專利名稱：底盤測功機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于道路車輛，特別是摩托車進行室內臺架性能試驗的底盤測功機。屬于車輛底盤檢測設備制造技術領域。
目前的電機型底盤測功機有兩種基本結構一種是由測功機、轉鼓、可變組合飛輪組三大部件同軸連接組成，其中測功機通過轉鼓向車輛驅動輪提供阻力，吸收車輪運轉產生的機械功，同時測量出轉鼓轉速和作用在轉鼓上轉矩。檢測工作中，包括電機和轉鼓慣量在內的飛輪組慣性提供變速運行時的慣性力，用不同的飛輪組合來適應不同慣量的車型。另一種結構是去除飛輪組，利用測功機產生的等量電氣模擬慣量來代替機械飛輪組的慣性力，取代了飛輪組的機械慣量。上述兩種結構的底盤測功機都存在結構龐大，機坑占地面積大，現場安裝麻煩，生產制造成本高，同時均需要外置風機來滿足電機冷卻通風的缺點。
本實用新型的發明目的是推出一種結構簡單、體積小巧、安裝方便，機坑占地面積可大幅度縮小，實現電機冷卻無需外置風機，生產制造成本大大降低的底盤測功機新設計。
本實用新型的發明目的可以通過以下技術方案得以實現它包括可以接收轉速信號并具有存貯、計算機功能的勻速阻力設定器21、補償慣性力設定器22、機械損失設定器23及PID調節器24和變頻器25。作為測功機的異步電機是外轉子式的，圓筒形轉子固定在轉鼓里，圓柱形定子固定在主軸上，主軸上的力臂與機座之間裝力傳感器，電機向轉鼓提供的阻力可以通過力傳感器測出。具體地說①異步電機上帶有鼠籠式導條和端環的圓筒形外轉子4固定在轉鼓3內側，轉鼓3兩側的端蓋2、7通過轉子軸承10安裝在測功機主軸14上，轉鼓連同外轉子可以在主軸上旋轉。②具有按圓周均勻分布軸向通風孔的圓柱形定子5固定在主軸14中部，而主軸14的兩端安裝在機座17上的兩個軸承座13、18里，使定子5連同主軸14能在機座17上靈活轉動，定子5的鐵芯上設有三相定于繞組6，在主軸14上靠近定子5的部位制有一徑向孔與主軸14內孔相通，定子繞組6的引出線15被置于其中。③主軸14的一端固定有一力臂12，在力臂12與機座17之間裝有力傳感器11，這樣就限制了主軸不能在定子軸承座13、18內旋轉，只能把作用在主軸14上的轉矩傳遞到力傳感器11上，力傳感器11的輸出信號大小與作用在主軸14上的轉矩成正比。④在轉鼓3的一側端蓋7上裝有環形測速齒盤9，轉速傳感器16固定安裝在機座17上，并與測速齒盤9相對應；齒盤內孔應大于主軸14外徑，并保證有足夠的間隙。⑤轉鼓3的兩端蓋2、7上按圓周均布制有通風孔，每個通風孔上裝有帶濾網的引風板1、8，濾網起防護作用，防止雜物落入轉鼓內；兩個端蓋2、7上的引風板1、8開口方向相反，無論轉鼓正轉或反轉，都能保證有一側引內板因開口迎風導致進風，另一側引風板因開口背風導致出風。
本實用新型與現有技術相比的優點是顯而易的第一、把電機和轉鼓合為一體，在生產制造中，整機軸向尺寸可減少一半以上，故結構緊湊，體積小，大大縮小了機坑占地面積，降低了龐大機構制造成本和現場安裝施工費用。第二、由于轉鼓兩端蓋上所設制的引風板作用，使本實用新型不需專門的冷卻風機。
附圖及圖面說明圖1為底盤測功機的系統框圖；圖2為底盤測功機的主視結構示意圖；圖3為圖2的A-A剖視示意圖圖4為圖2的B-B剖視示意圖；圖5為圖2的左視結構示意圖；其中1、8-引風板 2、7-端蓋3-轉鼓 4-外轉子5-定子 6-定子繞組9-測速齒盤 10-轉子軸承11-力傳感器 12-力臂13、18-定子軸承座14-主軸15-定子繞組引出線16-轉速傳感器17-機座 21-均速阻力設定器
22-補償慣性力設定器 23-機械損失設定器24-PID調節器25-變頻器28-測功機電機 Fw-勻速阻力輸出Fi-補償慣性力輸出 Fm-機械損失輸出FC-力信號 Fd-電機阻力信號V-速度信號實施例本說明書第五部分并結合附圖1-6已經給出了本實用新型的完整實施例，故這里不再重復。下面再結合
其工作原理及工作過程如下圖1中勻速阻力設定器21、補償慣性力設定器22、機械損失設定器23都是具有存貯、計算能力的計算機結構，轉速信號作為它們的輸入。這3個設定器的輸入輸出函數關系分別是勻速阻力設定器輸出Fw＝A+BV+CV2……(1)(1)式中V是轉鼓外圓線速度，A、B、C是試驗車輛的阻力系數，對于一定的車輛，A、B、C都是常數。
補償慣性力設定器輸出Fi＝(ml-mo)*dv/dt……(2)(2)式中ml是試驗車輛在轉鼓運轉的等效慣性質量，mo是轉鼓(包括主軸、轉子、軸承外圈等隨著轉動的部件)的等效慣性質量，轉鼓的等效慣性質量mo已定，試驗車因輛車型不同其等效慣性質量ml在一定范圍內變化，如果底盤測功機沒有可變組合的飛輪組也沒有慣性力補償環節，做變速試驗的車輛就被限制在ml＝mo的車型以內。在ml≠mo的情況下車輛所需的慣性力要分成兩部分，ml*dv/dt＝mo*dv/dt+(ml-mo)*dv/dt……(3)第一部分由轉鼓的機械慣性質量mo提供；第二部分慣性力在有飛輪組的底盤測功機上，由飛輪的機械慣量提供；在本實用新型的設計中這部分力由補償慣性力設定器按(2)式算出，并控制測功機電機用電磁力來提供，也稱作“電氣模擬慣量”。這樣就能做到ml不同的車輛在一臺測功機上運轉時受到的慣性力與其在道路行駛時一樣，并且不需要結構復雜的可變組合機械飛輪組。
機械損失設定器輸出Fm＝f(V)……(4)轉鼓旋轉時，轉鼓上的引風板與周圍空氣之間產生空氣阻力，轉子軸承產生摩擦阻力，轉子攪動轉鼓里的空氣產生阻力，這些與轉鼓速度直接相關的阻力之和稱為機械損失阻力Fm，把Fm和速度V的對應關系事先測量好并存儲在設定器里。在不同的速度下，機械損失設定器輸出對應的Fm信號。
給定的測功機電機阻力信號Fd＝Fw+Fi-Fm……(5)Fd與傳感器實測的力Fc相比較，其偏差經PID調節器放大，控制變頻器調整輸出頻率，異步電機隨之改變其電磁轉矩使作用在轉鼓上的力與給定的力相同，達到閉環控制的作用。
圖2中的異步電機的圓筒形外轉子4固定在轉鼓3內部，轉鼓3與端蓋2、7用螺栓緊固為一體，兩端蓋分別通過轉子軸承安裝在主軸14上。圓柱形定子5固定在主軸上，主軸安裝在機座17在主軸14上。圓柱形定子5固定在主軸上，主軸安裝在機座17上的兩軸承座13、18里，這樣的結構使轉鼓連同電機轉子可以在主軸上旋轉，定子連同主軸可以在軸承座里靈活轉動。主軸的一端緊固了一個力臂12，力臂與機座之間安裝力傳感器11。車輪在轉鼓上運轉時，電機產生的電磁轉矩一方面通過轉鼓向車輛提供阻力，其反力矩也力圖使定子和主軸轉動，由于主軸上的力臂與機座之間有力傳感器相連，限制了主軸不能旋轉，電機的電磁轉矩通過主軸和力臂傳遞到力傳感器上，這樣就測出了作用在轉鼓外圓上的力。轉速用測速齒盤9和轉速傳感器16測出。
定子繞組用引出線15穿過主軸上的孔與變頻器相連。端蓋兩側的引風板1、8用于進風和排風，例如，當圖2所示的轉鼓上表面向圖紙上方旋轉時，左側的引風板1因迎風而進風；右側的引風板8因背風而排風。氣流從引風板1進入轉鼓，在定子、轉子之間的氣隙和定子通風孔中流過，經引風板8流出，冷卻了電機定子和轉子。轉鼓轉速越高冷卻風的風速、風量越大，這與車輛速度越高阻力越大(參看式(1))，測功機電流越大，電機發熱量越大正好相適。
本實用新型特別適用于只有一個驅動輪或多個驅動輪同軸且輪距較小的車輛。
權利要求1.一種適用于道路車輛，特別是摩托車進行室內臺架性能試驗的底盤測動機，它包括可以接收轉速信號并具有存貯、計算機功能的勻速阻力設定器(21)、補償慣性力設定器(22)、機械損失設定器(23)及PID調節器(24)和變頻器(25)；其特征是a、異步電機上帶有鼠籠式導條和端環的圓筒形外轉子(4)固定在轉鼓(3)內側，轉鼓(3)兩側的端蓋(2)、(7)通過轉子軸承(10)安裝在測功機主軸(14)上，且轉鼓(3)連同外轉子(4)可以在主軸上旋轉；b、具有按圓周均勻分布軸向通風孔的圓柱形定子(5)固定在主軸(14)中部，而主軸(14)的兩端安裝在機座(17)上的兩個定子軸承座(13)、(18)里，且定子(5)的鐵芯上設有三相定子繞組(6)，在主軸(14)上靠近定子(5)的部位制有一徑向孔與主軸(14)內孔相通，定子繞組(6)的引出線(15)被置于其中；c、主軸(14)的一端固定有一力臂(12)，在力臂(12)與機座(17)之間裝有力傳感器(11)；d、在轉鼓(3)的一側端蓋(7)上裝有環形測速齒盤(9)，轉速傳感器(16)固定在機座(17)上，并與測速齒盤(9)相對應；e、轉鼓(3)的兩端蓋(2)、(7)上分別按圓周均布制有通風孔，每個通風孔上裝有帶濾網的引風板(1)。
專利摘要底盤測功機,包括具有計算、存貯功能的勻速阻力、補償慣性力、機械損失設定器,其實質在于把電機和轉鼓合為一體。作為測功機的異步電機的轉子固定在轉鼓里,定子固定在主軸上,主軸上的力臂與機座之間裝力傳感器,電機向轉鼓提供的阻力通過力傳感器測出。轉鼓兩側端蓋上設引風板,利用轉鼓的旋轉引入冷卻風,不另設冷卻風機。具有結構緊湊,制造安裝成本低、占地面積小的優點,特別適用于單個驅動輪或多驅動輪同軸且輪距小的車輛。
文檔編號G01M7/00GK2412213SQ0022614
公開日2000年12月27日 申請日期2000年2月23日 優先權日2000年2月23日
發明者趙素鄭 申請人:摩托車檢測技術研究所