一种无人机电机和螺旋桨组合的测试装置的制作方法

本发明涉及无人机测试领域，更具体地说，涉及一种无人机电机和螺旋桨组合的测试装置。

背景技术：

随着经济的发展，在电子技术方向不断的研究和开发，螺旋桨无人机得以广泛应用。电机和螺旋桨是无人机的动力系统，电机带动螺旋桨的旋转，从而为无人机的上升提供动力，其性能直接决定了无人机的飞行安全和飞行效率。因此，我们需要对电机螺旋桨进行包括：升力、转速、功率、力效、扭矩等性能测试，得出数据进行分析，不断完善电机螺旋桨的性能。

在传统的电机螺旋桨测试台中，我们采用转矩转速传感器安置在电机和螺旋桨之间的方式来检测电机驱动扭矩和速度，在实际检测过程中，因为将升力、转速、功率、力效、扭矩等性能测试都集中在一台测试台上，转矩转速传感器在安装的时候需要一端固定在测试拉力的安装板上，另一端处于自由状态。

由于受转矩转速传感器在转速上的限制，不能进行10000rpm以上高转速的测试，并且在测试过程中，由于受传感器细长轴的影响引起共振现象产生异响，不能满足综合性能检测要求。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种无人机电机和螺旋桨组合的测试装置，它将采用无人机电机和螺旋桨直接连接，使得升力和扭力相对独立的测试方法，使得测试不易受到转速限制，而且仪器可随时现场校验，方便使用满足测试安装要求，同时在双变液和内嵌自连板配合作用下，一方面，可以通过连接时磁场的自动变化，而实现输出轴和中心连轴之间的固定，使得螺旋桨的安装极为简便，有效保证测试效率，另一方面在高转速测试时，能够及时抑制因高速造成的偏移或者歪斜趋势，进而有效保证测试时的稳定性，有效提高测试数据的准确性，同时可以有效降低在进行高速测试时，由于稳定性变差而造成的异响，进一步提高测试结果的稳定性。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种无人机电机和螺旋桨组合的测试装置，包括基座，所述基座上端固定连接有安装支架，所述安装支架左上端固定连接有第一铝合金荷重传感器，所述第一铝合金荷重传感器远离的一端固定连接有固定块，所述固定块上端通过两个深沟球轴承安装有力臂杆，所述安装支架顶部安装有直线轴承，所述直线轴承内部套设有传动轴，所述力臂杆上端部与传动轴连接，所述安装支架右上端固定连接有第二铝合金荷重传感器，所述第二铝合金荷重传感器上端部与传动轴连接，所述传动轴远离力臂杆的一端安装有电机安装支架，所述电机安装支架位于第二铝合金荷重传感器右侧，所述电机安装支架下端固定安装有测速传感器，所述电机安装支架右端安装有电机，所述电机上的输出轴端部处连接有螺旋桨，将采用无人机电机和螺旋桨直接连接，使得升力和扭力相对独立的测试方法，使得测试不易受到转速限制，而且仪器可随时现场校验，方便使用满足测试安装要求，同时在双变液和内嵌自连板配合作用下，一方面，可以通过连接时磁场的自动变化，而实现输出轴和中心连轴之间的固定，使得螺旋桨的安装极为简便，有效保证测试效率，另一方面在高转速测试时，能够及时抑制因高速造成的偏移或者歪斜趋势，进而有效保证测试时的稳定性，有效提高测试数据的准确性，同时可以有效降低在进行高速测试时，由于稳定性变差而造成的异响，进一步提高测试结果的稳定性。

进一步的，所述螺旋桨包括中心连轴以及多个固定连接在中心连轴外端的桨片，所述中心连轴内部开凿有内嵌槽，所述内嵌槽内部填充有双变液，所述内嵌槽槽口处固定连接有内嵌自连板，所述内嵌自连板朝向内嵌槽内的一端与内嵌槽内壁之间固定连接有弹性折杆，所述输出轴与内嵌槽相匹配。

进一步的，所述安装支架采用铝合金材料制成，使得具有安装方便，外形简洁大方，成本低，测试结果准确等优点，所述第一铝合金荷重传感器型号为tjh-w-1c100n，所述第二铝合金荷重传感器型号为tjh-w-1c200n，第二铝合金荷重传感器直接测试出螺旋桨电机正反转时所产生的拉压力，第一铝合金荷重传感器测试螺旋桨电机正反转时所产生的扭矩，测速传感器测试电机的转速，通过电脑软件进行汇总分析。

进一步的，所述输出轴靠近螺旋桨的端部表面为多孔结构，且孔为不通透孔，使得输出轴在插进中心连轴内时，自控硬化环带在内部磁流变液的流动挤压作用下，能够嵌入到该不通透孔内，进而可以有效增大输出轴与中心连轴之间的连接度，使得连接强度更高，所述输出轴上多孔部分的中部开凿有磁贯穿孔，使得自控硬化环带在围着输出轴分布时，在磁流变液的挤压作用下能够相互靠近并吸附，使得输出轴周围的磁场逐渐增强，进而使得磁流变液变硬，从而实现输出轴和中心连轴之间的相互固定，并且在非牛顿流体的作用下，在进行对螺旋桨和电机进行高速测试时，当发生偏移或者歪斜时，局部的非牛顿流体受力变硬，能够及时抑制该偏移，进而有效保证测试时的稳定性，有效提高测试数据的准确性，同时可以有效降低在进行高速测试时，由于稳定性造成的异响。

进一步的，所述双变液为磁流变液和非牛顿流体按照2:1.5-2的体积比混合而成，且双变液在内嵌槽内的填充度为85％以上，使得内嵌槽内部留有一定空隙，有效保证输出轴插入到中心连轴内的深度超过内嵌槽深度的一般，进而显著提高二者连接处的稳定性。

进一步的，所述弹性折杆包括支撑段以及多个镶嵌在支撑段中部的转折变段。

进一步的，所述支撑段为硬质材料制成，使得弹性折杆整体具有一定的支撑力，从而有效保证在测试结束，向外取出螺旋桨时，弹性折杆逐渐恢复原状，能够向外对螺旋桨产生一定的推力，同时在测试时，受到挤压的弹性折杆成体呈现z形，由于其恢复形变的力，对输出轴起到一定的挤压作用，使得输出轴在内嵌槽内不易发生横向向内的移动，有效保证其稳定性，所述转折变段为弹性材料制成，且转折变段的长度为直径的1.5-2倍，使得转折变段在具有弹性的情况，同样能够具有一定的韧性，从而有效保证弹性折杆在形变后能够恢复形变。

进一步的，所述内嵌自连板包括中心抵片以及固定连接在中心抵片外边缘的自控硬化环带，所述自控硬化环带外边缘与内嵌槽槽口处固定连接。

进一步的，所述自控硬化环带为弹性材料制成，使得输出轴在插入到内嵌槽内时，自控硬化环带能够随着输出轴在中心连轴内深度的变化而变化，所述中心抵片为硬质材料制成，输出轴在不断进入到内嵌槽内时，能够抵在中心抵片上，使其能够相对平稳的进入到内嵌槽内，使自控硬化环带整体保持相对稳定的形变，进而使得输出轴与中心连轴的之间的稳定性更高，有效保证高转速测试时的稳定性。

进一步的，所述自控硬化环带内部镶嵌有多个均匀分布的磁片，多个所述磁片朝向中心连轴外的一侧磁极不相同，且位于中心抵片中线上下两侧的的多个磁片磁极相反，使得在将中心连轴与输出轴连接时，嵌入到磁贯穿孔内的自控硬化环带相互之间能够产生较强的磁场，同时可以相互吸附，进而有效固定中心连轴和输出轴，既能有效保证高转速测试时的稳定性，同时螺旋桨与电机之间的安装相较于现有技术较为简便，有效保证测试效率。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案将无人机电机和螺旋桨直接连接，使升力和扭力相对独立测试，使测试不易受到转速限制，而且仪器可随时现场校验，方便使用满足测试安装要求，同时在双变液和内嵌自连板配合作用下，一方面可以通过连接时磁场的自动变化，而实现输出轴和中心连轴之间的固定，使得螺旋桨的安装极为简便，有效保证测试效率，另一方面在高转速测试时，能够及时抑制因高速造成的偏移或歪斜现象，进而有效保证测试时的稳定性，有效提高数据的准确性，同时可以降低在进行高速测试时，由于稳定性变差而造成的异响，进一步提高测试结果的稳定性。

(2)安装支架采用铝合金材料制成，使得具有安装方便，外形简洁大方，成本低，测试结果准确等优点，第一铝合金荷重传感器型号为tjh-w-1c100n，第二铝合金荷重传感器型号为tjh-w-1c200n，第二铝合金荷重传感器直接测试出螺旋桨电机正反转时所产生的拉压力，第一铝合金荷重传感器测试螺旋桨电机正反转时所产生的扭矩，测速传感器测试电机的转速，通过电脑软件进行汇总分析。

(3)输出轴靠近螺旋桨的端部表面为多孔结构，且孔为不通透孔，使得输出轴在插进中心连轴内时，自控硬化环带在内部磁流变液的流动挤压作用下，能够嵌入到该不通透孔内，进而可以有效增大输出轴与中心连轴之间的连接度，使得连接强度更高，输出轴上多孔部分的中部开凿有磁贯穿孔，使得自控硬化环带在围着输出轴分布时，在磁流变液的挤压作用下能够相互靠近并吸附，使得输出轴周围的磁场逐渐增强，进而使得磁流变液变硬，从而实现输出轴和中心连轴之间的相互固定，并且在非牛顿流体的作用下，在进行对螺旋桨和电机进行高速测试时，当发生偏移或者歪斜时，局部的非牛顿流体受力变硬，能够及时抑制该偏移，进而有效保证测试时的稳定性，有效提高测试数据的准确性，同时可以有效降低在进行高速测试时，由于稳定性造成的异响。

(4)双变液为磁流变液和非牛顿流体按照2:1.5-2的体积比混合而成，且双变液在内嵌槽内的填充度为85％以上，使得内嵌槽内部留有一定空隙，有效保证输出轴插入到中心连轴内的深度超过内嵌槽深度的一般，进而显著提高二者连接处的稳定性。

(5)弹性折杆包括支撑段以及多个镶嵌在支撑段中部的转折变段。

(6)支撑段为硬质材料制成，使得弹性折杆整体具有一定的支撑力，从而有效保证在测试结束，向外取出螺旋桨时，弹性折杆逐渐恢复原状，能够向外对螺旋桨产生一定的推力，同时在测试时，受到挤压的弹性折杆成体呈现z形，由于其恢复形变的力，对输出轴起到一定的挤压作用，使得输出轴在内嵌槽内不易发生横向向内的移动，有效保证其稳定性，转折变段为弹性材料制成，且转折变段的长度为直径的1.5-2倍，使得转折变段在具有弹性的情况，同样能够具有一定的韧性，从而有效保证弹性折杆在形变后能够恢复形变。

(7)内嵌自连板包括中心抵片以及固定连接在中心抵片外边缘的自控硬化环带，自控硬化环带外边缘与内嵌槽槽口处固定连接。

(8)自控硬化环带为弹性材料制成，使得输出轴在插入到内嵌槽内时，自控硬化环带能够随着输出轴在中心连轴内深度的变化而变化，中心抵片为硬质材料制成，输出轴在不断进入到内嵌槽内时，能够抵在中心抵片上，使其能够相对平稳的进入到内嵌槽内，使自控硬化环带整体保持相对稳定的形变，进而使得输出轴与中心连轴的之间的稳定性更高，有效保证高转速测试时的稳定性。

(9)自控硬化环带内部镶嵌有多个均匀分布的磁片，多个磁片朝向中心连轴外的一侧磁极不相同，且位于中心抵片中线上下两侧的的多个磁片磁极相反，使得在将中心连轴与输出轴连接时，嵌入到磁贯穿孔内的自控硬化环带相互之间能够产生较强的磁场，同时可以相互吸附，进而有效固定中心连轴和输出轴，既能有效保证高转速测试时的稳定性，同时螺旋桨与电机之间的安装相较于现有技术较为简便，有效保证测试效率。

附图说明

图1为本发明的正面的结构示意图；

图2为本发明的下铝合金荷重传感器部分的结构示意图；

图3为本发明的螺旋桨部分的结构示意图；

图4为本发明的中心连轴的结构示意图；

图5为本发明的电机输出端插入中心连轴时的结构示意图；

图6为本发明的电机输出端完全插入中心连轴后的结构示意图；

图7为本发明的内嵌自连板的结构示意图；

图8为本发明的弹性折杆的结构示意图。

图中标号说明：

1基座、2安装支架、3第一铝合金荷重传感器、4直线轴承、5电机安装支架、6电机、61输出轴、62磁贯穿孔、7螺旋桨、71桨片、72中心连轴、8测速传感器、9第二铝合金荷重传感器、10固定块、11625深沟球轴承、12力臂杆、13内嵌槽、14弹性折杆、141支撑段、142转折变段、15中心抵片、16自控硬化环带、17磁片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明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发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；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；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种无人机电机和螺旋桨组合的测试装置，包括基座1，基座1上端固定连接有安装支架2，安装支架2左上端固定连接有第一铝合金荷重传感器3，第一铝合金荷重传感器3远离2的一端固定连接有固定块10，固定块10上端通过两个625深沟球轴承11安装有力臂杆12，安装支架2顶部安装有直线轴承4，直线轴承4内部套设有传动轴，力臂杆12上端部与传动轴连接，安装支架2右上端固定连接有第二铝合金荷重传感器9，第二铝合金荷重传感器9上端部与传动轴连接，传动轴远离力臂杆12的一端安装有电机安装支架5，电机安装支架5位于第二铝合金荷重传感器9右侧，电机安装支架5下端固定安装有测速传感器8，电机安装支架5右端安装有电机6，安装支架2采用铝合金材料制成，使得具有安装方便，外形简洁大方，成本低，测试结果准确等优点，第一铝合金荷重传感器3型号为tjh-w-1c100n，第二铝合金荷重传感器9型号为tjh-w-1c200n，第二铝合金荷重传感器9直接测试出螺旋桨电机正反转时所产生的拉压力，第一铝合金荷重传感器3测试螺旋桨电机正反转时所产生的扭矩，测速传感器8测试电机6的转速，通过电脑软件进行汇总分析。

请参阅图3-4，电机6上的输出轴61端部处连接有螺旋桨7，螺旋桨7包括中心连轴72以及多个固定连接在中心连轴72外端的桨片71，中心连轴72内部开凿有内嵌槽13，内嵌槽13内部填充有双变液，双变液为磁流变液和非牛顿流体按照2:1.5-2的体积比混合而成，且双变液在内嵌槽13内的填充度为85％以上，使得内嵌槽13内部留有一定空隙，有效保证输出轴61插入到中心连轴72内的深度超过内嵌槽13深度的一般，进而显著提高二者连接处的稳定性，内嵌槽13槽口处固定连接有内嵌自连板，内嵌自连板朝向内嵌槽13内的一端与内嵌槽13内壁之间固定连接有弹性折杆14，输出轴61与内嵌槽13相匹配。

请参阅图5，输出轴61靠近螺旋桨7的端部表面为多孔结构，且孔为不通透孔，请参阅图6，使得输出轴61在插进中心连轴72内时，自控硬化环带16在内部磁流变液的流动挤压作用下，能够嵌入到该不通透孔内，进而可以有效增大输出轴61与中心连轴72之间的连接度，使得连接强度更高，输出轴61上多孔部分的中部开凿有磁贯穿孔62，使得自控硬化环带16在围着输出轴61分布时，在磁流变液的挤压作用下能够相互靠近并吸附，使得输出轴61周围的磁场逐渐增强，进而使得磁流变液变硬，从而实现输出轴61和中心连轴72之间的相互固定，并且在非牛顿流体的作用下，在进行对螺旋桨7和电机6进行高速测试时，当发生偏移或者歪斜时，局部的非牛顿流体受力变硬，能够及时抑制该偏移，进而有效保证测试时的稳定性，有效提高测试数据的准确性，同时可以有效降低在进行高速测试时，由于稳定性造成的异响。

请参阅图8，弹性折杆14包括支撑段141以及多个镶嵌在支撑段141中部的转折变段142，支撑段141为硬质材料制成，使得弹性折杆14整体具有一定的支撑力，从而有效保证在测试结束，向外取出螺旋桨7时，弹性折杆14逐渐恢复原状，能够向外对螺旋桨7产生一定的推力，同时在测试时，受到挤压的弹性折杆14成体呈现z形，由于其恢复形变的力，对输出轴61起到一定的挤压作用，使得输出轴61在内嵌槽13内不易发生横向向内的移动，有效保证其稳定性，转折变段142为弹性材料制成，且转折变段142的长度为直径的1.5-2倍，使得转折变段142在具有弹性的情况，同样能够具有一定的韧性，从而有效保证弹性折杆14在形变后能够恢复形变。

内嵌自连板包括中心抵片15以及固定连接在中心抵片15外边缘的自控硬化环带16，自控硬化环带16外边缘与内嵌槽13槽口处固定连接，自控硬化环带16为弹性材料制成，使得输出轴61在插入到内嵌槽13内时，自控硬化环带16能够随着输出轴61在中心连轴72内深度的变化而变化，中心抵片15为硬质材料制成，输出轴61在不断进入到内嵌槽13内时，能够抵在中心抵片15上，使其能够相对平稳的进入到内嵌槽13内，使自控硬化环带16整体保持相对稳定的形变，进而使得输出轴61与中心连轴72的之间的稳定性更高，有效保证高转速测试时的稳定性。

请参阅图7，自控硬化环带16内部镶嵌有多个均匀分布的磁片17，多个磁片17朝向中心连轴72外的一侧磁极不相同，且位于中心抵片15中线上下两侧的的多个磁片17磁极相反，使得在将中心连轴72与输出轴61连接时，嵌入到磁贯穿孔62内的自控硬化环带16相互之间能够产生较强的磁场，同时可以相互吸附，进而有效固定中心连轴72和输出轴61，既能有效保证高转速测试时的稳定性，同时螺旋桨7与电机6之间的安装相较于现有技术较为简便，有效保证测试效率。

通过改变测试装置结构，将电机6和螺旋桨7按实际使用工况组装一起，以真实直观的反馈电机6和螺旋桨7在工作状态下的实时数据。在改变电机6转速下，无人机电机6及螺旋桨7力效、扭矩的变化，通过铝合金荷重传感器信号传输到电脑经过软件计算并显示，并和测速传感器采集的数据进行综合分析，同时可以增加温控系统，对电机6的温度变化进行实时监测，为电机6特性和螺旋桨7的力效特性提供数据支持。

将采用无人机电机6和螺旋桨7通过中心连轴72直接连接，使得升力和扭力相对独立的测试方法，使得测试不易受到转速限制，而且仪器可随时现场校验，方便使用满足测试安装要求，同时在双变液和内嵌自连板配合作用下，一方面，可以通过连接时磁场的自动变化，而实现输出轴61和中心连轴72之间的固定，使得螺旋桨7的安装极为简便，有效保证测试效率，另一方面在高转速测试时，能够及时抑制因高速造成的偏移或者歪斜趋势，进而有效保证测试时的稳定性，有效提高测试数据的准确性，同时可以有效降低在进行高速测试时，由于稳定性变差而造成的异响，进一步提高测试结果的稳定性。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。