本发明专利技术公开了一种横向磁通永磁直线电机定位力测量平台，包括电机支架，丝杆，第一、二联轴器，扭矩传感器，步进电机，铸铁台架，控制模块，步进电机驱动器，上位机以及采集仪；横向磁通永磁直线电机设置在电机支架上，所述横向磁通永磁直线电机通过丝杆与第一联轴器的一端连接，所述丝杆固定设置在横向磁通永磁直线电机的正上方，所述第一联轴器的另外一端与扭矩传感器的连接，所述扭矩传感器通过第二联轴器与步进电机连接，所述步进电机驱动器分别与步进电机，控制模块和上位机连接，所述上位机与采集仪连接，所述采集仪与扭矩传感器连接；本发明专利技术具有测量精度高，数据实时分析等优点，可广泛应用于横向磁通永磁直线电机定位力测量场合。量场合。量场合。
【技术实现步骤摘要】
一种横向磁通永磁直线电机定位力测量平台
[0001]本专利技术属于直线电机物理量测量领域。
技术介绍
[0002]目前，实现直线运动的方式有两种，一是利用旋转电机通过中间转、换结构丝杆和联轴器将旋转运动转变为直线运动；二是不需要中间转换装置，直接利用直线电机实现直线运动。第一种方式因为利用了中间转换结构，所以整个系统存在着体积大，效率低、精度低等问题。第二种方式相比于第一种方式省略了中间转换结构，具有功率密度大、响应速度快、精度高等优点，广泛应用于工业自动化和机床加工。并且传统永磁直线电机由于其磁路结构的限制，存在齿槽相互制约的矛盾，因此其推力密度很难得到提高，横向磁通永磁直线电机实现了电磁相互解耦，使其推力得到进一步的提升。
[0003]传统定位力的测量方法是利用人工拉动弹簧秤带动横向磁通永磁直线电机做直线运动，通过记录弹簧秤的数据得到定位力的数据此种测量方法受人为因素影响，导致测量精度较低。另外一种测量方法是使用两个力传感器分别连接在横向磁通永磁直线电机的两侧，通过两个力传感器测量步进电机拉动横向磁通永磁直线电机匀速运动的拉力，但是此种方法装备复杂，操作困难。
[0004]横向磁通永磁直线电机的特殊结构和齿槽效应导致其定位力变化复杂，传统测试平台难以满足高精度需求。因此，所提平台对横向磁通永磁直线电机定位力的精确测量有着重大意义。
技术实现思路
[0005]专利技术目的：为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种横向磁通永磁直线电机定位力测量平台。
[0006]技术方案：本专利技术提供了一种横向磁通永磁直线电机定位力测量平台，其特征在于，包括电机支架，丝杆，第一、二联轴器，扭矩传感器，步进电机，铸铁台架，控制模块，步进电机驱动器，上位机以及采集仪；
[0007]横向磁通永磁直线电机设置在电机支架上，所述横向磁通永磁直线电机通过丝杆与第一联轴器的一端连接，所述丝杆固定设置在横向磁通永磁直线电机的正上方，所述第一联轴器的另外一端与扭矩传感器连接，所述扭矩传感器通过第二联轴器与步进电机连接，所述步进电机驱动器分别与步进电机，控制模块和上位机连接，所述上位机与控制模块，采集仪连接，所述采集仪与扭矩传感器连接；
[0008]所述控制模块通过步进电机驱动器控制步进电机匀速运动，步进电机通过第二联轴器带动扭矩传感器运动，扭矩传感器带动丝杆运动，所述丝杆带动横向磁通永磁直线电机做直线运动，横向磁通永磁直线电机存在定位力，由于定位力的变化，导致丝杆扭矩变化，扭矩传感器测量得到丝杆的扭矩变化的电信号，并传送至采集仪，采集仪计算得到扭矩数据，并把扭矩数据输入到上位机，上位机根据扭矩变化规律计算得到丝杆的直线推力，将
该直线推力作为横向磁通永磁直线电机的定位力。
[0009]进一步的，该平台还包括铸铁台架，扭矩传感器支架，步进电机支架，所述电机支架，所述扭矩传感器设置在扭矩传感器支架上，步进电机设置在步进电机支架上；扭矩传感器支架和步进电机支架均固定设置在铸铁台上，所述控制模块，步进电机驱动器以及采集仪也均设置在铸铁台架上。
[0010]进一步的，所述扭矩传感器支架，步进电机支架以及电机支架均采用航空铝材制造。
[0011]进一步的，所述步进电机的轴心线，扭矩传感器的轴心线，第一联轴器的轴心线，第二联轴器的轴心线和丝杆的轴心线均在同一水平线上。
[0012]进一步的，该平台还包括锂硫电池，用于给控制模块供电。
[0013]有益效果：本专利技术通过测量扭矩的数值来计算出定位力的数值，相比于传统方法，少用了一个力传感器，且采用丝杆传动，操作上更加简单，方便装卸。本专利技术能够实现不同运动状态下对定位力的测量，实现横向磁通永磁直线电机动子较短位移的定位力实时精密测量。本专利技术中所有支架均采用航空铝材制造，重量轻和硬度高是其最大的特点，能够极大程度改善设备运行时的震动噪音。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的整体结构图。
[0015]图2为本专利技术的侧视图。
[0016]附图标记说明：1、横向磁通永磁直线电机；2、丝杆；3、第一联轴器；4、扭矩传感器；5、步进电机；6、锂硫电池；7、铸铁台架；8、控制模块；9、步进电机驱动器；10、上位机；11、设备连接线；12、采集仪。
具体实施方式
[0017]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0018]本专利技术提供了一种横向磁通永磁直线电机定位力测量平台，如图1,2所示，包括横向磁通永磁直线电机1及电机支架，丝杆2，第一联轴器3，第二联轴器，扭矩传感器4，步进电机5，控制模块8，步进电机驱动器9，上位机10，设备连接线11，采集仪12。
[0019]所述横向磁通永磁直线电机1通过丝杆2和第一联轴器3连接到扭矩传感器4的测量端，扭矩传感器4的输入端通过第二联轴器连接到步进电机5，所述丝杆2固定在横向磁通永磁直线电机1正上方，所述步进电机5轴心线、扭矩传感器4轴心线、联轴器3轴心线和丝杆2轴心线四者按序安置在同一直线上，使得力呈直线传递，计算出来的直线推力更加精确；所述控制模块8通过步进电机驱动器9控制步进电机5匀速运动，从而实现横向磁通永磁直线电机动子较大位移的定位力自动连续测量。
[0020]本实施例还包括铸铁台架7，扭矩传感器支架，步进电机支架，所述电机支架，所述扭矩传感器设置在扭矩传感器支架上，步进电机设置在步进电机支架上；扭矩传感器支架和步进电机支架均固定设置在铸铁台上。所述扭矩传感器支架，步进电机支架以及电机支架均采用航空铝材制造。
[0021]本实施例扩展性强，配合不同永磁直线电机支架可测试多种类型电机。
[0022]该平台还包括锂硫电池6，用于给控制模块供电，锂硫电池具有容量大、带载能力强、性价比高且使用寿命长等优点，且对环境不会造成污染。
[0023]具体地，定位力测量过程为：由控制模块通过步进电机驱动器9控制步进电机5匀速运动，带动与联轴器相连的扭矩传感器输入端运动，带动扭矩传感器测量端和丝杆运动，带动横向磁通永磁直线电机做直线运动。直线运动过程中由于定位力的存在，且由于定位力的变化，会导致丝杆扭矩变化。此时扭矩传感器测量端会测量出丝杆2上的扭矩变化的电信号(本实施例一个周期内采集500个以上数据点，实现数据的实时精密测量，采样率达300Hz，测量数据实时存储，支持回放和后处理)，并将信号通过设备连接线输入给采集仪处理，再由采集仪把对应扭矩数据输入到上位机，通过观察和记录上位机的曲线变化，得出其扭矩变化规律，根据旋转扭矩转换为直线推力的计算公式
[0024][0025]式中F
a
为直线推力、T为测量扭矩、l为丝杆的导程、η1为丝杆的正效率。丝杆的正效率跟丝杆的规格有关，一般按照90％进行计算，丝杆的导程等于螺距乘以螺纹个数，螺距为确定值，通过观察步进电机启动到停止过程中丝杆的变化可以得出螺纹个数。
[0026]具体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种横向磁通永磁直线电机定位力测量平台，其特征在于，包括电机支架，丝杆，第一、二联轴器，扭矩传感器，步进电机，控制模块，步进电机驱动器，上位机以及采集仪；横向磁通永磁直线电机设置在电机支架上，所述横向磁通永磁直线电机通过丝杆与第一联轴器的一端连接，所述丝杆固定设置在横向磁通永磁直线电机的正上方，所述第一联轴器的另外一端与扭矩传感器连接，所述扭矩传感器通过第二联轴器与步进电机连接，所述步进电机驱动器分别与步进电机，控制模块和上位机连接，所述上位机与控制模块，采集仪连接，所述采集仪与扭矩传感器连接；所述控制模块通过步进电机驱动器控制步进电机匀速运动，步进电机通过第二联轴器带动扭矩传感器运动，扭矩传感器带动丝杆运动，所述丝杆带动横向磁通永磁直线电机做直线运动，横向磁通永磁直线电机存在定位力，由于定位力的变化，导致丝杆扭矩变化，扭矩传感器测量得到丝杆的扭矩变化的电信号，并传送至采集仪，采集仪计算得到扭矩数据，并把扭矩数据输入到上位机，上位机根据扭矩...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾周，彭思洋，刘心怡，聂阳光，戴小炼，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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