一种测试电动机脉动扭矩的设备、方法、装置及介质与流程

1.本技术涉及自动化技术领域，特别是涉及一种测试电动机脉动扭矩的设备、方法、装置及介质。


背景技术：

2.电动机由于其磁极结构、驱动电流的换向及波动等诸多因素的存在，将导致其输出扭矩的波动，即电动机旋转一周的输出扭矩围绕着平均输出扭矩值沿2π角度上下波动，该波动的扭矩称之为脉动扭矩。脉动扭矩在电动机低速运转时尤为明显，过大的脉动扭矩将严重影响电动机的输出负载特性。因此，在研发及生产制造过程中需要对脉动扭矩进行测试。而目前的测试电动机脉动扭矩的方法普遍采用制动装置作为模拟负载，通过扭矩传感器与被测电动机对轴连接，测控机控制被测电动机和制动装置在特定的转速下做恒定扭矩匀速运转，通过扭矩传感器采集沿被测电动机转子旋转一周的数据，通过计算分析得到该被测电动机在当前稳定转速条件下的脉动扭矩相关参数。
3.作为模拟负载的制动装置往往采用电动机作为制动源，由于电动机物理结构导致其转子转动一周沿各圆周角的瞬态角速度并不一致，从而导致被测电动机以稳定转速旋转时沿一周内产生了角加速度。由于被测电动机转子存在转动惯量，在所述角加速度的作用下将产生附加扭矩，该附加扭矩将被所述扭矩传感器检测并叠加在被测电动机的脉动扭矩上，进而降低了脉动扭矩测试精度。而目前的技术是通过加入大型的转动惯量盘以降低角加速度。但是，转动惯量盘的加入增加了机械制动装置的体积和重量，且，转动惯量盘在实际应用中不可能无限大，因此，角加速度的降低有限。
4.鉴于上述技术，寻求一种提高测试精度的方法，是本领域人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种测试电动机脉动扭矩的设备、方法、装置及介质。
6.为解决上述技术问题，本技术提供一种测试电动机脉动扭矩的设备，包括：测控机、制动电机、被测电动机、扭矩传感器和加速度传感器；
7.所述制动电机通过连接轴与所述被测电动机连接；所述加速度传感器和所述扭矩传感器置于所述连接轴上，用于获取所述被测电动机转动时的角加速度和扭矩；
8.所述测控机分别与所述制动电机、所述被测电动机、所述加速度传感器和所述扭矩传感器连接，用于控制所述制动电机和所述被测电动机处于恒定转速模式或恒定扭矩模式，且，所述制动电机和所述被测电动机不处于同一工作模式，并用于获取所述角加速度和所述扭矩，并根据所述被测电动机转子的转动惯量和所述角加速度确定附加扭矩，在所述附加扭矩大于0时，将所述扭矩减去所述附加扭矩得到的结果作为补偿后的扭矩，在所述附加扭矩不大于0时，将所述扭矩加上所述附加扭矩的相反数得到的结果作为补偿后的所述扭矩。
9.优选地，所述加速度传感器为角加速度传感器。
10.优选地，所述角加速度传感器和所述扭矩传感器通过联轴器置于所述连接轴上。
11.优选地，所述角加速度传感器和所述扭矩传感器置于所述连接轴中间。
12.优选地，所述制动电机为电动机或制动器。
13.优选地，所述角加速度传感器和所述扭矩传感器记录所述被测电动机转动一周时的所述角加速度和所述扭矩。
14.为解决上述问题，本技术还提供一种测试电动机脉动扭矩的方法，应用于上述所述的测试电动机脉动扭矩的设备，包括：
15.控制制动电机和被测电动机处于恒定转速或恒定扭矩的工作模式，其中所述制动电机和所述被测电动机不处于同一工作模式；
16.根据加速度传感器和扭矩传感器获取所述被测电动机的角加速度和扭矩；
17.根据所述被测电动机的转子的转动惯量和所述角加速度确定附加扭矩；
18.在所述附加扭矩大于0时，将所述扭矩减去所述附加扭矩得到的结果作为补偿后的扭矩；
19.在所述附加扭矩不大于0时，将所述扭矩加上所述附加扭矩的相反数得到的结果作为补偿后的所述扭矩。
20.为解决上述问题，本技术还提供一种测试电动机脉动扭矩的装置，应用于上述所述的测试电动机脉动扭矩的设备，包括：
21.控制模块，用于控制制动电机和被测电动机处于恒定转速或恒定扭矩的工作模式，其中所述制动电机和所述被测电动机不处于同一工作模式；
22.获取模块，用于根据加速度传感器和扭矩传感器获取被测电动机的角加速度和扭矩；
23.确认模块，用于根据所述被测电动机的转子的转动惯量和所述角加速度确定附加扭矩；
24.第一补偿模块，用于在所述附加扭矩大于0时，将所述扭矩减去所述附加扭矩得到的结果作为补偿后的扭矩；
25.第二补偿模块，用于在所述附加扭矩不大于0时，将所述扭矩加上所述附加扭矩的相反数得到的结果作为补偿后的所述扭矩。
26.为解决上述问题，本技术还提供一种测试电动机脉动扭矩的装置，包括存储器，用于存储计算机程序；
27.处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述所述的测试电动机脉动扭矩的方法的步骤。
28.为解决上述问题，本技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的测试电动机脉动扭矩的方法的步骤。
29.本技术所提供的一种测试电动机脉动扭矩的设备，包括：测控机、制动电机、被测电动机、扭矩传感器和加速度传感器，其中，测控机分别与制动电机和被测电动机连接，用于使制动电机和被测电动机处于恒定转速模式或恒定扭矩模式，制动电机与所述被测电动机连接，扭矩传感器与加速度传感器置于制动电机与被测电动机的连接轴上，用于获取被测电动机转动时的角加速度和扭矩，测控机分别与扭矩传感器和角加速度传感器连接，用
于获取扭矩和角加速度，并根据角加速度和被测电动机的转子的转动惯量确认附加扭矩，对扭矩进行补偿。可见，此装置通过转动惯量和角加速度计算出附加扭矩，并根据附加扭矩的正负，对扭矩进行补偿，没有用到额外的附加设备，降低了测试设备的体积和重量，并且提高了测试电动机脉动扭矩的精度。
30.在此基础上，本技术还提供一种测试电动机脉动扭矩的方法，应用于上述测试电动机脉动扭矩的装置，效果同上。
31.在此基础上，本技术还提供了一种测试电动机脉动扭矩的装置和计算机可读存储介质，效果同上。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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获得其他的附图。
33.图1为本技术实施例提供的测试电动机脉动扭矩的设备的结构图；
34.图2为本技术实施例提供的一种测试电动机脉动扭矩的方法的流程图；
35.图3为本技术实施例提供的一种测试电动机脉动扭矩的装置的结构图；
36.图4为本技术另一实施例提供的测试电动机脉动扭矩的装置的结构图。
具体实施方式
37.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护范围。
38.本技术的核心是提供一种测试电动机脉动扭矩的设备、方法、装置及介质。
39.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
40.图1为本技术实施例提供的测试电动机脉动扭矩的设备的结构图，下面对图1所示的测试电动机脉动扭矩的设备的结构进行说明。
41.电动机由于其磁极结构、驱动电流的换向及波动等诸多因素的存在，将导致其输出扭矩的波动，即电动机旋转一周的输出扭矩围绕着平均输出扭矩值沿2π角度上下波动，该波动的扭矩称之为脉动扭矩。脉动扭矩在电动机低速运转时尤为明显，过大的脉动扭矩将严重影响电动机的输出负载特性。因此，在研发及生产制造过程中需要对脉动扭矩进行测试。作为模拟负载的制动装置往往采用电动机作为制动源，由于电动机物理结构导致其转子转动一周沿各圆周角的瞬态角速度并不一致，从而导致被测电动机以稳定转速旋转时沿一周内产生了角加速度。
42.而目前是通过加入大型的转动惯量盘以降低角加速度。但是，转动惯量盘的加入增加了机械制动装置的体积和重量，且，转动惯量盘在实际应用中不可能无限大，因此角加速度的降低有限。
43.因此，如图1所示，本技术实施例提供的一种测试电动机脉动扭矩的设备包括测控
机、制动电机、被测电动机、扭矩传感器和加速度传感器，制动电机通过连接轴与被测电动机连接；加速度传感器和扭矩传感器置于连接轴上，用于获取被测电动机转动时的角加速度和扭矩，测控机分别与制动电机、被测电动机、加速度传感器和扭矩传感器连接，用于控制制动电机和被测电动机处于恒定转速模式或恒定扭矩模式，且，制动电机和被测电动机不处于同一工作模式，并用于获取角加速度和扭矩，根据被测电动机的转子(以下简称转子)的转动惯量和角加速度确定附加扭矩，在附加扭矩大于0时，将扭矩减去附加扭矩得到的结果作为补偿后的扭矩，在附加扭矩不大于0时，将扭矩加上附加扭矩的相反数得到的结果作为补偿后的扭矩。
44.值得注意的是，制动电机、被测电动机、加速度传感器和扭矩传感器需要同轴连接，但不对具体的连接方式进行限定，可以通过联轴器，也可以通过其他方式进行选择，只要保证同轴即可。此外，对于加速度传感器不作限定，可以是角加速度传感器，也可以是角度位置编码器，可以根据具体的实施方式进行选择。另外，本技术实施例对制动电机不作限定，可以是电动机也可以是制动器，对此不作限定，可以根据具体的实施情况对制动电机进行选择。
45.此外，因为加速度传感器与被测电动机和制动电机是同轴，因此，对于加速度传感器的安装位置不作限定，可以在连接轴的两端，也可以在连接轴的中间，在一个轴上各个位置的角加速度都相同，因此只需要保证在被测电动机和制动电机之间即可。另外，扭矩传感器需要处于制动电机和被测电动机之间，但具体位置不作限定。此外，制动电机和被测电动机处于恒定转速或恒定扭矩模式，且，制动电机和被测电动机不处于同一工作模式，也就是说，被测电动机处于恒定转速模式时，制动电机处于恒定扭矩模式，反之相同。在此基础上，测控机通过获取加速度传感器读取的参数对角加速度产生的附加扭矩进行确定。通过转子的转动惯量与角加速度的乘积确定出附加扭矩，并根据扭矩传感器读取的当前扭矩，对扭矩进行补偿，当附加扭矩大于0时，将扭矩减去附加扭矩作为补偿后的扭矩，当附加扭矩不大于0时，将扭矩加上附加扭矩的相反数作为补偿后的扭矩。值得注意的是，若此电机转子的转动惯量没有给出，可以通过获取转子的质量和转子的几何尺寸对转子的转动惯量进行计算。
46.本实施例提供了一种测试电动机脉动扭矩的设备，包括：测控机、制动电机、被测电动机、扭矩传感器和加速度传感器，其中，测控机分别与制动电机和被测电动机连接，用于使制动电机和被测电动机处于恒定转速模式或恒定扭矩模式，制动电机与所述被测电动机连接，扭矩传感器与加速度传感器置于制动电机与被测电动机的连接轴上，用于获取被测电动机转动时的角加速度和扭矩，测控机分别与扭矩传感器和角加速度传感器连接，用于获取角加速度和扭矩，并根据角加速度和被测电动机的转子的转动惯量确认附加扭矩，对扭矩进行补偿。可见，此装置通过转动惯量和角加速度计算出附加扭矩，并根据附加扭矩的正负，对扭矩进行补偿，没有用到额外的附加设备，降低了测试设备的体积和重量，并且提高了脉动扭矩的测试精度。
47.在上述实施例的基础上，对加速度传感器的类型进行限定，并对加速度传感器和扭矩传感器与连接轴的连接方式进行限定。
48.加速度传感器选用角加速度传感器，角加速度传感器可以直接获取转子在当前位置的角加速度值，而角度位置编码器需要先获取当前的位置参数，通过计算得出角加速度
值。另外，本实施例仅仅是一种优选的实施方式，并不限于角加速度传感器。
49.角加速度传感器和扭矩传感器是通过联轴器连接到连接轴上，联轴器又称联轴节。用来将不同机构中的主动轴和从动轴牢固地联接起来一同旋转，并传递运动和扭矩的机械部件。有时也用以联接轴与其他零件如齿轮、带轮等。常由两半合成，分别用键或紧配合等联接，紧固在两轴端，再通过某种方式将两半联接起来。联轴器可兼有补偿两轴之间由于制造安装不精确、工作时的变形或热膨胀等原因所发生的偏移包括轴向偏移、径向偏移、角偏移或综合偏移，以及缓和冲击、吸振。保证角加速度传感器和扭矩传感器与被测电动机和制动电机是同轴连接。
50.另外，作为一种优选的实施方式，对角加速度传感器和扭矩传感器的安装位置进行限定，虽然角加速度传感器、扭矩传感器、被测电动机和制动电机处于一个连接轴，在同轴的情况下，各个位置的角加速度均相同，无论安装在哪里都可以准确获取对应的参数，但考虑安装便利的问题，在连接轴的中间进行安装，此外，扭矩传感器只需要保证处于被测电动机与制动电机之间即可，因此可以将扭矩传感器与角加速度传感器均安装在连接轴的中间，这样便于角加速度和扭矩传感器的安装。此外，若被测电动机或制动电机自身装有角度位置编码器，测试电动机脉动扭矩的设备也可直接加以利用，而省去专用的加速度传感器。
51.本实施例所提供的角加速度和扭矩传感器与被测电动机和制动电机的安装方式与安装位置，通过联轴器连接，并将角加速度传感器和扭矩传感器安装于连接轴中间，保证了参数的准确性，安装的方式也比较简便。
52.作为一种优选的实施方式，制动电机选用电动机或制动器作为被测电动机的模拟负载，但制动电机的类型并不限于电动机，也可以为制动器，在选用电动机时，电动机可以提供反扭矩用于制动，在选用制动器时，可以通过制动器提供制动扭矩，此外，对电动机和制动器的具体类型不作限定。另外，在具体实施情况中，可以根据具体的情况对制动电机的类型进行选择。
53.在具体实施例中，角加速度传感器和扭矩传感器可能只记录电机转动不满一周或电机转动多周的情况，造成资源浪费或信息不准确的情况发生，考虑到这种情况的发生，本实施例对角加速度传感器和扭矩传感器记录的周数进行限定，其中角加速度传感器和扭矩传感器记录被测电动机转动一周时的角加速度和扭矩。
54.值得说明的是，本实施例仅仅是一种优选的实施方式，不限于记录的周数为多周，在测试设备中，记录被测电动机一周的参数已经足够，记录多周的数据可能会有数据重复，但也可以记录多周的参数分析脉动扭矩的重复性，最后取参数的平均值作为最后的参数。
55.本实施例提供的角加速度传感器和扭矩传感器记录被测电动机转动一周时的角加速度和扭矩避免了角加速度传感器和扭矩传感器多记录或少记录造成资源浪费或信息不准确的情况发生，提高了测试的精准度。
56.在上述实施例的基础上，本实施例还提供了一种测试电动机脉动扭矩的方法，应用于电动机脉动扭矩的设备，图2为本技术实施例提供的一种测试电动机脉动扭矩的方法的流程图，如图所示，测试电动机脉动扭矩的方法包括如下步骤：
57.s10：控制制动电机和被测电动机处于恒定转速或恒定扭矩的工作模式。
58.s11：根据加速度传感器和扭矩传感器获取被测电动机的角加速度和扭矩。
59.s12：根据被测电动机的转子的转动惯量和角加速度确认附加扭矩。
60.s13：判断附加扭矩是否大于0，若是，进入s14步骤，若否，进入s15步骤。
61.s14：将扭矩减去附加扭矩得到的结果作为补偿后的扭矩。
62.s15：将扭矩加上附加扭矩的相反数得到的结果作为补偿后的扭矩。
63.本方法实施例产生的有益效果与上述装置实施例产生的有益效果相对应，本实施例不再赘述。
64.图3为本技术实施例提供的一种测试电动机脉动扭矩的装置的结构图，如图3所示，测试电动机脉动扭矩的装置包括：
65.控制模块15，用于控制制动电机和被测电动机处于恒定转速或恒定扭矩的工作模式，其中制动电机和被测电动机不处于同一工作模式；
66.获取模块16，用于根据加速度传感器和扭矩传感器获取被测电动机的角加速度和扭矩；
67.确认模块17，用于根据转子的转动惯量和角加速度确认由角加速度带来的附加扭矩；
68.第一补偿模块18，用于在附加扭矩大于0时，将扭矩减去附加扭矩得到的结果作为补偿后的扭矩；
69.第二补偿模块19，用于在附加扭矩不大于0时，将扭矩加上附加扭矩的相反数得到的结果作为补偿后的扭矩。
70.图4为本技术另一实施例提供的测试电动机脉动扭矩的装置的结构图，如图4所示，测试电动机脉动扭矩的装置包括：存储器20，用于存储计算机程序；
71.处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的测试电动机脉动扭矩的方法的步骤。
72.本实施例提供的测试电动机脉动扭矩的装置可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。
73.其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用dsp(digital signal processing，数字信号处理)、fpga(field－programmable gate array，现场可编程门阵列)、pla(programmable logic array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称cpu(central processing unit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以在集成有gpu(graphics processing unit，图像处理器)，gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括ai(artificial intelligence，人工智能)处理器，该ai处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
74.存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任意一个实施例公开的测试电动机脉动扭矩的方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括
windows、unix、linux等。数据203可以包括但不限于测试电动机脉动扭矩的方法等。
75.在一些实施例中，测试电动机脉动扭矩的装置还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。
76.本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构并不构成对测试电动机脉动扭矩的装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
77.最后，本技术还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。
78.可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
79.以上对本技术所提供的测试电动机脉动扭矩的设备、方法、装置及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。
80.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。