CN108458824B - 直线电机法向力测试装置 - Google Patents
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Abstract
直线电机法向力测试装置，涉及电机测试领域。本发明是为了准确测量永磁同步直线电机的法向力。本发明测试台座包括三层相互平行设置的上层连接板、中层连接板和下层连接板，三层连接板通过导向装置相互连接，被测直线电机的动子与中层连接板的下表面相连，被测直线电机的定子通过转接板与下层连接板的上表面相连，丝杠的螺杆的末端从上层连接板的中心穿过，并通过力传感器与中层连接板的上表面实现弹性连接，丝杠的首端通过螺母与上层连接板固连，丝杠旋转时能够带动中层连接板上下移动，导向装置用于为运动的中层连接板导向，力传感器用于采集被测直线电机法向吸力，位移检测单元用于采集被测直线电机的动子与定子之间的气隙长度。
Description
技术领域
本发明属于电机测试领域，尤其涉及直线电机法向力测试技术。
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。其中，永磁同步直线电机的应用最为广泛。相比于传统的滚珠丝杠传动系统，永磁同步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，而这恰恰满足了高速精密加工技术的要求。
永磁同步直线电机比较显著的问题就是法向吸力特别大。法向吸力会使推力产生波动，增加电机装配的难度。当永磁同步直线电机应用于加工装备中时，由于法向吸力的存在，对加工装备的刚度和隔磁防护提出了更高的要求。所以，法向吸力是影响永磁同步直线电机性能的主要原因之一。
因此，准确测量永磁同步直线电机的法向力是非常必要的，通过测定法向力可以对直线电机系统性能作出正确、客观的评价，判定直线电机性能以及特性是否满足要求。
发明内容
本发明是为了准确测量永磁同步直线电机的法向力，现提供直线电机法向力测试装置。
直线电机法向力测试装置，包括：测试台座2、力传感器6、丝杠7和位移检测单元8，测试台座2包括三层相互平行设置的上层连接板51、中层连接板52和下层连接板53，上层连接板51、中层连接板52和下层连接板53通过导向装置相互连接，
被测直线电机1的动子与中层连接板52的下表面相连，被测直线电机1的定子通过转接板10与下层连接板53的上表面相连，
丝杠7的螺杆的末端从上层连接板51的中心穿过，并通过力传感器6与中层连接板52的上表面实现弹性连接，丝杠7的首端通过螺母与上层连接板51固连，丝杠7旋转时能够带动中层连接板52上下移动，导向装置用于为运动的中层连接板52导向，
力传感器6用于采集被测直线电机1法向吸力，
位移检测单元8用于采集被测直线电机1的动子与定子之间的气隙长度。
导向装置包括四组导向组，每组导向组包括滑轨3和滑套4，
中层连接板52的四角各开有一个套孔，四个滑套4分别嵌固在四个套孔中，4根滑轨 3的末端固定在下层连接板53的四角上，4根滑轨3的首端分别穿过4个滑套4与上层连接板51的四角固定连接。
上述直线电机法向力测试装置还包括驱动装置9，驱动装置9用于驱动丝杠7的螺杆旋转，进而带动中层连接板52上下移动。
上述直线电机法向力测试装置还包括限位柱11，限位柱11用于限制驱动杆的位置，上层连接板51上开有多个限位柱孔511，所述限位柱孔511为盲孔，多个限位柱孔511以丝杠7为圆心呈圆形均布，限位柱11能够插入任一限位柱孔511中。
本发明的主要优点如下：
(1)本发明测试装置结构简单、成本低廉、操作方便、可靠性高；
(2)本发明测试装置可完成直线电机在不同气隙长度下法向磁吸力的高精度测试；
(3)本发明装置可实时显示被测电机气隙长度、被测电机法向力数值；
(4)本发明测试装置可以采用伺服电机驱动，提高控制精度。
附图说明
图1为直线电机法向力测试装置的结构图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的直线电机法向力测试装置，包括：测试台座2、力传感器6、丝杠7和位移检测单元8。
测试台座2包括三层相互平行设置的上层连接板51、中层连接板52和下层连接板53，导向装置包括四组导向组，每组导向组包括滑轨3和滑套4，中层连接板52的四角各开有一个套孔，四个滑套4分别嵌固在四个套孔中，4根滑轨3的末端固定在下层连接板53的四角上，4根滑轨3的首端分别穿过4个滑套4与上层连接板51的四角固定连接。
被测直线电机1的动子与中层连接板52的下表面相连，被测直线电机1的定子通过转接板10与下层连接板53的上表面相连，
丝杠7的螺杆的末端从上层连接板51的中心穿过，并通过力传感器6与中层连接板52的上表面实现弹性连接，丝杠7的首端通过螺母与上层连接板51固连。
丝杠7旋转时能够带动中层连接板52上下移动，导向装置用于为运动的中层连接板 52导向，且被测直线电机1的气隙长度可以通过丝杠7快速调节，此时力传感器6采集被测直线电机1法向吸力，并通过显示单元实时显示出来。
位移检测单元8包括至少3个位移传感器，所述位移传感器设置在中层连接板52的边缘，且位移传感器呈三角形分布。位移检测单元8用于采集被测直线电机1的动子与定子之间的气隙长度，并实时通过显示单元实时显示出来。位移传感器为激光位移传感器或差分传感器。在应用时，多个位移传感器同时采集被测直线电机1的动子与定子之间的气隙长度值，当相互之间的误差小于0.1mm时，则测量值满足要求，测试结果精确可靠。
被测直线电机1法向吸力和气隙长度值均显示出来，能够便于实时观察法向力随气隙长度的变化趋势。
本实施方式还包括驱动装置9，驱动装置9用于驱动丝杠7的螺杆旋转，进而带动中层连接板52上下移动。驱动装置9为伺服电机或驱动杆。伺服电机可实现高精度控制丝杠 7旋转角度。
当驱动装置9为驱动杆时，还需要配合限位柱11的使用，限位柱11用于限制驱动杆的位置，上层连接板51上开有多个限位柱孔511，所述限位柱孔511为盲孔，多个限位柱孔511以丝杠7为圆心呈圆形均布，限位柱11能够插入任一限位柱孔511中。实际应用时，采用人工操作驱动杆带动丝杠7运动，当达到目的位置时，将限位柱11插入临近的限位柱孔511，用限位柱11阻挡驱动杆随意摆动。
本实施方式所述的一种直线电机法向力测试装置，可完成直线电机在不同气隙长度下法向磁吸力的高精度测试。本发明提出的测试装置系统构成简单、成本低、控制容易、可靠性高，气隙长度及对应法向力可直观显示。
Claims (9)
1.直线电机法向力测试装置，其特征在于，包括：测试台座(2)、力传感器(6)、丝杠(7)和位移检测单元(8)，测试台座(2)包括三层相互平行设置的上层连接板(51)、中层连接板(52)和下层连接板(53)，上层连接板(51)、中层连接板(52)和下层连接板(53)通过导向装置相互连接，
被测直线电机(1)的动子与中层连接板(52)的下表面相连，被测直线电机(1)的定子通过转接板(10)与下层连接板(53)的上表面相连，
丝杠(7)的螺杆的末端从上层连接板(51)的中心穿过，并通过力传感器(6)与中层连接板(52)的上表面实现弹性连接，丝杠(7)的首端通过螺母与上层连接板(51)固连，丝杠(7)旋转时能够带动中层连接板(52)上下移动，导向装置用于为运动的中层连接板(52)导向，
力传感器(6)用于采集被测直线电机(1)法向吸力，
位移检测单元(8)用于采集被测直线电机(1)的动子与定子之间的气隙长度。
2.根据权利要求1所述的直线电机法向力测试装置，其特征在于，导向装置包括四组导向组，每组导向组包括滑轨(3)和滑套(4)，
中层连接板(52)的四角各开有一个套孔，四个滑套(4)分别嵌固在四个套孔中，4根滑轨(3)的末端固定在下层连接板(53)的四角上，4根滑轨(3)的首端分别穿过4个滑套(4)与上层连接板(51)的四角固定连接。
3.根据权利要求1所述的直线电机法向力测试装置，其特征在于，位移检测单元(8)包括至少3个位移传感器，所述位移传感器设置在中层连接板(52)的边缘，且位移传感器呈三角形分布。
4.根据权利要求3所述的直线电机法向力测试装置，其特征在于，位移传感器为激光位移传感器或差分传感器。
5.根据权利要求1、2或3所述的直线电机法向力测试装置，其特征在于，还包括驱动装置(9)，驱动装置(9)用于驱动丝杠(7)的螺杆旋转，进而带动中层连接板(52)上下移动。
6.根据权利要求5所述的直线电机法向力测试装置，其特征在于，驱动装置(9)为伺服电机。
7.根据权利要求5所述的直线电机法向力测试装置，其特征在于，驱动装置(9)为驱动杆。
8.根据权利要求7所述的直线电机法向力测试装置，其特征在于，还包括限位柱(11)，限位柱(11)用于限制驱动杆的位置，上层连接板(51)上开有多个限位柱孔(511)，所述限位柱孔(511)为盲孔，多个限位柱孔(511)以丝杠(7)为圆心呈圆形均布，限位柱(11)能够插入任一限位柱孔(511)中。
9.根据权利要求5所述的直线电机法向力测试装置，其特征在于，还包括显示单元，显示单元用于显示力传感器测得的数值。
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