测功机底座1的水平径向位置。高速测功机安装底座4后侧设计有螺纹孔，用于安装测功机前后轴向调整螺栓。高速测功机安装底座4上表面安装有高速测功机高度调整垫片5，该垫片用于在实际调整试验台轴向中心高时，通过修磨垫片厚度，来调整测功机中心高，以实现测功机和中间高速轴承支承10的中心同高度。测功机输出轴上安装有测功机输出轴涨套连接法兰6，测功机输出轴涨套连接法兰6的端面与弹性膜片联轴器一7连接，弹性膜片联轴器一7与中间高速轴承座的输入法兰连接，测功机输出轴涨套连接法兰6和中间高速轴承输入法兰与弹性膜片联轴器一7两端面均通过定位台阶止口定位，以保证同轴。中间高速轴承支承10的输入法兰上设置有完全动平衡螺纹孔，用于轴系现场动平衡时的精确去重。法兰的圆周方向均布了两个键槽，该键槽与堵转机构8的堵转法兰配合，可以进行被测电机的堵转试验。堵转机构8由堵转法兰、堵转法兰固定座和固定销组成，不进行堵转试验时，堵转法兰安装在中间高速轴承支承10的端面，当进行堵转试验时，将堵转法兰移出，将两个堵转键接入中间高速轴承支承10的输入法兰上的两个键槽，同时将两个堵转销插入到堵转法兰和堵转法兰固定座的堵转定位孔中，此时即可实现堵转。高速轴承座上安装有接近开关，用于检测堵转法兰的位置，当进行堵转试验时，堵转试验工位的接近开关检测到堵转法兰入位，同时非堵转工位检测接近开关检测到堵转法兰离位，系统即允许进行堵转测试。当需要进行不同角度的堵转试验时，可以将堵转销拔出，转动堵转法兰到需要的位置，再将堵转销插入到堵转法兰和堵转法兰固定座的销孔中。中间高速轴承支承10起到隔离高速测功机3和被测电机、提高轴系的一阶临界转速的作用。中间高速轴承上安装有轴承温度监控传感器和振动传感器，实时监测轴承的状态。中间高速轴承支承10与安装支架18之间安装有高速轴承座安装底板11，该底板的上下表面设计有导向定位槽，通过定位键与安装支架18上表面的导向定位槽连接。高速轴承的底部中心平面设计有导向定位槽，该定位槽的中心平面与中间高速轴承支承10的轴的中心竖直平面共面，通过定位键与高速轴承座安装底板11上表面的定位导向槽连接。通过此种定位方式，可以实现中间高速轴承支承10水平径向位置不变。通过修磨高速轴承座安装底板11，可以调整中间高速轴承支承10的中心高。安装支架18采用四块厚钢板经过精密加工，由螺栓连接而成。在安装支架18的底板的上下表面均设计有定位导向槽，同时，在端面设计有定位销孔，定位销孔的位置是以该槽的位置为基准。安装板的竖直板定位定位销和螺栓分别于底板和侧面加强筋板连接固定。安装支架18的底板通过底部定位导向槽安装的定位键与底座1上的定位导向槽连接。安装支架18的竖直安装板上设置有与高低温安装板19连接的定位柱，定位柱固定连接高低温安装板19和竖直安装板。高低温安装板19和安装支架18安装固定好后，通过安装支架18的安装底板为基准，直接加工高低温安装板19上与被测电机过渡安装法兰20连接的定位孔，由此，可以保证该定位孔的位置精度，以确保定位孔的中心轴与安装后的中间高速轴承支承10的轴同轴，通过此种设计加工工艺，则无需对中间高速轴承支承10进行位置调整，即可确保同轴度。中间高速轴承支承10的输出法兰与弹性膜片联轴器一7连接，弹性膜片联轴器一7另一端设计有过渡法兰，法兰中心为花键孔，用于安装与被测电机输入轴或轴孔连接的传动轴。也可以去掉中间弹性膜片联轴器一7，直接将过渡法兰与中间高速轴承支承10输出法兰连接，被测电机的输出轴或轴孔直接通过中间传动轴与过渡法兰连接。减震器2安装在底座1底部，前后两侧各两个减震器2。高速测功机3用于模拟车辆道路负载，通过变频器的动态控制，可以对被测电机进行恒转速加载、恒扭矩加载、计算道路谱加载和实测道路谱加载，以及用户自定位工况。高速测功机3可以采用风冷电机、水冷电机或风水冷电机。变频器与嵌入式实时控制器通讯，通过嵌入式实时控制器中的控制算法，可实现对变频器的动态和稳态控制。变频器采用四象限IGBT能量回馈变频器，可以实现能力回馈电网。直流双向电源或电池模拟器与被测电机的控制器连接，模拟车载电池。通过计算机可以实现对直流双向电源或电池模拟器的控制，实现对被测电机的转速或转矩控制。当需要进行被测电机的高低温环境试验时，将被测电机安装在高低温安装板19上，将高低温环境仓21移动到试验安装位置，通过锁扣将环境仓和高低温安装板19连接固定。

检测系统在运作时，计算机作为人机界面，可以实现数据的保存、处理和任务下发。嵌入式实时控制器采用beckoff或NI的产品，主控程序在嵌入式实时控制器中编程实现，嵌入式实时控制器独立与计算机运行，可以保证极高的运行速度和稳定性，嵌入式实时控制器与计算机通过高速以太网通讯，实现数据和任务的交互。嵌入式实时控制器与测功机变频器、直流双向电源/电池模拟器等通过EtherCAT/Profinet/CAN通讯方式通讯，实现对测功机变频器和直流双向电源/电池模拟器的实时控制。计算机中安装有CAN总线卡，与被测电机的控制器通讯，实现对被测电机的控制，以模拟车载控制器的控制状态。试验区设计有现场数据采集箱，可以分别采集用户安装的传感器数据，以及试验台本体监控传感器的数据。数据采集箱中安装有远程数据采集模块。采集模块与嵌入式实时控制器通过EtherCAT/Profinet/CAN/Ethernet通讯，实现传感器数据的高速传输。试验台本体的传感器包括：高速测功机前后轴承的X/Y/Z三个方向的振动传感器，中间高速轴承支承10的X/Y/Z三个方向的振动传感器，试验件安装工装的X/Y/Z三个方向的振动传感器，高速测功机前后轴承温度、绕组温度，中间高速轴承支承10的前后轴承温度，扭矩转速传感器的扭矩信号和转速信号，环境仓温湿度传感器，冷却系统冷却液温度和压力传感器等信号。用户传感器的数据采集系统设计了通用的标准传感器信号采集通道，包括电流信号(4～20mA/0～20mA/±10mA)，电压信号(0～10V/0～5V/±10V/±5V)，PT100/PT1000热电阻信号，热电偶信号，脉冲信号和频率信号等数据采集通道，用户可以通过航空接头的型式将传感器接入到相应的采集通道上。功率分析仪采用以太网等通讯方式与计算机通讯，功率分析仪配置了4个或6个电流互感器，配合功率分析仪的电压测量通道，可以实现对被测电机的电流和电压的测量。检测系统与环境仓和冷却系统可以通过CAN/Ethernet/RS485/RS232等通讯方式通讯，实现远程控制和信息交互。检测系统还配置了安全监控模块，采用PLC作为安全控制主体，安全控制功能包括：振动监控值突变，系统急停、轴承温度突升，系统急停、转速或扭矩突变，超出限制，系统急停、用户按急停按钮、防护装置安全监控信号接收、系统短路等急停，系统断电。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种带环境仓高速电机测试系统，包括减震器(2)、高速测功机(3)、高速测功机安装底座(4)、高速测功机高度调整垫片(5)、测功机输出轴涨套连接法兰(6)、弹性膜片联轴器一(7)、堵转机构(8)、三个防护罩、中间高速轴承支承(10)、高速轴承座安装底板(11)、扭矩传感器输入连接法兰(12)、扭矩传感器(13)、扭矩传感器锁止机构(14)、扭矩传感器输出连接法兰(15)、弹性膜片联轴器二(16)、被测电机连接轴(17)、安装支架(18)、高低温安装板(19)、过渡安装法兰(20)、高低温环境仓(21)和固定装置(22)，其特征在于，所述底座(1)两侧分别设置有罐沙孔和堵头，所述底座(1)两侧靠近底部位置均有出沙孔和堵头，且所述底座(1)底部安装有减震器(2)，且底座(1)的空腔中加入有铁砂；

所述高速测功机安装底座(4)顶部安装有高速测功机高度调整垫片(5)；

所述高速测功机(3)安装在所述底座(1)顶部，且所述高速测功机(3)与所述底座(1)之间通过固定装置(22)固定，所述高速测功机(3)的输出轴上安装有所述测功机输出轴涨套连接法兰(6)，所述测功机输出轴涨套连接法兰(6)的端面与所述弹性膜片联轴器一(7)连接，所述弹性膜片联轴器一(7)与中间高速轴承座的输入法兰连接，所述测功机输出轴涨套连接法兰(6)和中间高速轴承输入法兰与弹性膜片联轴器一(7)两端面均通过定位台阶止口定位；

所述堵转机构(8)由堵转法兰、堵转法兰固定座和固定销组成，且所述堵转机构(8)顶部安装有防护罩一(9)；

所述中间高速轴承支承(10)的中间高速轴承上安装有轴承温度监控传感器和振动传感器，且所述中间高速轴承支承(10)与所述安装支架(18)之间安装有所述高速轴承座安装底板(11)，所述中间高速轴承支承(10)通过其一端的扭矩传感器输入连接法兰(12)连接扭矩传感器(13)，所述扭矩传感器(13)顶部安装有防护罩二(23)，所述扭矩传感器(13)连接扭矩传感器输出连接法兰(15)，所述扭矩传感器(13)与所述扭矩传感器输出连接法兰(15)之间通过扭矩传感器锁止机构(14)锁紧，所述扭矩传感器输出连接法兰(15)一端连接弹性膜片联轴器二(16)，所述弹性膜片联轴器二(16)一端连接被测电机连接轴(17)，所述被测电机连接轴(17)下方安装防护罩三(24)，所述中间高速轴承支承(10)的输出法兰与所述弹性膜片联轴器一(7)连接；

所述安装支架(18)采用四块厚钢板加工并由螺栓连接而成，所述安装支架(18)的竖直安装板上设置有与所述高低温安装板(19)连接的定位柱，所述定位柱固定连接所述高低温安装板(19)和所述竖直安装板，所述竖直安装板的竖直板定位销和螺栓分别与底板和侧面加强筋板连接固定，所述安装支架(18)侧壁上安装有所述过渡安装法兰(20)，所述过渡安装法兰(20)连接所述高低温环境仓(21)。

2.根据权利要求1所述的一种带环境仓高速电机测试系统，其特征在于，该种带环境仓高速电机测试系统还包括检测系统，所述检测系统包括动力区模块、试验区模块和监控区模块，其中，

所述动力区模块包括测功机控制变频器以及直流双向电源电池模拟器，所述测功机控制变频器内部包括AC-DC和DC-AC，所述测功机控制变频器连接滤波器以及测功机，所述滤波器连接断路器，所述断路器连接变压器，所述直流双向电源电池模拟器连接所述测功机控制变频器以及被测电机控制器；

所述试验区模块包括数据采集箱以及环境仓，所述试验区模块通过所述数据采集箱与所述动力区模块相连接，所述数据采集箱连接所述扭矩传感器(13)、转速传感器、压力传感器、温度传感器、振动传感器以及功率分析仪，所述环境仓内部安装被测电机，所述被测电机连接被测电机控制器以及联轴器，所述联轴器连接扭矩法兰，所述扭矩法兰连接轴承座，所述轴承座连接所述堵转机构(8)，所述堵转机构(8)连接另一个联轴器，另一个所述联轴器连接测功机，所述测功机与所述被测电机均连接冷却系统；

所述监控区模块包括嵌入式实时控制器、计算机以及CAN总线通讯卡，所述监控区模块通过所述嵌入式实时控制器与所述试验区模块、所述动力区模块均相连接，所述CAN总线通讯卡通过所述被测电机控制器与所述被测电机相连接。

3.根据权利要求2所述的一种带环境仓高速电机测试系统，其特征在于，所述检测系统包括两种实现方案，第一种，所述直流双向电源电池模拟器与测功机变频器相互独立，采用此种方案时，所述直流双向电源电池模拟器内部包括AC-DC与DC-DC；第二种，所述直流双向电源电池模拟器的DC-DC与测功机变频器共直流母线结构，采用此种方案时，所述直流双向电源电池模拟器内部只包括DC-DC。

4.根据权利要求2所述的一种带环境仓高速电机测试系统，其特征在于，所述检测系统采用嵌入式实时控制器作为主控系统，与上位机采用以太网通信，实时控制器中预先编制好测试系统的控制程序。

5.根据权利要求1所述的一种带环境仓高速电机测试系统，其特征在于，所述底座(1)顶部中心设置有导向定位槽，所述高速测功机安装底座(4)底面设置有定位导向槽；所述高速轴承座安装底板(11)顶部、底部均有导向定位槽，所述导向定位槽与所述安装支架(18)上的导向定位槽连接，所述高速轴承的底部中心设置有导向定位槽，所述导向定位槽的中心平面与所述中间高速轴承支承(10)的轴的中心竖直平面共面；所述安装支架(18)的底板的顶部、底部均设置有定位导向槽，所述安装支架(18)的底板的端面设置有定位销孔，所述安装支架(18)的底板通过底部定位导向槽安装的定位键与底座(1)上的定位导向槽连接。

6.根据权利要求1所述的一种带环境仓高速电机测试系统，其特征在于，所述高速测功机安装底座(4)侧壁上设置有螺纹孔，所述中间高速轴承支承(10)的输入法兰上设置有完全动平衡螺纹孔。

7.根据权利要求1所述的一种带环境仓高速电机测试系统，其特征在于，所述堵转机构(8)有两种安装方式，不进行堵转试验时，堵转法兰安装在中间高速轴承支承(10)的端面，当进行堵转试验时，将堵转法兰移出，将两个堵转键接入中间高速轴承支承(10)的输入法兰上的两个键槽，同时将两个堵转销插入到堵转法兰和堵转法兰固定座的堵转定位孔中，此时即可实现堵转，且在高速轴承座上安装用于检测堵转法兰的位置的接近开关；当进行堵转试验时，堵转试验工位的接近开关检测到堵转法兰入位，同时非堵转工位检测接近开关检测到堵转法兰离位，系统即允许进行堵转测试，当需要进行不同角度的堵转试验时，将堵转销拔出，转动堵转法兰到需要的位置，再将堵转销插入到堵转法兰和堵转法兰固定座的销孔中。

8.根据权利要求1所述的一种带环境仓高速电机测试系统，其特征在于，所述高低温安装板(19)和安装支架(18)安装固定好后，通过安装支架(18)的安装底板为基准直接加工高低温安装板(19)上与被测电机过渡安装法兰(20)连接的定位孔。

9.根据权利要求2所述的一种带环境仓高速电机测试系统，其特征在于，所述测功机控制变频器与嵌入式实时控制器信号连接，测功机控制变频器采用四象限I GBT能量回馈变频器。

10.根据权利要求2所述的一种带环境仓高速电机测试系统，其特征在于，所述直流双向电源电池模拟器与被测电机的控制器连接，计算机与嵌入式实时控制器有线连接。