一种弧线电机驱动的负载模拟器制造技术

本发明专利技术涉及一种弧线电机驱动的负载模拟器，属于飞行器半实物仿真实验领域，解决了现有负载模拟器需要齿轮、丝杠等复杂的中间传动环节，导致结构复杂、容易引入间隙、摩擦、死区等非线性环节及柔性扰动等问题。本发明专利技术的负载模拟器的电机定子呈弧形，电机动子与电机定子之间通过导向装置连接，且电机动子能够沿电机定子的弧线方向运动；扭矩传感器固定安装在电机动子上，且扭矩传感器与飞行器舵轴连接，通过电机动子对飞行器舵轴直接施加扭矩。本发明专利技术的负载模拟器省略了复杂的传动机构，将负载模拟器产生的负载力矩直接作用在飞行器舵轴上，降低了引入非线性环节、柔性等扰动的几率和影响，提高了系统传动效率和施加力矩的准确性。提高了系统传动效率和施加力矩的准确性。提高了系统传动效率和施加力矩的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种弧线电机驱动的负载模拟器


[0001]本专利技术涉及负载模拟器
，尤其涉及一种弧线电机驱动的负载模拟器。

技术介绍

[0002]负载模拟器被广泛应用于飞行器舵机的性能测试和半实物仿真过程中，用以模拟加载舵机输出轴所承受的气动力矩载荷谱。
[0003]当前的负载模拟器驱动形式主要有液压和电动两种。电动加载执行机构含齿轮或丝杠等若干减速机构，将旋转电动机产生的转矩经减速机构传导后作用在舵机输出轴上。
[0004]电动负载模拟器中由于传动环节，导致结构复杂、容易引入间隙、摩擦、死区等非线性环节及柔性扰动等问题；由于，电动负载模拟器传动结构复杂，导致装配、维护和调试困难，可靠性降低；齿轮、丝杠等复杂的中间传动环节不可避免地引入一些间隙、摩擦、死区等非线性环节及柔性等扰动，导致系统加载性能下降。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种弧线电机驱动的负载模拟器，用以解决现有负载模拟器需要齿轮、丝杠等复杂的中间传动环节，导致结构复杂、容易引入间隙、摩擦、死区等非线性环节及柔性扰动等问题。
[0006]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种弧线电机驱动的负载模拟器，包括：电机定子、电机动子、导向装置和扭矩传感器；电机定子呈弧形，电机动子与电机定子之间通过导向装置连接，且电机动子能够沿电机定子的弧线方向运动；扭矩传感器固定安装在电机动子上，且扭矩传感器与飞行器舵轴连接；电机动子对飞行器舵轴施加扭矩。
[0008]进一步地，电机定子为多个并列排布的钕铁硼永磁体定子。
[0009]进一步地，负载模拟器还包括基座，电机定子设置在基座的基座弧形表面上。
[0010]进一步地，电机定子呈圆弧形排布，且电机定子的中心轴与电机动子的转动轴同轴。
[0011]进一步地，导向装置包括：弧形导轨和滚轮组件；弧形导轨设置在基座的两侧或一侧；滚轮组件与电机动子固定连接，且滚轮组件能够沿弧形导轨移动。
[0012]进一步地，滚轮组件包括：滚轮支架和滚轮；滚轮支架与电机动子固定连接；且滚轮固定安装在滚轮支架上。
[0013]进一步地，在基座每侧设置至少两组滚轮组件；每组滚轮组件上设置至少两个滚轮；滚轮设置在弧形导轨的上下两侧。
[0014]进一步地，负载模拟器还包括用于测定电机动子和电机定子之间相对位置的位置传感器。
[0015]进一步地，位置传感器包括：磁栅尺和磁栅尺读数头。
[0016]进一步地，磁栅尺固定安装在基座的基座弧形表面上；磁栅尺读数头固定安装在
电机动子上。
[0017]与现有技术相比，本专利技术提供的的技术方案至少具有如下有益效果之一：
[0018]1.本专利技术提出一种由弧线电机直接向舵机输出轴提供加载力矩的负载模拟器结构形式。减少了复杂的传动环节，本专利技术中的负载模拟器结构形式简单，各个部件之间均通过卡合或者螺钉固定，便于装配、维护和调试。
[0019]2.当前的负载模拟器设置含齿轮或丝杠的减速机构或传动机构，将旋转电动机产生的转矩经减速机构传导后作用在舵机输出轴上。本专利技术的负载模拟器省略了复杂的传动机构，将负载模拟器产生的负载扭矩直接作用在飞行器舵轴上，降低了引入非线性环节、柔性等扰动的几率和影响，提高了负载模拟器跟踪气动力矩载荷谱的准确度。
[0020]3.本专利技术的负载模拟器由于弧线电机输出轴即电机动子到舵机输出轴这一传动过程中结构简单，且各结构件全部为刚性连接，可有效减少间隙、摩擦、死区等非线性环节和柔性扰动等因素所带来的系统性能下降问题。
[0021]4.本专利技术的负载模拟器通过在电机动子和基座上分别设置磁栅尺读数头和磁栅尺，使控制系统能够准确得知电机动子与基座的相对位置，通过对电机动子运动状态的准确监测，能够通过精确控制电机动子的运动状态以同步跟随舵轴偏角，消除多余力，提高对飞行器舵轴施加载荷谱扭矩的精度，模拟飞行器舵轴在实际飞行时的受力状态。
[0022]5.本专利技术通过设置扭矩传感器，能够精确监测到负载模拟器施加到飞行器舵轴的扭矩，确保负载模拟器依据载荷谱准确地对飞行器舵轴施加扭矩。
[0023]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0024]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0025]图1为本专利技术的弧线电机驱动的负载模拟器；
[0026]图2为弧线电机定子结构示意图；
[0027]图3为弧线电机动子结构示意图；
[0028]图4为导向装置结构示意图；
[0029]图5为传感器支架示意图。
[0030]附图标记：
[0031]1-基座；2-基座弧形表面；3-电机动子；4-传感器支架；5-扭矩传感器；6-弧形导轨；7-电机线缆接口；8-滚轮支架；9-滚轮；10-磁栅尺读数头；11-磁栅尺；12-永磁体定子；13-传感器支架空腔；14-电机动子安装槽。
具体实施方式
[0032]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本专利技术一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0033]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0034]全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在
……
上方”、“下”和“在
……
上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。
[0035]现有的电动负载模拟器传动结构复杂，导致装配、维护和调试困难，可靠性降低；齿轮、丝杠等复杂的中间传动环节不可避免地引入一些间隙、摩擦、死区等非线性环节及柔性等扰动，降低效率，导致系统加载性能下降。
[0036]本专利技术的一个具体实施例，公开了一种弧线电机驱动的负载模拟器，用以模拟舵机在飞行器飞行过程中所承受的负载铰链力矩，包括：基座1、弧线电机、导向装置、传感器支架4、扭矩传感器5、位置传感器、驱动器及控制器；其中，弧线电机为大力矩永磁同步弧线电机组件；弧线电机包括：电机动子3、电机定子和基座1；电机动子3和传感器支架4固定连接，通过弧线电机驱动电机动子3相对于基座1发生偏转，来对飞行器舵轴(即舵机输出轴)施加扭矩。
[0037]进一步地，电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弧线电机驱动的负载模拟器，其特征在于，包括：电机定子、电机动子(3)、导向装置和扭矩传感器(5)；所述电机定子呈弧形，所述电机动子(3)与所述电机定子之间通过所述导向装置连接，且所述电机动子(3)能够沿所述导向装置的弧线方向运动；所述扭矩传感器(5)固定安装在所述电机动子(3)上，且所述扭矩传感器(5)与飞行器舵轴连接；所述电机动子(3)对所述飞行器舵轴施加扭矩。2.根据权利要求1所述的弧线电机驱动的负载模拟器，其特征在于，所述电机定子为多个并列排布的钕铁硼永磁体定子(12)。3.根据权利要求1或2所述的弧线电机驱动的负载模拟器，其特征在于，所述负载模拟器还包括基座(1)，所述电机定子设置在所述基座(1)的基座弧形表面(2)上。4.根据权利要求1所述的弧线电机驱动的负载模拟器，其特征在于，所述电机定子呈圆弧形排布，且所述电机定子的中心轴与所述电机动子(3)的转动轴同轴。5.根据权利要求3所述的弧线电机驱动的负载模拟器，其特征在于，所述导向装置包括：弧形导轨(6)和滚轮组件；所述弧形导轨(6)设置在所述基座(1)的两侧或一侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔洪凯，马俊，孙春香，孟韩，石增辉，王超然，毛永乐，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：