CN109188279A - 直线电机性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直线电机性能测试装置。该测试装置包括流体驱动伸缩部件、拉压力检测部件，所述流体驱动伸缩部件与直线电机具有的动子连接，以驱动所述动子产生相对于直线电机具有的定子的直线运动，所述拉压力检测部件用于检测所述流体驱动伸缩部件与所述动子之间在运动过程中拉压力的变化。根据本发明的一种直线电机性能测试装置，结构极为简单，无传动间隙，运动控制精度更好，能够实现对动子驱动速度的无级控制，能够更加方便对直线电机各种运动工况的模拟，传动惯性小、运动更平稳，能够提高直线电机性能参数的检测精度。

Description

直线电机性能测试装置

技术领域

本发明属于电机性能测试技术领域，具体涉及一种直线电机性能测试装置。

背景技术

直线电机可以用来直接驱动负载实现直线运动，此种方式相较于常见的“旋转电机+滚珠丝杠”的驱动方式，由于无需中间传动环节，使其构成的伺服系统具有响应速度快、精度高、加速度大、速度高、刚度高、运行噪声低等优势，也正是基于前述的这些优势，直线电机被广泛应用于数控机床加工中心、机器人等高精尖领域。与国外相比，我国直线电机研究起步晚，水平较低，缺少成熟产品。为了提高设计和使用水平，对直线电机进行必要的性能检测以评价其性能非常有必要，相应的性能测试装置也已有设计，其要利用外部驱动部件对直线电机的动子组件进行驱动，并通过相应的检测部件，例如压力传感器、拉力传感器、位移传感器等精密仪器对动子与定子相对运动过程中的各种参数例如推力波动、定位力、静推力、动态推力、推力线性度、推力系数等性能参数进行采集或者分析。公开号为CN102435944A的专利文献公开了一种利用旋转伺服电机和滚珠丝杠作为加载装置的测试系统，但由于其运动驱动部件采用滚珠丝杠，利用驱动电机的旋转运动转换为直线运动的方式，这种方式由于采用的滚珠丝杠在机械构造上的原因，存在摩擦力大、反向传动间隙、动力传动有级、位置惯性大等不足，这会严重降低测试装置的检测精度。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种直线电机性能测试装置，结构极为简单，无传动间隙，运动控制精度更好，能够实现对动子驱动速度的无级控制，能够更加方便对直线电机各种运动工况的模拟，传动惯性小、运动更平稳，能够提高直线电机性能参数的检测精度。

为了解决上述问题，本发明提供一种直线电机性能测试装置，包括流体驱动伸缩部件、拉压力检测部件，所述流体驱动伸缩部件与直线电机具有的动子连接，以驱动所述动子产生相对于直线电机具有的定子的直线运动，所述拉压力检测部件用于检测所述流体驱动伸缩部件与所述动子之间在运动过程中拉压力的变化。

优选地，所述流体驱动伸缩部件为液压油缸或气缸，所述液压油缸或气缸的活塞杆末端与所述动子连接。

优选地，所述拉压力检测部件处于所述活塞杆末端与所述动子之间。

优选地，所述直线电机性能测试装置还包括支撑部件，所述定子与所述支撑部件固定连接。

优选地，所述直线电机性能测试装置还包括滑轨组件，所述滑轨组件处于所述动子与所述支撑部件之间，以保证所述动子能够被引导地产生相对于所述定子的直线运动。

优选地，所述滑轨组件包括轨道、滑块，所述滑块滑动连接于所述轨道上，所述轨道固定于所述支撑部件上，所述滑块与所述动子固定连接。

优选地，所述流体驱动伸缩部件的壳体与所述支撑部件连接。

优选地，所述直线电机性能测试装置还包括限位件，所述限位件处于所述流体驱动伸缩部件的伸出路径上，用于对所述动子的行程进行限位。

优选地，所述限位件朝向所述动子一侧设置有缓冲件。

优选地，所述直线电机性能测试装置还包括动力源部件，所述动力源部件用于驱动所述流体驱动伸缩部件产生伸缩运动。

优选地，所述动子气浮支撑于所述定子之上。

优选地，所述直线电机性能测试装置还包括位移检测部件，所述位移检测部件用于检测所述动子的位移。

本发明提供的一种直线电机性能测试装置，采用流体驱动伸缩部件取代现有技术中的旋转电机与滚珠丝杠的组合传动方式，使所述测试装置的结构尤其简单、合理，所述流体驱动伸缩部件的伸缩往复运动能够直接传递至所述动子，避免了现有技术中由于滚珠丝杆具有的惯性导致的传动响应滞后的现象产生，运动更加平稳，进而提高了动子的运动响应速率及装置的检测精度，同时，由于采用了流体驱动伸缩部件能够实现对所述动子运动速度的无级控制能够更加方便对直线电机各种运动工况的模拟。

附图说明

图1为本发明实施例的直线电机性能测试装置的立体结构示意图。

附图标记表示为：

1、流体驱动伸缩部件；2、拉压力检测部件；31、定子；32、动子；4、支撑部件；5、滑轨组件；51、轨道；52、滑块；6、限位件；7、缓冲件；8、动力源部件；9、位移检测部件。

具体实施方式

参见图1所示，根据本发明的实施例，提供一种直线电机性能测试装置，包括流体驱动伸缩部件1、拉压力检测部件2，所述流体驱动伸缩部件1与直线电机具有的动子32连接，以驱动所述动子32产生相对于直线电机具有的定子31的直线运动，所述拉压力检测部件2用于检测所述流体驱动伸缩部件1与所述动子32之间在运动过程中拉压力的变化。该技术方案中，采用流体驱动伸缩部件1取代现有技术中的旋转电机与滚珠丝杠的组合传动方式，使所述测试装置的结构尤其简单、合理，所述流体驱动伸缩部件1的伸缩往复运动能够直接传递至所述动子32，避免了现有技术中由于滚珠丝杆具有的惯性导致的传动响应滞后的现象产生，运动更加平稳，进而提高了动子32的运动响应速率及装置的检测精度，同时，由于采用了流体驱动伸缩部件1能够实现对所述动子32运动速度的无级控制能够更加方便对直线电机各种运动工况的模拟。所述流体驱动伸缩部件1中的流体例如可以是液压油，当然也可以是气体，此时相应的流体驱动伸缩部件1可以包括液压油缸或气缸，所述液压油缸或气缸的活塞杆末端与所述动子32连接，所述的液压油缸或气缸根据待检测直线电机的型号进行合理选型匹配即可，对于动子质量较大的，可以优选采用液压油缸，对于动子质量较小的，优选气缸即可，当然所述液压油缸或气缸最好皆采用伺服控制类型的液压缸或气缸。可以理解的是，在所述测试装置运行时，所述定子31应进行外部的位置固定。

所述拉压力检测部件2只是行业内较为通俗的表示方式，其实质上可以是具有检测拉力或者压力的任意可用的检测部件，例如拉力传感器、压力传感器、拉压传感器以及位置布局更为灵活的应变贴片及相应的信号采集终端组件，这些都是较为公知的方式，此处不再赘述，优选地，将所述拉压力检测部件2设置于所述活塞杆末端与所述动子32之间，从而能够更加方便直观的检测所述活塞杆与动子32之间的拉力或者压力。

为保证所述直线电机性能测试装置的整体性和布局紧凑性，优选地，所述直线电机性能测试装置还包括支撑部件4，所述定子31与所述支撑部件4固定连接，所述支撑部件4例如可以为支撑框架或者图1中所示的支撑台面，所述支撑台面上形成能够安装所述定子31的安装槽，能够将所述支撑台面的高度设计的更低一些，从而进一步提升结构的紧凑性与合理性。

当然，所述动子32与定子31之间可以采用气浮支撑的方式，也即所述动子32气浮支撑于所述定子31之上，使所述动子32处于悬浮状态，从而最大程度的降低了所述动子32在运动过程中摩擦产生的能耗，所述的气浮支撑例如可以采用现有的气浮导轨。

作为对所述动子32支撑的另一种优选实施方式，优选地，所述直线电机性能测试装置还包括滑轨组件5，所述滑轨组件5处于所述动子32与所述支撑部件4之间，以保证所述动子32能够被引导地产生相对于所述定子31的直线运动。更为具体的，所述滑轨组件5包括轨道51、滑块52，所述滑块52滑动连接于所述轨道51上，所述轨道51固定于所述支撑部件4上，所述滑块52与所述动子32固定连接，采用此种较为传统的滑轨组件5能够降低所述测试装置的制造生产成本。

所述流体驱动伸缩部件1的壳体与所述支撑部件4连接，例如可以通过相应的安装座对所述流体驱动伸缩部件1的壳体进行固定，当所述流体驱动伸缩部件1的行程较大时，此时要求壳体的长度也相应较大，因此，最好的，对所述流体驱动伸缩部件1的壳体采取必要的辅助支撑，例如采用支撑臂等可靠方式，以防止所述壳体挠性变形和振动，引起测试误差。

更进一步的，所述直线电机性能测试装置还包括限位件6，所述限位件6处于所述流体驱动伸缩部件1的伸出路径上，用于对所述动子32的行程进行限位，这能够防止所述流体驱动伸缩部件1与所述动子32之间连接脱离或者所述流体驱动伸缩部件1控制失控导致所述动子32从所述滑轨组件5中冲出。

最好的，所述限位件6朝向所述动子32一侧设置有缓冲件7，用于防止所述动子32与所述限位件6之间发生刚性碰撞，对动子32造成损坏，所述的缓冲件7例如可以是弹簧、橡胶等能够具有一定碰撞缓冲作用的部件。

当然，所述直线电机性能测试装置还包括动力源部件8，所述动力源部件8用于驱动所述流体驱动伸缩部件1产生伸缩运动，例如当采用液压缸时，采用液压泵作为动力源部件，当采用气缸时，则采用气泵作为动力源部件。

前述的拉压力检测部件2用于对动子32与定子31之间发生相对运动时采集检测所述流体驱动伸缩部件1与所述动子32之间的力，而为了更加精准的明确所述动子32在各个位置相对应的力值大小进行记录以便于后期的综合分析，优选地，所述直线电机性能测试装置还包括位移检测部件9，所述位移检测部件9用于检测所述动子32的位移，所述位移检测部件9例如可以采用光栅位移传感器。可以理解的是，最好的，所述直线电机性能测试装置还具有集成化的控制部件，所述控制部件能够驱动所述动力源部件运转的伺服控制系统、实时采集所述位移检测部件9及拉压力检测部件2的采集部件并对采集的各项数据进行储存、分析等操作，这能够提高所述直线电机性能测试装置测试过程的自动化程度，同时也能够例如对所述流体驱动伸缩部件1的伺服控制。

采用上述的直线电机性能测试装置可以对直线电机的推力波动、定位力、静推力、动态推力、推力线性度、推力系数等性能参数进行高精度的检测。

在具体检测操作方面，例如在定位力的检测方面，保持所述动子32的绕组在不通电状态，驱动所述流体驱动伸缩部件1产生往复伸缩运动，进而拖动所述动子32做低速匀速运动，所述位移检测部件9对所述动子32的位移和位置进行实时检测，所述拉压力检测部件2测得对应位置的力值，从而得到所述动子32的整个过程中的力值，由测得的对应位置的力值减去整个过程中力值的平均值，从而得到所述直线电机动子32在各个对应位置的定位力。

在静推力值、推力线性度及推力系数的检测方面，控制被测直线电机沿着规定的方向运动，使用所述流体驱动伸缩部件1拖动所述动子32沿着规定方向移动，测量直线电机静推力时，给被测直线电机的三相绕组中的任意两相中通入直流电流，驱动所述流体驱动伸缩部件1拖动所述动子32在不小于两个极距之间的距离内做低速匀速运动，在所述动子32匀速运动过程中，所述位移检测部件9对所述动子32的位移和位置进行实时检测，所述拉压力检测部件2测得对应位置的力值，即可得到与各位置对应的静推力值，绕组通入的直流电流可以为不同的值，此时，进而能够得到不同电流下的直线电机静推力曲线，通过绘制不同电流下的静推力最大值曲线，就可以确定直线电机的推力线性度和推力系数。

在推力波动的检测方面，可以设置所述流体驱动伸缩部件以一定速度拖动所述动子32，通过所述拉压力检测部件2获取所述动子32在整个运动过程中的最大推力和最小推力，从而计算出直线电机的推力波动。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种直线电机性能测试装置，其特征在于，包括流体驱动伸缩部件(1)、拉压力检测部件(2)，所述流体驱动伸缩部件(1)与直线电机具有的动子(32)连接，以驱动所述动子(32)产生相对于直线电机具有的定子(31)的直线运动，所述拉压力检测部件(2)用于检测所述流体驱动伸缩部件(1)与所述动子(32)之间在运动过程中拉压力的变化。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述流体驱动伸缩部件(1)为液压油缸或气缸，所述液压油缸或气缸的活塞杆末端与所述动子(32)连接。

3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述拉压力检测部件(2)处于所述活塞杆末端与所述动子(32)之间。

4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括支撑部件(4)，所述定子(31)与所述支撑部件(4)固定连接。

5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，还包括滑轨组件(5)，所述滑轨组件(5)处于所述动子(32)与所述支撑部件(4)之间，以保证所述动子(32)能够被引导地产生相对于所述定子(31)的直线运动。

6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述滑轨组件(5)包括轨道(51)、滑块(52)，所述滑块(52)滑动连接于所述轨道(51)上，所述轨道(51)固定于所述支撑部件(4)上，所述滑块(52)与所述动子(32)固定连接。

7.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述流体驱动伸缩部件(1)的壳体与所述支撑部件(4)连接。

8.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括限位件(6)，所述限位件(6)处于所述流体驱动伸缩部件(1)的伸出路径上，用于对所述动子(32)的行程进行限位。

9.根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于，所述限位件(6)朝向所述动子(32)一侧设置有缓冲件(7)。

10.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括动力源部件(8)，所述动力源部件(8)用于驱动所述流体驱动伸缩部件(1)产生伸缩运动。

11.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述动子(32)气浮支撑于所述定子(31)之上。

12.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括位移检测部件(9)，所述位移检测部件(9)用于检测所述动子(32)的位移。