CN113686478B - 一种永磁直线电机推力测量连续精确加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电机测量的技术领域，尤其涉及一种永磁直线电机推力测量连续精确加载装置，包括放置永磁直线电机的测量平台，被测的永磁直线电机的动子在驱动控制器的控制下，在定子上方的导轨上做直线往复运动；推拉力测试计的一端和动子连接，另一端和牵引绳的一端进行连接，所述牵引绳的另一端包括连续实时调整重量的配重。本发明能够解决传统直线电机加载方法提供负载力不连续、只能在静态条件下加载、测量精度差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电机测量的技术领域，尤其涉及一种永磁直线电机推力测量连续精确加载装置。
背景技术
永磁直线电机在高端制造装备中的直线传动领域具有广泛的应用，如大尺度激光切割机、芯片光刻机、并联机器人等。该类电机可以直接将电能转化为直线运动的机械能，具有加速度大、定位精度高、动态响应快等优点。
永磁直线电机的推力品质是判断电机性能好坏的重要指标，需要对其进行连续精确的测量。因此，直线电机推力测量加载装置已成为直线电机测量系统中的核心组成部分。
传统的永磁直线电机推力测量加载装置如图1所示，该装置由以下部分组成：测量平台、永磁直线电机动子、永磁直线电机定子、驱动控制器、推拉力测量计、显示装置、定滑轮、调节砝码、传动牵引绳组成。测量步骤如下：(1)将砝码通过传动牵引绳和定滑轮与推拉力测量计进行连接，并将推拉力测量计与电机的动子进行连接固定；(2)不断增加砝码的重量，调节电机控制器并控制电机动子进行直线运动。此时，推拉力测量计将测得的推力数据传送至显示装置。
但是，该测量装置存在着以下缺点：(1)加载力不能连续变化，只能通过添加或减少固定重量值的砝码来改变负载；(2)加载力只能在静态条件下(电机动子运动停止时)通过改变砝码的重量进行调节，无法在动子运动时进行实时动态的负载调节；(3)砝码在运动过程中易沿着其他方向产生摆动，造成测量误差；(4)传统的柔性传动牵引绳，在加载时易产生形变，影响测量精度。
发明内容
为解决背景技术中的问题，为此，本发明提出了一种永磁直线电机推力测量连续精确加载装置，具体方案如下：
一种永磁直线电机推力测量连续精确加载装置，包括放置永磁直线电机的测量平台，被测的永磁直线电机的动子在驱动控制器的控制下，在定子上方的导轨上做直线往复运动；推拉力测试计的一端和动子连接，另一端和牵引绳的一端进行连接，所述牵引绳的另一端包括连续实时调整重量的配重。
具体地说，所述牵引绳经过定滑轮和包括桶体的配重连接，装置还包括向桶体内连续精确输入液体的管路。
具体地说，装置还包括泵体，所述泵体驱使设置在测量平台上的储液罐中的液体通过管路输送到桶体中，管路上安装有流量计对液体流量Q进行实时监测。
具体地说，所述桶体的外侧壁设置有限制其仅能够上下运动限位结构。
具体地说，所述配重还包括放置在桶体内的配重块，所述配重的重量小于被测直线电机的推力设定值F。
具体地说，进液量Q的计算公式为D为管路内径(m)，v为液体流速平均速度(m/s)，t为时间(s)
具体地说，F＝(M1+M2+ρQ)g，其中ρ为液体密度，Q为液体流量，M1为桶体质量，M2为配重块质量。
具体地说，系统还包括总控模块，所述总控模块的对应端口分别与驱动控制器、推拉力测试计、流量计连接。
具体地说，系统还包括与总控模块对应端口连接的显示模块。
本发明的有益效果在于：
(1)被测永磁直线电机的负载推力F可以首先通过调整配重块重量M1g进行初调，然后通过控制电动泵体的开关调整桶体中的进液量Q进行精调，避免了传统加载装置提供负载力不连续的缺点，实现直线电机负载推力的大范围连续精确可调。
(2)本发明的测量装置可以在电机动子运动过程中进行负载力的实时调节，模拟电机运行过程中的加载和卸载工况，避免了传统测量方式中电机必须在静止状态下才能够进行负载调节的缺点。
(3)本发明采用限位结构使配重只保留竖直方向上的受力，避免了重物被电机动子拖动时沿其他方向上的摆动，减少了测量误差。
附图说明
图1为现有技术中直线电机传统推力测量加载装置。
图2为本发明提出的一种永磁直线电机推力测量连续精确加载装置的结构图。
1、测量平台；2、定子；3、动子；4、驱动控制器；5、推拉力测试计；6、定滑轮；7、流量计；8、桶体；9、配重块；10、限位结构；11、储液罐；12、管路；13、牵引绳；14、显示模块；15、泵体。
具体实施方式
如图2所示，一种永磁直线电机推力测量连续精确加载装置，包括测量平台1、驱动控制器4、推拉力测量计、定滑轮6、液体流量传感器模块、牵引绳13、储液罐11、泵体15、桶体8、配重块9和限位结构10。
被测试的永磁直线电机的定子2固定在实验测试平台上，动子3在驱动控制器4的控制下，在定子2上方的导轨上做直线往复运动。推拉力测试计5的一端与动子3连接，另一端和牵引绳13的一端进行连接，牵引绳13经过定滑轮6和配重连接。在该方案中，配重包括质量为M2的桶体8和放置在桶体8内且质量为M1的配重块9。所述配重的重量小于被测直线电机的推力设定值F。在该方案中，牵引绳13为钢丝绳。
装置还包括向桶体8内输入液体的管路12，泵体15驱使设置在测量平台1上的储液罐11中的液体通过管路12输送到桶体8中，管路12上安装有流量计7对液体流量Q进行实时监测。
所述桶体8的外侧壁设置有限制其仅能够上下运动限位结构10，消除配重在运动过程中易沿着其他方向产生的摆动，减少测量误差。
通过驱动控制器4对被测直线电机进行定位伺服控制，使被测电机沿着导轨做直线运动，通过控制泵体15的开关以调控桶体8中的进液量Q，进液量Q由流量计7测得。进液量Q的计算公式为D为管路内径(m)，v为液体流速平均速度(m/s)，t为时间(s)。在该实施例中，液体使用水。
通过调节进液量Q，使预加载负载推力F达到设定值，即：F＝(M1+M2+ρQ)g，其中ρ为液体密度，Q为液体流量。推拉力测试计5连续测量并记录被测直线电机整个行程中的输出推力F，流量计7连续测量并记录被测直线电机运动过程中桶体8中进液量的变化。
系统还包括总控模块，所述总控模块的对应端口分别与驱动控制器4、推拉力测试计5、流量计7、显示模块14连接，总控模块通过控制驱动控制器4的输出负载推力F、获取推拉力测试计5、流量计7的数据，并控制在显示模块14上实时显示进液量Q和计算的负载推力F。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种永磁直线电机推力测量连续精确加载装置，其特征在于，包括放置永磁直线电机的测量平台(1)，被测的永磁直线电机的动子(3)在驱动控制器(4)的控制下，在定子(2)上方的导轨上做直线往复运动；推拉力测试计(5)的一端与动子(3)连接，另一端与牵引绳(13)的一端进行连接，所述牵引绳(13)的另一端包括连续实时调整重量的配重；
所述牵引绳(13)经过定滑轮(6)和包括桶体(8)的配重连接；所述配重还包括放置在桶体(8)内的配重块(9)，所述配重的重量小于被测直线电机的推力设定值F；
所述装置还包括向桶体(8)内连续精确输入液体的管路(12)；
所述装置还包括泵体(15)，所述泵体(15)驱使设置在测量平台(1)上的储液罐(11)中的液体通过管路(12)输送到桶体(8)中，管路(12)上安装有流量计(7)对液体流量Q进行实时监测；
所述桶体(8)的外侧壁设置有限制其仅能够上下运动限位结构(10)。
2.根据权利要求1所述的一种永磁直线电机推力测量连续精确加载装置，其特征在于，进液量Q的计算公式为D为管路内径(m)，v为液体流速平均速度(m/s)，t为时间(s)。
3.根据权利要求2所述的一种永磁直线电机推力测量连续精确加载装置，其特征在于，F＝(M1+M2+ρQ)g，其中ρ为液体密度，Q为液体流量，M1为桶体(8)质量，M2为配重块(9)质量。
4.根据权利要求2所述的一种永磁直线电机推力测量连续精确加载装置，其特征在于，系统还包括总控模块，所述总控模块的对应端口分别与驱动控制器(4)、推拉力测试计(5)、流量计(7)连接。
5.根据权利要求4所述的一种永磁直线电机推力测量连续精确加载装置，其特征在于，系统还包括与总控模块对应端口连接的显示模块(14)。
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