CN114755580A - 性能测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于模拟测试直线电机的性能测试装置及测试方法，该性能测试装置包括驱动电机、动子模拟机构、定子模拟机构及测控系统，动子模拟机构包括磁体组件及与驱动电机可驱动地连接的转盘，驱动电机用于驱动转盘带动磁体组件转动，以模拟该直线电机的动子组件；定子模拟机构包括安装支架、被设置于安装支架的硅钢体及被设置于硅钢体上的多个线圈绕组，多个线圈绕组以转盘的中心为弧心被弧形地排布于转盘的外周侧，用于模拟该直线电机的定子组件；测控系统包括与驱动电机可通信地连接的驱动控制器，驱动控制器用于控制驱动电机作业，并获得驱动电机的参数数据，以计算该直线电机的模拟性能参数。

Description

性能测试装置及测试方法

技术领域

本申请涉及电机测试设备技术领域，特别是涉及一种性能测试装置及测试方法。

背景技术

直线电机由于其推力大、体积小的特点，已被广泛应用在工业自动化领域。国外直线电机的研究已日益成熟，但我国直线电机的研究仍处在急迫发展的阶段，需要对直线电机进行持续的优化改进，但直线电机造价昂贵，优化改进实验直接对成品直线电机进行测试成本耗费巨大，如何在获得直线电机准确的性能参数数据的同时降低直线电机优化改进实验的成本成为亟需解决的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种性能测试装置。

一种用于性能测试装置，包括：

驱动电机；

动子模拟机构，包括磁体组件及与所述驱动电机可驱动地连接的转盘，所述磁体组件包括被交替地固设于所述转盘的外周面的多个N极永磁体及多个S极永磁体，其中所述驱动电机用于驱动所述转盘带动所述磁体组件转动，以模拟该直线电机的动子组件；

定子模拟机构，包括安装支架、被设置于所述安装支架的硅钢体及被设置于所述硅钢体上的多个线圈绕组，多个所述线圈绕组以所述转盘的中心为弧心被弧形地排布于所述转盘的外周侧，用于模拟该直线电机的定子组件；以及

测控系统，所述测控系统包括与所述驱动电机可通信地连接的驱动控制器，所述驱动控制器用于控制所述驱动电机作业，并获得所述驱动电机的参数数据。

在本发明其中一个实施例中，所述测控系统还包括温度传感器，所述温度传感器贴设于所述线圈绕组，用于检测所述线圈绕组的温度，以获得该直线电机的该定子组件的温度模拟参数。

在本发明其中一个实施例中，所述测控系统还包括力矩传感器，所述驱动电机通过所述力矩传感器可驱动地连接于所述转盘的中心，所述力矩传感器用于检测所述驱动电机的力矩，以获得该直线电机的该动子组件的力矩模拟参数。

在本发明其中一个实施例中，所述的测控系统还包括上位机，所述上位机可通信地连接于所述驱动控制器、所述温度传感器及所述力矩传感器，用于根据获得的所述驱动电机的参数数据、该定子组件的温度模拟参数及该动子组件的力矩模拟参数，计算该直线电机的模拟效率、模拟定子铜耗及模拟定子铁耗。

在本发明其中一个实施例中，所述硅钢体包括弧形基体及间隔凸设于所述弧形基体的多个硅钢片，所述线圈绕组间隔套设于所述硅钢片。

在本发明其中一个实施例中，所述转盘的外周面开设有均匀分布的多个容置槽，多个所述N极永磁体及多个所述S极永磁体一一对应地嵌设于多个所述容置槽中。

在本发明其中一个实施例中，所述转盘的盘面被均匀划分成偶数个扇形区，所述转盘的外周面上与每个所述扇形区对应的区域内的所述容置槽的数量为奇数个。

在本发明其中一个实施例中，每个所述扇形区的圆心角度大于所述硅钢体的所述弧形基体的弧心角度。

在本发明其中一个实施例中，所述N极永磁体的宽度及长度均等于所述S极永磁体的宽度及长度。

在本发明其中一个实施例中，所述磁体组件的多个所述N极永磁体及多个所述S极永磁体的宽度均相等，多个所述N极永磁体及多个所述S极永磁体的长度在所述转盘的外周面上呈交替正弦状排布。

在本发明其中一个实施例中，所述转盘的外周面上与每个所述扇形区对应的区域内的所述N极永磁体和所述S极永磁体的长度变化趋势对应半个周期的正弦曲线。

在本发明其中一个实施例中，所述性能测试装置还包括与所述定子模拟机构连接的调节机构，所述调节机构用于调节所述定子模拟机构与所述动子模拟机构之间的距离，以改变该直线电机的动子组件与定子组件之间的模拟气隙。

在本发明其中一个实施例中，所述安装支架包括可调底座及垂设于所述可调底座的固定架，所述硅钢体固设于所述固定架，所述可调底座可调节地安装于所述调节机构，所述可调底座用于调整所述硅钢体的轴向位置，以将多个所述线圈绕组围设形成的弧面与所述转盘的外周面对齐。

在本发明其中一个实施例中，所述定子模拟机构为两个，两个所述定子模拟机构轴对称地设置于所述转盘的外周侧。

本发明还提供了一种测试方法，应用于性能测试装置，包括步骤：

通过该性能测试装置的驱动控制器控制驱动电机的转速，以改变动子模拟机构的转动频率；

通过该性能测试装置的驱动控制器检测驱动电机的参数数据，以获得直线电机的转速模拟参数、电流模拟参数、电压模拟参数及功率模拟参数；

通过该性能测试装置的力矩传感器检测所述驱动电机的力矩，以获得该直线电机的动子组件的力矩模拟参数；

通过温度传感器检测线圈绕组的温度，以获得该直线电机的定子组件的温度模拟参数；

通过上位机，根据所述转速模拟参数、所述电流模拟参数、所述电压模拟参数、所述功率模拟参数、所述力矩模拟参数及所述温度模拟参数，计算该直线电机在不同转动频率下的模拟性能参数。

在本发明其中一个实施例中，所述通过上位机，根据所述转速模拟参数、所述电流模拟参数、所述电压模拟参数、所述功率模拟参数、所述力矩模拟参数及所述温度模拟参数，计算该直线电机在不同转动频率下的模拟性能参数的步骤中：

所述模拟性能参数包括模拟效率参数、模拟定子铜耗参数和模拟定子铁耗参数。

与现有技术相比，本申请提供的性能测试装置，整体结构简单、使用方便，能够通过动子模拟机构及定子模拟机构模拟出直线电机的动子组件及定子组件，并通过驱动电机的驱动带动动子模拟机构转动，以模拟直线电机的动子组件与定子组件之间的直线运动情况，测控系统能够根据驱动电机的参数数据计算得出该直线电机相应的模拟性能数据，以便于根据测得的模拟性能数据对直线电机进行优化改进，大幅降低了直线电机改进实验所需的成本。且与现有直线加载测试的方式相比，驱动电机与转盘相配合的设计还能够带动动子模拟机构高频转动，进而获得直线电机的动子组件在高频转动下的性能变化，为直线电机的进一步改进提供更全面的数据支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请提供的性能测试装置的第一个实施例的结构示意图；

图2为图1中X部放大示意图；

图3为图1中性能测试装置的部分结构示意图；

图4为图1中本申请性能测试装置另一视角下的结构示意图；

图5为图1中性能测试装置与所模拟的直线电机的原理示意图；

图6为本申请第一个实施例中性能测试装置模拟直线电机单向直线运动的原理示意图；

图7为第二个实施例中性能测试装置模拟直线电机往复直线运动的原理示意图；

图8为本申请提供的测试方法的步骤示意图。

附图标记：100、性能测试装置；10、驱动电机；20、动子模拟机构；21、磁体组件；211、N极永磁体；212、S极永磁体；22、转盘；221、容置槽；222、扇形区；23、悬置支架；30、定子模拟机构；31、安装支架；311、可调底座；312、固定架；313、固定条；314、直角固定块；32、硅钢体；321、弧形基体；322、硅钢片；33、线圈绕组；34、背铁；40、测控系统；41、驱动控制器；42、力矩传感器；43、温度传感器；50、调节机构；51、丝杆传动组件；511、步进电机；512、滚珠丝杆；513、丝杆支撑座；514、丝杆固定座；515、步进电机安装座；52、滑动底座；521、调节孔；53、滑轨组件；531、滑块；532、滑轨；60、底板；70、安装台；200、直线电机。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

直线电机由于其推力大、体积小的特点，已被广泛应用在工业自动化领域。国外直线电机的研究已日益成熟，但我国直线电机的研究仍处在急迫发展的阶段，需要对直线电机进行持续的优化改进，但直线电机造价昂贵，优化改进实验直接对成品直线电机进行测试成本耗费巨大，如何在获得直线电机准确的性能参数数据的同时降低直线电机优化改进实验的成本成为亟需解决的问题。

基于此，参见图1，图1为本申请提供的性能测试装置100的第一个实施例的结构示意图。

本申请提供一种用于模拟直线电机200的性能测试装置100，本申请提供的性能测试装置100用于模拟完成直线电机200在不同转动频率下的性能测试，获得该直线电机200在不同频率下的模拟性能参数，以对直线电机200的性能能够更加全面的了解，通过获得的模拟性能数据能够对直线电机200进行持续的优化改进，且能够大幅降低直线电机200优化实验的成本。以下，通过实施例对本申请所提供的性能测试装置100作进一步说明。

请参见图1，且一并参照图2至图4，图2为图1中X部放大示意图；图3为图1中性能测试装置100的部分结构示意图；图4为图1中本申请性能测试装置100另一视角下的结构示意图。

在本申请的第一个实施例中，该性能测试装置100包括驱动电机10、动子模拟机构20、定子模拟机构30及测控系统40，动子模拟机构20包括磁体组件21及与驱动电机10可驱动地连接的转盘22，磁体组件21包括被交替地固设于转盘22的外周面的多个N极永磁体211及多个S极永磁体212，其中驱动电机10用于驱动转盘22带动磁体组件21转动，以模拟该直线电机200的动子组件；定子模拟机构30包括安装支架31、被设置于安装支架31的硅钢体32及被设置于硅钢体32上的多个线圈绕组33，多个线圈绕组33以转盘22的中心为弧心被弧形地排布于转盘22的外周侧，用于模拟该直线电机200的定子组件；测控系统40包括与驱动电机10可通信地连接的驱动控制器41，驱动控制器41用于控制驱动电机10作业，并获得驱动电机10的参数数据，以计算该直线电机200的模拟性能参数。

如此设置，本申请提供的性能测试装置100，能够通过动子模拟机构20及定子模拟机构30模拟出直线电机200的动子组件及定子组件，并通过驱动电机10的驱动带动动子模拟机构20转动，以模拟直线电机200的动子组件与定子组件之间的直线运动情况，测控系统40能够根据驱动电机10的参数数据计算得出该直线电机200相应的模拟性能数据，以便于后续根据测得的模拟性能数据对直线电机200进行优化改进，大幅降低了直线电机200优化实验所需的成本，且本申请提供的性能测试装置100整体结构简单、使用方便，与直线加载测试的方式相比，驱动电机10与转盘22相配合的设计还能够带动动子模拟机构20进行高频转动，进而获得直线电机200的动子组件在高频转动下的性能变化，为直线电机200的进一步改进提供更全面的数据支撑。

优选地，在本申请中，驱动电机10被实施为伺服电机，可以理解，在其他实施例中，驱动电机10也可被实施为其他类型的旋转式电机，包括但不限于步进电机。

请再次参见图1及图4，示例性地，在本申请中，以双边直线电机200作为模拟对象，定子模拟机构30为两个，两个定子模拟机构30轴对称地设置于转盘22的外周侧。如此设置，两个定子模拟机构30能够分别模拟双边直线电机200的两个定子；换言之，本申请提供的性能测试装置100，可以模拟具有一个定子组件的单边直线电机200也可模拟具有两个定子组件的双边直线电机200。

参见图5，图5为图1中性能测试装置100与所模拟的直线电机200的原理示意图；需要说明的是，定子模拟机构30上硅钢体32的高度M1等于所模拟直线电机200定子组件的高度D1；定子模拟机构30靠近转盘22一侧的弧长M2等于所模拟直线电机200的定子组件的长度L1。为了便于理解，两个定子模拟机构30可以视为将所模拟的直线电机200的上下定子弯曲成扇形放置在动子模拟机构20的左右两侧，所模拟的直线电机200中间的动子组件可以视为弯曲形成的一个闭环圆贴设于转盘22的外周面。可以理解，上述描述仅为了便于理解，并非对本申请实施方式的限定。

进一步地，转盘22的半径R可根据模拟的直线电机200的定子组件的长度L1计算得出，具体公式如下：

其中：

为气隙距离；

进一步地，在本实施例中，优选地，性能测试装置100还包括底板60，底板60上设置有安装台70，驱动电机10设置于安装台70上，驱动控制器41集设于驱动电机10内部；动子模拟机构20还包括悬置支架23，悬置机架垂设于底板60，转盘22的中心一侧与驱动电机10可转动连接，另一侧与悬置机架可转动连接，换言之，转盘22位于悬置机架与驱动电机10之间，并能够在驱动电机10的驱动下进行低速或者高速转动。悬置机架的设置能够使转盘22在高速转动时更加稳定。

请再次参见图1、图3及图4，进一步地，性能测试装置100还包括与定子模拟机构30连接的调节机构50，调节机构50用于调节定子模拟机构30与动子模拟机构20之间的距离，以改变该直线电机200的动子组件与定子组件之间的模拟气隙。

优选地，安装支架31包括可调底座311及垂设于可调底座311的固定架312，硅钢体32固设于固定架312，可调底座311可调节地安装于调节机构50，可调底座311用于调整硅钢体32的轴向位置，以将多个线圈绕组33围设形成的弧面与转盘22的外周面对齐。其中，固定架312通过固定条313与可调底座311相连，且通过直角固定块314与调整底座固定连接。

具体地，请再次参见图3，在本实施例中，调节机构50包括丝杆传动组件51及设置于丝杆传动组件51上的滑动底座52，滑动底座52能够通过丝杆传动组件51的带动在垂直与转盘22轴线的方向上移动，以调整定子模拟机构30与动子模拟机构20之间的模拟间隙。其中，滑动底座52上开设有多个调节孔521，安装支架31的可调底座311安装于滑动底座52上，并通过与不同的调节孔521相互固定，以调整固定架312沿平行于转盘22轴线方向上的位置，使硅钢体32与线圈绕组33形成的弧面与转盘22的外周面相对齐，保证模拟直线电机200直线运动的效果。

请再次参见图3及图4，其中，在本实施例中，丝杆传动组件51包括步进电机511、滚珠丝杆512、丝杆滑座、丝杆支撑座513及丝杆固定座514，滚珠丝杆512的两端分别通过丝杆支撑座513及丝杆固定座514设置在底板60上，底杆滑座设置于滚珠丝杆512，滑动底座52固连于丝杆滑座，在滚珠丝杆512可驱动地连接于步进电机511，步进电机511优选地通过步进电机安装座515固定在底板60上；如此，能够通过步进电机511控制滚珠丝杆512及丝杆滑座带动滑动底座52移动，进而带动滑动底座52上的定子模拟机构30移动。

具体的，在本实施例中，测控系统40还包括步进电机控制器（图未示），步进电机511通过步进电机控制器可通信地连接于测控系统40，如此设置，测控系统40能够通过步进电机控制器驱动步进电机511转动以调节滑动底座52的移动距离。

请再次参见图1及图3，进一步地，为了增加滑动底座52带动定子模拟机构30移动时的稳定性，调节机构50还包括滑轨组件53，滑轨组件53包括相互配合的滑块531及滑轨532，滑轨532固设于底板60，滑轨532相对的两侧各设有一条滑道，滑块531的上侧固连于滑动底座52的底部，滑块531的下侧分设有两个滑爪，分别与滑轨532两侧的滑道相互配合。

优选地，滑轨组件53为两组，分别设置在滑动底座52的两侧，以进一步增加滑动底座52在丝杆传动组件51上移动的稳定性。

请再次参见图1、图3及图4，优选地，在本实施例中，硅钢体32包括弧形基体321及间隔凸设于弧形基体321的多个硅钢片322，线圈绕组33间隔套设于硅钢片322。具体的，弧形基体321的弧心与转盘22的中心同心，以使线圈绕组33能够绕转盘22的中心呈弧形排列，如此保证与动子模拟机构20之间的配合。其中，线圈绕组33间隔套设于硅钢片322是指，每两个线圈绕组33之间设有一个未被套设线圈绕组33的硅钢片322，如此能够降低磁通量损耗。

优选地，弧形基体321与硅钢片322为一体成型，且均为硅钢材料制成放入硅钢件。

在本申请中，硅钢片322的数量、线圈绕组33的数量及绕线方式与所要模拟的直线电机200的定子组件相对应，参见图，示例性的，弧形基体321上设置有七个硅钢片322，七个硅钢片322均匀间隔布设于弧形基体321靠近转盘22的一侧，线圈绕组33共设有三个，间隔套设于不同的硅钢片322上。

优选地，在本实施例中，弧形基体321远离转盘22的一侧还设有背铁34，弧形基体321通过背铁34与安装支架31相固定。可以理解，在其他实施例中，弧形基体321也可通过其他方式或者其他固定元件与安装支架31相连，包括但不限于胶接、焊接或者铆钉固定等方式。

进一步地，在本实施例中，转盘22的外周面开设有均匀分布的多个容置槽221，多个N极永磁体211及多个S极永磁体212一一对应地嵌设于多个容置槽221中，且N极永磁体211与S极永磁体212交替排布。容置槽221既能够为磁体组件21提供稳定的放置位，也能够使得磁体组件21的排布更加方便有序，保证对直线电机200动子组件准确稳定的模拟效果。

优选的，在本实施例中，容置槽221的宽度及长度与N极永磁体211或者S极永磁体212的宽度及长度相匹配。可以理解，只要不影响装置的测试效果，容置槽221的宽度、长度及深度可根据需求进行设定，为了增加磁体组件21放置在容置槽221内的稳定性，磁体组件21也可通过粘接或者其他方式辅助固定于容置槽221内。

优选地，为了更好地模拟直线电机200的直线运动，在本实施例中，转盘22的盘面被均匀划分成偶数个扇形区222，转盘22的外周面上与每个扇形区222对应的区域内的容置槽221的数量为奇数个。每个扇形区222的圆心角度b大于硅钢体32的弧形基体321的弧心角度α。

其中，在本实施例中，N极永磁体211的宽度及长度均等于S极永磁体212的宽度及长度。如此设置，每个扇形区222能够对应模拟直线电机200的一次单向直线运动。

示例性地，参见图6，图6为本申请第一个实施例中性能测试装置100模拟直线电机200单向直线运动的原理示意图。在本实施例中，转盘22共被分为六个扇形区222（参见标号①②③④⑤⑥），每个扇形区222的圆心角度b等于60度，硅钢体32的弧形基体321的弧心角度α等于50度，每个扇形区222对应的N极永磁体211和S极永磁体212的总数量为七个，以扇形区222为例，参见图6，其永磁体平铺后的排列方式为N-S-N-S-N-S-N，为了便于理解，其中起始位置的N极永磁体参见标号N1，结束位置的N极永磁体参见标号N2，也即转盘22每旋转一圈，六个扇形区222能够模拟出六次直线电机200的单向直线运动。

此外，为了进一步了解所模拟的直线电机200的发热情况，在本实施例中，优选地，测控系统40还包括温度传感器43，温度传感器43贴设于线圈绕组33，用于检测线圈绕组33的温度，以获得该直线电机200的该定子组件的温度模拟参数。

进一步地，为了了解所模拟的直线电机200能够产生多大的推力，优选地，在本实施例中，测控系统40还包括力矩传感器42，驱动电机10通过力矩传感器42可驱动地连接于转盘22的中心，力矩传感器42用于检测驱动电机10的力矩，以获得该直线电机200的动子组件的力矩模拟参数。换言之，如此设置，能够通过力矩传感器42测得所模拟的该直线电机200在不同转动频率下产生的推力，以根据推力的变化更加全面地了解该直线电机200的性能。

具体地，在本实施例中，力矩传感器42设置于安装台70上，且力矩传感器42相对的两侧均设有联轴器，其中一个联轴器连接于驱动电机10，另一个联轴器则连接转盘22的中心，并通过转盘22的中心连接于悬置机架。换言之，在本实施例中，驱动电机10输出端与力矩传感器42的联轴器及转盘22的中心位于同一轴向上。

可以理解，所模拟的直线电机200的部分性能数据，例如转速、电压、电流、功率、力矩、温度等均可由驱动控制器41、温度传感器43及力矩传感器42直接测得，但直线电机200的模拟效率、模拟定子铜耗及模拟定子铁耗等性能参数均需要通过上述基础性能数据进行间接计算才可得知，因此优选地，在本实施例中，的测控系统40还包括上位机（图未示），上位机可通信地连接于驱动控制器41、温度传感器43及力矩传感器42，用于根据获得的驱动电机10的参数数据、该定子组件的温度模拟参数及该动子组件的力矩模拟参数，计算该直线电机200的模拟效率、模拟定子铜耗及模拟定子铁耗。可以理解，在本申请其他实施例中，也可通过其他设备或者人工计算的方式处理并获得该直线电机200的模拟效率、模拟定子铜耗及模拟定子铁耗等性能参数。

为了适应不同的测试需求，本申请还提供了性能测试装置100的第二个实施例，能够模拟直线电机200的往复直线运动。第二个实施例与第一个实施例的发明构思及大部分结构一致，区别仅在于，在本申请第二个实施例中，磁体组件21的多个N极永磁体211及多个S极永磁体212的宽度均相等，但多个N极永磁体211及多个S极永磁体212的长度在转盘22的外周面上呈交替正弦状排布。

具体的，在本实施例中，驱动电机10能够为转盘22提供稳定转速，通过反电势公式 可知（反电势公式：

；其中：f为运动频率；N绕组每相匝数；Kw为 绕组因数；

磁通量；

转子位置角）。如此，通过对每个永磁体形状大小的改变，使磁体组 件21的长度变化呈交替正弦状排布，就能够影响磁通量的分布形式，使磁通量呈正弦变化， 也即，如此设置，在反电势的作用下，性能测试装置100能够在模拟出直线电机200一次单向 直线运动后还能够在此基础上模拟出直线电机200完成一次单向直线电机200后原路返回 的过程，换言之，如此设置，每两个扇形区222能够模拟出直线电机200的动子组件的一次往 复直线运动。

进一步，优选地，转盘22的外周面上与每个扇形区222对应的区域内的N极永磁体211和S极永磁体212的长度变化趋势对应半个周期的正弦曲线。可以理解，划分半个周期的正弦曲线的起始点和结束点的位置可根据实际需求自由选定，不影响性能测试装置100的测试效果即可。

示例性地，请参见图7，图7为第二个实施例中性能测试装置100模拟直线电机200往复直线运动的原理示意图；在本申请中，以扇形区④及扇形区⑤为例，平铺后永磁体的排列方式为：N-S-N-S-N-S-N-S-N-S-N-S-N-S；为了便于理解，其中起始位置的N极永磁体参见标号N3，中间位置的N极永磁体参见标号N4，结束位置的N极永磁体参见标号N5，按照平铺后的排列顺序可以看到，多个永磁体的长度具有正弦变化规律且均居中对齐的设置在容置槽221内，换言之，相邻两个扇区中多个永磁体两端中心点的连线能够形成两条交替的正弦曲线。如此，转盘22每转动两个扇形区222，即可模拟直线电机200的一次往复直线运动，也即在本申请第二个实施例中，转盘22每转动一圈可模拟直线电机200三次往复直线运动，换言之，能够模拟六次直线运动，六次直线运动的方向分为交替进行的三次同向直线运动和三次反向直线运动。

参见图8，图8为本申请提供的测试方法的步骤示意图；此外，本申请还提供了一种测试方法，应用于性能测试装置100，包括步骤：

S1:通过该性能测试装置100的驱动控制器41控制驱动电机10的转速，以改变动子模拟机构20的转动频率；

S2:通过该性能测试装置100的驱动控制器41检测驱动电机10的参数数据，以获得直线电机200的转速模拟参数、电流模拟参数、电压模拟参数及功率模拟参数；

S3:通过该性能测试装置100的力矩传感器42检测驱动电机10的力矩，以获得该直线电机200的动子组件的力矩模拟参数；

S4:通过温度传感器43检测线圈绕组33的温度，以获得该直线电机200的定子组件的温度模拟参数；

S5:通过上位机，根据转速模拟参数、电流模拟参数、电压模拟参数、功率模拟参数、力矩模拟参数及温度模拟参数，计算该直线电机200在不同转动频率下的模拟性能参数。

可以理解，在其他实施例中。本申请提供的测试方法的步骤S2、步骤S3、步骤S4的先后顺序可根据需求进行调整，也可同时进行。

进一步地，在步骤中S5中：

模拟性能参数包括模拟效率参数、模拟定子铜耗参数和模拟定子铁耗参数。

综上，本发明提供了一种用于模拟测试直线电机200的性能测试装置100及测试方法，可模拟完成直线电机200在不同转动频率下的效率测试、发热测试、损耗测试。且本发明提供的性能测试装置100，整体结构简单、使用方便，能够通过动子模拟机构20及定子模拟机构30模拟出直线电机200的动子组件及定子组件，并通过驱动电机10的驱动带动动子模拟机构20转动，以模拟直线电机200的动子组件与定子组件之间的直线运动情况，测控系统40能够根据驱动电机10的参数数据计算得出该直线电机200相应的模拟性能数据，以便于根据测得的模拟性能数据对直线电机200进行优化改进，大幅降低了直线电机200改进实验所需的成本。且与现有直线加载测试的方式相比，驱动电机10与转盘22相配合的设计还能够带动动子模拟机构20高频转动，进而获得直线电机200的动子组件在高频转动下的性能变化，为直线电机200的进一步改进提供更全面的数据支撑。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种用于模拟直线电机的性能测试装置，其特征在于，包括：

驱动电机；

动子模拟机构，包括磁体组件及与所述驱动电机可驱动地连接的转盘，所述磁体组件包括被交替地固设于所述转盘的外周面的多个N极永磁体及多个S极永磁体，其中所述驱动电机用于驱动所述转盘带动所述磁体组件转动，以模拟该直线电机的动子组件；

定子模拟机构，包括安装支架、被设置于所述安装支架的硅钢体及被设置于所述硅钢体上的多个线圈绕组，多个所述线圈绕组以所述转盘的中心为弧心被弧形地排布于所述转盘的外周侧，用于模拟该直线电机的定子组件；以及

测控系统，所述测控系统包括与所述驱动电机可通信地连接的驱动控制器，所述驱动控制器用于控制所述驱动电机作业，并获得所述驱动电机的参数数据，以计算该直线电机的模拟性能参数。

2.根据权利要求1所述的性能测试装置，其特征在于，所述测控系统还包括温度传感器，所述温度传感器贴设于所述线圈绕组，用于检测所述线圈绕组的温度，以获得该直线电机的该定子组件的温度模拟参数。

3.根据权利要求2所述的性能测试装置，其特征在于，所述测控系统还包括力矩传感器，所述驱动电机通过所述力矩传感器可驱动地连接于所述转盘的中心，所述力矩传感器用于检测所述驱动电机的力矩，以获得该直线电机的该动子组件的力矩模拟参数。

4.根据权利要求3所述的性能测试装置，其特征在于，所述的测控系统还包括上位机，所述上位机可通信地连接于所述驱动控制器、所述温度传感器及所述力矩传感器，用于根据获得的所述驱动电机的参数数据、该定子组件的温度模拟参数及该动子组件的力矩模拟参数，计算该直线电机的模拟效率、模拟定子铜耗及模拟定子铁耗。

5.根据权利要求1至4中任一所述的性能测试装置，其特征在于，所述硅钢体包括弧形基体及间隔凸设于所述弧形基体的多个硅钢片，所述线圈绕组间隔套设于所述硅钢片。

6.根据权利要求5所述的性能测试装置，其特征在于，所述转盘的外周面开设有均匀分布的多个容置槽，多个所述N极永磁体及多个所述S极永磁体一一对应地嵌设于多个所述容置槽中。

7.根据权利要求6所述的性能测试装置，其特征在于，所述转盘的盘面被均匀划分成偶数个扇形区，所述转盘的外周面上与每个所述扇形区对应的区域内的所述容置槽的数量为奇数个。

8.根据权利要求7所述的性能测试装置，其特征在于，每个所述扇形区的圆心角度大于所述硅钢体的所述弧形基体的弧心角度。

9.根据权利要求7所述的性能测试装置，其特征在于，所述N极永磁体的宽度及长度均等于所述S极永磁体的宽度及长度。

10.根据权利要求7所述的性能测试装置，其特征在于，所述磁体组件的多个所述N极永磁体及多个所述S极永磁体的宽度均相等，多个所述N极永磁体及多个所述S极永磁体的长度在所述转盘的外周面上呈交替正弦状排布。

11.根据权利要求7所述的性能测试装置，其特征在于，所述转盘的外周面上与每个所述扇形区对应的区域内的所述N极永磁体和所述S极永磁体的长度变化趋势对应半个周期的正弦曲线。

12.根据权利要求1至4中任一所述的性能测试装置，其特征在于，所述性能测试装置还包括与所述定子模拟机构连接的调节机构，所述调节机构用于调节所述定子模拟机构与所述动子模拟机构之间的距离，以改变该直线电机的动子组件与定子组件之间的模拟气隙。

13.根据权利要求12所述的性能测试装置，其特征在于，所述安装支架包括可调底座及垂设于所述可调底座的固定架，所述硅钢体固设于所述固定架，所述可调底座可调节地安装于所述调节机构，所述可调底座用于调整所述硅钢体的轴向位置，以将多个所述线圈绕组围设形成的弧面与所述转盘的外周面对齐。

14.根据权利要求1至4任意一项所述的性能测试装置，其特征在于，所述定子模拟机构为两个，两个所述定子模拟机构轴对称地设置于所述转盘的外周侧。

15.一种测试方法，应用于如权利要求1至4任意一项所述的性能测试装置，其特征在于，包括步骤：

通过该性能测试装置的驱动控制器控制驱动电机的转速，以改变动子模拟机构的转动频率；

通过该性能测试装置的驱动控制器检测驱动电机的参数数据，以获得直线电机的转速模拟参数、电流模拟参数、电压模拟参数及功率模拟参数；

通过该性能测试装置的力矩传感器检测所述驱动电机的力矩，以获得该直线电机的动子组件的力矩模拟参数；

通过温度传感器检测线圈绕组的温度，以获得该直线电机的定子组件的温度模拟参数；

通过上位机，根据所述转速模拟参数、所述电流模拟参数、所述电压模拟参数、所述功率模拟参数、所述力矩模拟参数及所述温度模拟参数，计算该直线电机在不同转动频率下的模拟性能参数。

16.根据权利要求15所述的测试方法，其特征在于，所述通过上位机，根据所述转速模拟参数、所述电流模拟参数、所述电压模拟参数、所述功率模拟参数、所述力矩模拟参数及所述温度模拟参数，计算该直线电机在不同转动频率下的模拟性能参数的步骤中：

所述模拟性能参数包括模拟效率参数、模拟定子铜耗参数和模拟定子铁耗参数。

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