CN108983009A - 一种悬浮电磁铁静态性能测试平台及试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种悬浮电磁铁静态性能测试平台及试验台，其中该测试平台包括长定子升降系统及设于所述长定子升降系统下方的悬浮电磁铁移动系统；其中，所述长定子升降系统包括升降装置及固定安装于所述升降装置上的长定子；所述悬浮电磁铁移动系统包括安装台及固定安装于所述安装台上的悬浮电磁铁。本发明的有益效果为：能够测试静态下悬浮电磁铁的电气特性及电磁特性；能够实时监测悬浮电磁铁温升，实现其温度测试及过热保护；能够测试工作状态下，悬浮电磁铁形变量，实现悬浮电磁铁预挠度设计；能够模拟列车起浮及静浮工况，测试悬浮电磁铁不同工况下静态性能。
Description
技术领域
本发明涉及磁浮列车悬浮电磁铁电磁性能及电气性能检测的试验装置技术领域，特别涉及一种悬浮电磁铁静态性能测试平台及试验台。
背景技术
目前常见的高速磁浮列车最高运行速度达到503km/h，超高速运行要求磁浮列车悬浮电磁铁具备更高的承载能力，因此在研究、设计、生产及试验等方面，对悬浮电磁铁电磁性能及电气性能检测至关重要，目前国内没有针对高速磁浮列车悬浮电磁铁电磁性能及电气性能全面检测的试验装置，目前现有的电磁铁试验台均是通过机械结构配合控制系统实现电磁铁悬浮状态，无法有效实时检测电磁铁自身特性。
因此，如何提供一种具备良好的操作界面，能够测试静态下悬浮电磁铁的电气特性及电磁特性；能够实时监测悬浮电磁铁温升，实现其温度测试及过热保护；能够测试工作状态下，悬浮电磁铁形变量，实现悬浮电磁铁预挠度设计；能够模拟列车起浮及静浮工况，测试悬浮电磁铁不同工况下静态性能；能够通过液压装置实现悬浮间隙自动调节，通过性能测试柜软件实现测试流程自动化，具有测试便捷、测试精度高、测试项点全面等特点，可作为高速磁浮系统悬浮电磁铁生产质量检验、例行试验及科学研究的悬浮电磁铁静态性能测试平台及试验台是本领域技术人员目前需要解决的重要技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种悬浮电磁铁静态性能测试平台，其包括长定子升降系统及设于所述长定子升降系统下方的悬浮电磁铁移动系统；其中，
所述长定子升降系统包括升降装置及固定安装于所述升降装置上的长定子；
所述悬浮电磁铁移动系统包括安装台及固定安装于所述安装台上的悬浮电磁铁。
优选的，所述升降装置为液压装置。
优选的，所述液压装置包括液压缸及固接于所述液压缸的活塞杆顶端的钢梁。
优选的，所述钢梁通过弹性元件固接于所述液压缸的活塞杆的顶部。
优选的，所述长定子通过螺栓固定安装于所述钢梁上。
优选的，所述安装台包括滑轨、安装于所述滑轨上且可沿所述滑轨横向运动的机械台面及用于使所述机械台面沿所述滑轨横向运动的气动装置。
优选的，所述悬浮电磁铁通过夹紧工装固定安装于所述机械台面上。
优选的，该悬浮电磁铁静态性能测试平台还包括设于所述悬浮电磁铁移动系统下方的锁紧机构，所述锁紧机构通过螺栓与所述安装台相固定。
优选的，该悬浮电磁铁静态性能测试平台还包括设于所述长定子升降系统、悬浮电磁铁移动系统及所述锁紧机构一侧的支撑座。
优选的，所述支撑座顶部设有丝杠螺母机构。
优选的，所述丝杠螺母机构上位于所述钢梁上方的位置设有第一位移传感器。
优选的，所述丝杠螺母机构上与所述悬浮电磁铁相对应的位置设有磁场测量装置。
优选的，所述丝杠螺母机构上还设有用于驱动所述丝杠螺母机构运动的伺服电机。
优选的，所述支撑座上还设有温度传感器及用于给所述悬浮电磁铁降温的风扇。
优选的，所述液压缸上还设有力学传感器及第二位移传感器。
本发明的另一目的是提供一种悬浮电磁铁静态性能试验台，其包括上述任一项所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台及与所述悬浮电磁铁静态性能测试平台相连接的性能测试柜；其中，
所述性能测试柜包括为所述悬浮电磁铁静态性能测试平台供电的供电电源及控制所述悬浮电磁铁静态性能测试平台工作的上位机。
相对上述背景技术，本发明所提供的悬浮电磁铁静态性能测试平台及试验台，其具有以下有益效果：该高速磁浮系统悬浮电磁铁静态性能试验台具备良好的操作界面，能够测试静态下悬浮电磁铁的电气特性及电磁特性，电气特性包含不同温度下电阻及电感、耐压强度；电磁特性包含磁感应强度及电磁力；能够实时监测悬浮电磁铁温升，实现其温度测试及过热保护；能够测试工作状态下悬浮电磁铁形变量，实现悬浮电磁铁预挠度设计；能够模拟列车起浮及静浮工况，测试悬浮电磁铁不同工况下静态性能；能够通过液压装置实现悬浮间隙自动调节，通过性能测试柜的上位机实现测试流程自动化，具有测试便捷、测试精度高、测试项点全面等特点，可作为高速磁浮系统悬浮电磁铁生产质量检验、例行试验及科学研究的试验台。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具体实施方式所提供的悬浮电磁铁静态性能测试平台的轴测图；
图2为本发明一种具体实施方式所提供的悬浮电磁铁静态性能测试平台的侧视图；
图3为本发明一种具体实施方式所提供的悬浮电磁铁静态性能测试平台的主视图；
图4为本发明一种具体实施方式所提供的悬浮电磁铁静态性能试验台的控制原理图。
其中，
1-测试平台；2-性能测试柜；3-钢梁；4-长定子；5-液压缸；6-安装台；7-锁紧机构；8-第一位移传感器；9-磁场测量装置；10-温度传感器；11-风扇；12-支撑座；13-丝杠螺母机构；14-伺服电机；15-机械台面；16-悬浮电磁铁；17-夹紧工装；18-气动装置；19-滑轨。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的核心是提供一种悬浮电磁铁静态性能测试平台及试验台，该悬浮电磁铁静态性能测试平台及试验台能够测试静态下悬浮电磁铁16的电气特性及电磁特性。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图4，图1为本发明一种具体实施方式所提供的悬浮电磁铁静态性能测试平台的轴测图；图2为本发明一种具体实施方式所提供的悬浮电磁铁静态性能测试平台的侧视图；图3为本发明一种具体实施方式所提供的悬浮电磁铁静态性能测试平台的主视图；图4为本发明一种具体实施方式所提供的悬浮电磁铁静态性能试验台的控制原理图。
在具体实施方式中，本发明所提供的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其包括长定子升降系统及设于所述长定子升降系统下方的悬浮电磁铁移动系统；其中，所述长定子升降系统包括升降装置及固定安装于所述升降装置上的长定子4；所述悬浮电磁铁移动系统包括安装台6及固定安装于所述安装台6上的悬浮电磁铁16。
本发明所提供的悬浮电磁铁静态性能测试平台，所述升降装置为液压装置。所述液压装置包括液压缸5及固接于所述液压缸5的活塞杆顶端的钢梁3。所述液压装置还包括油源装置。所述钢梁3通过弹性元件固接于所述液压缸5的活塞杆的顶部。所述长定子4通过螺栓固定安装于所述钢梁3上。所述安装台6包括滑轨19、安装于所述滑轨19上且可沿所述滑轨19横向运动的机械台面15及用于使所述机械台面15沿所述滑轨19横向运动的气动装置18。所述悬浮电磁铁16通过夹紧工装17固定安装于所述机械台面15上。该悬浮电磁铁静态性能测试平台还包括设于所述悬浮电磁铁移动系统下方的锁紧机构7，所述锁紧机构7通过螺栓与所述安装台6相固定。该悬浮电磁铁静态性能测试平台还包括设于所述长定子升降系统、悬浮电磁铁移动系统及所述锁紧机构7一侧的支撑座12。所述支撑座12顶部设有丝杠螺母机构13。所述丝杠螺母机构13上位于所述钢梁3上方的位置设有第一位移传感器8，所述第一位移传感器8为高精度位移传感器。所述丝杠螺母机构13上与所述悬浮电磁铁16相对应的位置设有磁场测量装置9。所述丝杠螺母机构13上还设有用于驱动所述丝杠螺母机构13运动的伺服电机14。所述支撑座12上还设有温度传感器10及用于给所述悬浮电磁铁16降温的风扇11。所述液压缸5上还设有力学传感器及第二位移传感器(图中未标示)。
在具体实施方式中，本发明所提供的悬浮电磁铁静态性能试验台，其包括上述任一项所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台及与所述悬浮电磁铁静态性能测试平台相连接的性能测试柜2；其中，所述性能测试柜2包括为所述悬浮电磁铁静态性能测试平台供电的供电电源及控制所述悬浮电磁铁静态性能测试平台工作的上位机。
在具体实施方式中，本发明所提供的悬浮电磁铁静态性能试验台的测试项点为：可同时实现静态悬浮电磁铁16电磁性能及电气性能测试。本发明所提供的悬浮电磁铁静态性能试验台的主要结构的安装及工作原理如下：
(1)传感器：高精度位移传感器(第一位移传感器8)及磁场测量装置9通过伺服电机14驱动丝杠螺母机构13，实现整个悬浮电磁铁16位移及磁场测试，过程平滑，测试结果精度高。
(2)液压装置：液压缸5上集成有第二位移传感器及力学传感器，悬浮电磁铁16与测试台面相互作用时，可通过力学传感器检测电磁力，液压缸5配合第二位移传感器可实现悬浮间隙自动调节，方便电磁力特性测试。
(3)安装台6：安装台6通过滑轨19与气动装置18推出，安装悬浮电磁铁16后自动收回进行测试，实现大重量悬浮电磁铁16自动化安装，使安装过程快速便捷。
(4)锁紧机构7：能够调整安装台6高度，适应不同高度悬浮电磁铁16，实现悬浮电磁铁16与地面的连接，将电磁力卸载到地面。
(5)温度监控：测试过程中，悬浮电磁铁16会产生大量热，导致其过热损坏，该试验台实时监测悬浮电磁铁16温度，当温度达到设定值时，会自动报警并为悬浮电磁铁16断电。
(6)风扇11散热：悬浮电磁铁16测试过程中发热严重，针对发热源部位设置风扇11，通过风冷实现悬浮电磁铁16长时间性能测试。
测试过程中，保证机械运动(间隙调整及传感器移动)与电气测试相互协调；自动处理传感器测试数，对数据进行存储并以图线方式显示；自动将测量值与标准值进行对比，当测量值存在问题时，能够及时报警并通知测试人员悬浮电磁铁16问题所在。
如图4所示，本发明所提供的悬浮电磁铁静态性能试验台，其性能测试柜2的供电电源可输出多种模型，实现电磁铁、传感器及伺服电机14的供电，供电过程由上位机控制，同时将电流及电压信号反馈给上位机，从而实现上位机对供电电源的监测。测试过程中上位机为液压装置及伺服电机14输入控制信号，协调不同的运动机构配合测试；各类传感器采集的信号反馈给上位机，上位机进行处理完成测试。本发明所提供的悬浮电磁铁静态性能试验台具有电气性能测试、电磁性能测试、温度测试、过热保护、变形量检测、起浮及故障工况模拟等多种功能，具体为：
电气性能测试：性能测试柜2内含直流电源(DC440V，0-80A)，通过供电线缆与悬浮电磁铁16连接为其供电回路供电，电源电流可调。通过RLC电路测出悬浮电磁铁16回路电阻及电感，并与标准值对比。
电磁性能测试：悬浮电磁铁16通过夹紧工装17固定于安装台6，安装台6通过锁紧机构7与地面连接，液压装置控制液压缸5向下移动，使长定子4下表面靠近悬浮电磁铁16，通过第二位移传感器检测悬浮间隙，将悬浮间隙调整至8mm，然后将液压缸5锁紧，给悬浮电磁铁16供直流电，电流从0增加至80A，步长为5A，电流每增加一次，保持稳定状态20s，通过力学传感器测试悬浮电磁铁16电磁力；将磁场测量装置9垂向位移调整至悬浮间隙中间，伺服电机14驱动磁场测量装置9测试悬浮间隙磁场分布；测试完成后将悬浮间隙分别调整至10mm，12mm，16mm，20mm进行测试。
温度测试：通过液压装置控制安装台6远离悬浮电磁铁16，调整温度传感器10使其测量点位于磁极侧面，给悬浮电磁铁16供电，测量磁极温度，获取其温度随时间变化关系。
过热保护：悬浮电磁铁16整个测试过程中，温度传感器10实时监测磁极温度，并将温度最高点与设定值进行对比，当温度高于设定值时，试验台过热报警，并自动为悬浮电磁铁16断电，从而避免因过热损坏悬浮电磁铁16。
变形量检测：通过液压装置将悬浮间隙调节至12mm，给悬浮电磁铁16供26A直流电，保证稳态20s，伺服电机14驱动第一位移传感器8扫描不同磁极的位移，并进行对比，分析磁极上表面是否位于同一水平面，从而确认悬浮电磁铁16预挠度设计是否合理。
起浮及故障工况模拟：通过液压装置将悬浮间隙调整至25mm，给悬浮电磁铁16供电，并逐渐增加电流，同时监测电磁力，当电磁力达到设定值时，保持当前电流稳态10s，从而确定起浮电流；通过液压装置将悬浮间隙调整至12mm，悬浮电磁铁16两个供电回路中仅对其中一个供电，并逐渐增加电流，同时监测电磁力，当电磁力达到设定值时，保持当前电流稳态10s，从而确定故障工况下悬浮电磁铁16工作电流。
以上对本发明所提供的悬浮电磁铁静态性能测试平台及试验台进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (16)
1.一种悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：其包括长定子升降系统及设于所述长定子升降系统下方的悬浮电磁铁移动系统；其中，
所述长定子升降系统包括升降装置及固定安装于所述升降装置上的长定子；
所述悬浮电磁铁移动系统包括安装台及固定安装于所述安装台上的悬浮电磁铁。
2.如权利要求1所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：所述升降装置为液压装置。
3.如权利要求2所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：所述液压装置包括液压缸及固接于所述液压缸的活塞杆顶端的钢梁。
4.如权利要求3所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：所述钢梁通过弹性元件固接于所述液压缸的活塞杆的顶部。
5.如权利要求4所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：所述长定子通过螺栓固定安装于所述钢梁上。
6.如权利要求1所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：所述安装台包括滑轨、安装于所述滑轨上且可沿所述滑轨横向运动的机械台面及用于使所述机械台面沿所述滑轨横向运动的气动装置。
7.如权利要求6所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：所述悬浮电磁铁通过夹紧工装固定安装于所述机械台面上。
8.如权利要求3所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：该悬浮电磁铁静态性能测试平台还包括设于所述悬浮电磁铁移动系统下方的锁紧机构，所述锁紧机构通过螺栓与所述安装台相固定。
9.如权利要求8所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：该悬浮电磁铁静态性能测试平台还包括设于所述长定子升降系统、悬浮电磁铁移动系统及所述锁紧机构一侧的支撑座。
10.如权利要求9所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：所述支撑座顶部设有丝杠螺母机构。
11.如权利要求10所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：所述丝杠螺母机构上位于所述钢梁上方的位置设有第一位移传感器。
12.如权利要求10所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：所述丝杠螺母机构上与所述悬浮电磁铁相对应的位置设有磁场测量装置。
13.如权利要求10所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：所述丝杠螺母机构上还设有用于驱动所述丝杠螺母机构运动的伺服电机。
14.如权利要求9所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：所述支撑座上还设有温度传感器及用于给所述悬浮电磁铁降温的风扇。
15.如权利要求3所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台，其特征在于：所述液压缸上还设有力学传感器及第二位移传感器。
16.一种悬浮电磁铁静态性能试验台，其特征在于：其包括权利要求1至15任一项所述的悬浮电磁铁静态性能测试平台及与所述悬浮电磁铁静态性能测试平台相连接的性能测试柜；其中，
所述性能测试柜包括为所述悬浮电磁铁静态性能测试平台供电的供电电源及控制所述悬浮电磁铁静态性能测试平台工作的上位机。
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