[实用新型]一种风洞试验模型滚转控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于风洞试验领域，具体涉及一种风洞试验模型滚转控制装置，尤其应用于风洞试验模型滚转角的控制。

背景技术

目前，在一次风洞试验过程中，往往需要采集模型在多个滚转角度下的试验数据，传统做法是在中部支架与天平模型之间安装机械装置，每次试验前由人工调整模型到指定的滚转角。这样，每个滚转角的试验都需要经历停止供气，精确调整角度，重新供气，试验采集等几个阶段，导致试验效率低，成本高。

目前，公知的自动变角度风洞试验模型滚转控制装置都是由电机、传动装置、支架、空心主轴等组成。由于电机与机构没有做成一体，为了减小风洞试验堵塞度，一般把伺服电机都放在流场以外或者试验段外部，由电机旋转通过传动装置带动空心主轴运动，通过减速机构和多个伞齿轮副组成的传动机构控制模型滚转。空心主轴的旋转角度都是由电机上的编码器确定的。由于中间带有传动装置，这种机构不仅结构复杂，而且齿轮传动间隙影响机构的定位精度，不可避免地会带来传动误差，从而造成实际旋转角度与理论旋转角度之间有差异，很难满足风洞试验模型滚转角误差1′-6′的控制要求。

发明内容

为了克服现有技术中的滚转控制装置中传动装置带来的滚转角度误差，本实用新型提供一种风洞试验模型滚转控制装置，本实用新型的滚转控制装置取消了已有技术中的传动装置，滚转角度直接由空心主轴上编码器控制，避免了传动误差。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型的风洞试验模型滚转控制装置，其特点是，所述的控制装置包括：空心主轴，外壳，电机定子，电机磁钢，编码器；空心主轴的中轴线上设置有C型拉杆，空心主轴设置在C型拉杆的外围，在空心主轴外围的后端安装有电机磁钢，电机磁钢外围设置有电机定子，外壳与电机定子固定连接。所述的空心主轴的前端外接天平，C型拉杆的前端设置有两个偏心螺柱，两个偏心螺柱相对于空心主轴的中心轴线对称；编码器与空心主轴的后端固定连接；天平信号线通过C型拉杆的内腔中引出；天平通过C型拉杆与拉杆紧固螺母紧固连接；编码器与外壳的后端盖之间安装有陶瓷隔热层。空心主轴通过前轴承、后轴承与外壳滚动连接；所述的外壳外接中部支架。

所述的电机磁钢、电机定子与空心主轴的中轴线为同轴心设置。

所述的电机磁钢采用镍铁硼材料制成。

所述的外壳、C型拉杆均采用高导磁性合金钢制成。

本实用新型中的外壳做成电机的定子，空心主轴做成电机的转子，编码器直接安装在空心主轴上，减少了传动装置，降低了堵塞度，空心主轴的旋转角度直接由安装在它上面的编码器读出，没有经过中间转换过程，达到了消除角度差异的目的。

本实用新型采取的防电磁干扰措施是：外壳、空心主轴、C型拉杆均采用了高导磁性合金钢，对从其内孔穿过的天平信号线起到屏蔽作用，降低了电机对外界信号传输的电磁干扰。

本实用新型采取的高温防热措施是：1）电机的设计耐热等级为C级，定子绕组的漆包线采用高温线，耐受温度220～250度，磁钢采用镍铁硼高温磁钢，最高工作温度180度。合理的气隙宽度和磁钢形状可以有效地阻滞线包热量向磁钢的传递，防止磁钢在高温下消磁。2）在编码器与机壳之间，编码器与后端盖之间分别安装有陶瓷隔热层，以防止高温气体对编码器的损害。3）该装置还设计有可拆卸的水套，对该装置直接暴露在流场中的部分设计了水冷夹层，两头用紫铜管连接，中间通循环水起到强迫冷却作用。

本实用新型的原理是，计算机与电机驱动器连接，向本实用新型的电机发出指令，同时实时监测其运行状态。本实用新型的电机按照指令进行旋转，转子带动天平与模型进行转动，到指定位置后位置信号由编码器反馈给驱动器，实现位置闭环控制。同时，驱动器内置的功能模块还由本实用新型的位置信号求得其转速，实现对速度闭环控制。

本实用新型的风洞试验模型滚转控制装置采用一体化结构，整体刚度大，自振频率高，降低了冲击载荷的干扰，同时在结构上减少了二次传动，具有机构尺寸小、转速低、承载能力强、传动精度高、定位精确、抗电磁干扰的优点。

本实用新型的风洞试验模型滚转控制装置取消了已有技术的传动装置，结构简单，可以准确地保证风洞试验时飞行器模型角度的控制，提高试验精度。

附图说明

图1是本实用新型的风洞试验模型滚转控制装置的结构示意图；