本发明专利技术公开了属于电机测试设备领域的的一种直线电机运动系统综合试验装置。由被测直线电机、旋转伺服电机、力矩电机、传感器模块和传动机构组成；直线运动导轨和直线位置传感器固定工作台面上，直线电机初级安装在直线运动导轨上，控制器的输出通过通信接口分别连接各个传感器，各个传感器通过通信接口将获得的试验过程中的位置、加速度、拉力和温度测量信号传出；旋转伺服电机、力矩电机和直线电机与控制器通过通信接口实现协调运动；本测试装置可以完成直线电机驱动的机床进给系统动刚度试验、推力系数测定、温升试验及低速运动特性试验等多种试验。解决直线电机驱动的机床进给系统缺少成套测试装置、测试精度低和可重复性差的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机测试设备领域，特别涉及用于实现直线电机运动系统的稳定性试 验、推力系数测定、温升试验及低速运动特性试验的一种直线电机运动系统综合试验装置。
技术介绍
直线电机应用于制造装备行业有着突出的优势，已受到国家和行业的重视。制造 装备的性能测试与试验是装备投入市场和实现应用前的必须进行的环节，对于确定直线电 机驱动的制造装备性能指标、指出装备存在的问题和提高装备的应用水平有着重要意义。已有的典型测试装置如图1所示。图1是哈尔滨工业大学设计的测量直线电机定 位力的测试装置。本装置采用步进电机121通过同步带轮114拖动吧，直线电机初级101 往复运动。在测定直线电机定位力时，由计算机131向步进电机控制器130发出脉冲指令， 进而控制步进电机121运动。由于定位力的存在，直线电机初级101两端的第一力传感器 108和第二力传感器109会产生电压信号，经过分析得到行程内推力波动的情况。本装置的 不足之处是直线电机初级101相对于直线电机次级102的位置是根据计算机131发出的 脉冲计算得出的，计算过程会引入偏差；在运动过程中，被测直线电机初级101的速度波动 会影响测量精度。该试验装置存在如下几个问题(1)采用同步带作为传动介质，但由于其挠度过 大导致蠕变和响应延迟，并不适用于定位和动态力测试；(2)仅能用于完成一项试验(伺服 刚度)；(2)试验装置中没能有效排除干扰因素，测量精度难以保证，重复性差。尚未见直线电机运动系统的多参数和性能(如摩擦力、粘滞系数等参数和系统的 稳定性试验)的综合测试装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种直线电机运动系统综合试验装置，其特征在于，由直线 电机、旋转伺服电机、力矩电机、传感器模块和传动机构组成；被测直线电机初级1-1安装 在直线运动导轨2上，被测直线电机次级1-2、直线运动导轨2和直线位置传感器5固定在 工作台16上，并且直线位置传感器5在被测直线电机1的侧面；第一钢丝出绳主动轮11和 第二钢丝出绳主动轮12分别安装在被测直线电机初级1-1及直线运动导轨2的两端，钢丝 出绳主动轮上面的钢丝绳15分别通过第一拉力传感器8、第二拉力传感器9与被测直线电 机初级1-1的两端相连；旋转伺服电机4的输出轴与第二钢丝出绳主动轮12滑轮轴相连 接，力矩电机3的输出轴与第一钢丝出绳主动轮11滑轮轴相连；第一拉力传感器8和第二 拉力传感器9分别固定在被测直线电机初级1-1的左右端面、第一钢丝出绳从动轮10与第 一钢丝出绳主动轮11相连，第二钢丝出绳从动轮13与第二钢丝出绳主动轮12相连，张紧 钢丝并提供预紧力和防滑摩擦力；加速度传感器6和温度传感器7分别安装在直线电机硅 钢片内、直线电机初级绕组内和直线电机初级壳体上，控制器14的输出通过通信接口分别 连接旋转伺服电机4、第一拉力传感器8、第二拉力传感器9、直线位置传感器5、加速度传感器6、温度传感器7、直线电机初级1和力矩电机3 ；各个传感器通过传感器接口将获得的试 验过程中的位置、加速度、拉力和温度测量信号传出；旋转伺服电机、力矩电机和直线电机 与控制器14通过通信接口实现协调运动；—种直线电机运动系统综合试验装置，其特征在于，由驱动直线电机系统17、被测 直线电机1、传感器模块和双向钢丝绳滑轮牵引机构18组成，双向钢丝绳滑轮牵引机构18 对称安装在驱动直线电机系统17和被测直线电机1的外侧，双向钢丝绳滑轮牵引机构18 分别连接驱动直线电机系统17次级和第三拉力传感器19和第四拉力传感器20 ；第三拉力 传感器19和第四拉力传感器20分别连接被测直线电机次级1-2的两端，以保证通过滑轮 的钢丝绳15与两个电机的运行方向一致；钢丝绳15通过双向钢丝绳滑轮牵引机构18进行 预紧；控制驱动直线电机系统17，驱动被测直线电机1运行，或者为被测直线电机1施加负 载力，通过第三拉力传感器19和第是，第四拉力传感器20记录电机的受力状态。本专利技术的优点是可以满足直线运动系统的稳定性试验、动态参数测试、推力系数 测定、温升试验及低速运动特性试验等多个试验的需求，可以缩短试验周期和提高测试的 可重复性与测试精度。(1)综合了直线电机性能测试中的多种测试要求，在不需更换试验装 置的情况下，能够完成推力波动、系统稳定性试验、温升试验、推力系数试验和摩擦力参数 的测试等试验，大大缩短了整个系统的测试周期；(2)系统中的直线位置传感器可以为旋 转伺服电机提供位置或者速度反馈，使旋转伺服电机拖动直线电机初级的位置定位或者运 动速度精度更高，有利于提高测试精度。(3)本传动机构使被测试直线电机平台具有很小的 加速度，即产生可以忽略的惯性力，从而得到较准确的牵引力测量结果；(4)该机构具有很 高的定位能力，用力矩电机可以将被测电机定位在指定电角度位置，它使得测试平台又可 以同时满足测量在某一位置下的全电流范围内的推力系数的测量要求，利于研究直线电机 的极限输出状态。附图说明图1是哈尔滨工业大学设计的测量直线电机定位力的测试装置(CN101520348A)；图2是是本专利技术中实施方案一的示意图；图3是本专利技术的第二实施例的结构示意图。具体实施例方式本专利技术的第一实施例的结构，如图2所示。实施方式一本专利技术的被测直线电机初级1-1安装在直线运动导轨2上，被测直线 电机次级1-2、直线运动导轨2和直线位置传感器5固定在工作台16上，并且直线位置传感 器5在被测直线电机1的侧面；第一钢丝出绳主动轮11和第二钢丝出绳主动轮12分别安 装在被测直线电机初级1-1及直线运动导轨2的两端，钢丝出绳主动轮上面的钢丝绳15分 别通过第一拉力传感器8、第二拉力传感器9与被测直线电机初级1-1的两端相连；旋转伺 服电机4的输出轴与第二钢丝出绳主动轮12滑轮轴相连接，力矩电机3的输出轴与第一钢 丝出绳主动轮11滑轮轴相连；第一拉力传感器8和第二拉力传感器9分别固定在被测直线 电机初级1-1的左右端面、第一钢丝出绳从动轮10与第一钢丝出绳主动轮11相连，第二钢 丝出绳从动轮13与第二钢丝出绳主动轮12相连，张紧钢丝并提供预紧力和防滑摩擦力；加速度传感器6和温度传感器7分别安装在直线电机硅钢片内、被测直线电机初级绕组内和 被测直线电机初级壳体上，电机控制器14的输出通过通信接口分别连接旋转伺服电机4、 第一拉力传感器8、第二拉力传感器9、直线位置传感器5、加速度传感器6、温度传感器7、被 测直线电机初级1-1和力矩电机3 ；各个传感器通过传感器接口将获得的试验过程中的位 置、加速度、拉力和温度测量信号传出；旋转伺服电机、力矩电机、被测直线电机1与电机控 制器14通过通信接口实现协调运动；保证其测力方向与被测直线电机运动方向相一致、加 速度传感器6和温度传感器7分别安装在被测直线电机硅钢片内、被测直线电机初级绕组 内和直线电机初级壳体上，电机控制器14的输出分别连接旋转伺服电机4、第一拉力传感 器8、第二拉力传感器9、直线位置传感器5、加速度传感器6、温度传感器7、被测直线电机初 级1-1和力矩电机3 ；加速度传感器6安装在被测直线电机初级1-1上，跟随其运动，保证 所测加速度为被测直线电机初级1-1在运动方向的加速度。直线位置传感器5可以选用直 线光栅尺或直线磁栅尺。将直线位置本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种直线电机运动系统综合试验装置，其特征在于，由直线电机、旋转伺服电机、力矩电机、传感器模块和传动机构组成；被测直线电机初级（１－１）安装在直线运动导轨（２）上，被测直线电机次级（１－２）、直线运动导轨（２）和直线位置传感器（５）固定在工作台（１６）上，并且直线位置传感器（５）在被测直线电机（１）的侧面；第一钢丝出绳主动轮（１１）和第二钢丝出绳主动轮（１２）分别安装在被测直线电机初级（１－１）及直线运动导轨（２）的两端，钢丝出绳主动轮上面的钢丝绳（１５）分别通过第一拉力传感器（８）、第二拉力传感器（９）与被测直线电机初级（１－１）的两端相连；旋转伺服电机（４）的输出轴与第二钢丝出绳主动轮（１２）滑轮轴相连接，力矩电机（３）的输出轴与第一钢丝出绳主动轮（１１）滑轮轴相连；第一拉力传感器（８）和第二拉力传感器（９）分别固定在被测直线电机初级（１－１）的左右端面、第一钢丝出绳从动轮（１０）与第一钢丝出绳主动轮（１１）相连，第二钢丝出绳从动轮（１３）与第二钢丝出绳主动轮（１２）相连，张紧钢丝并提供预紧力和防滑摩擦力；控制器（１４）的输出通过通信接口分别连接旋转伺服电机（４）、第一拉力传感器（８）、第二拉力传感器（９）、直线位置传感器（５）、加速度传感器（６）、温度传感器（７）、直线电机初级（１）和力矩电机（３）；各个传感器通过传感器接口将获得的试验过程中的位置、加速度、拉力和温度测量信号传出；旋转伺服电机、力矩电机和直线电机与控制器（１４）通过通信接口实现协调运动；。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘成颖，李志军，沈祥明，孟凡伟，王昊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[]
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