CN102323552A

CN102323552A - 直线电机电磁推力测量装置

Info

Publication number: CN102323552A
Application number: CN201110273611A
Authority: CN
Inventors: 余海涛; 孙国平; 朱嘉东; 冯四平; 胡敏强
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明的一种直线电机电磁推力测量装置，包括负载直线电机、拉力传感器、数据采集模块；负载直线电机为磁悬浮、无齿槽的直线电机，包括动子、定子、悬浮磁铁、平行设置在定子下侧的两条导轨，动子和悬浮磁铁分别悬浮于定子上下两侧，动子的两端通过连接件与悬浮磁铁连接，悬浮磁铁与导轨相面对设置；拉力传感器一端的拉力传递部件与负载直线电机的动子连接，拉力传感器上设置的电压输出端通过信号线与所述数据采集模块连接。本发明用磁悬浮、无齿槽的直线电机作为负载，运行时动子与定子之间不产生摩擦力，不存在齿槽效应，使定位力降至最低。本发明运行时稳定性能好，可最大幅度减小外界因素对测量结果的影响，可提高测量精度。

Description

直线电机电磁推力测量装置

技术领域

本发明属于直线电机性能测试领域，具体涉及一种直线电机电磁推力测量装置。

背景技术

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动的机械能的动力装置。使用直线电机，就是期望获得电机提供的电磁推力，所以动态推力就是直线电机重点检测的内容之一；而推力波动是电机振动与噪音产生的原因，特别是在低速运行时，还可能引起共振，从而恶化其伺服运行特性。总而言之，推力波动会产生许多不利的影响。因此，推力波动的测试是分析与研究电机运行特性和性能的主要内容。

常用的直线电机电磁推力或定位力测试装置如图1所示，此装置主要包括拉力传感器、定滑轮、蜗轮蜗杆、旋转电机、重物。旋转电机与蜗轮蜗杆连接，后经定滑轮与拉力传感器相连，拉力传感器与待测电机一端相连，待测电机的另一端经定滑轮与重物相连。具体测试时，旋转电机和涡轮蜗杆带动待测直线电机的动子作匀速直线运动，拉力传感器记录待测直线电机在每个绝对位置上的电磁推力或定位力值。这种装置存在的一个最大问题是在测量过程中，定滑轮与绳子之前会产生摩擦力，且此摩擦力是无法消除的，并会影响装置的测量精度，无法满足一些高精度测量的要求。

发明内容

技术问题：本发明针对上述现有测量装置无法克服摩擦力影响的不足，而提供一种结构简单、并具有较高精度的直线电机电磁推力测量装置。

技术方案：本发明的一种直线电机电磁推力测量装置，包括负载直线电机、拉力传感器、数据采集模块；所述的负载直线电机为磁悬浮、无齿槽的直线电机，包括动子、定子、悬浮磁铁、平行设置在定子下侧的两条导轨，所述动子和悬浮磁铁分别悬浮于定子上下两侧，所述动子的两端通过连接件与悬浮磁铁连接，悬浮磁铁与导轨相面对设置；所述拉力传感器一端的拉力传递部件与负载直线电机的动子连接，拉力传感器上设置的电压输出端通过信号线与所述数据采集模块连接。

测试时将待测直线电机与拉力传感器相连接，负载直线电机当作待测直线电机的负载，也即待测直线电机带动负载直线电机运动，拉力传感器即可测试电磁推力，负载直线电机的电压、电流的变化即为待测直线电机所带负载的变化。

有益效果：本发明相对于现有电磁推力测量装置，具有以下优点：

用磁悬浮、无齿槽的直线电机作为负载，因为动子与定子之间不存在有物理接触，故电机在运行时，动子与定子之间不会产生摩擦力；因为无齿槽的直线电机采用了无齿槽结构，使得电机运行时，不存在有齿槽效应，故可使定位力的大小降至最低。由于运行时无摩擦力且定位力极小，稳定性能好，可以最大幅度减小外界因素对测量结果的影响，可提高测量精度，适用于电磁推力波动大的场合，并可用于电机动态性能的测试。

上述特点使得该装置可以满足更高精度的测试要求，比现有一些测量装置具有明显的优势。

附图说明

图1是常用直线电机电磁推力测试装置结构示意图；

图2是本发明提出的直线电机电磁推力测试装置结构示意图；

图3是磁悬浮、无齿槽直线电机的立体结构图；

图4为磁悬浮、无齿槽直线电机的剖面结构图；

图5为图4的A-A剖面图；

图6是直线电机电磁推力特性测试的信号原理图。

图中包括：1.负载直线电机，2.拉力传感器，3.待测直线电机，4.定滑轮，5.蜗轮蜗杆，6.旋转电机，7.重物，8.数据采集模块，9.处理器，10.数据显示终端，11.负载直线电机动子，12.负载直线电机定子，13.悬浮磁铁，14.导轨，15.连接件，16.光栅位置传感器。

具体实施方式

本发明的直线电机电磁推力测量装置，包括负载直线电机1、拉力传感器2、数据采集模块8；所述的负载直线电机1为磁悬浮、无齿槽的直线电机，包括动子11、定子12、悬浮磁铁13、平行设置在定子12下侧的两条导轨14，所述动子11和悬浮磁铁13分别悬浮于定子12上下两侧，所述动子11的两端通过连接件15与悬浮磁铁13连接，悬浮磁铁13与导轨14相面对设置；所述拉力传感器2一端的拉力传递部件与负载直线电机1的动子11连接，拉力传感器2上设置的电压输出端通过信号线与所述数据采集模块8连接。

由于本发明装置中负载直线电机1采用磁悬浮、无齿槽直线电机，此种电机运行时无摩擦力且定位力极小，可以最大幅度减小摩擦力等外界因素对测量结果的影响。

具体测试方法为：将待测直线电机与拉力传感器相连接，负载直线电机1作为待测直线电机3的负载，也即待测直线电机3带动负载直线电机1运动，拉力传感器2即可测试待测直线电机3的电磁推力并转换为电压信号，该电压信号通过信号线输出至数据采集模块8。

本发明的直线电机电磁推力测量装置可与光栅位置传感器、控制器等组合，用以测试直线电机电磁推力特性。具体实现方式为：光栅位置传感器的标尺光栅和指示光栅分别设置在待测直线电机3的动子和导轨上，光栅位置传感器的信号输出端与数据采集模块8相连。数据采集模块8还通过信号线与负载直线电机1相连，用以采集负载直线电机1的电压、电流变化，该电压、电流变化即为待测直线电机3所带负载的变化。这样，数据采集模块8采集的拉力传感器2输出电压信号、光栅位置传感器信号、负载直线电机1的电压和电流信号，并将这些传输给处理器9，经处理器9处理后得到电机电磁推力相对于不同位置、不同负载情况下的变化特性，最后该结果输出至数据显示终端10。该过程的信号原理见图6。

Claims

1.一种直线电机电磁推力测量装置，其特征在于，包括负载直线电机（1）、拉力传感器（2）、数据采集模块（8）；

所述的负载直线电机（1）为磁悬浮、无齿槽的直线电机，包括动子（11）、定子（12）、悬浮磁铁（13）、平行设置在定子（12）下侧的两条导轨（14），所述动子（11）和悬浮磁铁（13）分别悬浮于定子（12）上下两侧，所述动子（11）的两端通过连接件（15）与悬浮磁铁（13）连接，悬浮磁铁（13）与导轨（14）相面对设置；

所述拉力传感器（2）一端的拉力传递部件与负载直线电机（1）的动子（11）连接，拉力传感器（2）上设置的电压输出端通过信号线与所述数据采集模块（8）连接。