[实用新型]采用交流伺服电机作为可变转矩负载的模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及数控机床的伺服驱动仿真技术，具体涉及采用交流伺服电机作为可变转矩负载的模拟装置。

背景技术

数控机床作为装备制造业的核心，正在向高速度、高精度、智能化、复合化、环保化方向发展，伺服驱动装置作为执行机构，也对其提出了更高的要求，它的性能直接影响到其所带动的各式机械设备的相关性能。对于伺服系统来说，由于工作条件和环境不同，它们的执行元件所承受的负载也不一样。可变转矩负载模拟装置是仿真实验的重要设备，主要功能是在实验室条件下模拟实际工作的环境，对被测系统施加与实际工况相对应的负载，从而真实地反映出伺服系统的实际性能。

目前，负载模拟装置一般采用的加载方式大致是：电液伺服装置加载、电磁加载和电机加载等。电液伺服加载主要优点是可实现连续加载，且频带较宽，输出负载力矩大，但存在液压源体积大、功耗和噪声大，容易产生多余力矩等缺点。电磁加载设备主要有测功机和磁粉制动器等，主要优点是转速范围宽，控制方便，制动力矩大，可实现自动化操作等，缺点是存在低速时加不上载荷的现象，不可连续加载，容易出现磁路饱和磁滞效应，使得力矩与电流并不是严格的线形关系。电机加载设备目前主要采用直流电机或力矩电机，直流电机作为加载元件主要存在电枢电流大，功率损失大，以及换向器的问题。采用力矩电机作为加载元件，能够提供较宽范围力矩，响应速度较快，但速度范围有限，不能主动拖动被测元件，操作复杂，负载装置侧的能量主要以热能的方式耗掉。总之，上述加载方式优缺点并存，没有较理想的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种采用交流伺服电机作为可变转矩负载的模拟装置，本装置可以模拟任意大小的扭矩负载，且模拟扭矩范围宽、精度高、响应快，可调速度范围宽和上位机组成闭环系统，可以实时调节，具备自动测试功能，实现了可连续加载测试。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：采用交流伺服电机作为可变转矩负载的模拟装置，设置有底座、3个支撑座、被测电机、被测伺服驱动单元、负载电机、负载侧伺服驱动单元、传感器以及连轴器(1)、连轴器(2)，其中，所述底座固定在地基上，3个支撑座安装在底座上，并可在底座上前后移动以调整距离，被测电机、传感器和负载电机分别安装在一个支撑座上，被测电机的输出轴通过连轴器(1)和传感器的其中一个输入端机械连接，传感器的另一输入端和负载电机通过连轴器(2)机械连接；被测伺服驱动单元和被测电机通过电气连接，以控制被测电机的扭矩、转速和位置角度，同理，负载侧伺服驱动单元和负载电机通过电气连接，以控制负载电机的扭矩、转速；传感器的输出端与上位机电气连接，用以检测连轴器(1)、连轴器(2)上的转速和扭矩信息，然后反馈给上位机；上位机分别与被测伺服驱动单元和负载侧伺服驱动单元电气连接，用以发送指令控制被测伺服驱动单元和负载侧伺服驱动单元，并依据传感器的反馈信息来动态调节给被测伺服驱动单元和负载侧伺服驱动单元的控制指令。

所述上位机设置有用户图形显示界面。

所述上位机设置有数据采集卡，用以采集记录传感器上传的测量数据。

所述数据采集卡优选嵌入式NI PCI 6602。

上述采用交流伺服电机作为可变转矩负载的模拟装置的实现方法，具体为：

上位机输出转速指令给被测伺服单元，输出扭矩指令给负载侧伺服单元，被测伺服单元根据转速指令驱动被测电机并带动负载电机运行，负载侧伺服单元根据扭矩指令驱动负载电机产生相应的扭矩，该扭矩通过连轴器(2)、传感器、连轴器(1)所组成的传动装置施加于被测电机轴上，传感器作为检测元件将连轴器(1)、连轴器(2)的转子上转速和扭矩信息反馈给上位机，上位机根据实际需要来调节整个伺服装置的转速和扭矩，以达到模拟负载的目的。

上述方法中，上位机提供图形化用户界面，完成对系统硬件的配置和对用户界面和控制参数的设置，并实时更新各指标参量对时间的波形显示，经过曲线拟合后得到电动机特性曲线，最后完成测试数据的记录工作。

上述方法中，被测伺服单元与被测电机组成的系统工作于速度方式时，处于电动状态，用来控制整个模拟装置的速度；负载侧伺服单元与负载电机组成的系统工作于转矩闭环方式时，处于发电状态，通过控制负载电机的电流来改变负载电机的转矩大小，模拟被测电机的负载静态和动态变化。

本实用新型相比现有技术具有以下优点及有益效果：

1、结构简单，成本低廉，解决了现存的负载模拟装置结构复杂、操作不便的技术问题；