CN114509672B - 一种牵引直线电机特性试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牵引直线电机特性试验装置，包括基座、直线电机、电机座、感应板、推力桩组件、反向推力缓冲组件和两个线性轨道导副，电机座可升降的设于基座上，直线电机设于电机座上，两个线性轨道导副分设于电机座的两端，线性轨道导副包括线性移动模块和可随线性移动模块移动的安装座，感应板安装在两个安装座上，且感应板与两个安装座之间设有第一压力传感器，感应板位于直线电机的上方且二者具有间隙，推力桩组件和反向推力缓冲组件分设于感应板的两端，推力桩组件上设有朝向感应板的第二压力传感器。本发明不仅能够测试出直线电机推力，还可以测试出法向吸力且直线电机与感应板气隙可调节。

Description

一种牵引直线电机特性试验装置

技术领域

本发明涉及轨道交通牵引电机领域，尤其涉及一种牵引直线电机特性试验装置。

背景技术

目前轨道交通行业中广泛应用交流牵引直线异步电动机作为列车的驱动单元，由于直线电机具有爬坡性能强，转弯半径小的优势，广泛应用于轨道交通牵引电机领域。

牵引直线异步电机有以下特征，其由两部分组成，定子初级和感应板（或感应极）。电机定子铁芯面为一个平板结构，采用平直的铁磁材料叠压而成，线圈镶嵌于铁芯操中。转子为平铺于轨道上的钢铝复合材料。定子初级铁芯初级部分安装于机车转向架上，通以对称三相电源后产生行波磁场。感应板（或感应极）位于牵引机车轨道上，俗称F轨，由钢铝复合板材组成。初级和感应板间隔一定的距离，形成直线电机气隙。

由于牵引直线电机初级的结构形式特殊，平直的铁芯齿面在产生先后方向的行波磁场和推力的同时。铁芯平面的法向上产生对F轨道的吸力。因此直线电机不仅在直线方向上产生行波推力，而且在直线法向上产生较大的吸力。基于上述背景下，如何测试直线电机的推力和法向吸力成为技术工程上需要解决的问题，设计出合理的试验装置成为解决上述问题的关键要素。如何通过试验装置测试出直线电机推力和法向力，验证电机性能的优劣成为行业内的共识和基本要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种不仅能够测试出直线电机推力，还可以测试出法向吸力、直线电机与感应板气隙可调节的牵引直线电机特性试验装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种牵引直线电机特性试验装置，包括基座、直线电机、电机座、感应板、推力桩组件、反向推力缓冲组件和两个线性轨道导副，所述电机座可升降的设于基座上，所述直线电机设于电机座上，两个线性轨道导副设于基座上且分设于电机座的两端，所述线性轨道导副包括线性移动模块和可随线性移动模块移动的安装座，所述感应板安装在两个安装座上，且感应板与两个安装座之间设有第一压力传感器，所述感应板位于直线电机的上方且二者具有间隙，所述推力桩组件和反向推力缓冲组件设于基座上并分设于感应板的两端，所述推力桩组件上设有朝向感应板的第二压力传感器。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述安装座上设有导向定位杆，所述感应板对应设有可与导向定位杆配合的导向定位孔。

所述安装座上设有两个第一压力传感器，所述导向定位杆位于两个第一压力传感器的中间。

所述第一压力传感器与感应板之间设有承载板，所述承载板和第一压力传感器均穿设在导向定位杆上。

所述线性移动模块包括线性导杆和导杆滑块，所述线性导杆通过两个导杆座安装在基座上，所述导杆滑块可移动的穿设于线性导杆上，所述线性导杆设置两组，所述安装座固定在两组线性导杆的导杆滑块上。

所述感应板由导电板和导磁板构成，所述导电板的长度小于导磁板的长度，所述导磁板的两端固定在对应的安装座上，所述导电板通过紧固件固定在导磁板朝向直线电机的面上。

所述电机座通过紧固件固定在基座上，所述基座上设有可顶升电机座的顶升螺栓。

所述反向推力缓冲组件包括反向推力缓冲座、弹簧和两个橡胶垫，两个橡胶垫固定在弹簧的两端，所述弹簧通过一个橡胶垫固定在反向推力缓冲座上。

所述基座包括底板、顶板以及连接底板与顶板的支撑筋组件，所述底板和顶板均与水平面平行，所述顶板上设有电机座定位销，所述电机座上对应设有电机座定位孔。

一种牵引直线电机特性试验装置，包括基座、直线电机、电机座、感应板、推力桩组件、反向推力缓冲组件和两个线性轨道导副，所述电机座设于基座上，所述直线电机设于电机座上，两个线性轨道导副设于基座上且分设于电机座的两端，所述线性轨道导副包括线性移动模块和可随线性移动模块移动的安装座，所述安装座上设有第一压力传感器，所述感应板安装在两个安装座的第一压力传感器上，且感应板与第一压力传感器之间设有调节感应板高度的调节螺栓，所述感应板位于直线电机的上方且二者具有间隙，所述推力桩组件和反向推力缓冲组件设于基座上并分设于感应板的两端，所述推力桩组件上设有朝向感应板的第二压力传感器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的牵引直线电机特性试验装置，通过设定在基座上的线性轨道导副、法向力测试传感器组件、前进方向的推力测试传感器组件和连接于线性轨道导副和法向传感器的感应板，可以测定直线电机前后纵向和上下法向的出力情况，即不但能够测试出直线电机推力，还可以测试出法向吸力。直线电机水平安装于试验基座上，通过调整电机线性法向的高度，可以方便的改变直线电机与感应板的距离，从而可以测试直线电机推力与气隙的关系，验证直线电机的静态性能，极大增加了测试的功能，丰富了试验内容。

附图说明

图1是本发明实施例1的试验装置的立体结构示意图。

图2是本发明实施例1的试验装置的主视图（不含感应板）。

图3是本发明实施例1中基座的结构示意图（a部分为主视，b部分为俯视）。

图4是本发明实施例1中电机座的结构示意图。

图5是本发明实施例1中感应板的结构示意图。

图6是本发明实施例2中感应板与调节螺栓的连接结构示意图。

图7是本发明实施例3中第一压力传感器的分布结构示意图。

图中各标号表示：

1、基座；11、底板；12、顶板；121、电机座定位销；122、基座第一安装孔；123、基座第二安装孔；124、基座第三安装孔；13、支撑筋组件；2、直线电机；3、电机座；301、顶升螺栓；302、电机座定位孔；303、安装筋；304、电机座第一安装孔；305、吊孔；306、电机座第二安装孔；4、感应板；401、导向定位孔；41、导电板；42、导磁板；5、推力桩组件；51、第二压力传感器；6、反向推力缓冲组件；61、反向推力缓冲座；62、弹簧；63、橡胶垫；7、线性轨道导副；71、线性移动模块；711、线性导杆；712、滑块；713、导杆座；72、安装座；73、第一压力传感器；74、导向定位杆；75、承载板；76、调节螺栓；8、紧固件。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1至图5所示，本实施例的牵引直线电机特性试验装置，包括基座1、直线电机2、电机座3、感应板4、推力桩组件5、反向推力缓冲组件6和两个线性轨道导副7，电机座3可升降的设于基座1上，直线电机2设于电机座3上，两个线性轨道导副7设于基座1上且分设于电机座3的两端，线性轨道导副7包括线性移动模块71和可随线性移动模块71移动的安装座72，感应板4安装在两个安装座72上，且感应板4与两个安装座72之间设有第一压力传感器73，感应板4位于直线电机2的上方且二者具有间隙，推力桩组件5和反向推力缓冲组件6设于基座1上并分设于感应板4的两端，推力桩组件5上设有朝向感应板4的第二压力传感器51。

感应板4安放在两侧的第一压力传感器73上，用于测试直线电机2的法向吸力。推力桩组件5设于感应板4前侧位置，位于安装座72的外侧，用于安装第一压力传感器73，第一压力传感器73用于测试感应板4产生的推力。反向推力缓冲组件6设于感应板4的后侧用于缓冲反向推力，防止反向推力破坏感应板4。感应板4和第一压力传感器73可随安装座72前后线性运动，向前移动触碰到前方的第二压力传感器51产生的推力通过顶住的推力桩组件5实现推力测试。通过电机座3的升降来控制直线电机2与感应板4之间的气隙（空气间隙），从而可以测试多种气隙下的推力和法向力。

该牵引直线电机特性试验装置，通过设定在基座1上的线性轨道导副7、法向力测试传感器组件、前进方向的推力测试传感器组件和连接于线性轨道导副7和法向传感器的感应板4，可以测定直线电机2前后纵向和上下法向的出力情况。直线电机2水平安装于试验基座1上，通过调整电机2线性法向的高度，可以方便的改变直线电机2与感应板4的距离，从而可以测试直线电机2推力与气隙的关系，验证直线电机的静态性能。不但解决了试验装置能够测试出直线电机推力，还可以测试出法向吸力。另外直线电机2与感应板4气隙能够方便的调节，极大增加了测试的功能。

本实施例中，电机底3座为直线电机2的直接安装部件，通过紧固件8将直线电机2安装在电机底3上，可拆卸和组装。组装完成后直线电机2及其电机座3成为一个整体，测试时，只需将此整体吊运至基座1上，安装即可。

本实施例中，电机座3通过也紧固件8固定在基座1上，基座1上设有可顶升电机座3的顶升螺栓301。当电机座3的高度需要调整时，松开紧固件8，调节顶升螺栓301，顶升螺栓301上升或下降，顶起或者下放电机座3，实现直线电机2的上升或下降，从而改变直线电机2的铁芯面与感应板4之间的气隙，实现气隙的调节。

本实施例中，基座1包括底板11、顶板12以及连接底板11与顶板12的支撑筋组件13，底板11和顶板12均与水平面平行。基座1顶面和底面平直且平行，为整个实验装置提供平整的安装面。基座1两侧分别留有可以安装线性轨道导副7的安装接口，安装接口具备足够高的精度，保证前后线性轨道导副7能够直线运动；基座1是一个左右前后对称的结构体，其承载着整个试验装置其他部件的重量，是试验装置的基础。基座1的顶板12上左右各设电机座定位销121，电机座3上对应设有电机座定位孔302，电机座定位销121与电机座定位孔302配合，实现电机座3水平方向的定位，垂直方向的导向。顶板12开有基座第一安装孔122、基座第二安装孔123、基座第三安装孔124，分别用于紧固推力桩组件5、线性轨道导副7及电机座3。基座第二安装孔123用于装配线性轨道导副7，其具有一定的安装精度，保证装配线性轨道导副7能够实现线性运动。

同理，电机座3整体成左右对称型结构，两端开有电机座定位孔302，用于电机座3及直线电机2整体组件在调节气隙时水平方向上的限位和定位。电机座3顶部的安装筋303和电机座第一安装孔304为安装直线电机2用。吊孔305用于安装吊环，便于吊运安装。底部电机座第二安装孔306用于穿紧固件8，将电机座3固定于基座1上。

此试验装置基座1采用一体式结构，提高了安装精度，保证了前后滑动导轨副的线性度，减小进行过程阻力，提高了测试精度。测试牵引直线电机在不同的气隙条件下的推力和法向力，同时尽量简化试验装置的结构，降低装置的成本，提升装置的使用效率。

本实施例中，安装座72上设有导向定位杆74，感应板4对应设有可与导向定位杆74配合的导向定位孔401。第一压力传感器73与感应板4之间设有承载板75，承载板75和第一压力传感器73均穿设在导向定位杆74上。导向定位杆74为柱状导杆，其顶部为锥形，柱状导杆与感应板4的导向定位孔401配合，即实现左右定位，垂向的导向。当感应板4两侧的导向定位孔401配合上承载板75上的导向定位杆74后，整个感应板4的压力将承压至承载板75上，并与第一压力传感器73一起跟随线性轨道导副7线性运动。第一压力传感器73优选为圆形传感器，需要说明的是，在其他实施例中第一压力传感器73不限于圆形，也可以为方形，感应板4可直接安装在第一压力传感器73上，而不需要承载板75。

本实施例中，线性移动模块71包括线性导杆711和导杆滑块712，线性导杆711通过两个导杆座713安装在基座1上，导杆滑块712可移动的穿设于线性导杆711上，线性导杆711设置两组，安装座72固定在两组线性导杆711的导杆滑块712上。前端设置两组线性导杆711和一个安装座72，后端设置两组线性导杆711和一个安装座72。一共四个线性导杆711，实现其承载的物体（包括感应板、第一压力传感器）前后线性运动。

本实施例中，感应板4是一种复合型材料，由导电板41和导磁板42构成，导电板41为铝板或铜板导电体。导电板41的长度小于导磁板42的长度，导磁板42的两端固定在对应的安装座72上，导电板41通过紧固件8固定在导磁板42朝向直线电机2的面上。导电板41与导磁板42通过一系列紧固件8紧固安装，也可以使用其他的紧固或安装方式，例如：爆炸焊，铆接等。导向定位孔401与承载板75的导向定位杆74配合，实现水平定位、垂向导向的作用。感应板4装配与承载板75后可跟随线性轨道导副一起作线性运动。

本实施例中，反向推力缓冲组件6包括反向推力缓冲座61、弹簧62和两个橡胶垫63，两个橡胶垫63固定在弹簧62的两端，弹簧62通过一个橡胶垫63固定在反向推力缓冲座61上。推力桩组件5上的第二压力传感器51，用于阻挡感应板4线性方向的运动，实现对感应板4运动产生推力的测取。反向推力缓冲组件6，用作缓冲反向运动时感应板4产生的动能，防止破坏试验装置。反向推力缓冲组件6由主要有弹簧、橡胶组成，但不局限这些材料，其他缓冲材料也可以。

本实施例中，所有紧固件8优选为螺栓。

实施例2

如图6所示，本实施例的牵引直线电机特性试验装置，与实施例1的区别仅在于：

本实施例中，感应板4与第一压力传感器73之间设有调节感应板4高度的调节螺栓76，通过调节螺栓76来调节感应板4的高度，进而调节感应板4套于直线电机2之间的空气间隙。

其余未述之处，与实施例1基本一致，此处不再赘述。

实施例3

如图7所示，本实施例的牵引直线电机特性试验装置，与实施例1的区别仅在于：

本实施例中，安装座72上设有两个第一压力传感器73，导向定位杆74位于两个第一压力传感器73的中间。本实施例不设置承载板75。由于整个实验装置左右对称，垂向力（法向力）的测试由4个第一压力传感器73测得。增加了感应板4的平稳性，提高了测试精度。

其余未述之处与实施例1基本一致，此处不再赘述。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种牵引直线电机特性试验装置，其特征在于：包括基座（1）、直线电机（2）、电机座（3）、感应板（4）、推力桩组件（5）、反向推力缓冲组件（6）和两个线性轨道导副（7），所述电机座（3）可升降的设于基座（1）上，所述直线电机（2）设于电机座（3）上，两个线性轨道导副（7）设于基座（1）上且分设于电机座（3）的两端，所述线性轨道导副（7）包括线性移动模块（71）和可随线性移动模块（71）移动的安装座（72），所述感应板（4）安装在两个安装座（72）上，且感应板（4）与两个安装座（72）之间设有第一压力传感器（73），所述感应板（4）位于直线电机（2）的上方且二者具有间隙，所述推力桩组件（5）和反向推力缓冲组件（6）设于基座（1）上并分设于感应板（4）的两端，所述推力桩组件（5）上设有朝向感应板（4）的第二压力传感器（51）。

2.根据权利要求1所述的牵引直线电机特性试验装置，其特征在于：所述安装座（72）上设有导向定位杆（74），所述感应板（4）对应设有可与导向定位杆（74）配合的导向定位孔（401）。

3.根据权利要求2所述的牵引直线电机特性试验装置，其特征在于：所述安装座（72）上设有两个第一压力传感器（73），所述导向定位杆（74）位于两个第一压力传感器（73）的中间。

4.根据权利要求2所述的牵引直线电机特性试验装置，其特征在于：所述第一压力传感器（73）与感应板（4）之间设有承载板（75），所述承载板（75）和第一压力传感器（73）均穿设在导向定位杆（74）上。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的牵引直线电机特性试验装置，其特征在于：所述线性移动模块（71）包括线性导杆（711）和导杆滑块（712），所述线性导杆（711）通过两个导杆座（713）安装在基座（1）上，所述导杆滑块（712）可移动的穿设于线性导杆（711）上，所述线性导杆（711）设置两组，所述安装座（72）固定在两组线性导杆（711）的导杆滑块（712）上。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的牵引直线电机特性试验装置，其特征在于：所述感应板（4）由导电板（41）和导磁板（42）构成，所述导电板（41）的长度小于导磁板（42）的长度，所述导磁板（42）的两端固定在对应的安装座（72）上，所述导电板（41）通过紧固件（8）固定在导磁板（42）朝向直线电机（2）的面上。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的牵引直线电机特性试验装置，其特征在于：所述电机座（3）通过紧固件（8）固定在基座（1）上，所述基座（1）上设有可顶升电机座（3）的顶升螺栓（301）。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的牵引直线电机特性试验装置，其特征在于：所述反向推力缓冲组件（6）包括反向推力缓冲座（61）、弹簧（62）和两个橡胶垫（63），两个橡胶垫（63）固定在弹簧（62）的两端，所述弹簧（62）通过一个橡胶垫（63）固定在反向推力缓冲座（61）上。

9.根据权利要求1至4任意一项所述的牵引直线电机特性试验装置，其特征在于：所述基座（1）包括底板（11）、顶板（12）以及连接底板（11）与顶板（12）的支撑筋组件（13），所述底板（11）和顶板（12）均与水平面平行，所述顶板（12）上设有电机座定位销（121），所述电机座（3）上对应设有电机座定位孔（302）。

10.一种牵引直线电机特性试验装置，其特征在于：包括基座（1）、直线电机（2）、电机座（3）、感应板（4）、推力桩组件（5）、反向推力缓冲组件（6）和两个线性轨道导副（7），所述电机座（3）设于基座（1）上，所述直线电机（2）设于电机座（3）上，两个线性轨道导副（7）设于基座（1）上且分设于电机座（3）的两端，所述线性轨道导副（7）包括线性移动模块（71）和可随线性移动模块（71）移动的安装座（72），所述安装座（72）上设有第一压力传感器（73），所述感应板（4）安装在两个安装座（72）的第一压力传感器（73）上，且感应板（4）与第一压力传感器（73）之间设有调节感应板（4）高度的调节螺栓（76），所述感应板（4）位于直线电机（2）的上方且二者具有间隙，所述推力桩组件（5）和反向推力缓冲组件（6）设于基座（1）上并分设于感应板（4）的两端，所述推力桩组件（5）上设有朝向感应板（4）的第二压力传感器（51）。

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