用於電機的電磁輻射測試的扭矩加載系統的製作方法

2023-10-05 22:07:39

用於電機的電磁輻射測試的扭矩加載系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種用於電機的電磁輻射測試的扭矩加載系統，扭矩加載系統包括安裝在電機的一個輸出軸上的第一加載裝置和連接於第一加載裝置的油源，第一加載裝置包括加載執行機構、扭矩測試系統和液壓控制模塊。加載執行機構包括機械地連接於輸出軸的雙向齒輪泵和在雙向齒輪泵與油源之間形成雙向迴路的液壓路徑，雙向齒輪泵設置成能夠與一個輸出軸同向旋轉同時能夠輸出扭矩載荷以對一個輸出軸加載。液壓控制模塊控制液壓路徑，以在雙向齒輪泵隨同電機以第一或第二方向旋轉時形成使雙向齒輪泵對輸出軸加載的第一或第二液壓迴路。還包括連接於電機另一輸出軸上的與第一加載裝置相同的第二加載裝置。
【專利說明】用於電機的電磁輻射測試的扭矩加載系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於電機的電磁輻射測試的扭矩加載系統，尤其是用於雙軸輸出的電機的電磁輻射測試的扭矩加載系統。這種電機尤其涉及雙向無刷直流電機。
【背景技術】
[0002]飛機設計研製的全過程一般包括預發展、工程發展、詳細設計、全面試製、適航取證等五個階段。適航取證後，意味著飛機的安全性設計被認可，也就獲得了「準生證」。拿到此證後，飛機便可以進入批量生產的實質階段。飛機在正式投入使用之前，也要進行適航取證。
[0003]電機(又稱「馬達」)是指依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的一種能源裝置。它的主要作用是產生驅動轉矩，作為電器或各種機械的動力源。飛機高升力系統常用電機來驅動襟縫翼，為飛機提供需要的升力或阻力。該驅動電機一般為雙輸出軸、雙向無刷直流電機，驅動襟縫翼伸出或收回。
[0004]電動機產生的電磁輻射會對飛機的飛行產生影響。所以，根據上述適航規章要求，機載設備在出廠之前應該進行嚴格的設備鑑定試驗，其中包括電磁輻射測試試驗，試驗方法及電磁輻射限值參照RTAC D0-160(機載設備環境條件及試驗程序D0-160)標準執行。
[0005]為了驗證襟縫翼驅動電機的最大電磁輻射值能否滿足要求，需對驅動電機進行最大操縱載荷工況下的電磁輻射測試，即在試驗室環境下採用特定的加載裝置對電機進行加載，並且一般要求加載裝置能夠提供雙向穩定的載荷，且加載裝置本身沒有任何電磁輻射。
[0006]此前的電機加載主要是利用伺服電機對驅動電機進行加載，此方法的缺點是:伺服電機自身就存在電磁輻射，對驅動電機電磁輻射試驗結果有嚴重影響。

【發明內容】

[0007]因此，本發明要解決的技術問題是提供一種用於電機的電磁輻射測試的扭矩加載系統，該加載系統能夠消除該加載系統本身的電磁輻射對電機的電磁輻射測試的影響。
[0008]為此，本發明提供一種用於電機的電磁輻射測試的扭矩加載系統，所述扭矩加載系統包括第一加載裝置和連接於所述第一加載裝置的油源，所述第一加載裝置包括加載執行機構、扭矩測試系統和液壓控制模塊，其中，所述第一加載裝置安裝在所述電機的一個輸出軸上，所述扭矩測試系統連接在所述加載執行機構與所述一個輸出軸之間；
[0009]其中，所述加載執行機構包括:
[0010]機械地連接於所述電機的所述一個輸出軸的雙向齒輪泵，所述油源向所述雙向齒輪泵提供液壓油源，調節所述雙向齒輪泵的輸出壓力，使所述雙向齒輪泵產生可調節的扭矩載荷；和
[0011]在所述雙向齒輪泵與所述油源之間形成雙向迴路的液壓路徑，所述雙向齒輪泵設置成使所述電機的所述一個輸出軸克服所述雙向齒輪泵的所述扭矩載荷而與所述雙向齒輪泵同向一起旋轉；其中，所述液壓控制模塊控制所述液壓路徑，在所述雙向齒輪泵隨同所述電機以第一方向旋轉時，所述液壓路徑形成使所述雙向齒輪泵對所述一個輸出軸加載的第一液壓迴路，在所述雙向齒輪泵隨同所述電機以第二方向旋轉時，所述液壓路徑形成使所述雙向齒輪泵對所述一個輸出軸加載的第二液壓迴路；
[0012]其中，所述扭矩測試系統用於檢測所述雙向齒輪泵產生的扭矩載荷的大小。
[0013]根據上述的扭矩加載系統，較佳地，所述液壓路徑包括輸入路徑和輸出路徑，所述輸出路徑包括溢流閥，通過調節所述溢流閥的閾值，來設定加載於所述一個輸出軸上的所述扭矩載荷的大小。
[0014]根據上述的扭矩加載系統，較佳地，所述液壓控制模塊還包括控制裝置，所述控制裝置根據所述電機的旋轉方向來控制所述第一液壓迴路和第二液壓迴路的斷開或連通。
[0015]根據上述的扭矩加載系統，較佳地，所述第一液壓迴路包括設置在雙向齒輪泵的液體輸入側的第一輸入單向閥和設置在所述雙向齒輪泵的液體輸出側的第一輸出單向閥，所述第二液壓迴路包括設置在雙向齒輪泵I的液體輸入側的第二輸入單向閥和設置在所述雙向齒輪泵的液體輸出側的第二輸出單向閥，所述第一輸出單向閥和所述第二輸出單向閥分別連接於所述輸出路徑，第一輸入單向閥和所述第二輸入單向閥分別連接於所述油源，其中，
[0016]所述控制裝置設置成:當所述電機沿第一方向旋轉時，所述第一輸入單向閥和所述第一輸出單向閥打開，所述第二輸入單向閥和所述第二輸出單向閥關閉；當所述電機沿第二方向旋轉時，所述第二輸入單向閥和所述第二輸出單向閥打開，所述第一輸入單向閥和所述第一輸出單向閥關閉。
[0017]根據上述的扭矩加載系統，較佳地，還包括補油泵，所述油源中的液體通過所述補油泵輸入到所述雙向齒輪泵，以防止雙向齒輪泵空吸。
[0018]根據上述的扭矩加載系統，較佳地，還分別設置與補油泵和溢流閥並聯的手動球閥，用於旁路補油泵5和溢流閥。
[0019]根據上述的扭矩加載系統，較佳地，還包括低壓溢流閥，以調節來自所述補油泵的液體的壓力大小。
[0020]根據上述的扭矩加載系統，較佳地，所述扭矩測試系統包括連接於所述一個輸出軸上的扭矩傳感器和連接於扭矩傳感器的二次儀表。
[0021]根據上述的扭矩加載系統，較佳地，還包括在所述雙向齒輪泵與所述油源之間的洩露路徑，使滲漏到所述雙向齒輪泵的殼體內液壓排放到所述油源。
[0022]根據上述的扭矩加載系統，較佳地，還包括與所述第一加載裝置相同的第二加載裝置，所述第二加載裝置設置在所述電機的另一輸出軸與所述油源之間。
[0023]根據上述的扭矩加載系統，較佳地，還包括設置在所述加載執行機構與所述液壓控制模塊及油源之間的輻射隔離裝置。
[0024]根據上述的扭矩加載系統，較佳地，所述輻射隔離裝置包括微波暗室，使得所述加載執行機構與所述扭矩測試系統安裝在微波暗室內，所述液壓控制模塊及油源放置在所述微波暗室外。
[0025]根據上述的扭矩加載系統，較佳地，所述加載執行機構與所述扭矩測試系統安裝在一個機械臺架上，所述加載執行機構與液壓控制模塊及油源之間通過液壓軟管連接，所述液壓軟管穿過所述微波暗室。[0026]根據上述的扭矩加載系統，較佳地，所述液壓控制模塊及油源遠離所述加載執行機構、所述扭矩測試系統和所述電機，使得所述液壓控制模塊及油源的電磁輻射對所述電機的電磁輻射的測量沒有影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是根據本發明的一個用於電機電磁輻射測試的扭矩加載系統的組成框圖，其中包括分別設置在電機兩個輸出軸上的加載裝置；
[0028]圖2是根據本發明的扭矩加載系統的加載裝置液壓路徑圖，其中示出了分別設置在電機兩個輸出軸上的加載裝置的液壓路徑圖。
【具體實施方式】
[0029]對附圖標記作如下示例說明:X X表示功能構件，XX.1表示設置在雙向無刷直流電機8的一側的該功能構件，X X.2表示同樣的功能構件設置在雙向無刷直流電機8的
另一側。
[0030]如圖1所示，圖示中的實施例的扭矩加載系統由液壓控制模塊及液壓油源、力口載執行機構及扭矩測試系統三部分組成。其中，如圖1和2所示，液壓控制模塊及油源包括補油泵5、補油電機6、溢流閥2.1-2.2、單向閥7.1-7.8、球閥17、19.1、19.2、壓力表
11.1-11.2、16、油源22和油液壓軟管等部件，這些部件連接成將油源22中的液體輸入到雙向齒輪泵1.1-1.2，又從雙向齒輪泵1.1-1.2排放到油源22中的液壓迴路，使雙向齒輪泵1.1-1.2的輸出軸產生扭矩載荷，以對驅動電機的輸出軸加載。圖1中不出分別在驅動電機8的兩側的第一液壓迴路23.1和25.1和第二液壓迴路23.2和25.2。為了排放洩漏到雙向齒輪泵1.1-1.2的殼體內的液體，還可設置單獨的洩露路徑24.1-24.2。執行機構包括雙向齒輪泵1.1-1.2、連軸器(圖中未示出)、機械臺架(圖中未示出)等部件。扭矩測試系統包括扭矩傳感器和二次儀表。組成扭矩測量系統的框圖見圖1。
[0031]需要測試的驅動電機8左右輸出軸各連接一套加載裝置，每套加載裝置包括各自的加載執行機構、扭矩測試系統和液壓控制模塊以及兩套加載裝置共用的液壓油源，左右加載裝置完全對稱，即可雙側同時加載，也可單側獨立加載。由此可見，本發明的另一實施例是電機的扭矩加載系統只包括一套加載裝置，用該一套加載裝置分別測量電機的兩個輸出軸的扭矩載荷。下面以一側加載裝置為例，說明各組成部分的功能和工作原理:
[0032]a)驅動電機8、扭矩傳感器和雙向齒輪泵1.1三者通過連接軸呈機械連接。
[0033]b)雙向齒輪泵1.1的進油、回油、殼體洩露分別通過液壓軟管與液壓油源22連接。
[0034]c)驅動電機8作主動旋轉，帶動雙向齒輪泵1.1轉動，油源22向雙向齒輪泵1.1提供液壓油源，此時通過液壓模塊形成液壓迴路，調節雙向齒輪泵1.1的輸出壓力，使雙向齒輪泵產生可調節的扭矩載荷，並向驅動電機8的旋轉軸加載該載荷。路徑23.1作為第一進油路徑和路徑25.1作為第一回油路徑形成驅動電機8朝一個方向(順時針方向)旋轉時雙向齒輪泵1.1對驅動電機8加載的第一液壓迴路。路徑25.1作為第一進油路徑和路徑23.1作為第一回油路徑形成驅動電機8朝相反的另一個方向(逆時針方向)旋轉時雙向齒輪泵1.1對驅動電機8加載的第二液壓迴路。由此電機8的輸出軸克服雙向齒輪泵產生的扭矩載荷而與雙向齒輪泵同向一起旋轉。[0035]d)扭矩傳感器用於測試驅動電機8的輸出軸上的扭矩載荷大小，通過調節液壓控制模塊及油源22中的齒輪泵回油路徑上的溢流閥2.1的閾值可以改變壓力的大小，即可以改變加載到驅動電機8的輸出軸上的扭矩載荷的大小。
[0036]e)根據測試需要的驅動電機8的扭矩載荷，設定溢流閥2.1的閾值，由此
[0037]二次儀表可以顯示加載於驅動電機8的該輸出軸上的扭矩載荷的大小。圖1所示的框圖的具體結構是，以驅動電機8的一個輸出軸為例，驅動電機8的輸出軸連接於雙向齒輪泵1.1，使驅動電機8與雙向齒輪泵1.1沿同一個方向旋轉。在驅動電機8與雙向齒輪泵1.1之間的輸出軸上設置有檢測雙向齒輪泵1.1的輸出扭矩載荷(等同於驅動電機8的輸出扭矩載荷)的扭矩傳感器，一二次儀表連接於扭矩傳感器。當驅動電機8順時針轉動時，控制裝置(圖中未示出)使路徑23.1作為進油路徑，路徑25.1作為回油路徑，液壓油源22通過第一進油路徑23.1向雙向齒輪泵1.1提供液壓油，使雙向齒輪泵1.1產生加載於驅動電機8的扭矩載荷，此時驅動電機8克服該扭矩載荷順時針轉動，由此，通過二次儀表獲得驅動電機8順時針轉動時所述一側的輸出軸的扭矩載荷數值。
[0038]當驅動電機8逆時針轉動時，控制裝置使路徑25.1作為進油路徑，路徑23.1作為回油路徑，液壓油源22通過進油路徑25.1向雙向齒輪泵1.1提供液壓油，使雙向齒輪泵
1.1產生加載於驅動電機8的扭矩載荷，此時驅動電機8克服該扭矩載荷逆時針轉動，由此，通過二次儀表獲得驅動電機8逆時針轉動時所述一側的輸出軸的扭矩載荷數值。
[0039]其中，加載裝置液壓原理圖見圖2，各部件功能見表I。
[0040]下面用一側的加載裝置為例子描述雙向齒輪泵1.1是如何換向的。圖2示出了其中的一個實施例，雙向齒輪泵1.1由驅動電機8驅動,其旋轉方向與驅動電機8的轉動方向一致。試驗時,驅動電機作主動、周期的正反轉旋轉。
[0041]如圖2所示，當驅動電機8順時針轉動時,帶動雙向齒輪泵1.1順時針轉動,此時設置在雙向齒輪泵1.1兩側的單向閥7.6和單向閥7.7會自動開啟，因此液壓路徑為:油源22—單向閥7.6—雙向齒輪泵1.1—單向閥7.7—溢流閥2.1—油源22。由此雙向齒輪泵1.1對順時針轉動的驅動電機8的輸出軸加載扭矩載荷。
[0042]如圖2所示，當驅動電機8逆時針轉動時,帶動雙向齒輪泵1.1逆時針轉動，此時設置在雙向齒輪泵1.1兩側的單向閥7.8和單向閥7.5會自動開啟，因此液壓路徑為:油源22—單向閥7.8—雙向齒輪泵1.1—單向閥7.5—溢流閥2.1—油源22。由此雙向齒輪泵1.1對逆時針轉動的驅動電機8的輸出軸加載扭矩載荷。
[0043]此外，如圖2所示，還設置補油泵5，以確保能夠持續補油，防止雙向齒輪泵I空吸。補油電機6用於驅動補油泵5。還設置手動球閥17和19.1，分別用於旁路補油油路的補油泵5和回油油路的溢流閥2.1。油源22還設置過濾器10，用於過濾經過回油路徑進入油源22的回油。還設置液位液溫計13，用於指示油源中的液體的液位和溫度。還設置空氣過濾器14，對進入油源22的空氣進行過濾。還設置過濾器15，對輸入到雙向齒輪泵I的液壓油進行過濾。壓力表16用於指示補油的壓力。壓力表11.1用於指示雙向齒輪泵1.1的回油壓力。低壓溢流閥3用於調節補油的壓力大小。
[0044]整個測試過程是將驅動電機8的電能轉換成雙向齒輪泵I的液壓能源(壓力)的過程，工作時，驅動電機8驅動雙向齒輪泵1.1旋轉進行做功，雙向齒輪泵1.1輸出壓力的大小反映驅動電機做功的大小，即雙向齒輪泵1.1向驅動電機8的輸出軸加載載荷，驅動電機做功的過程就是輸出扭矩的過程。由此，二次儀表可以通過連接在驅動電機8的輸出軸上的扭矩傳感器測量出驅動電機8的輸出扭矩。二次儀表用於實時顯示扭矩傳感器測得的扭矩值。
[0045]本發明扭矩加載系統產生的電磁輻射不影響驅動電機8的電磁輻射測量值，這與扭矩加載系統的布置方式有關。如上所述，本發明扭矩加載系統分為三部分:液壓控制模塊及油源、加載執行機構及扭矩測試系統。其中加載執行機構與扭矩測試系統安裝在一個機械臺架上，加載執行機構與液壓控制模塊及油源之間通過液壓軟管連接。試驗時，液壓控制模塊及油源放置在微波暗室外，機械臺架(包括加載執行機構和扭矩測試系統)放置在微波暗室內，液壓軟管從通孔(正常情況下，微波暗室都會設置此通孔)內穿出。由於加載執行機構為純機械裝置，沒有任何電磁輻射，扭矩測試系統只在試驗前用於扭矩標定，試驗中不工作，也不對外產生電磁輻射，因此不會對微波暗室內的電磁環境造成影響。即在測試驅動電機在一個扭矩載荷下的電磁福射時，微波暗室內只有被測試的驅動電機8產生電磁福射。
[0046]傳統的伺服電機加載方式本身就會產生電磁福射，在測試驅動電機的電磁福射時，所測得的電磁輻射數據還受到伺服電機所產生的電磁輻射的影響。這是本發明和現有技術的根本區別。
[0047]上述示例性的實施例示出了解決本發明要解決的技術問題的技術方案中的一個實施例。在該實施例的示例下，其它符合本發明原理的等效和類似的手段都屬於本發明保護的範圍中。本發明的發明原理是，扭矩加載系統主要包括三部分，液壓控制模塊及油源、加載執行機構及扭矩測試系統。其中液壓控制模塊及油源與加載執行機構分離，使液壓控制模塊及油源的電磁輻射對電機的電磁輻射測量的影響最小或沒有。在此技術原理下，可用若干實施例來實施技術方案，例如，可使液壓控制模塊及油源離開加載執行機構足夠遠。
[0048]表I部件功能
[0049]
【權利要求】
1.一種用於電機的電磁福射測試的扭矩加載系統，所述扭矩加載系統包括第一加載裝置和連接於所述第一加載裝置的油源，所述第一加載裝置包括加載執行機構、扭矩測試系統和液壓控制模塊，其中，所述第一加載裝置安裝在所述電機的一個輸出軸上，所述扭矩測試系統連接在所述加載執行機構與所述一個輸出軸之間； 其中，所述加載執行機構包括: 機械地連接於所述電機的所述一個輸出軸的雙向齒輪泵，所述油源向所述雙向齒輪泵提供液壓油源，調節所述雙向齒輪泵的輸出壓力，使所述雙向齒輪泵產生可調節的扭矩載荷；和 在所述雙向齒輪泵與所述油源之間形成雙向迴路的液壓路徑(23.1,25.1)，所述雙向齒輪泵設置成使所述電機的所述一個輸出軸克服所述雙向齒輪泵的所述扭矩載荷而與所述雙向齒輪泵同向一起旋轉； 其中，所述液壓控制模塊控制所述液壓路徑，在所述雙向齒輪泵隨同所述電機以第一方向旋轉時，所述液壓路徑形成使所述雙向齒輪泵對所述一個輸出軸加載的第一液壓迴路，在所述雙向齒輪泵隨同所述電機以第二方向旋轉時，所述液壓路徑形成使所述雙向齒輪泵對所述一個輸出軸加載的第二液壓迴路； 其中，所述扭矩測試系統用於檢測所述雙向齒輪泵產生的扭矩載荷的大小。
2.如權利要求1所述的扭矩加載系統，其特徵在於，所述液壓路徑包括輸入路徑和輸出路徑，所述輸出路徑包括溢流閥(2.1)，通過調節所述溢流閥的閾值，來設定加載於所述一個輸出軸的所述扭矩載 荷的大小。
3.如權利要求2所述的扭矩加載系統，其特徵在於，所述液壓控制模塊還包括控制裝置，所述控制裝置根據所述電機的旋轉方向來控制所述第一液壓迴路和第二液壓迴路的斷開或連通。
4.如權利要求3所述的扭矩加載系統，其特徵在於，所述第一液壓迴路包括設置在雙向齒輪泵的液體輸入側的第一輸入單向閥(7.4 ；7.8)和設置在所述雙向齒輪泵I的液體輸出側的第一輸出單向閥(7.1 ；7.5)，所述第二液壓迴路包括設置在雙向齒輪泵I的液體輸入側的第二輸入單向閥(7.2 ；7.6)和設置在所述雙向齒輪泵I的液體輸出側的第二輸出單向閥(7.3 ；7.7)，所述第一輸出單向閥(7.1 ；7.5)和所述第二輸出單向閥(7.3 ；7.7)分別連接於所述輸出路徑，第一輸入單向閥(7.4 ；7.8)和所述第二輸入單向閥(7.2 ；7.6)分別連接於所述油源(22)，其中， 所述控制裝置設置成:當所述電機8沿第一方向旋轉時，所述第一輸入單向閥(7.4;7.8)和所述第一輸出單向閥(7.1 ；7.5)打開，所述第二輸入單向閥(7.2 ；7.6)和所述第二輸出單向閥(7.3 ;7.7)關閉；當所述電機8沿第二方向旋轉時，所述第二輸入單向閥(7.2 ;7.6)和所述第二輸出單向閥(7.3 ；7.7)打開，所述第一輸入單向閥(7.4 ；7.8)和所述第一輸出單向閥(7.1 ；7.5)關閉。
5.如權利要求4所述的扭矩加載系統，其特徵在於，還包括補油泵(5)，所述油源22中的液體通過所述補油泵5輸入到所述雙向齒輪泵1，以防止雙向齒輪泵I空吸。
6.如權利要求5所述的扭矩加載系統，其特徵在於，還分別設置與補油泵5和溢流閥2.1並聯的手動球閥(17，19.1)，用於旁路補油泵5和溢流閥2.1。
7.如權利要求5所述的扭矩加載系統，其特徵在於，還包括低壓溢流閥3，以調節來自所述補油泵5的液體的壓力大小。
8.如權利要求1所述的扭矩加載系統，其特徵在於，所述扭矩測試系統包括連接於所述一個輸出軸上的扭矩傳感器和連接於扭矩傳感器的二次儀表。
9.如權利要求1所述的扭矩加載系統，其特徵在於，還包括在所述雙向齒輪泵與所述油源之間的洩露路徑24.1，使滲漏到所述雙向齒輪泵的殼體內液壓排放到所述油源。
10.如權利要求1-9中的任何一項所述的扭矩加載系統，其特徵在於，還包括與所述第一加載裝置相同的第二加載裝置，所述第二加載裝置設置在所述電機8的另一輸出軸與所述油源22之間。
11.如權利要求10所述的扭矩加載系統，還包括設置在所述加載執行機構與所述液壓控制模塊及油源之間的輻射隔離裝置。
12.如權利要求11所述的扭矩加載系統，其特徵在於，所述輻射隔離裝置包括微波暗室，使得所述加載執行機構與所述扭矩測試系統安裝在微波暗室內，所述液壓控制模塊及油源22放置在所述微波暗室外。
13.如權利要求12所述的扭矩加載系統，其特徵在於，所述加載執行機構與所述扭矩測試系統安裝在一個機械臺架上，所述加載執行機構與液壓控制模塊及油源之間通過液壓軟管連接，所述液壓軟管穿過所述微波暗室。
14.如權利要求10所述的扭矩加載系統，其特徵在於，所述液壓控制模塊及油源遠離所述加載執行機構、所述扭矩測試系統和所述電機，使得所述液壓控制模塊及油源的電磁輻射對所述電機的電磁輻射的測量沒有影響。
【文檔編號】G01R29/08GK103941107SQ201410186583
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】李飛, 劉立豐, 呂延平, 葉繼海, 王偉達, 王曉熠, 金榮深, 史新生 申請人:中國商用飛機有限責任公司, 中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院