[发明专利]用于监测悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在悬浮状态下对无框力矩电机动态扭矩进行实时监测的测量装置。 

背景技术

力矩电机具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点，可直接驱动负载省去中间传动机构，从而提高了系统的运行精度。因此广泛应用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷机械等工业领域。 

力矩输出值作为表征力矩电机传动的性能和工作状态的一个典型参数，其测量有着重要的意义。但是，现有的测量力矩电机输出扭矩的方法，只适用于测量静态力矩，即使能测动态力矩，由于无法精确测量角加速度和摩擦力矩也存在测量不准确的缺陷。根据传感器的测量方式一般分为接触式和非接触式两种。接触式的传感器以应变片式扭矩传感器为主，非接触式主要分为磁电式、光电式两大类。应变式扭矩传感器测量扭矩即通过应变片测量弹性元件的变形来计量扭矩，这种测量方式受弹性轴的材料、形状影响较大，从原理上讲，分辨率难以继续提高，并且此种测试方法及装置只适用于静态受力的情况下，来分析及测量材料所受到的静态扭矩。对于非接触式传感器来测量扭矩的情况，磁电式传感器受环境温度、外界磁场影响，灵敏度将产生变化而产生测量误差，对于微扭矩通常误差较大甚至无法测量，以上两种方式，由于无法精确测量角加速度和摩擦力矩，所以存在动态力矩测量不准确的缺陷，而现有的技术无法精确测量力矩电机输出的实时动态力矩。目前还没有一种适用于监测悬浮状态下无框力 矩电机动态扭矩的装置及方法，而动态扭矩这一数据对于标定悬浮状态下无框力矩电机性能有着很重要的意义，从而要求必须采用新的原理实现动态扭矩的实时测量。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是避免现有技术的不足，提供一种高精度、非接触式的采用光电式编码器来监测悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的装置，对于悬浮状态下的无框力矩电机而言，由于其转动部件处于悬浮状态，所受摩擦力非常小，可以忽略不计，该装置可以监测并显示悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的实时输出状态。 

本发明所依据的原理如公式(1)所示： 

T_k＝J_总·ε_k+T_f     (1) 

式中，J_总为气浮主轴上转动物体的总转动惯量，ε_k为第k次采样时的角加速度值，T_f为由摩擦力引起的摩擦力矩。 

ε_k的计算公式如下所示： 

ϵk=ωk-ωk-1T---(2)]]>

式中，ω_k为第k次采样时的角速度，ω_k-1为第k-1次采样时的角速度，T为采样周期 

ω_k计算公式如下所示： 

ωk=θk-θk-1T---(3)]]>