碳纤维护套强度的测试装置的制作方法

1.本技术涉及碳纤维护套的领域，尤其是涉及一种碳纤维护套强度的测试装置。


背景技术：

2.以新能源汽车的驱动电机为例，电机的转子在高转速下需要承受非常大的离心力，这对转子铁芯的机械强度提出了很高的要求。
3.专利申请wo2021225902a1公开了一种使用碳纤维缠绕的电机转子。通过在电机转子的外周缠绕碳纤维，形成碳纤维护套，对转子铁芯施加预压力来抵抗离心力，能够增加转子的机械强度。
4.对于上述方案，如何保证碳纤维护套具有足够的、或者说合适的强度，以保证碳纤维护套能够抵抗转子铁芯受到离心力，是护套设计工艺的一个难点。
5.现有技术中提供了超速试验机来验证碳纤维护套的强度。该方案需要将碳纤维护套连同转子放入能提供高转速的试验机中，使转子高速转动（例如超过10000rpm）一段时间，之后打开试验机观察碳纤维护套是否发生断裂。该方案通过使转子转动而模拟提供转子受到的离心力，试验设备的制造和运行成本非常高。


技术实现要素：

6.为了克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，本技术提供一种结构简单、成本低廉的碳纤维护套强度的测试装置。
7.本技术提供的一种碳纤维护套强度的测试装置，采用如下的技术方案：所述测试装置包括模拟测试机构，所述模拟测试机构包括传动组件和多个环绕片，多个所述环绕片环绕在所述传动组件的外周，多个所述环绕片的外周面形成所述缠绕面，所述环绕片与传动组件连接，所述传动组件用于向所述环绕片施加向所述缠绕面的外周方向撑开的力。
8.通过采用上述技术方案，多个环绕片的外周面形成缠绕面，将碳纤维丝束缠绕在缠绕面上形成碳纤维护套，利用传动组件向环绕片施加向缠绕面的外周方向撑开的力，在不需要碳纤维护套高速转动的情况下，模拟碳纤维护套工作过程中所受的离心力，达到测试碳纤维护套的强度的效果；测试装置结构简单，成本低。
9.可选的，所述模拟测试机构还包括连接组件，多个所述环绕片均与连接组件连接，所述连接组件用于限制环绕片在非缠绕面的外周方向上的移动。
10.通过采用上述技术方案，利用连接组件对环绕片在非缠绕面的外周方向上的移动进行限制，提高模拟测试机构工作的稳定性和准确度。
11.可选的，所述传动组件包括丝杆和丝杆套，所述丝杆套同轴套设在丝杆上且丝杆能驱动丝杆套在其轴向上移动，多个所述环绕片环绕在丝杆的外周，每个所述环绕片均通过连接件与丝杆套连接，所述丝杆套通过连接件对环绕片施加向缠绕面的外周方向撑开的力。
12.通过采用上述技术方案，在对碳纤维护套的强度进行检测时，转动丝杆使丝杆套沿丝杆的轴向移动，丝杆套移动过程中通过连接件向环绕片施加向缠绕面的外周方向撑开的力。
13.可选的，所述连接组件包括多个滑动槽，所述滑动槽沿丝杆的径向开设，所述滑动槽的数量与环绕片的数量一致，所述环绕片包括片体和滑动部，所述滑动部滑动连接在滑动槽内。
14.通过采用上述技术方案，设置多个沿丝杆的径向开设的滑动槽，环绕片的滑动部滑动连接在滑动槽内，从而对环绕片在丝杆的周向上的移动进行限制。
15.可选的，所述连接组件包括圆盘，所述滑动槽开设在圆盘上，所述滑动槽贯穿圆盘的两端面，所述滑动部上设置有两组限位件，两组所述限位件分别位于所述圆盘的两侧，通过两组所述限位件的配合限制所述环绕片在所述丝杆的轴向上的移动。
16.通过采用上述技术方案，在圆盘上开设贯穿圆盘两端面的滑动槽，环绕片的滑动部上设置有两组限位件，两组限位件分别位于圆盘的两侧，利用两组限位件与圆盘的配合对环绕片在丝杆的轴向上的移动进行限制。
17.可选的，所述限位件为限位轮，所述圆盘夹紧于两组限位轮之间。
18.通过采用上述技术方案，在滑动部上安装两组限位轮，两组限位轮分别位于圆盘的两侧，圆盘夹紧于两组限位轮之间，利用两组限位轮的配合对环绕片在轴向上的移动进行限制；限位轮与圆盘之间为滚动摩擦，在利用限位轮对环绕片进行轴向限位的同时，减少环绕片沿径向移动时所受的摩擦力，从而减少对测试结果的干扰。
19.可选的，所述环绕片通过多个连接件与丝杆套连接，连接在同一所述环绕片上的多个连接件沿丝杆的长度方向等间隔设置。
20.通过采用上述技术方案，环绕片通过多个连接件与丝杆套连接，多个连接件沿丝杆的长度方向等间隔设置，从而保证环绕片在测试时各处可以均匀受力，使得测试结果更加准确。
21.可选的，所述丝杆远离连接组件的一端设置有用于对环绕片进行定位的定位组件，所述定位组件与环绕片可拆卸连接。
22.可选的，所述定位组件包括端盖，所述端盖与丝杆同轴设置，所述端盖连接在丝杆远离连接组件的一端，所述端盖上开设有多个用于穿设定位杆的第一定位孔，所述环绕片靠近端盖的一端开设有用于穿设定位杆的第二定位孔，所述第一定位孔与第二定位孔一一对应设置。
23.通过采用上述技术方案，在安装到位的情况下，第一定位孔与第二定位孔对齐。在测试前，将定位杆穿入对应的第一定位孔与第二定位孔内，从而将端盖与环绕片固定，起到确定环绕片初始位置的作用。在确定环绕片初始位置后，再将碳纤维缠绕到环绕片上形成碳纤维护套。当碳纤维缠绕完成后，取下定位杆。
24.可选的，所述丝杆连接有驱动机构，所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴上固定连接有花键套，所述丝杆的一端固定连接有花键轴，所述丝杆通过花键轴与花键套的配合与驱动电机传动连接，所述端盖远离驱动机构的一侧设置有固定机构，所述固定机构包括顶针，所述顶针与丝杆同轴设置，所述端盖远离丝杆的侧壁上开设有用于插接顶针的凹坑。
25.通过采用上述技术方案，利用驱动电机驱动丝杆转动，丝杆通过花键轴与花键套的配合与驱动电机传动连接，模拟测试机构与驱动电机拆卸与组合便捷，便于工作人员根据测试需要更换合适的模拟测试机构；并且通过在丝杆远离驱动机构的一端设置固定机构，并在端盖远离丝杆的侧壁上开设用于插接顶针的凹坑，丝杆转动连接在顶针与驱动机构之间，提高丝杆转动的稳定性，降低丝杆转动过程中出现晃动的可能性。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.通过利用多个环绕片的外周面形成缠绕面，将碳纤维丝束缠绕在缠绕面上形成碳纤维护套，利用传动组件向环绕片施加向缠绕面的外周方向撑开的力，在不需要碳纤维护套高速转动的情况下，模拟碳纤维护套工作过程中所受的离心力，达到测试碳纤维护套的强度的效果；测试装置结构简单，成本低；2.通过在滑动部上安装两组限位轮，两组限位轮分别位于圆盘的两侧，圆盘夹紧于两组限位轮之间，利用两组限位轮的配合对环绕片在轴向上的移动进行限制；限位轮与圆盘之间为滚动摩擦，在利用限位轮对环绕片进行轴向限位的同时，减少环绕片沿径向移动时所受的摩擦力，从而减少对测试结果的干扰；通过在驱动电机的输出轴上固定连接花键套，在丝杆的一端固定连接花键轴，丝杆通过花键轴与花键套的配合与驱动电机传动连接，模拟测试机构与驱动电机拆卸与组合便捷，便于工作人员根据测试需要更换合适的模拟测试机构。
附图说明
27.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1是本技术实施例中模拟测试机构初始状态的结构示意图；图2是本技术实施例中模拟测试机构撑开状态的结构示意图；图3是本技术实施例中驱动机构部分和连接组件部分的结构示意图；图4是本技术实施例中传动组件部分撑开状态的结构示意图；图5是本技术实施例中模拟测试机构部分的结构示意图；图6是本技术实施例中传动组件部分初始状态的结构示意图；图7一种可能的测试工装所模拟的真实转子的剖视图。
28.附图标记：100、驱动机构；110、驱动电机；200、模拟测试机构；210、传动组件；211、丝杆；212、丝杆套；213、连接件；214、花键轴；220、连接组件；221、圆盘；222、滑动槽；230、环绕片；231、片体；232、滑动部；233、第二定位孔；240、限位轮；250、端盖；251、第一定位孔；252、凸块；253、凹坑；300、固定机构；310、顶针；m1、中部铁芯；m2、外周铁芯；g、隔磁间隔；a1、第一跨距；a2、第二跨距。
具体实施方式
29.为了更清楚的阐释本技术的整体构思，以下结合附图1-7对本技术作进一步详细说明。
30.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术的保护范围并不受下面公开
的具体实施例的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及各实施例中的特征可以相互结合。
31.参照图1至图6，以应用于新能源汽车的驱动电机110的碳纤维护套为例，介绍根据本技术的一个实施方式的碳纤维护套强度的测试装置。
32.该测试工装能在不提供高转速的情况下，模拟碳纤维护套内部转子所受的离心力，向碳纤维护套施加朝向径向外侧的力。所模拟的转子例如参照图7。该转子的铁芯包括中部铁芯m1和围绕在中部铁芯m1外周的多个外周铁芯m2，中部铁芯m1和外周铁芯m2之间设有磁钢，碳纤维护套环绕在铁芯的外周。
33.碳纤维护套强度的测试装置包括驱动机构100、模拟测试机构200和固定机构300，模拟测试机构200安装在驱动机构100和固定机构300之间。
34.参照图3和图4，模拟测试机构200包括传动组件210、连接组件220和多个（本实施方式中为六个）环绕片230。
35.传动组件210包括水平设置的丝杆211，丝杠上同轴套设有丝杆套212，丝杆套212与丝杆211螺纹连接，丝杆211转动使丝杆套212沿丝杆211的轴向移动。六个环绕片230环绕在丝杆211的外周，六个环绕片230的外周面形成供碳纤维丝束缠绕的缠绕面。
36.丝杆套212的侧壁上安装有多个（本实施方式中为六个）连接件213，连接件213与环绕片230一一对应设置。六个连接件213沿丝杆套212的周向等间隔设置。连接件213一端与丝杆套212铰接，连接件213另一端与环绕片230铰接，连接件213的铰接轴线与丝杆211的转动轴线垂直。
37.参照图3、图4和图5，驱动机构100包括驱动电机110。驱动电机110的输出轴上固定连接有花键套，丝杆211靠近驱动电机110的一端同轴安装有花键轴214。丝杆211与驱动电机110通过花键套与花键轴214的配合传动连接。本实施例中，花键轴214套设在丝杆211上。在其他较佳的实施例中，花键轴214可与丝杆211一体成型。丝杆211通过花键轴214与花键套的配合与驱动电机110传动连接，使得模拟测试机构200与驱动电机110拆卸与组合便捷，便于工作人员根据测试需要更换合适的模拟测试机构200。
38.在一个较佳的实施例中，丝杆211与驱动电机110的输出轴通过销轴销杆连接的方式可拆卸固定连接。
39.在一个较佳的实施例中，驱动机构100包括手轮，丝杆211与手轮的转轴可拆卸固定连接。
40.参照图3和图4，连接组件220包括圆盘221，圆盘221同轴套设在丝杆211的外侧，圆盘221与驱动电机110的壳体固定连接。圆盘221上沿其径向开设有多个滑动槽222，滑动槽222的数量与环绕片230的数量一致，环绕片230包括片体231和滑动部232，滑动部232滑动连接在滑动槽222内。通过将环绕片230的滑动部232滑动连接在滑动槽222内，从而对环绕片230在周向上的移动进行限制。
41.参照图4，滑动部232上安装有两组限位件，本实施例中的限位件为限位轮240。在其它的实施方式中，限位件可以是限位块。
42.两组限位轮240分别位于圆盘221的两侧，限位轮240与滑动部232转动连接，圆盘221夹紧于两组限位轮240之间。通过两组限位轮240的配合对环绕片230在轴向上的移动进行限制，使得环绕片230仅能在缠绕面的径向上发生移动，模拟转子所受的离心力。同时，限
位轮240与圆盘221之间为滚动摩擦，在利用限位轮240对环绕片230进行限位，减少环绕片230沿径向移动时所受的摩擦力，从而减少对测试结果的干扰。
43.在对碳纤维护套的强度进行检测前，将压力检测传感器连接在环绕片230上，并将碳纤维丝束缠绕在缠绕面上形成碳纤维护套，利用压力检测传感器检测环绕片230向碳纤维护套施加的压力。碳纤维护套形成后，驱动电机110的输出轴转动带动丝杆211转动，丝杆套212在丝杆211的驱动下向靠近固定机构300的方向移动。由于环绕片230在丝杆211轴向和周向上的移动均以被限制，在丝杆套212移动的过程中，连接件213发生转动，连接件213与环绕片230铰接的一端向远离丝杆套212的方向移动，连接件213转动过程中向环绕片230施加向缠绕面的外周方向撑开的力，在不需要碳纤维护套高速转动的情况下，模拟碳纤维护套工作过程中所受的离心力，通过压力检测传感器获取碳纤维护套所受的离心力，当碳纤维保护套被撑破后，获取的压力值会瞬间下降，达到测试碳纤维护套的强度的效果；测试装置结构简单，成本低。
44.在一个较佳的实施例中，环绕片230通过多个连接件213与丝杆套212连接，连接在同一环绕片230上的多个连接件213沿丝杆211的长度方向等间隔设置，从而保证环绕片230在测试时各处可以均匀受力，使得测试结果更加准确。
45.参照图4、图5和图6，丝杆211远离驱动电机110的一端安装定位组件。定位组件包括端盖250。端盖250与丝杆211同轴设置，端盖250靠近丝杆211的侧壁上开设有螺纹孔，丝杆211螺纹连接在螺纹孔内。端盖250上开设有多个（本实施方式中为六个）用于穿设定位杆的第一定位孔251，环绕片230靠近端盖250的一端开设有用于穿设定位杆的第二定位孔233，第一定位孔251与第二定位孔233一一对应设置。在测试前，将定位杆穿入对应的第一定位孔251与第二定位孔233内，从而将端盖250与环绕片230固定，起到确定环绕片230初始位置的作用。在确定环绕片230初始位置后，再将碳纤维缠绕到环绕片230上形成碳纤维护套。当碳纤维缠绕完成后，取下定位杆。可选地，定位杆例如为螺钉。在一种可能的实施方式中，定位组件也可以采用卡箍，对环绕片230的初始位置进行定位。
46.固定机构300包括顶针310。端盖250远离丝杆211的侧壁上固定连接有凸块252，凸块252远离端盖250的一端开设有用于插接顶针310的凹坑253。通过将顶针310抵接在丝杆211远离驱动电机110的一端，提高丝杆211转动的稳定性，降低丝杆211转动过程中出现晃动的可能性。通过在凸块252上开设用于插接顶针310的凹坑253，提高顶针310与端盖250之间连接的稳定性。
47.参照图7（图7引用自专利公开wo2021225902a1的图4），外周铁芯m2和中部铁芯m1之间在周向上间隔开，形成隔磁间隔g。应当理解，在其它可能的实施方式中，外周铁芯m2和中部铁芯m1之间在周向上也可以相连而形成非常窄的隔磁桥。
48.在转子高速转动的情况下，铁芯的外周部分（包括外周铁芯m2和中部铁芯m1的外周部分）、尤其是外周铁芯m2，由于受离心力而有向外周方向飞离的趋势。据此，本技术提出三种模拟方法。
49.以下将外周铁芯m2在周向上的尺寸称为第一跨距a1，将中部铁芯m1的最外周部分在周向上的尺寸称为第二跨距a2，将外周铁芯m2和中部铁芯m1之间的间隔在周向上的尺寸称为隔磁间隔g。
50.第一种模拟方法：
每个环绕片230用于模拟一个外周铁芯m2，则，每个环绕片230的周向尺寸等于第一跨距a1；相邻的环绕片230之间的间隔等于第二跨距a2+2
×
隔磁间隔g。
51.第二种模拟方法：部分的环绕片230用于模拟外周铁芯m2，以下将这类环绕片230称为第一类环绕片230；部分的环绕片230用于模拟中部铁芯m1，以下将这类环绕片230称为第二类环绕片230。
52.第一类环绕片230的周向尺寸等于第一跨距a1，第二类环绕片230的周向尺寸等于第二跨距a2，相邻的第一类环绕片230和第二类环绕片230之间的周向尺寸等于隔磁间隔g。
53.第三种模拟方法：将整个铁芯作为一个整体，不特别区分中部铁芯m1和外周铁芯m2。这种情况下，相邻的环绕片230之间不设间隔。
54.应当理解，相邻的环绕片230之间不设间隔并不表示它们固定在一起，此时仍称它们是分离的。相邻的环绕片230彼此紧挨，当受到朝向外周的撑开力时，相邻的环绕片230会分隔开。
55.本技术中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。
56.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.碳纤维护套强度的测试装置，所述测试装置用于给护套提供环形的缠绕面，并向所述护套提供向所述缠绕面的外周方向撑开的力，其特征在于：所述测试装置包括模拟测试机构（200），所述模拟测试机构（200）包括传动组件（210）和多个环绕片（230），多个所述环绕片（230）环绕在所述传动组件（210）的外周，多个所述环绕片（230）的外周面形成所述缠绕面，所述环绕片（230）与传动组件（210）连接，所述传动组件（210）用于向所述环绕片（230）施加向所述缠绕面的外周方向撑开的力。2.根据权利要求1所述的碳纤维护套强度的测试装置，其特征在于：所述模拟测试机构（200）还包括连接组件（220），多个所述环绕片（230）均与连接组件（220）连接，所述连接组件（220）用于限制环绕片（230）的移动，使得所述环绕片（230）仅能在所述缠绕面的径向上发生移动。3.根据权利要求2所述的碳纤维护套强度的测试装置，其特征在于：所述传动组件（210）包括丝杆（211）和丝杆套（212），所述丝杆套（212）同轴套设在丝杆（211）上且丝杆（211）能驱动丝杆套（212）在所述丝杆（211）的轴向上移动，多个所述环绕片（230）环绕在丝杆（211）的外周，每个所述环绕片（230）均通过连接件（213）与丝杆套（212）连接，所述丝杆套（212）能通过连接件（213）对环绕片（230）施加向缠绕面的外周方向撑开的力。4.根据权利要求3所述的碳纤维护套强度的测试装置，其特征在于：所述连接组件（220）包括多个滑动槽（222），所述滑动槽（222）沿丝杆（211）的径向开设，所述滑动槽（222）的数量与环绕片（230）的数量一致，所述环绕片（230）包括片体（231）和滑动部（232），所述滑动部（232）滑动连接在滑动槽（222）内。5.根据权利要求4所述的碳纤维护套强度的测试装置，其特征在于：所述连接组件（220）包括圆盘（221），所述滑动槽（222）开设在圆盘（221）上，所述滑动槽（222）贯穿圆盘（221），所述滑动部（232）上设置有两组限位件，两组所述限位件分别位于所述圆盘（221）的两侧，通过两组所述限位件的配合限制环绕片（230）在丝杆（211）的轴向上的移动。6.根据权利要求5所述的碳纤维护套强度的测试装置，其特征在于：所述限位件为限位轮（240），所述圆盘（221）夹紧于两组限位轮（240）之间。7.根据权利要求3所述的碳纤维护套强度的测试装置，其特征在于：所述环绕片（230）通过多个连接件（213）与丝杆套（212）连接，连接在同一所述环绕片（230）上的多个连接件（213）沿丝杆（211）的长度方向等间隔设置。8.根据权利要求3所述的碳纤维护套强度的测试装置，其特征在于：所述丝杆（211）远离连接组件（220）的一端设置有用于对环绕片（230）进行定位的定位组件，所述定位组件与环绕片（230）可拆卸连接。9.根据权利要求8所述的碳纤维护套强度的测试装置，其特征在于：所述定位组件包括端盖（250），所述端盖（250）与丝杆（211）同轴设置，所述端盖（250）连接在丝杆（211）远离连接组件（220）的一端，所述端盖（250）上开设有多个用于穿设定位杆的第一定位孔（251），所述环绕片（230）靠近端盖（250）的一端开设有用于穿设定位杆的第二定位孔（233），所述第一定位孔（251）与第二定位孔（233）一一对应设置。10.根据权利要求9所述的碳纤维护套强度的测试装置，其特征在于：所述丝杆（211）连接有驱动机构（100），所述驱动机构（100）包括驱动电机（110），所述驱动电机（110）的输出轴上固定连接有花键套，所述丝杆（211）的一端固定连接有花键轴（214），所述丝杆（211）通
过花键轴（214）与花键套的配合与驱动电机（110）传动连接，所述端盖（250）远离驱动机构（100）的一侧设置有固定机构（300），所述固定机构（300）包括顶针（310），所述顶针（310）与丝杆（211）同轴设置，所述端盖（250）远离丝杆（211）的侧壁上开设有用于插接顶针（310）的凹坑（253）。

技术总结
本申请涉及碳纤维护套的技术领域，公开了一种碳纤维护套强度的测试装置，其包括驱动机构和模拟测试机构，所述模拟测试机构包括传动组件和多个环绕片，所述传动组件与所述驱动机构传动连接，多个所述环绕片环绕在所述传动组件的外周，多个所述环绕片的外周面形成所述缠绕面，所述环绕片与传动组件连接，所述传动组件用于向所述环绕片施加向所述缠绕面的外周方向撑开的力。本申请具有降低碳纤维护套的强度检测的成本的效果。度检测的成本的效果。度检测的成本的效果。


技术研发人员：郑广会 郑帅辰 马志强 张铃 郑金泽 郑金宇
受保护的技术使用者：天蔚蓝电驱动科技（江苏）有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/8/13