(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810968276.7
(22)申请日 2018.08.23
(71)申请人 广州市昊志机电股份有限公司
地址 510000 广东省广州市广州经济技术
开发区永和经济区江东街6号
(72)发明人 侯宗毅 钟添明 汤秀清
(74)专利代理机构 广州市越秀区哲力专利商标
事务所(普通合伙) 44288
代理人 贺红星 高玉光
(51)Int.Cl.
G01R 31/34(2006.01)
G01L 5/12(2006.01)
(54)发明名称一种直线电机测试平台(57)摘要本发明公开了一种直线电机测试平台，包括床身、直线轨道、测试平台、光栅尺、预紧机构和测力机构，直线轨道设于床身上，测试平台与直线轨道之间活动连接，测试平台上形成有容置腔室，测试平台用于与被测直线电机连接，被测直线电机驱动测试平台在直线轨道上移动，光栅尺位于测试平台的一侧，光栅尺与床身连接，预紧机构、测力机构分别位于床身的两端，预紧机构、测力机构均与测试平台连接，预紧机构用于减小测试平台受到的摩擦力干扰，测力机构用于测量被测直线电机的推力大小。本发明的结构较为精简，对不同型号直线电机的兼容性较高，提高测试的安全性，避免发生对直线电机速度失去控制的现象，防止出现撞机的情况，也能提高测试的 精度。权利要求书2页 说明书8页 附图4页CN 108957321 A 2018.12.07
C N 108957321
A
1.一种直线电机测试平台，其特征在于：包括床身、直线轨道、测试平台、光栅尺、预紧机构和测力机构，所述直线轨道设于床身上，所述测试平台位于直线轨道上，所述测试平台与直线轨道之间活动连接，所述测试平台上形成有用于容置被测直线电机的容置腔室，所述测试平台用于与被测直线电机连接，被测直线电机驱动所述测试平台在直线轨道上移动，所述光栅尺位于测试平台的一侧，所述光栅尺与床身连接，所述光栅尺用于测量测试平台的位移，所述预紧机构、测力机构分别位于床身的两端，所
述预紧机构、测力机构均与测试平台连接，所述预紧机构用于减小测试平台受到的摩擦力干扰，所述测力机构用于测量被测直线电机的推力大小。
2.如权利要求1所述的直线电机测试平台，其特征在于：所述测试平台包括初级平台和次级平台，所述初级平台位于直线轨道上，所述初级平台与直线轨道滑动连接，所述次级平台位于初级平台和床身之间，所述次级平台与床身滑动连接，所述容置腔室位于初级平台和次级平台之间，所述初级平台用于与被测直线电机的初级连接，所述次级平台用于与被测直线电机的次级连接，所述光栅尺位于初级平台的一侧，用于测量初级平台的位移。
3.如权利要求2所述的直线电机测试平台，其特征在于：还包括导轨支架、第一导轨、第二导轨、第一滑块和第二滑块，所述导轨支架位于初级平台和次级平台之间，所述导轨支架固定于床身上，所述第一导轨、第二导轨分别固定于导轨支架的两侧，所述第一滑块嵌设于第一导轨上，所述第一滑块与第一导轨滑动连接，所述第一滑块与初级平台固接，所述第二滑块嵌设于第二导轨上，所述第二滑块与第二导轨滑动连接，所述第二滑块与次级平台固接，所述光栅尺位于初级平台和导轨支架之间。
4.如权利要求3所述的直线电机测试平台，其特征在于：所述初级平台的一侧可拆卸地连接有初级安装板，所述初级安装板用于与被测直线电机的初级连接，所述次级平台的一侧可拆卸地连接有次级安装板，所述次级安装板用于与被测直线电机的次级连接。
5.如权利要求4所述的直线电机测试平台，其特征在于：所述初级平台与初级安装板之间通过螺钉连接，所述次级平台与次级安装板之间通过螺钉连接。
6.如权利要求2-5任一项所述的直线电机测试平台，其特征在于：所述预紧机构包括第一防护盖和预紧组件，所述床身的一端上开设有用于容置预紧组件的第一缺口，所述预紧组件位于第一缺口中，所述第一防护盖盖设于所述第一缺口，所述第一防护盖与床身固接，所述预紧组件与次级平台固接，所述预紧组件包括第一垫块、第二垫块、碟形弹簧和顶丝，所述第一垫块、第二垫块位于第一缺口中，所述第一垫块、第二垫块相隔，所述第二垫块与次级平台固接，所述碟形弹簧位于第一垫块、第二垫块之间，所述碟形弹簧的两端分别与第一垫块、第二垫块连接，所述顶丝位于第一垫块与床身之间，所述第一垫块通过顶丝与床身抵接。
7.如权利要求6所述的直线电机测试平台，其特征在于：所述测力机构包括第二防护盖和测力传感器，所述床身的另一端上开设有用于容置测力传感器的第二缺口，所述第二防护盖盖设于所述第二缺口，所述第二防护盖与床身固接，所述测力传感器的一端与第二防护盖固接，所述测力传感器的另一端通过转接块与次级平台连接。
8.如权利要求6所述的直线电机测试平台，其特征在于：还包括动力机构，所述动力机构包括液压缸，所述液压缸包括缸体、活塞、第一安装座、第二安装座、进液接头和排液接头，所述缸体形成有内腔，所述活塞活动安装于内腔中，所述第一安装座与缸体的一端固
接，所述第二安装座与活塞固接，所述进液接头和排液接头固定于第一安装座上，所述进液接头、排液接头均与内腔连通，所述床身上设有缓冲器，所述第一安装座与缓冲器固接，所述第二安装座与初级平台固接。
9.如权利要求8所述的直线电机测试平台，其特征在于：所述进液接头、排液接头上均设有节流阀。
一种直线电机测试平台
技术领域
[0001]本发明涉及一种电机测试技术，尤其涉及一种直线电机测试平台。
背景技术
[0002]直线电机可以看成旋转电机沿径向剖开并展开成直线，旋转电机的定子成为直线电机的初级(亦称为动子)，旋转电机的转子成为直线电机的次级(亦称为定子)。旋转电机输出扭矩，直线电机的输出则为推力。直线电机的出现使得往复运动不再需要通过复杂丝杠旋转来实现，同时其速度高、推力大、体积小，已经成为高速高精度直线进给系统的首选。当下，直线电机在加工中心、放电加工机和龙门系统等工业机械中得到越来越广泛的应用。[0003]直线电机的设计、生产后需要进行校核、检验。需要有专门的直线电机测试平台对电机性能进行评估。直线电机测试平台的作用是模拟电机在机床中的运行工况， 通过对电机输出的速度、推力等性能参数进行采集，从而对电机性能进行评估。通常厂家在这个测试中会进行定位力、推力波动、推力常数、推力线性度等等项目的测试。通过这些参数的核实可对电机的性能有全面了解。目前通常采用的方案是使用丝杠来控制被测电机运行速度进行受力测试，通过将被测直线电机置于开路或通上不同电流的情况下，来测得如上参数。[0004]现有技术中采用的测试台，存在一些不足：
[0005] 1.测试速度范围有限
[0006]现有的直线电机测试台通常采用高精度伺服电机+联轴器+丝杠进行电机的推力测试，然而使用丝杠进行电机测力的测试台在测试速度方面有明显短板。通常情况下，由于伺服电机的转速限制(通常不大于6000RPM)和丝杆的导程限制，丝杠传动的速度往往较直线电机的运行速度低得多。因而往往伺服电机已经达到极限转速的时候，直线电机仍未达到额定移速，这造成了丝杠测力方案无法在直线电机的额定速度下进行测试。这意味着在该速度下的电机推力只能采用其他参数进行推算，给电机的测试带来了不便和误差。[0007] 2.测试有隐患
[0008]通常直线电机的测试平台往往不只是针对一款电机开发的，厂家们一般希望测试平台能够兼容测试多款直线电机。然而，在面对动则数千牛的直线电机推力下，目前所用的丝杠方案难以满足多种电机测力的需求。实际上，直线电机推力如果超过带动丝杠的伺服电机所能提供的扭矩，伺服电机就会因位
置偏差过大报警。丝杠将会发生停转、甚至被直线电机拖拽而发生倒转，此时操作者将失去对直线电机速度的控制，继而出现撞机的情况。失控，是整个系统运行中的严重隐患。
[0009] 3.测试精度低
[0010]采用伺服电机加丝杠测力的方案，如中国专利公布号为CN102435944A和CN107314851A，并无法一次性将电机的推力测出来。因为上述方案所测得数据中包含有丝杠、伺服电机和导轨的干扰。且其干扰成分之复杂，给后续的数据处理工作带来很大的烦恼。其干扰可分解为如下部分：1.丝杠旋转的周期性波动干扰；2.丝杠和导轨不平行的挤压干扰；3.丝杠本身直线度不良的干扰；4.丝杠受重力吸引而向下弯曲的干扰；5.伺服电机本
身齿槽力的干扰。实际上，丝杠测力的方案中最严重的干扰就是丝杠的周期性波动干扰，丝杠的旋转推进过程中并不完全是匀速的，该干扰波形和定位力的数据混合在一起，影响了定位力的误差分离。除了丝杠与导轨的干扰之外，还有其他干扰：1.加减速时初级部分的自重会在加速度下转化成推力的损失或增益；2.丝杠扭转力传递给力传感器造成的形变干扰；3.复杂的摩擦力(受到整个系统的影响，摩擦力并不是以恒定的值的形式出现的，相邻的位置有一个相近的摩擦力值，然而相隔较远的位置摩擦力却是无法估计的)。虽然丝杠的装配可以采用很多种方案进行校正，但校正只能减小干扰的程度，并不会完全消除干扰。这意味着测试者必须在平台上装配精度极高、丝杠变形较小、摩擦力基本不变的位置进行推力测试，并且，测力时还必须满足被测电机必须处于匀速的状态下才是有效的。
[0011] 4.结构不易简化
[0012]丝杠方案的缺陷在于，丝杠是有限长度的，所以丝杠方案测试台的行程是有限的。然而直线电机的速度高、加速度大，短时间内就会有一个大的位移，为了满足电机测试，不得不定制更长行程的丝杠。撇开成本不提，更长的丝杠在重力影响下，其中部的弯曲量会更严重，带来的测量干扰也更严重。如若选用短丝杠，造成测试行程不够长，反而会导致直线电机没有足够的行程加速，无法到达较高的速度，同样无法测得所需数据。可见，丝杠方案在直线电机的测试台中处于一个很尴尬的位置，加长无法避免中部弯曲，减短又不能满足运行速度。
[0013]实际上这种差距的存在是无法消除的。这种差距是因为两者的速度相差较大造成的。以两者在中型机床上应用为例，丝杠传动运行到48m/min的左右的速度基本达到了极限，但对直线电机而言，60-90m/min的速度才刚刚进入额定工况，尚有可以提速的空间，甚至部分型号的极限速度可以超过120m/min，这已大大超出了丝杠的工作范围。
[0014]此外，采用丝杠方案的测试台往往将直线电机安放于于丝杠和轨道间的空间内，然而丝杠测试台的方案通常需要将丝杠本身尽可能贴近初级所在的安装位以便获得更小丝杠的受力形变，但这也使得直线电机初级的拆装变得难以操作，给测试带来不便。同时，丝杠的安装高度会限制所能安装初级的高度，简单来说，更大的直线电机会和丝杠发生干涉而无法装配，而更小的直线电机会在丝杠下方留下大
段空隙。并且，有铁心的平板式直线电机在初级和次级间会相互吸引。处于铁心正下方的次级受到的磁吸力可高达上万牛。因而直线电机次级的拆装要求其初级必须从次级上方移开一定距离后才能进行。此时，若丝杠的行程不足，将造成测试台总是有次级被初级挡住，则次级将无法装卸。可见，丝杠的长度会限制到电机次级是否能够安装、以及能够安装的数量，这大大降低了测试台的可操作性，可见采用丝杠方案去测试一台直线电机并不是一个最好的选择。
[0015]已知的，还有一种采用直线电机代替丝杠拖动被测电机进行测试的方案(中国专利公布号CN102445659A)，方案中采用直线电机代替丝杠实现被测电机的推拉功用。该方案较丝杠方案测试精度有很大提升，然而所用的拖动电机本身也存在推力波动、也有最大速度限制、最大推力限制，这些条件依然会给被测电机的测试带来困扰。同时其传感器安装在两电机的初级之间，传感器跟随电机初级一起运行，若电机初级部分有加速度，那么所测量的数据同样会存在差异，此处不再重复叙述。
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