CN102445659B - 能量回馈型直线电机测试加载装置 - Google Patents

Abstract

能量回馈型直线电机测试加载装置，属于电机测试技术领域。它解决了现有直线电机推力加载测试装置存在的只能单方向测试并且加载力不能连续调节的问题。它的台体为U型结构，台体的两个竖直段的上表面上对称设置有支撑导轨，被测电机滑动架和加载电机滑动架均设置在该支撑导轨上，被测电机滑动架通过导轨滑块与支撑导轨滑动连接，加载电机滑动架通过导轨滑块与支撑导轨滑动连接，台体的水平段的内侧表面上固定安装被测直线电机定子，被测直线电机动子固定设置在被测电机滑动架的底面上，台体的两个竖直段的内侧壁或外侧壁上对称设置一对加载直线电机定子，加载电机滑动架上对称设置一对加载直线电机动子。本发明适用于直线电机的加载测试。

Description

能量回馈型直线电机测试加载装置

技术领域

本发明涉及一种能量回馈型直线电机测试加载装置，属于电机测试技术领域。

背景技术

在现代加工工业领域，诸如激光切割、高速磨床、精密车床、加工中心等很多场合都需要高速度高精度的直线运动，而传统的方法只能借助于旋转电动机和滚珠丝杆等中间环节来获得直线运动，这就不可避免地存在惯性大、摩擦大、有反向间隙等缺点。近年来，随着直线电机技术的进步，越来越多的场合开始直接应用它来获得直线运动。由于采用直接驱动技术，直线电机具有速度快、加速度高、定位精度高、行程长和动态响应快等优点，恰恰满足了高速精密加工技术的要求。

但是，针对系统需求研制开发或购买的直线电机性能以及特性是否满足要求，如何对直线电机系统性能作出正确、客观的评价，都需要有成熟的直线电机系统测试设备来完成。

已有的直线电机推力加载测试装置如图11所示，该装置由系统平台、直线电机的动子、直线电机的定子、滑轮、传动绳以及砝码组成。通过滑轮和传动绳，把砝码的自身重量加到直线电机的动子上，形成单方向的拉力加载到直线电机上。不断增加砝码的重量，当直线电机开始匀速运动时，直线电机的制动力等于砝码的重量，既而获得直线电机的最大静态力。但是，该测试装置存在如下缺点：(1)测试加载推力时，只能进行单方向、单程测量，不适合短行程直线电机测试；(2)加载力不能连续变化，只能通过添加或减少砝码来改变负载；(3)加速时由于需要克服砝码的加速度，加速段无法测量，只能测量匀速状态，且测试时间长；(4)系统采用传动绳，加载时产生形变，运动时会产生较大的推力扰动，从而影响测试精度；(5)测量过程复杂，测试精度低；(6)测试参数单一，只能对直线电机静态力进行测量；(7)只能对静态参数进行测试，无法完成系统动态性能、特性测试。

发明内容

本发明为了解决现有直线电机推力加载测试装置存在的只能单方向测试并且加载力不能连续调节的问题，提供一种能量回馈型直线电机测试加载装置。

本发明的第一种技术方案：

能量回馈型直线电机测试加载装置，它包括被测直线电机，它还包括加载直线电机、台体、支撑导轨、被测电机滑动架、加载电机滑动架、加载直线电机控制器、力传感器和位移传感器，

台体为U型结构，台体的两个竖直段的上表面上对称设置有支撑导轨，被测电机滑动架和加载电机滑动架均设置在该支撑导轨上，被测电机滑动架通过导轨滑块与支撑导轨滑动连接，加载电机滑动架通过导轨滑块与支撑导轨滑动连接，

台体的水平段的内侧表面上固定安装被测直线电机定子，被测直线电机动子固定设置在被测电机滑动架的底面上，被测直线电机定子与被测直线电机动子之间为气隙；

台体的两个竖直段的内侧壁或外侧壁上对称设置一对加载直线电机定子，加载电机滑动架上对称设置一对加载直线电机动子，每个加载直线电机定子与一个加载直线电机动子相对应，加载直线电机定子与加载直线电机动子之间为气隙；

力传感器连接在被测电机滑动架与加载电机滑动架之间，用于测量被测电机滑动架与加载电机滑动架之间的拉力或者压力；

位移传感器用于测量被测直线电机的电机动子的位移；

加载直线电机的绕组与加载直线电机控制器相连接。

本发明的第二种技术方案：

能量回馈型直线电机测试加载装置，它包括被测直线电机，它还包括加载直线电机、台体、主支撑导轨、被测电机滑动架、加载电机滑动架、加载直线电机控制器、力传感器和位移传感器，

台体的上表面上对称设置一对主导轨基板，一对主导轨基板将台体的上表面分为左边段、中间段和右边段，

一对主导轨基板的上表面上对称设置有主支撑导轨，被测电机滑动架和加载电机滑动架均设置在该主支撑导轨上，被测电机滑动架通过主导轨滑块与主支撑导轨滑动连接，加载电机滑动架通过主导轨滑块与主支撑导轨滑动连接，

台体的中间段的上表面上固定安装被测直线电机定子，被测直线电机动子固定设置在被测电机滑动架的底面上，被测直线电机定子与被测直线电机动子之间为气隙；

台体的左边段和右边段的上表面上对称设置一对加载直线电机定子，加载电机滑动架的底端面上对称设置一对加载直线电机动子，每个加载直线电机定子与一个加载直线电机动子相对应，加载直线电机定子与加载直线电机动子之间为气隙；

力传感器连接在被测电机滑动架与加载电机滑动架之间，用于测量被测电机滑动架与加载电机滑动架之间的拉力或者压力；

位移传感器用于测量被测直线电机的电机动子的位移；

加载直线电机的绕组与加载直线电机控制器相连接。

本发明中的加载直线电机控制器用于接收加载直线电机的绕组感应出来的电流，并控制该电流，进而实现对该加载直线电机的控制，还能够实现将加载直线电机感应出来的电能进行回收的功能。

本发明的优点是：本发明所述测试加载装置中，采用加载直线电机作为加载装置，当被测直线电机运动时，作为负载的加载直线电机在其带动下进行运动，通过加载直线电机控制器控制加载直线电机电枢绕组中的电流，实现对加载力的控制，实现了加载力的连续可调以及被测直线电机的双向测试。所述加载直线电机在做被动的运动时，其电枢绕组中感应出电流，加载直线电机控制器能够实现对所述电流的回收和利用，进而实现能量回馈，实现节约能源。本发明减小了直线电机测试台的体积，同时可减小加载装置的结构形变，提高加载精度。

附图说明

图1为实施方式一的整体结构示意图；

图2为实施方式二中被测直线电机处的截面图；

图3为实施方式二中加载直线电机处的截面图；图中加载直线电机定子位于台体的两个竖直段的内侧壁上；

图4为实施方式二中加载直线电机处的截面图；图中加载直线电机定子位于台体的两个竖直段的外侧壁上；

图5为实施方式三的被测直线电机处的截面图；

图6为实施方式三的加载直线电机处的截面图；

图7为实施方式四的被测直线电机处的截面图；

图8为实施方式四的加载直线电机处的截面图；

图9为实施方式五的被测直线电机处的截面图；

图10为实施方式五的加载直线电机处的截面图；

图11为已有的直线电机推力加载测试装置图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述能量回馈型直线电机测试加载装置，它还包括加载直线电机、台体3、支撑导轨4、被测电机滑动架6、加载电机滑动架7、加载直线电机控制器、力传感器和位移传感器，

台体3为U型结构，台体3的两个竖直段的上表面上对称设置有支撑导轨4，被测电机滑动架6和加载电机滑动架7均设置在该支撑导轨4上，被测电机滑动架6通过导轨滑块5与支撑导轨4滑动连接，加载电机滑动架7通过导轨滑块5与支撑导轨4滑动连接，

台体3的水平段的内侧表面上固定安装被测直线电机定子1-1，被测直线电机动子1-2固定设置在被测电机滑动架6的底面上，被测直线电机定子1-1与被测直线电机动子1-2之间为气隙；

台体3的两个竖直段的内侧壁或外侧壁上对称设置一对加载直线电机定子2-1，加载电机滑动架7上对称设置一对加载直线电机动子2-2，每个加载直线电机定子2-1与一个加载直线电机动子2-2相对应，加载直线电机定子2-1与加载直线电机动子2-2之间为气隙；

力传感器连接在被测电机滑动架6与加载电机滑动架7之间，用于测量被测电机滑动架6与加载电机滑动架7之间的拉力或者压力；

位移传感器用于测量被测直线电机的电机动子1-2的位移；

加载直线电机的绕组与加载直线电机控制器相连接。

加载直线电机的绕组引出端连接加载直线电机控制器的电流输出端。

本实施方式中两对导轨滑块5可在支撑导轨4上自由滑动。

加载直线电机可以为双电机结构，加载直线电机控制器用来驱动加载直线电机，该双电机结构的加载直线电机的两个电机绕组串联或并联，加载直线电机的绕组引出端连接加载直线电机控制器的电流输出端；

或者加载直线电机为双边结构，加载直线电机控制器用来驱动加载直线电机，该加载直线电机具有一套或两套电枢绕组，若为两套电枢绕组，则该两套电枢绕组串联或并联，采用一个控制器驱动。加载直线电机的绕组引出端连接加载直线电机控制器的电流输出端。

具体实施方式二：下面结合图2至图4说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进一步说明，所述加载直线电机为单边、有铁心、动初级直线永磁同步电机，次级为加载直线电机定子2-1，所述次级为平板形结构。

本实施方式的次级对称设置在台体3的两个竖直段的内侧壁或外侧壁上。

具体实施方式三：下面结合图5至图6说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进一步说明，所述加载直线电机为动初级双边直线永磁同步电机，所述初级无铁心，次级为加载直线电机定子2-1，所述次级为U形结构，次级对称设置在台体3的两个竖直段的内侧壁或外侧壁上，初级与U形结构次级的两个垂直段之间分别形成气隙。

所述次级采用双定子结构，设置在U形结构次级的两个竖直段的内侧壁上，与初级分别形成气隙。

具体实施方式四：下面结合图7至图8说明本实施方式，本实施方式所述能量回馈型直线电机测试加载装置，它包括被测直线电机，它还包括加载直线电机、台体3、主支撑导轨4、被测电机滑动架6、加载电机滑动架7、加载直线电机控制器、力传感器和位移传感器，

台体3的上表面上对称设置一对主导轨基板3-1，一对主导轨基板3-1将台体3的上表面分为左边段、中间段和右边段，

一对主导轨基板3-1的上表面上对称设置有主支撑导轨4，被测电机滑动架6和加载电机滑动架7均设置在该主支撑导轨4上，被测电机滑动架6通过主导轨滑块5与主支撑导轨4滑动连接，加载电机滑动架7通过主导轨滑块5与主支撑导轨4滑动连接，

台体3的中间段的上表面上固定安装被测直线电机定子1-1，被测直线电机动子1-2固定设置在被测电机滑动架6的底面上，被测直线电机定子1-1与被测直线电机动子1-2之间为气隙；

台体3的左边段和右边段的上表面上对称设置一对加载直线电机定子2-1，加载电机滑动架7的底端面上对称设置一对加载直线电机动子2-2，每个加载直线电机定子2-1与一个加载直线电机动子2-2相对应，加载直线电机定子2-1与加载直线电机动子2-2之间为气隙；

力传感器连接在被测电机滑动架6与加载电机滑动架7之间，用于测量被测电机滑动架6与加载电机滑动架7之间的拉力或者压力；

位移传感器用于测量被测直线电机的电机动子1-2的位移；

加载直线电机的绕组与加载直线电机控制器相连接。

加载直线电机的绕组引出端连接加载直线电机控制器的电流输出端。

本实施方式中两对主导轨滑块5可在主支撑导轨4上自由滑动。

加载直线电机为双电机结构，该双电机结构的两个电机绕组串联或并联，采用一个加载直线电机控制器驱动。

具体实施方式五：下面结合图9和图10说明本实施方式，本实施方式为对实施方式四的进一步说明，所述测试加载装置还包括辅助支撑导轨8和辅助导轨滑块9，所述台体3还包括一对辅助导轨基板3-2，

所述台体3的两侧端面上对称设置一对辅助导轨基板3-2，该辅助导轨基板3-2与主导轨基板3-1相互平行，一对辅助导轨基板3-2的上表面上对称设置辅助支撑导轨8，辅助支撑导轨8通过辅助导轨滑块9与加载电机滑动架7滑动连接。

本实施方式中增加了辅助导轨基板3-2用来支撑加载电机滑动架7。

具体实施方式六：本实施方式为对实施方式四的进一步说明，所述加载直线电机为双电机结构，该双电机结构直线电机的两个电机绕组串联或并联。

具体实施方式七：本实施方式为对实施方式一或四的进一步说明，所述加载直线电机为永磁直线同步电机、直线磁阻电机或直线感应电机。

具体实施方式八：本实施方式为对实施方式一或四的进一步说明，所述加载直线电机为动初级结构或动次级结构。

具体实施方式九：本实施方式为对实施方式一、四或五的进一步说明，所述所有支撑导轨为直线滚动导轨、气浮导轨或磁浮导轨。

本发明不局限于上述实施方式，还可以是上述各实施方式中所述技术特征的合理组合。

Claims (10)

1.一种能量回馈型直线电机测试加载装置，它包括被测直线电机，其特征在于：它还包括加载直线电机、台体(3)、支撑导轨(4)、被测电机滑动架(6)、加载电机滑动架(7)、加载直线电机控制器、力传感器和位移传感器，

台体(3)为U型结构，台体(3)的两个竖直段的上表面上对称设置有支撑导轨(4)，被测电机滑动架(6)和加载电机滑动架(7)均设置在该支撑导轨(4)上，被测电机滑动架(6)通过导轨滑块(5)与支撑导轨(4)滑动连接，加载电机滑动架(7)通过导轨滑块(5)与支撑导轨(4)滑动连接，

台体(3)的水平段的内侧表面上固定安装被测直线电机定子(1-1)，被测直线电机动子(1-2)固定设置在被测电机滑动架(6)的底面上，被测直线电机定子(1-1)与被测直线电机动子(1-2)之间为气隙；

台体(3)的两个竖直段的内侧壁或外侧壁上对称设置一对加载直线电机定子(2-1)，加载电机滑动架(7)上对称设置一对加载直线电机动子(2-2)，每个加载直线电机定子(2-1)与一个加载直线电机动子(2-2)相对应，加载直线电机定子(2-1)与加载直线电机动子(2-2)之间为气隙；

力传感器连接在被测电机滑动架(6)与加载电机滑动架(7)之间，用于测量被测电机滑动架(6)与加载电机滑动架(7)之间的拉力或者压力；

位移传感器用于测量被测直线电机的电机动子(1-2)的位移；

加载直线电机的绕组与加载直线电机控制器相连接；

所述加载直线电机为单边、有铁心、动初级直线永磁同步电机，次级为加载直线电机定子(2-1)，所述次级为平板形结构。

2.根据权利要求1所述的能量回馈型直线电机测试加载装置，其特征在于：所述加载直线电机为永磁直线同步电机、直线磁阻电机或直线感应电机。

3.一种能量回馈型直线电机测试加载装置，它包括被测直线电机，其特征在于：它还包括加载直线电机、台体(3)、支撑导轨(4)、被测电机滑动架(6)、加载电机滑动架(7)、加载直线电机控制器、力传感器和位移传感器，

台体(3)为U型结构，台体(3)的两个竖直段的上表面上对称设置有支撑导轨(4)，被测电机滑动架(6)和加载电机滑动架(7)均设置在该支撑导轨(4)上，被测电机滑动架(6)通过导轨滑块(5)与支撑导轨(4)滑动连接，加载电机滑动架(7)通过导轨滑块(5)与支撑导轨(4)滑动连接，

台体(3)的水平段的内侧表面上固定安装被测直线电机定子(1-1)，被测直线电机动子(1-2)固定设置在被测电机滑动架(6)的底面上，被测直线电机定子(1-1)与被测直线电机动子(1-2)之间为气隙；

台体(3)的两个竖直段的内侧壁或外侧壁上对称设置一对加载直线电机定子(2-1)，加载电机滑动架(7)上对称设置一对加载直线电机动子(2-2)，每个加载直线电机定子(2-1)与一个加载直线电机动子(2-2)相对应，加载直线电机定子(2-1)与加载直线电机动子(2-2)之间为气隙；

力传感器连接在被测电机滑动架(6)与加载电机滑动架(7)之间，用于测量被测电机滑动架(6)与加载电机滑动架(7)之间的拉力或者压力；

位移传感器用于测量被测直线电机的电机动子(1-2)的位移；

加载直线电机的绕组与加载直线电机控制器相连接；

所述加载直线电机为动初级双边直线永磁同步电机，所述初级无铁心，次级为加载直线电机定子(2-1)，所述次级为U形结构，次级对称设置在台体(3)的两个竖直段的内侧壁或外侧壁上，初级与U形结构次级的两个垂直段之间分别形成气隙。

4.根据权利要求3所述的能量回馈型直线电机测试加载装置，其特征在于：所述加载直线电机为永磁直线同步电机、直线磁阻电机或直线感应电机。

5.一种能量回馈型直线电机测试加载装置，它包括被测直线电机，其特征在于：它还包括加载直线电机、台体(3)、主支撑导轨(4)、被测电机滑动架(6)、加载电机滑动架(7)、加载直线电机控制器、力传感器和位移传感器，

台体(3)的上表面上对称设置一对主导轨基板(3-1)，一对主导轨基板(3-1)将台体(3)的上表面分为左边段、中间段和右边段，

一对主导轨基板(3-1)的上表面上对称设置有主支撑导轨(4)，被测电机滑动架(6)和加载电机滑动架(7)均设置在该主支撑导轨(4)上，被测电机滑动架(6)通过主导轨滑块(5)与主支撑导轨(4)滑动连接，加载电机滑动架(7)通过主导轨滑块(5)与主支撑导轨(4)滑动连接，

台体(3)的中间段的上表面上固定安装被测直线电机定子(1-1)，被测直线电机动子(1-2)固定设置在被测电机滑动架(6)的底面上，被测直线电机定子(1-1)与被测直线电机动子(1-2)之间为气隙；

台体(3)的左边段和右边段的上表面上对称设置一对加载直线电机定子(2-1)，加载电机滑动架(7)的底端面上对称设置一对加载直线电机动子(2-2)，每个加载直线电机定子(2-1)与一个加载直线电机动子(2-2)相对应，加载直线电机定子(2-1)与加载直线电机动子(2-2)之间为气隙；

力传感器连接在被测电机滑动架(6)与加载电机滑动架(7)之间，用于测量被测电机滑动架(6)与加载电机滑动架(7)之间的拉力或者压力；

位移传感器用于测量被测直线电机的电机动子(1-2)的位移；

加载直线电机的绕组与加载直线电机控制器相连接。

6.根据权利要求5所述的能量回馈型直线电机测试加载装置，其特征在于：所述测试加载装置还包括辅助支撑导轨(8)和辅助导轨滑块(9)，所述台体(3)还包括一对辅助导轨基板(3-2)，

所述台体(3)的两侧端面上对称设置一对辅助导轨基板(3-2)，该辅助导轨基板(3-2)与主导轨基板(3-1)相互平行，一对辅助导轨基板(3-2)的上表面上对称设置辅助支撑导轨(8)，辅助支撑导轨(8)通过辅助导轨滑块(9)与加载电机滑动架(7)滑动连接。

7.根据权利要求5所述的能量回馈型直线电机测试加载装置，其特征在于：所述加载直线电机为双电机结构，该双电机结构直线电机的两个电机绕组串联或并联。

8.根据权利要求5所述的能量回馈型直线电机测试加载装置，其特征在于：所述加载直线电机为永磁直线同步电机、直线磁阻电机或直线感应电机。

9.根据权利要求5所述的能量回馈型直线电机测试加载装置，其特征在于：所述加载直线电机为动初级结构或动次级结构。

10.根据权利要求5或6所述的能量回馈型直线电机测试加载装置，其特征在于：所述支撑导轨为直线滚动导轨、气浮导轨或磁浮导轨。

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