CN108508361A - 一种直线压电电机机电特性测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直线压电电机机电特性测试系统，包括运动平台组件，电机托架组件，力传感组件，位移检测组件以及限位组件；本发明可以测量直线压电电机在两个方向上的机械特性和瞬态特性；通过更换托盘、摩擦条固定块、摩擦条以及压缩弹簧，可以实现不同直线压电电机的测量，具有较好的通用性；具有测试精度高，测量范围广，操作简便等特点，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
一种直线压电电机机电特性测试系统，属于电机性能测试领域。
背景技术
直线压电电机是利用压电陶瓷的逆压电效应和弹性体的超声振动，通过定子和动子之间的摩擦作用或气体(液体)的耦合作用，把弹性体的微幅振动转换成动子的宏观运动，直接推动负载，具有分辨率高、结构简单紧凑、行程大、响应速度快、不受磁场干扰、环境适应性好等优点。与旋转超声电机利用滚珠丝杠、绳带等辅助系统产生直线运动不同，直线压电电机可以直接产生直线运动和力，故而定位精度高。
直线压电电机结构比较多样化，按所利用的波动形式不同可分为行波型、驻波型和声表面波型三种。直线压电电机结构的多样化造成了机电特性测试系统的多样化，并且这些测试系统通用性性可移植性差。
直线压电电机机电特性包括机械特性、瞬态特性等，机电特性的测试对电机的设计优化和运动控制具有很大的作用。直线压电电机的机械特性主要是指输出力与速度、效率及功率之间的关系；直线压电电机的瞬态特性是指启动和制动过程中的瞬时速度、瞬时加速度以及位置与时间之间的关系。多数直线压电电机机械特性测试都是通过吊砝码产生的重力施加载荷，结合光电编码器进行测试。由于通过吊砝码测量电机机械特性不能连续的施加载荷，只能离散地测得数据拟合机械特性曲线，故该种方法测量精度不高。
因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。
发明内容
针对背景技术中的不足，本发明提供了一种直线压电电机机电特性测试系统，能够提供持续可变的负载，且测量精度高。
本发明所采用的技术方案有：一种直线压电电机机电特性测试系统，其特征在于：所述系统包括运动平台组件，电机托架组件，力传感组件，位移检测组件以及限位组件；
所述运动平台组件中设有力传感组件，在所述力传感组件中设有带限位组件的弹性装置，在所述弹性装置中设有标定弹性组件位移的标尺；
所述电机托架组件与运动平台组件相连，用于放置直线压电电机；
所述直线压电电机与运动平台组件相连，其输出端连接到弹性组件上，用于对电机输出性能进行检测。
所述运动平台组件包括底座2，导轨4，上平台15，摩擦条固定块16，摩擦条17，滑块19；所述导轨4安装在底座2上表面，滑块19安装在导轨4上，其位于上平台15下表面，并沿着导轨4作直线运动；所述上平台15侧面上下并排安装有摩擦条固定块16和摩擦条17。
所述电机托架组件包括托架1和直线压电电机22，所述托架1通过螺钉安装在底座2的侧面，直线压电电机22安装在托架1上，直线压电电机22在预压力的作用下与摩擦条17相接触。
所述力传感器组件包括联接块5，力传感器6，推拉轴7，挡块9，螺钉10，挡环11，轴套12和支撑件13；所述联接块5安装在底座2一端，其侧面安装有力传感器6；所述推拉轴7一端连接安装在力传感器6中，推拉轴7另一端穿过安装在上平台15上的挡块9，并通过轴套12安装在支撑件13中，所述挡环11通过螺钉10锁定在推拉轴7上。
所述位移检测组件包括读头18和光栅尺20，所述读头18安装在底座2上，光栅尺20安装在上平台15的下表面，通过读头18和光栅尺20之间的相对位移变化，实现运动平台位移的测量。
所述限位组件包括限位开关3，限位螺钉14和遮挡板21；所述限位开关3安装在底座2上，其位于所述导轨4间形成的凹槽内部，遮挡板21安装在上平台15下表面的两端，通过限位开关3和遮挡板21之间相对位置关系，实现运动平台的电学限位；所述限位螺钉14安装在底座2上，形成凸起，用于限制上平台15的行程，实现运动平台的机械限位。
所述力传感器组件还包括压缩弹簧8，所述推拉轴7上设有两根压缩弹簧8，分布在挡块9两侧；所述支撑件13安装在底座2上，所述弹簧8位于推拉轴7两端位置处安装有挡环11，用于限制弹簧8移动。
所述推拉轴7的一端与轴套12之间为间隙配合，使得直线压电电机22的输出力全部施加于力传感器6上。
本发明具有如下有益效果：本发明可以测量直线压电电机在两个方向上的机械特性和瞬态特性；通过更换托盘、摩擦条固定块、摩擦条以及压缩弹簧，可以实现不同直线压电电机的测量，具有较好的通用性；具有测试精度高，测量范围广，操作简便等特点，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为测试系统整体结构示意图；
图2为移去动子的测试系统结构示意图；
图3为动子结构示意图；
图4为安装有直线压电电机的测试系统结构示意图；
图中标号的名称：1电机托盘，2底座，3限位开关，4导轨，5联接块，6力传感器，7推拉轴，8压缩弹簧，9挡块，10螺钉，11挡环，12轴套，13支撑件，14挡板，15上平台，16摩擦条固定块，17摩擦条，18读头，19滑块，20光栅尺，21遮挡块，22直线压电电机。
具体实施方式
本发明提供了一种直线压电电机机电特性测试系统，为使本发明的目的，思路更加清楚，明确，参照实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1至图4所示，本发明一种直线压电电机机电特性测试系统，包括运动平台组件，电机托架组件，力传感组件，位移检测组件以及限位组件。其中运动平台组件包括底座2，导轨4，上平台15，摩擦条固定块16，摩擦条17和滑块19，导轨4安装在底座2上表面，滑块19安装在上平台15下表面，滑块19安装在导轨4上，并沿着导轨4作直线运动，上平台15侧面依次安装有摩擦条固定块16和摩擦条17；
电机托架组件包括托架1和直线压电电机22，托架1通过螺钉安装在底座2的侧面，直线压电电机22安装在托架1上，直线压电电机22在预压力的作用下与摩擦条17相接触；
力传感器组件包括联接块5，力传感器6，推拉轴7，压缩弹簧8，挡块9，螺钉10，挡环11，轴套12和支撑件13，联接块5安装在底座2上，其侧面安装有力传感器6，推拉轴7通过螺纹连接安装在力传感器6中，推拉轴7穿过安装在上平台15上的挡块9，并通过轴套12安装在支撑件13中，推拉轴7与轴套12之间为间隙配合，使得电机的输出力全部施加于力传感器6上，支撑件13安装在底座2上，推拉轴7上有两根压缩弹簧8，且分布在挡块9两侧，弹簧的另一端安装有挡环11，用于限制弹簧移动，挡环11通过螺钉10锁定在推拉轴7上；
位移检测组件包括读头18和光栅尺20，读头18安装在底座2上，光栅尺20安装在上平台15的下表面，通过读头18和光栅尺20之间的相对位移变化，实现运动平台位移的测量；
限位组件包括限位开关3，限位螺钉14和遮挡板21，所述限位开关3安装在底座2上，遮挡板21安装在上平台15下表面，通过限位开关3和遮挡板21之间相对位置关系，实现运动平台的电学限位，限位螺钉14安装在底座2上，用于限制上平台15的行程，实现运动平台的机械限位。
对于不同的直线压电电机，通过更换电机托盘1，摩擦条固定块16，摩擦条17，以及不同刚度的压缩弹簧8的方式来实现直线压电电机机械特性测试。
卸去套装在推拉轴7上的压缩弹簧8，驱动直线压电电机22可以测试电机的瞬态特性。
当对电机的正向特性进行测试时，调整该方向上的挡环11使压缩弹簧8一端与挡块9接触且使压缩弹簧8保持原长，当向直线压电电机22发出正向运动信号后，直线压电电机22开始工作，电机驱动上平台15正向运动，安装在上平台15上的挡块9也随之运动，挡块9将挤压该方向上的压缩弹簧8，并使其压缩，推拉轴7的另一端与轴套12之间为间隙配合，电机输出的推力通过推拉轴7传递到力传感器6上，随着运动平台位移的增加，该方向上的压缩弹簧8变形增大，电机所承受的负载力也随之增加，从而实现了对电机的连续加载，运动平台运动过程中，利用读头18和光栅尺20之间的相对位移关系，测量运动平台的位移，通过相关算法得出运动平台的瞬时速度，通过得到的力信息和速度信息，经过处理和分析得到直线压电电机22的正向运动机械特性曲线。
同样，在电机反向时，调整该方向上的挡环11使压缩弹簧8的一端与挡块接触且使压缩弹簧8保持原长，电机驱动运动平台反向运动时，挤压该方向上的压缩弹簧8，使得电机输出的推力通过推拉轴7传递到力传感器6上，同步采集力信息和速度信息，可以得到直线压电电机22的反向运动机械特性曲线。
卸去套装在推拉轴7上的压缩弹簧，驱动电机运行，通过读头18和光栅尺20得到位移信息，经过相关算法处理得到瞬时速度信息，继而得到电机的瞬态特性。
以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
本专利具体应用途径很多，以上所述仅为本专利的优选实施方案，并非因此限制本专利的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，在本专利原理的前提下作出等同替换和显而易见变化所得到的方案，均应当包含在专利的保护范围内。
Claims (8)
1.一种直线压电电机机电特性测试系统，其特征在于：所述系统包括运动平台组件，电机托架组件，力传感组件，位移检测组件以及限位组件；
所述运动平台组件中设有力传感组件，在所述力传感组件中设有带限位组件的弹性装置，在所述弹性装置中设有标定弹性组件位移的标尺；
所述电机托架组件与运动平台组件相连，用于放置直线压电电机；
所述直线压电电机与运动平台组件相连，其输出端连接到弹性组件上，用于对电机输出性能进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种直线压电电机机电特性测试系统，其特征在于：所述运动平台组件包括底座（2），导轨（4），上平台（15），摩擦条固定块（16），摩擦条（17），滑块（19）；所述导轨（4）安装在底座（2）上表面，滑块（19）安装在导轨（4）上，其位于上平台（15）下表面，并沿着导轨（4）作直线运动；所述上平台（15）侧面上下并排安装有摩擦条固定块（16）和摩擦条（17）。
3.根据权利要求1所述的一种直线压电电机机电特性测试系统，其特征在于：所述电机托架组件包括托架（1）和直线压电电机（22），所述托架（1）通过螺钉安装在底座（2）的侧面，直线压电电机（22）安装在托架（1）上，直线压电电机（22）在预压力的作用下与摩擦条（17）相接触。
4.根据权利要求1所述的一种直线压电电机机电特性测试系统，其特征在于：所述力传感器组件包括联接块（5），力传感器（6），推拉轴（7），挡块（9），螺钉（10），挡环（11），轴套（12）和支撑件（13）；所述联接块（5）安装在底座（2）一端，其侧面安装有力传感器（6）；所述推拉轴（7）一端连接安装在力传感器（6）中，推拉轴（7）另一端穿过安装在上平台（15）上的挡块（9），并通过轴套（12）安装在支撑件（13）中，所述挡环（11）通过螺钉（10）锁定在推拉轴（7）上。
5.根据权利要求1所述的一种直线压电电机机电特性测试系统，其特征在于：所述位移检测组件包括读头（18）和光栅尺（20），所述读头（18）安装在底座（2）上，光栅尺（20）安装在上平台（15）的下表面，通过读头（18）和光栅尺（20）之间的相对位移变化，实现运动平台位移的测量。
6.根据权利要求1所述的一种直线压电电机机电特性测试系统，其特征在于：所述限位组件包括限位开关（3），限位螺钉（14）和遮挡板（21）；所述限位开关（3）安装在底座（2）上，其位于所述导轨（4）间形成的凹槽内部，遮挡板（21）安装在上平台（15）下表面的两端，通过限位开关（3）和遮挡板（21）之间相对位置关系，实现运动平台的电学限位；所述限位螺钉（14）安装在底座（2）上，形成凸起，用于限制上平台（15）的行程，实现运动平台的机械限位。
7.根据权利要求4所述的一种直线压电电机机电特性测试系统，其特征在于：所述力传感器组件还包括压缩弹簧（8），所述推拉轴（7）上设有两根压缩弹簧（8），分布在挡块（9）两侧；所述支撑件（13）安装在底座（2）上，所述弹簧（8）位于推拉轴（7）两端位置处安装有挡环（11），用于限制弹簧（8）移动。
8.根据权利要求7所述的一种直线压电电机机电特性测试系统，其特征在于：所述推拉轴（7）的一端与轴套（12）之间为间隙配合，使得直线压电电机（22）的输出力全部施加于力传感器（6）上。
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