CN115236510B - 一种直线电机性能测试试验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机测试技术领域，且公开了一种直线电机性能测试试验台，包括待测试直线电机本体、底座、两个拉力传感器、多个振动传感器、多个位移传感器和固定板，固定板安装在待测试直线电机本体的动子上，固定板的上端固定连接有支撑座，支撑座的上端安装有横板，横板的上端安装有水箱，水箱的上端设有开口，水箱内安装有可调负载机构，可调负载机构，用于实时改变待测试直线电机本体动子上的负载重量，用于测试待测试直线电机本体的机动性能。该可调负载的直线电机性能测试试验台，可以在对直线电机进行性能测试时，连续进行多项性能测试，且无需多次停机转运安装待测电机，提高测试直线电机的速度和准确度。

Description

一种直线电机性能测试试验台

技术领域

本发明涉及电机测试技术领域，具体为一种直线电机性能测试试验台。

背景技术

直线电机的静态特性测试包括重复定位精度、运行电气参量、进给运行速度、额定性能、电气规格与品质因素、以及动态特性测试，直线电机的动态性能测试包括直线电机最大推拉力、直线电机运动加速度、进给试验台的刚度特性、直线电机的负载与温升特性、伺服系统的启停加速过程的推力影响特性、直线电机动子的运行稳定性以及直线电机负载时的启停位置精度等，因此，直线电机各项性能指标将直接影响到直线电机在高精密加工中的应用，现阶段对于直线电机各性能测试的试验台，通过利用不同的测试试验台检测直线电机相应的性能是现阶段主要的测试手段，例如利用激光干涉仪对直线电机的定位精度进行测量，用力传感器测量直线电机静态力，采用热电偶检测直线电机的温升情况，采用振动传感器测量直线电机动子的稳定性。

目前，测量直线电机在不同负载情况下的推拉力时，需要停机在其动子上加入不同的负载，并且测量直线电机动子稳定性以及直线电机的最大推拉力时，还需要将待测试的直线电机转移至其它的测试设备上，且多次启停直线电机还需校对运行时的电气参数，因此会降低测试速度和准确度。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种直线电机性能测试试验台，具备在对直线电机进行性能测试时，连续进行多项性能测试，且无需多次停机转运安装待测电机，提高了测试直线电机的速度和准确度等优点，解决了测量直线电机在不同负载情况下的推拉力时，需要停机在其动子上加入不同的负载，并且测量直线电机动子稳定性以及直线电机的最大推拉力时，还需要将待测试的直线电机转移至其它的测试设备上，且多次启停直线电机还需校对运行时的电气参数，因此会降低测试速度和准确度的问题。

（二）技术方案

为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种直线电机性能测试试验台，包括待测试直线电机本体、底座、两个拉力传感器、多个振动传感器、多个位移传感器和固定板，所述固定板安装在待测试直线电机本体的动子上，所述固定板的上端固定连接有支撑座，所述支撑座的上端安装有横板，所述横板的上端安装有水箱，所述水箱的上端设有开口，所述水箱内安装有可调负载机构；

所述可调负载机构，用于实时改变待测试直线电机本体动子上的负载重量，用于测试待测试直线电机本体的机动性能；

所述固定板的上端固定连接有安装块，所述安装块上安装有制动机构；

所述制动机构能对待测试直线电机本体的动子施加不同大小的作用力，用于测试待测试直线电机本体动子的推拉力及其运动时的稳定性。

优选的，所述可调负载机构包括活塞，所述活塞套接在水箱内，所述活塞的中心处固定连接有丝杆，所述丝杆的杆壁上螺纹连接有内螺纹管，所述内螺纹管的管壁上固定连接有蜗轮，所述水箱内固定连接有多个支撑板，多个所述支撑板相对的一端共同固定连接有圆环，所述圆环的内侧通过滚动轴承与内螺纹管的管壁转动连接，所述支撑板的侧壁固定连接有步进电机，所述步进电机的输出端固定连接有蜗杆，所述蜗杆与蜗轮啮合；

所述底座的上端固定连接有箱体，所述箱体的一侧固定连接有两个水管，所述水箱的下端用工安装孔固定连接有两个连接头，两个所述连接头上分别连接有单向进水阀和单向排水阀，所述位移传感器安装在固定板上。

优选的，所述支撑板的杆壁上通过定向孔套接有定向杆，所述定向杆的一端穿过定向孔并与活塞的上端固定连接，所述单向进水阀和单向排水阀均采用软管分别与两个水管相连。

优选的，所述制动机构包括横杆，两个所述拉力传感器分别固定在横杆的两端，所述底座的上端对称固定连接有两个固定架，两个所述固定架的上端均通过螺栓分别与两个拉力传感器固定连接，所述横杆的杆壁上开设有多个均匀分布的凹槽，所述安装块的侧壁通过通孔与横杆套接，所述安装块的一侧开设有缺口，且缺口与通孔连通，所述缺口内设有固定块，所述固定块的一侧固定连接有两个制动块，两个所述制动块均卡接在相邻的两个凹槽内，所述缺口内固定连接有定位板，所述定位板的侧壁通过方孔套接有矩形杆，所述矩形杆的一端与固定块的一侧固定连接；

所述矩形杆的杆壁上固定连接有弹簧，所述弹簧的一端与固定块的一侧固定连接，所述弹簧的另一端与定位板的侧壁固定连接，所述矩形杆远离传动杆的一端穿过方孔连接有制动单元。

优选的，所述制动单元包括强磁块和电磁铁，所述强磁块固定在矩形杆的一端，所述电磁铁的侧壁固定连接有固定杆，所述固定杆固定在缺口内。

优选的，所述固定板的侧壁开设有多个均匀分布的矩形口，多个所述矩形口内均设有矩形块，所述矩形块的侧壁通过导向孔套接有两个导向杆，两个所述导向杆均固定在矩形口内，所述矩形块的侧壁通过圆孔固定连接有套管，所述套管内套接有螺钉，所述螺钉的一端固定连接有卡块，且卡块与待测试直线电机本体的动子卡接，所述螺钉的另一端螺纹连接有螺母。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种直线电机性能测试试验台，具备以下有益效果：

1、本发明在使用的时候，将测试装置安装在待测试电机本体上，然后启动待测直线电机本体进行运动，在运动过程中，开启可调负载机构实时改变待测试直线电机本体动子上的负载重量，测试待测试直线电机本体的机动性能（在不同负载情况下的推拉力）以及待测试直线电机动子停止位置的准确度，撤去负载后，利用制动机构对待测试直线电机本体的动子施加不同大小的作用力，测试待测试直线电机本体动子的最大推拉力及其运动时的稳定性，整个测试过程无需停止待测试直线电机工作，大大提高了测试速度。

2、本发明设置有的可调负载机构，在使用时，通过改变水箱内的水体重量，实现无需停机对待测试直线电机本体的动子施加不同大小的负载，用于测试待测试直线电机本体在不同负载情况下的推拉力以及动子停止位置的准确度。

3、本发明设置有的制动机构，在使用时，通过电磁铁与强磁块配合实现制动块与凹槽不同的连接关系，即制动块连续滑过凹槽时，固定板带动待测试直线电机本体动子产生振动，此时即可利用振动传感器检测的数值判断待测试直线电机本体动子的稳定性，在制动块卡接在凹槽内限制安装块移动时，待测试直线电机本体产生的推拉力则直接作用在横杆上，横杆受到的作用力由两个拉力传感器采集获取，进而能够在不停机的情况下获取带测试直线电机本体的最大推拉力。

附图说明

图1为本发明提出的一种直线电机性能测试试验台结构示意图；

图2为本发明提出的一种直线电机性能测试试验台中水箱的结构示意图；

图3为本发明提出的一种直线电机性能测试试验台中水箱的内部结构示意图；

图4为本发明提出的一种直线电机性能测试试验台中水箱的剖视图；

图5为本发明提出的一种直线电机性能测试试验台中横板、支撑座和固定板的结构示意图；

图6为本发明提出的一种直线电机性能测试试验台中矩形块、螺钉和卡块的结构示意图；

图7为本发明提出的一种直线电机性能测试试验台中制动机构的结构示意图；

图8为本发明提出的一种直线电机性能测试试验台中制动块、矩形杆和强磁块的结构示意图。

图中：1、水箱；2、横板；3、支撑座；4、箱体；5、底座；6、固定架；7、拉力传感器；8、横杆；9、固定板；10、振动传感器；11、定向杆；12、支撑板；13、步进电机；14、导向杆；15、位移传感器；16、丝杆；17、内螺纹管；18、蜗轮；19、连接头；20、蜗杆；21、圆环；22、活塞；23、单向进水阀；24、单向排水阀；25、安装块；26、凹槽；27、矩形块；28、套管；29、螺钉；30、卡块；31、螺母；32、强磁块；33、电磁铁；34、弹簧；35、制动块；36、矩形杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参照附图1-8,一种直线电机性能测试试验台，包括待测试直线电机本体、底座5、两个拉力传感器7、多个振动传感器10、多个位移传感器15和固定板9，固定板9安装在待测试直线电机本体的动子上，固定板9的侧壁开设有多个均匀分布的矩形口，多个矩形口内均设有矩形块27，矩形块27的侧壁通过导向孔套接有两个导向杆14，两个导向杆14均固定在矩形口内，矩形块27的侧壁通过圆孔固定连接有套管28，套管28内套接有螺钉29，螺钉29的一端固定连接有卡块30，且卡块30与待测试直线电机本体的动子卡接，螺钉29的另一端螺纹连接有螺母31，固定板9的上端固定连接有支撑座3，支撑座3的上端安装有横板2，横板2的上端安装有水箱1，水箱1的上端设有开口，水箱1内安装有可调负载机构，可调负载机构，用于实时改变待测试直线电机本体动子上的负载重量，用于测试待测试直线电机本体的机动性能；

固定板9的上端固定连接有安装块25，安装块25上安装有制动机构，制动机构能对待测试直线电机本体的动子施加不同大小的作用力，用于测试待测试直线电机本体动子的推拉力及其运动时的稳定性。

本发明在使用的时候，先将待测试直线电机安装在底座5上，然后将固定板9放置在待测试直线电机的动子上，并将卡块30置于待测试直线电机的动子下方然后拧紧螺母31，此时利用螺钉29和卡块30将固定板9安装在待测试直线电机的动子上，然后将拉力传感器7、振动传感器10和位移传感器15均与外部的接收终端进行连接，然后启动待测直线电机本体进行运动，在运动过程中，开启可调负载机构实时改变待测试直线电机本体动子上的负载重量，测试待测试直线电机本体的机动性能（在不同负载情况下的推拉力）以及待测试直线电机动子停止位置的准确度，撤去负载后，利用制动机构对待测试直线电机本体的动子施加不同大小的作用力，测试待测试直线电机本体动子的最大推拉力及其运动时的稳定性，整个测试过程无需停止待测试直线电机工作，大大提高了测试速度。

实施例2：基于实施例1有所不同的是；

参照附图2-4,可调负载机构包括活塞22，活塞22套接在水箱1内，活塞22的中心处固定连接有丝杆16，丝杆16的杆壁上螺纹连接有内螺纹管17，内螺纹管17的管壁上固定连接有蜗轮18，水箱1内固定连接有多个支撑板12，多个支撑板12相对的一端共同固定连接有圆环21，圆环21的内侧通过滚动轴承与内螺纹管17的管壁转动连接，支撑板12的侧壁固定连接有步进电机13，步进电机13的输出端固定连接有蜗杆20，蜗杆20与蜗轮18啮合；

底座5的上端固定连接有箱体4，箱体4的一侧固定连接有两个水管，水箱1的下端用工安装孔固定连接有两个连接头19，两个连接头19上分别连接有单向进水阀23和单向排水阀24，位移传感器15安装在固定板9上，支撑板12的杆壁上通过定向孔套接有定向杆11，定向杆11的一端穿过定向孔并与活塞22的上端固定连接，单向进水阀23和单向排水阀24均采用软管分别与两个水管相连。

本发明设置有的可调负载机构，在使用时，在箱体4中注水，并使用软管（图中未示出）使单向进水阀23和单向排水阀24与两个水管相连，可调负载机构工作时，启动步进电机13带动蜗杆20使蜗轮18旋转，蜗轮18旋转带动内螺纹管17使丝杆16带动活塞22移动，活塞22上移时在水箱1内形成负压，此时单向进水阀23开启使箱体4内的水经过软管和连接头19进入到水箱1内，此时水箱1内的水体重量逐渐增加，在活塞22下移时，单向排水阀24开启将水箱1内的水经过软管回流至箱体4内，此时水箱1内的水体重量之间减小，进而可以实现对待测试直线电机本体的动子施加不同大小的负载，实现测试待测试直线电机本体在不同负载情况下的推拉力以及动子停止位置的准确度。

实施例3：基于实施例1有所不同的是；

参照附图7-8,制动机构包括横杆8，两个拉力传感器7分别固定在横杆8的两端，底座5的上端对称固定连接有两个固定架6，两个固定架6的上端均通过螺栓分别与两个拉力传感器7固定连接，横杆8的杆壁上开设有多个均匀分布的凹槽26，安装块25的侧壁通过通孔与横杆8套接，安装块25的一侧开设有缺口，且缺口与通孔连通，缺口内设有固定块，固定块的一侧固定连接有两个制动块35，两个制动块35均卡接在相邻的两个凹槽26内，缺口内固定连接有定位板，定位板的侧壁通过方孔套接有矩形杆36，矩形杆36的一端与固定块的一侧固定连接，振动传感器10安装在待测试直线电机本体动子上（如图1所示）；

矩形杆36的杆壁上固定连接有弹簧34，弹簧34的一端与固定块的一侧固定连接，弹簧34的另一端与定位板的侧壁固定连接，矩形杆36远离传动杆的一端穿过方孔连接有制动单元，制动单元包括强磁块32和电磁铁33，强磁块32固定在矩形杆36的一端，电磁铁33的侧壁固定连接有固定杆，固定杆固定在缺口内。

本发明设置有的制动机构，在使用时，启动电磁铁33产生与强磁块32一端相反的磁场，此时电磁铁33吸引强磁块32使矩形杆36移动，矩形杆36移动时带动固定块使制动块35与凹槽26分离，此时制动机构不工作，电磁铁33不工作时，在弹簧34的作用下，固定块受到弹簧34的弹力推动制动块35与凹槽26卡接，因此在待测试直线电机本体带动固定板9使安装块25移动，安装块25移动时制动块35连续滑过凹槽26，进而使得固定板9带动待测试直线电机本体动子产生振动，此时即可利用振动传感器检测10检测的数值判断待测试直线电机本体动子的稳定性，启动电磁铁33产生与强磁块32一端相同的磁场，此时电磁铁33与强磁块32产生的互斥力推动矩形杆36移动，矩形杆36移动时带动固定块使制动块35卡接在凹槽26内限制安装块25移动，进而此时待测试直线电机本体产生的推拉力则直接作用在横杆8上，横杆8受到的作用力由两个拉力传感器7采集获取，进而能够在不停机的情况下获取带测试直线电机本体的最大推拉力。

需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种直线电机性能测试试验台，包括待测试直线电机本体、底座(5)、两个拉力传感器(7)、多个振动传感器(10)、多个位移传感器(15)和固定板(9)，所述固定板(9)安装在待测试直线电机本体的动子上，其特征在于：所述固定板(9)的上端固定连接有支撑座(3)，所述支撑座(3)的上端安装有横板(2)，所述横板(2)的上端安装有水箱(1)，所述水箱(1)的上端设有开口，所述水箱(1)内安装有可调负载机构；

所述可调负载机构，用于实时改变待测试直线电机本体动子上的负载重量，用于测试待测试直线电机本体的机动性能；

所述可调负载机构包括活塞(22)，所述活塞(22)套接在水箱(1)内，所述活塞(22)的中心处固定连接有丝杆(16)，所述丝杆(16)的杆壁上螺纹连接有内螺纹管(17)，所述内螺纹管(17)的管壁上固定连接有蜗轮(18)，所述水箱(1)内固定连接有多个支撑板(12)，多个所述支撑板(12)相对的一端共同固定连接有圆环(21)，所述圆环(21)的内侧通过滚动轴承与内螺纹管(17)的管壁转动连接，所述支撑板(12)的侧壁固定连接有步进电机(13)，所述步进电机(13)的输出端固定连接有蜗杆(20)，所述蜗杆(20)与蜗轮(18)啮合；

所述底座(5)的上端固定连接有箱体(4)，所述箱体(4)的一侧固定连接有两个水管，所述水箱(1)的下端用工安装孔固定连接有两个连接头(19)，两个所述连接头(19)上分别连接有单向进水阀(23)和单向排水阀(24)，所述位移传感器(15)安装在固定板(9)上，所述支撑板(12)的杆壁上通过定向孔套接有定向杆(11)，所述定向杆(11)的一端穿过定向孔并与活塞(22)的上端固定连接，所述单向进水阀(23)和单向排水阀(24)均采用软管分别与两个水管相连；

使用时，在箱体（4）中注水，并使用软管使单向进水阀（23）和单向排水阀（24）与两个水管相连，可调负载机构工作时，启动步进电机（13）带动蜗杆（20）使蜗轮（18）旋转，蜗轮（18）旋转带动内螺纹管（17）使丝杆（16）带动活塞（22）移动，活塞（22）上移时在水箱（1）内形成负压，此时单向进水阀（23）开启使箱体（4）内的水经过软管和连接头（19）进入到水箱（1）内，此时水箱（1）内的水体重量逐渐增加，在活塞（22）下移时，单向排水阀（24）开启将水箱（1）内的水经过软管回流至箱体（4）内，此时水箱（1）内的水体重量之间减小，进而可以实现对待测试直线电机本体的动子施加不同大小的负载，实现测试待测试直线电机本体在不同负载情况下的推拉力以及动子停止位置的准确度；

所述固定板(9)的上端固定连接有安装块(25)，所述安装块(25)上安装有制动机构，所述制动机构能对待测试直线电机本体的动子施加不同大小的作用力，用于测试待测试直线电机本体动子的推拉力及其运动时的稳定性；

所述制动机构包括横杆(8)，两个所述拉力传感器(7)分别固定在横杆(8)的两端，所述底座(5)的上端对称固定连接有两个固定架(6)，两个所述固定架(6)的上端均通过螺栓分别与两个拉力传感器(7)固定连接，所述横杆(8)的杆壁上开设有多个均匀分布的凹槽(26)，所述安装块(25)的侧壁通过通孔与横杆(8)套接，所述安装块(25)的一侧开设有缺口，且缺口与通孔连通，所述缺口内设有固定块，所述固定块的一侧固定连接有两个制动块(35)，两个所述制动块(35)均卡接在相邻的两个凹槽(26)内，所述缺口内固定连接有定位板，所述定位板的侧壁通过方孔套接有矩形杆(36)，所述矩形杆(36)的一端与固定块的一侧固定连接；

所述矩形杆(36)的杆壁上固定连接有弹簧(34)，所述弹簧(34)的一端与固定块的一侧固定连接，所述弹簧(34)的另一端与定位板的侧壁固定连接，所述矩形杆(36)远离传动杆的一端穿过方孔连接有制动单元，所述制动单元包括强磁块(32)和电磁铁(33)，所述强磁块(32)固定在矩形杆(36)的一端，所述电磁铁(33)的侧壁固定连接有固定杆，所述固定杆固定在缺口内；

在使用时，启动电磁铁（33）产生与强磁块（32）一端相反的磁场，此时电磁铁（33）吸引强磁块（32）使矩形杆（36）移动，矩形杆（36）移动时带动固定块使制动块（35）与凹槽（26）分离，此时制动机构不工作，电磁铁（33）不工作时，在弹簧（34）的作用下，固定块受到弹簧（34）的弹力推动制动块（35）与凹槽（26）卡接，因此在待测试直线电机本体带动固定板（9）使安装块（25）移动，安装块（25）移动时制动块（35）连续滑过凹槽（26），进而使得固定板（9）带动待测试直线电机本体动子产生振动，此时即可利用振动传感器（10）检测的数值判断待测试直线电机本体动子的稳定性，启动电磁铁（33）产生与强磁块（32）一端相同的磁场，此时电磁铁（33）与强磁块（32）产生的互斥力推动矩形杆（36）移动，矩形杆（36）移动时带动固定块使制动块（35）卡接在凹槽（26）内限制安装块（25）移动，进而此时待测试直线电机本体产生的推拉力则直接作用在横杆（8）上，横杆（8）受到的作用力由两个拉力传感器（7）采集获取，进而能够在不停机的情况下获取带测试直线电机本体的最大推拉力。

2.根据权利要求1所述的一种直线电机性能测试试验台，其特征在于：所述固定板(9)的侧壁开设有多个均匀分布的矩形口，多个所述矩形口内均设有矩形块(27)，所述矩形块(27)的侧壁通过导向孔套接有两个导向杆(14)，两个所述导向杆(14)均固定在矩形口内，所述矩形块(27)的侧壁通过圆孔固定连接有套管(28)，所述套管(28)内套接有螺钉(29)，所述螺钉(29)的一端固定连接有卡块(30)，且卡块(30)与待测试直线电机本体的动子卡接，所述螺钉(29)的另一端螺纹连接有螺母(31)。

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