1、電機(jī)測試報(bào)告一實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.DG-168A電機(jī)電機(jī)、齒輪箱為一體化整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，左、右成組使用、平衡性好、調(diào)速性寬闊平滑、高穩(wěn)定性、安裝方便。此電機(jī)作為電動(dòng)輪椅車驅(qū)動(dòng)源使用，適用于輕型電動(dòng)輪椅車。2.HQ-006系列代步車電機(jī)屬于直流有刷電機(jī)，于24V直流電壓下工作，輸出功率為400W。作為代步車的驅(qū)動(dòng)源使用，是代步機(jī)技術(shù)開發(fā)中的重要組成部分。3.VR2控制器包括操縱桿（用于控制DG-168A電機(jī)的方向和調(diào)速）、電源模塊。4. S-Drive控制器S-Drive代步車控制器系統(tǒng)是迄今最先進(jìn)且經(jīng)濟(jì)高效的控制器，在性能和功能方面都有重大改進(jìn)。它適用于所有中小型輕便踏板車和類似的電動(dòng)車輛。5.磁粉測功

2、機(jī)包括測功機(jī)、置于控制柜中的YD1000直流電參數(shù)測試儀（用于測量并顯示當(dāng)前電機(jī)的電壓、電流、功率值）和YD6000 測功機(jī)控制器（用于顯示轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、輸出功率、效率以及最后窗口指示勵(lì)磁電流）、配套使用的測功機(jī)軟件（用于在PC機(jī)上實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前電機(jī)的電壓、電流、轉(zhuǎn)速、 轉(zhuǎn)矩等電機(jī)性能）。此設(shè)備的作用是模擬電機(jī)負(fù)載，通過編程改變模擬負(fù)載大小，以達(dá)到不同的性能測試目的。6.AQMD3630NS直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器此設(shè)備使用領(lǐng)先的電機(jī)回路電流精確檢測技術(shù)、有刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速自檢測技術(shù)、再生電流恒電流制動(dòng)(或稱剎車)技術(shù)和強(qiáng)大的PID調(diào)節(jié)技術(shù)，可完美地控制電 機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)(剎車)、換向過程和堵轉(zhuǎn)保護(hù)。 7.電流

3、鉗和數(shù)字示波器用于觀察控制器輸出端電流變化情況。8.其它設(shè)備電腦、扳手、旋具組套、螺絲刀、剝線鉗、導(dǎo)線等。二.設(shè)備連接1.電機(jī)與磁粉測功機(jī)連接總圖圖1為電動(dòng)輪椅電機(jī)測試總體連接圖；圖2為代步車電機(jī)測試總體連接圖。圖1 電動(dòng)輪椅電機(jī)測試總體連接圖圖2 代步車電機(jī)測試總體連接圖2.設(shè)備連接步驟1) 控制器與電源設(shè)備、左右電機(jī)進(jìn)行連接；VR2控制器圖3 控制器連接圖2) 將控制器與右電機(jī)的連接導(dǎo)線剖開，連接控制器端的導(dǎo)線作為控制柜的輸入端接入控制柜；控制柜輸入端圖4 控制柜輸入端連接圖3) 控制柜的輸出端連接右電機(jī)；控制柜輸出端圖5 控制柜輸出端連接圖4) 右電機(jī)與磁粉測功機(jī)通過夾具連接并固定；磁粉

4、測功機(jī)夾具圖6 電機(jī)與測功機(jī)連接圖5) 電腦與控制柜中的直流電參數(shù)測試儀、測功機(jī)控制器同時(shí)連接，以便及時(shí)顯示測試數(shù)據(jù)。 圖7 控制柜連接圖2. AQMD3630NS直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接1) AQMD3630NS直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電源接口通過導(dǎo)線與電源連接；穩(wěn)壓電源圖8 驅(qū)動(dòng)器電源模塊連接圖2) AQMD3630NS直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)接口作為控制柜的輸入端，接入控制柜；控制柜輸入端驅(qū)動(dòng)器圖9 驅(qū)動(dòng)器電機(jī)模塊連接圖3）AQMD3630NS直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的通訊接口通過USB485與PC機(jī)的USB接口連接，從而進(jìn)行通訊。USB485圖10 驅(qū)動(dòng)器通訊接口連接圖三. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康闹饕ㄒ韵聝牲c(diǎn)：1）

5、為測試電動(dòng)輪椅的DG-168A電機(jī)和HQ-006系列代步車電機(jī)的相關(guān)技術(shù)特性，掌握電機(jī)的性能特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)存在的有利點(diǎn)和不足點(diǎn)。從而應(yīng)用于電機(jī)的進(jìn)一步改進(jìn)與開發(fā)，尤其是在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，充分的掌握電機(jī)特性，才能使系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。2）測試電機(jī)配套的代步車控制器和電動(dòng)輪椅控制器的實(shí)際性能表現(xiàn)，了解配套控制器在不同檔位、不同負(fù)載下的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速以及輸出功率之間的關(guān)系。為后續(xù)研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的代步車控制器提供必要的研究基礎(chǔ)。四. 實(shí)驗(yàn)過程和進(jìn)度我們項(xiàng)目小組于今年年初和博世公司的該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行會(huì)議交流，明確電機(jī)測試的大致方向和內(nèi)容之后，我們便著手開始查閱相關(guān)資料、了解測試所需要的相關(guān)設(shè)備和工具。

6、確定了所需要的模擬負(fù)載設(shè)備磁粉測功機(jī)，通過網(wǎng)上貨比三家的搜索、客服咨詢，我們最終確定了購買磁粉測功機(jī)的廠家，并把我們的兩臺(tái)電機(jī)寄給廠家，定制了適用于這兩臺(tái)電機(jī)測試的100Nm磁粉測功機(jī)、測功機(jī)控制器、直流電參數(shù)測試儀及電機(jī)的配套夾具。經(jīng)過近一個(gè)月的生產(chǎn)過程，磁粉測功機(jī)及電機(jī)進(jìn)駐實(shí)驗(yàn)室。項(xiàng)目小組的同學(xué)在認(rèn)真看了設(shè)備說明書之后開始進(jìn)行設(shè)備接線、組裝，其中也遇到了不少模棱兩可的問題，最終在與廠家工程師的溝通下都得以解決。當(dāng)電動(dòng)輪椅安裝上磁粉測功機(jī)準(zhǔn)備投入測試時(shí)，又遇到了水冷或風(fēng)冷的問題，基于磁粉測功機(jī)若首次使用沒有進(jìn)行水冷則以后的實(shí)驗(yàn)都無法進(jìn)行水冷，鑒于對保護(hù)設(shè)備以維持其長期使用性的考慮，我們又購入

7、了水冷裝置，與測功機(jī)連接并投入使用。測試開始階段我們按照博世所給的測試內(nèi)容進(jìn)行不同操作，用霍爾電流鉗夾取控制器輸出端導(dǎo)線，用數(shù)字示波器觀察并記錄電流變化情況。剝開電機(jī)導(dǎo)線，將控制器端的電機(jī)導(dǎo)線作為輸入端接入控制柜，電機(jī)端的導(dǎo)線作為控制器輸出端連接。施加模擬負(fù)載的情況下，按照相同的操作控制操縱桿，用軟件記錄此時(shí)的各參數(shù)變化情況。然而，和測功機(jī)客服交流后發(fā)現(xiàn)此測試并不合理，因?yàn)榇欧蹨y功機(jī)測試的是電機(jī)的穩(wěn)態(tài)情況，若要測試瞬態(tài)變化則必須有傳感器等裝置。 我們與博世公司的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行了又一次的會(huì)議之后，明確了博世公司需要我們測試這兩臺(tái)電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩-恒功率曲線。小組同學(xué)通過不斷的跟測功機(jī)廠家的工程人員的

8、交流和對相關(guān)技術(shù)知識的了解，經(jīng)過討論確定了測試方案，經(jīng)過為期幾天多方向、多數(shù)據(jù)的測試，我們發(fā)現(xiàn)得出的數(shù)據(jù)情況與預(yù)料的理論情況完全不同，電機(jī)的實(shí)際情況無法得出恒轉(zhuǎn)矩-恒功率曲線。通過與專業(yè)技術(shù)人員的咨詢、網(wǎng)上資料查詢和我們之前掌握的電機(jī)資料，我們推測這與電機(jī)本身特性、電機(jī)控制器有很大關(guān)系，試圖尋求解決方案。為了進(jìn)一步求證無法得出恒轉(zhuǎn)矩恒功率曲線的原因，我們找到相關(guān)控制器廠家，針對我們的情況，購置了一款具有速度反饋功能的AQMD3630NS直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。原先的接線方法都要被重新改變,需按照AQMD3630NS直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的說明要求重新進(jìn)行導(dǎo)線焊接。全部連接好并檢查無誤之后，打開電源、控制軟件驅(qū)

9、動(dòng)卻無法啟動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，查找了各種可能的原因，最終發(fā)現(xiàn)是可能是電機(jī)剎車線的問題無法解決，此電機(jī)剎車線只能按原接線方法與原控制器連接。將電動(dòng)輪椅電機(jī)換成代步車電機(jī)，用AQMD3630NS直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制代步車電機(jī)，能夠正常進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。采用同電動(dòng)輪椅的恒轉(zhuǎn)矩-恒功率測試方案進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)也無法得出標(biāo)準(zhǔn)的曲線。針對電機(jī)的特性，我們制定了最佳功率點(diǎn)測試方案，測試每一檔位下多大負(fù)載能使其達(dá)到最佳功率狀態(tài)，并達(dá)到很好的測試效果。結(jié)合博世提供的“電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的持續(xù)轉(zhuǎn)矩特性測定”、 “電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的持續(xù)功率特性測定”、 “電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的短時(shí)峰值功率特性測定”和“電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的短時(shí)

10、峰值轉(zhuǎn)矩特性測定”的技術(shù)性能測試表格，通過小組討論以及查閱相關(guān)電機(jī)性能資料，我們對兩個(gè)電機(jī)進(jìn)行了持續(xù)轉(zhuǎn)矩特性和持續(xù)功率特性的測定。最后我們把之前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行整理、分析，整合成一份完整的測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以盡可能多的為博世公司提供有利的數(shù)據(jù)信息。五. 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)的基本原理就是通過購買的代步車電機(jī)和電動(dòng)輪椅電機(jī)自帶的控制器，并以磁粉測功機(jī)模擬電機(jī)負(fù)載，從而測試電機(jī)的多種性能，并獲取性能曲線。電機(jī)空載的情況下，電機(jī)輸入導(dǎo)線穿過電流鉗，穿過鐵心的被測導(dǎo)線就成為電流互感器的一次線圈，其中通過電流便在二次線圈中感應(yīng)出電流。從而使二次線圈相連接的電流表便有指示，測出被測線路的電流。通過對操縱桿的不

11、同操作，并利用電流鉗與示波器的連接，從示波器上讀取不同操作下電流的變化情況。電機(jī)在帶負(fù)載情況下會(huì)有不同的特性表現(xiàn)，利用磁粉測功機(jī)模擬負(fù)載進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。當(dāng)磁粉測功機(jī)內(nèi)部線圈通過電流時(shí)產(chǎn)生磁場，使內(nèi)部磁粉按磁力線排成磁鏈，由磁粉鏈產(chǎn)生拉力變?yōu)樽柚罐D(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的阻力，該力即為負(fù)載力矩。我們通過軟件中的自動(dòng)測試來模擬勵(lì)磁電流大小。改變勵(lì)磁電流即可改變電機(jī)負(fù)載大小。電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和輸出功率之間的關(guān)系式為：M=9550*P/n(M:轉(zhuǎn)矩，單位:N.m； P:輸出功率，單位:kW； n:轉(zhuǎn)速，單位:rpm)。六實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 此次電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目依據(jù)電機(jī)自身具備的參數(shù)特性、技術(shù)性能特點(diǎn)，并結(jié)合現(xiàn)有的電機(jī)測試設(shè)備，設(shè)計(jì)了

12、10個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)定主要有兩個(gè)來源：1）參考博世公司提供的電機(jī)技術(shù)性能測試資料。包括“電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的持續(xù)轉(zhuǎn)矩特性特定”、“電機(jī)及其控制系統(tǒng)的持續(xù)功率特性測定”、“電機(jī)及其控制系統(tǒng)的短時(shí)峰值轉(zhuǎn)矩特性測定”、“電機(jī)及其控制系統(tǒng)的短時(shí)峰值功率特性測定”及電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩-恒功率曲線圖等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；2）網(wǎng)上資料查閱項(xiàng)目組經(jīng)過查閱資料、組內(nèi)討論、不同實(shí)驗(yàn)設(shè)備的嘗試以及不斷的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)了最大功率點(diǎn)等實(shí)驗(yàn)。以下是十組實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容。 1.電動(dòng)輪椅電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告一（電機(jī)空載實(shí)驗(yàn)）本實(shí)驗(yàn)中，電機(jī)在空載條件下，霍爾電流鉗夾取電機(jī)輸入導(dǎo)線，通過VR2控制器操縱桿的不同操作測試電機(jī)的空載性能。電流鉗與

13、數(shù)字示波器相連接，觀察電流變化情況并分析波形。具體詳見“電動(dòng)輪椅電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告一”。2.電動(dòng)輪椅電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告二（測功機(jī)模擬負(fù)載實(shí)驗(yàn)）本實(shí)驗(yàn)中，電機(jī)在帶負(fù)載情況下，利用控制器操縱桿進(jìn)行與空載實(shí)驗(yàn)相同的操作，通過磁粉測功機(jī)模擬不同的負(fù)載大小，由測功機(jī)控制器得到轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和輸出功率值，觀察轉(zhuǎn)矩和功率負(fù)載特性曲線的變化情況。根據(jù)電機(jī)負(fù)載特性曲線，總結(jié)出其中有利的規(guī)律和結(jié)論。 具體詳見“電動(dòng)輪椅電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告二”。3.電動(dòng)輪椅電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告三（固定勵(lì)磁、增大轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)）本實(shí)驗(yàn)中，在不同檔位下，磁粉測功機(jī)模擬某一負(fù)載值（即設(shè)置固定的勵(lì)磁電流值），在某一檔位下以平穩(wěn)的速度增加轉(zhuǎn)速。觀察轉(zhuǎn)速和功率負(fù)載

14、特性曲線的變化情況，根據(jù)電機(jī)負(fù)載特性曲線，總結(jié)出其中有利的規(guī)律和結(jié)論。具體詳見“電動(dòng)輪椅電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告三”。4.電動(dòng)輪椅電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告四（最佳功率點(diǎn)實(shí)驗(yàn)）本實(shí)驗(yàn)中，用磁粉測功機(jī)模擬電機(jī)負(fù)載，通過編程改變模擬負(fù)載大小，然后觀察不同檔位、不同勵(lì)磁情況下，電機(jī)在相應(yīng)檔位下何時(shí)達(dá)到最佳功率點(diǎn)。通過測試實(shí)驗(yàn)跟蹤每個(gè)檔位下電機(jī)的最大功率點(diǎn)，過最大功率點(diǎn)之后進(jìn)行換擋，以使電動(dòng)輪椅的提速性能達(dá)到最佳運(yùn)作狀態(tài)。具體詳見“電動(dòng)輪椅電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告四”。5.電動(dòng)輪椅電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告五（轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系實(shí)驗(yàn)）本實(shí)驗(yàn)中，將控制器依次調(diào)到5個(gè)檔位的最大轉(zhuǎn)速，通過不斷增加勵(lì)磁電流來增加電機(jī)的負(fù)載。理論上，在帶負(fù)載能力范圍

15、內(nèi)，轉(zhuǎn)矩保持恒定，若超過帶負(fù)載能力范圍，轉(zhuǎn)矩會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的增加而降低，以維持恒功率狀態(tài)。觀察轉(zhuǎn)速和功率負(fù)載特性曲線的變化情況，得出了不同于理論的實(shí)際情況，即轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的增加而減小，二者成線性相關(guān)。具體詳見“電動(dòng)輪椅電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告五”。6.電動(dòng)輪椅電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告六（持續(xù)轉(zhuǎn)矩特性測定實(shí)驗(yàn)）本實(shí)驗(yàn)基于實(shí)驗(yàn)五無法得出恒轉(zhuǎn)矩恒功率特性的實(shí)際情況，制定出針對測試本電機(jī)特性的持續(xù)轉(zhuǎn)矩實(shí)驗(yàn)。其原理為保持電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩近似不變，隨著轉(zhuǎn)速增加，功率也增加。觀察數(shù)據(jù)和圖表信息，總結(jié)電機(jī)負(fù)載大小與輸出功率的關(guān)系。具體詳見“電動(dòng)輪椅電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告六”。7.電動(dòng)輪椅電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告七（短時(shí)峰值功率特性測定實(shí)驗(yàn)）本實(shí)驗(yàn)同

16、樣是基于實(shí)驗(yàn)報(bào)告五無法得出恒轉(zhuǎn)矩恒功率特性的實(shí)際情況，針對本電機(jī)制定的短時(shí)峰值功率特性實(shí)驗(yàn)。其實(shí)驗(yàn)原理是由最佳功率點(diǎn)測試表（參見電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告四）可知每一檔在多少勵(lì)磁情況下達(dá)到最大功率點(diǎn)，即設(shè)置相應(yīng)勵(lì)磁附近的勵(lì)磁值，得出持續(xù)功率特性數(shù)據(jù)。通過這一特性的測定，可將電機(jī)自動(dòng)控制在最佳輸出功率的運(yùn)行狀態(tài)。 具體詳見“電動(dòng)輪椅電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告七”。8.代步車電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告一S-Drive控制器是適配代步車電機(jī)驅(qū)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)高效的控制器，然而在本實(shí)驗(yàn)過程中卻無法控制代步車電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，項(xiàng)目小組的同學(xué)們?yōu)榇艘沧隽撕芏嗯蛧L試。具體詳見“代步車電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告一”。9.代步車電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告二由于S-Drive無法驅(qū)動(dòng)電機(jī)（見代步車電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)報(bào)告一），經(jīng)過查閱資料、網(wǎng)上咨詢和電機(jī)基本參數(shù)資料的認(rèn)識，我們購買了AQMD3630NS直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，通過上述實(shí)驗(yàn)設(shè)備連接，電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。通過A