一、概 述  

新能源電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)性能測(cè)試臺(tái)為電機(jī)性能試驗(yàn)設(shè)計(jì)，測(cè)量電機(jī)的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸入輸出功率、效率等性能參數(shù)，打印試驗(yàn)報(bào)告，繪制各種性能曲線。

轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量電機(jī)的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，負(fù)載采用磁粉制動(dòng)器（或電渦流測(cè)功機(jī)，本系統(tǒng)以磁粉制動(dòng)器為例），使用電量變送器將電壓和電流轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，由計(jì)算機(jī)采集。

新能源電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)性能測(cè)試臺(tái)可以完成的測(cè)量項(xiàng)目：電機(jī)的輸入電壓、電流、輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、效率計(jì)算等，可根據(jù)國(guó)標(biāo)或用戶要求定制輸出報(bào)表和曲線格式。系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上構(gòu)建，所有傳感器輸出信號(hào)通過(guò)各種采集卡（轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速功率測(cè)量卡、A/D卡）直接接入計(jì)算機(jī)，控制信號(hào)由計(jì)算機(jī)通過(guò)各種控制卡（I/O卡、D/A卡）直接控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作。

本系統(tǒng)由控制柜和試驗(yàn)臺(tái)架組成（圖1）。

（一）控制柜

1. 15`觸摸屏工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

2. 磁粉制動(dòng)器控制器（或電渦流測(cè)功機(jī)控制器）

3. 電機(jī)多參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)

4. 智能型模擬量采集模塊

5. 電量傳感器電源模塊

6. 變頻調(diào)速器

7. 變頻調(diào)速器控制器可外加打印機(jī)

（二）試驗(yàn)臺(tái)架

1．安裝底械平臺(tái)

2．HCNJ-101扭矩傳感器

3．磁粉制動(dòng)器負(fù)載

4．活動(dòng)式電機(jī)裝夾架

5．連軸節(jié)、支撐架、接線端子

6．隔離式電流傳感器

7．隔離式電壓傳感器  

二、功能及技術(shù)指標(biāo)

（一）系統(tǒng)功能

1、能對(duì)電機(jī)進(jìn)行：空載實(shí)驗(yàn)：電流、電壓、轉(zhuǎn)速負(fù)載實(shí)驗(yàn)：電流、電壓、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸出功率、效率堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)：電流、電壓、轉(zhuǎn)矩

2、系統(tǒng)能對(duì)各種電機(jī)的特定點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

3、系統(tǒng)能實(shí)時(shí)顯示電機(jī)的電壓、電流、輸入功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸出功率、效率。

4、系統(tǒng)能自動(dòng)判別并顯示正負(fù)扭矩。

5、系統(tǒng)能對(duì)電流、電壓、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速分別進(jìn)行上、下限報(bào)警，報(bào)警值可任意設(shè)定。

6、系統(tǒng)可以對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)存儲(chǔ)或按使用者的意愿進(jìn)行選點(diǎn)存儲(chǔ)。

7、系統(tǒng)在“選點(diǎn)測(cè)量”方式下，能實(shí)時(shí)顯示采集數(shù)據(jù)和曲線。

8、系統(tǒng)可將測(cè)試結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)矩——電流、電壓、轉(zhuǎn)速、功率、效率的曲線繪制。

9、系統(tǒng)對(duì)于各種參數(shù)的設(shè)置具有記憶功能，只需輸入一次即可。

10、允許數(shù)據(jù)編輯、修改，系統(tǒng)具有歷史數(shù)據(jù)回放功能。

11、系統(tǒng)可以通過(guò)打印機(jī)對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)、曲線打印。

12、系統(tǒng)的整個(gè)功能具有菜單和快捷鍵雙重操作。

13、系統(tǒng)在WINDOWS環(huán)境下運(yùn)行，整個(gè)界面生動(dòng)、美觀。

（二）技術(shù)指標(biāo)

1、 電壓測(cè)量精度：±0.5%FS

2、 電壓顯示精度: 1位小數(shù)

3、 電流測(cè)量精度：±0.5%FS

4、 電流顯示精度: 2位小數(shù)

5、 電功率運(yùn)算精度: ±1個(gè)字

6、 電功率顯示單位: kW

7、 轉(zhuǎn)矩測(cè)量精度：優(yōu)于±1%FS

8、 轉(zhuǎn)矩測(cè)量范圍: 0~100N.m

9、 轉(zhuǎn)矩顯示精度: 3位小數(shù)

10、 轉(zhuǎn)速測(cè)量精度: 50r/min以上±0.1%, 50r/min以下±0.5%

11、 轉(zhuǎn)速顯示精度: 1位小數(shù)

12、 轉(zhuǎn)速顯示單位: r/min

13、 功率運(yùn)算精度: ±1個(gè)字

14、 功率顯示單位: kW 

15、 效率運(yùn)算精度: ±1個(gè)字

16、 效率顯示精度：2位小數(shù)

17、 效率顯示單位：%

18、 報(bào)警數(shù)值范圍：任意設(shè)定上限和下限。

三、結(jié)構(gòu)概述

1、試驗(yàn)臺(tái)架：由安裝底械平臺(tái)、測(cè)量傳感器、磁粉制動(dòng)器、升降機(jī)構(gòu)組成。（見圖2，以2000Nm扭矩傳感器及配套設(shè)備為例）

2、控制柜：由臥式或立式機(jī)柜構(gòu)成，內(nèi)部裝有控制線路、15`觸摸屏工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、磁粉制動(dòng)器控制器、變頻調(diào)速器、變頻調(diào)速器控制器、傳感器測(cè)量采集系統(tǒng)。

3、負(fù)載：由磁粉制動(dòng)器構(gòu)成。磁粉制動(dòng)器具有定子和轉(zhuǎn)力兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。定子和轉(zhuǎn)力都由磁性導(dǎo)磁材料制成。定子和轉(zhuǎn)子間的工作間隙充滿磁性導(dǎo)磁磁粉。當(dāng)定子上的激磁線圈通入激磁電流時(shí)，磁粉聚集而形成磁粉鏈。由粉末間的磁性結(jié)合和粉末與兩運(yùn)動(dòng)件的摩擦力來(lái)傳遞力矩。激磁電流增大，所傳遞的轉(zhuǎn)矩也隨之增大，當(dāng)激磁電流增至一定值時(shí)，導(dǎo)磁材料發(fā)生磁飽和，所傳遞的轉(zhuǎn)矩也呈飽和狀態(tài)。當(dāng)中斷激磁電流時(shí)，磁粉失去束縛，處于松散狀態(tài)。因此基本上不傳遞力矩。磁粉制動(dòng)器在測(cè)試之前，一定要先通水。測(cè)試后，待溫度降低才能停止供水。磁軛表面溫度應(yīng)控制在≤85oC，若溫度過(guò)高，應(yīng)用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行吹風(fēng)冷卻，或降低進(jìn)水溫度。特別是夏天應(yīng)改善散熱條件。

4、聯(lián)軸器：采用剛性連接（法蘭、軸套），從而保證測(cè)量精度

5、傳感器：HCNJ-101扭矩傳感器測(cè)量電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速和扭矩，隔離式電流、電壓傳感器測(cè)量電機(jī)的輸入電流和電壓。

6、安裝底座、升降機(jī)構(gòu)：底座采用標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，平臺(tái)上有標(biāo)準(zhǔn)的T型槽，表面光潔。平板的安裝不平度小于0.05mm。底座穩(wěn)固，避免過(guò)大震動(dòng)，否則將造成數(shù)據(jù)測(cè)試不準(zhǔn)。升降機(jī)構(gòu)由20—30mm鋼材和M16～M30螺桿螺帽構(gòu)成。升降時(shí)，調(diào)節(jié)螺帽即可完成。測(cè)試時(shí)，一定要緊固升降機(jī)構(gòu)，防止過(guò)大震動(dòng)。安裝時(shí)，根據(jù)電機(jī)高度，調(diào)節(jié)升降鋼板。注意同軸度，避免傳感器變形而產(chǎn)生的附加彎矩。當(dāng)存在彎矩時(shí)，不僅會(huì)降低測(cè)試精度，在某些情況下，甚至可能損壞變形軸，

具體方法：先連接好電機(jī)，不要緊固電機(jī)底座，用手轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器、電機(jī)應(yīng)平穩(wěn)，不應(yīng)有稍微移動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，手感要平穩(wěn)，如果安裝同軸度未達(dá)到，調(diào)節(jié)升降鋼板，直至達(dá)到要求。zui后緊固電機(jī)和升降鋼板螺柱。

7、加載控制：

（1）、由計(jì)算機(jī)利用D/A模塊調(diào)整控制器輸出電流大小，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)加載。

（2）、控制器單元：利用PWM調(diào)節(jié)模塊輸出電流，進(jìn)行精確調(diào)整。

（3）、 退出系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)把控制器輸出電流調(diào)整到zui小。設(shè)定值與電流反饋相比較，通過(guò)比例（P）、積分（I）、微分（D） 調(diào)節(jié)固態(tài)繼電器，控制脈寬來(lái)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小，當(dāng)設(shè)定值保持不變時(shí)，勵(lì)磁電流保持不變（恒流源），由于固態(tài)繼電器內(nèi)部采用場(chǎng)效應(yīng)管做開關(guān)元件，無(wú)機(jī)械動(dòng)作，不產(chǎn)生電火花干擾，故可靠性高。

8、電機(jī)轉(zhuǎn)速控制： 計(jì)算機(jī)軟件給定電機(jī)轉(zhuǎn)速，然后通過(guò)變頻調(diào)速器控制器、變頻調(diào)速器實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。