[发明专利]数字式线性致动器转子通量密度扫描方法和工具

说明书

技术领域

本发明总体涉及永磁步进电动机和数字式线性致动器，更特别地，涉及在开发期间在步进电动机和数字式线性致动器中使用的圆柱形磁体的轴向磁化的校准。

背景技术

数字式线性致动器（DLA）和步进电动机典型地以磁性圆柱的形式引入转子。在校准转子期间，通量密度被测量（以高斯为单位），以确定转子的容量。用于确定通量密度的典型方法涉及在旋入族转子所需的产生电压夹具设备中以预定的高速度（比如1800rpm）旋转转子。单独的工具对其他类型的转子来说是所需的。这些只适用于测量在生产过程期间的通量密度，因为所述夹具不适合配合非生产步进电动机转子，或具有所附接的轴承的转子。

另一种诊断方法涉及以高速度（比如1800rpm）旋转转子组件，并同时被组装在DLA内。这种方法是一种侵入式测试方法并使DLA的功能退化。开发从电动机产生的电压所需的旋转速度足以预测内部轴承或润滑剂的退化。螺纹轴适配器的插入可能会损坏内部丝杠螺纹。以毫特斯拉（mT）为单位的通量密度被标绘成如图1中所示的正弦波。尽管图1中所示的标图示出了不同的通量密度测量值，但是图1中的标图难以解释，并且不提供通量密度和转子的尺寸的变化之间的相关性。

因此，在开发阶段期间存在对测量用于DLA或步进电动机的转子的通量密度的方法的需求，所述方法不仅测量通量密度，而且还能够测量转子的表面不规则。

发明内容

本发明是一种用于测量被用作数字式线性致动器（DLA）的部分的转子的通量密度和跳动的方法。

根据本发明的测量通量密度和跳动的方法具有灵活性以容纳不同直径的转子，评估磁体材料的固有特性和磁化过程。圆跳动测量能力还被用于评估轴承轴颈“椭圆度”。所述方法包括使用扫描工具，或DLA转子通量密度扫描夹具，其评估与表面跳动组合的电磁场强度（高斯）并以可缩放的图示格式呈现数据。圆柱形转子磁体固定在扫描工具中，并且扫描工具同时测量磁体的周界或外部表面的磁场强度和圆跳动。在这个实施例中，扫描工具包括夹具，比如合适尺寸的锥形压配心轴，并且转子被安装在心轴中。心轴是非侵入性的并且不会损坏转子的内部特征。

旋转编码器提供对所有测量值的标量引用。磁场强度（高斯）在与转子的外部表面相隔一定距离（被定义为径向“空气间隙”）上被测量。同时，激光被用于测量转子表面精细的变化。由此产生的正弦波高斯数据和表面径向尺寸数据被操纵成可缩放的“雷达”标图。所述雷达标图使磁极场强度和表面圆跳动变化与标示位置相关联。两个平面位置被评估以将典型地在罐层叠步进电动机中找到的前线圈和后线圈相关联。DLA转子通量密度扫描夹具是可适应的并容纳等同尺寸的DLA转子以达到基准测试目的。DLA转子通量密度扫描夹具可以结合转子磁性特性和跳动特性来确定轴承轴颈表面跳动或“椭圆度”。

在一个实施例中，本发明是一种用于测量表面的磁通量和跳动的方法，包括步骤：设置数字式线性致动器（DLA）；以及设置转子，所述转子是所述DLA的部分。所述方法还包括：设置连接至所述转子并外接所述转子的磁体，所述磁体具有外部表面；设置非接触测量传感器以测量在磁体的外部表面上的跳动；以及设置高斯探头以测量磁体的外部表面上的磁体通量密度。跳动和磁体通量密度被同时测量，并被标绘在标图或图表上以使跳动和磁体通量密度的测量值相关联。

设置了一种工具，比如扫描工具，以测量磁通量和跳动，高斯探头和非接触测量传感器是所述工具的部分。所述工具包括：标示旋转头；连接至所述标示旋转头并由所述标示旋转头驱动的轴；以及连接至所述轴的夹具。同样连接至所述标示旋转头的是用于测量所述轴的旋转位置的角编码器。转子被安装在夹具中，并且标示旋转头被旋转以使得旋转力通过轴和夹具传递，从而使转子在夹具中旋转。当转子被旋转时，转子的通量密度使用高斯探头来测量，转子的跳动使用非接触测量传感器来测量，并且轴的总旋转量由角编码器来测量。