[发明专利]一种结构可调的大功率直线电机动态性能测试装置

说明书

本发明公开一种结构可调的大功率直线电机动态性能测试装置，包括传动机构、“H”形滑动架、直线电机和测量控制系统；传动机构由直线导轨、导轨底座、牵引端、固定端构成，直线导轨安装在导轨底座两侧，牵引端与固定端分别固定在导轨底座两端，牵引端设置牵引电机、牵引轮、辅助电机、辅助轮，固定端设置从动轮。直线电机包括直线电机初级与直线电机次级，长初级由初级单元拼接组成。“H”形滑动架滑动固定到直线导轨上，采用同步链与牵引轮、辅助轮、从动轮构成牵引回路。“H”形滑动架中心正下方依次设置垂直位移滑台、横向位移滑台、三轴力传感器组、直线电机次级，沿导轨底座中央铺设直线电机初级单元，初级单元间设置位置检测器。本发明实现不同结构类型直线电机的动态性能测试，从而扩展测试对象范围。

技术领域

本发明涉及大功率直线电机动态性能测试领域，尤其涉及一种结构可调的大功率直线电机动态性能测试装置。

背景技术

同旋转电机相比，直线电机克服了传动机械带来的束缚，具有结构简单、无机械接触、定位精度高、运行速度快等优点，在工业制造、交通运输、军工及航空航天等领域有着重要的应用。相对于国外，国内直线电机的应用研究起步较晚，早期相关研究单位集中在高校与科研院所，主要有浙江大学、中科院电工所、西南交通大学及海军工程大学等单位。近年来，直线电机在精密机床、地铁、轻轨、磁悬浮列车、电磁炮及航母电磁弹射系统中得到了实际应用，使其应用研究显得尤为重要与迫切，如何提高直线电机的推力、速度及控制精度成为其主要研究发展趋势。

直线电机的主要研究方法包括三种：1）电磁理论解析；2）有限元模拟仿真；3）实验测试，由于直线电机特有的纵向与横向端部效应，使其理论解析方法与常规旋转电机不同，从而无法直接应用经典的场路法进行精确解析；有限元法在直线电机的模拟计算中具有一定优势，但是在复杂结构及动态性能仿真中，存在计算时间长、硬件设备要求高等缺点；通过实验测试能够直接、可靠地反馈直线电机的性能状况。因此，设计与搭建适用于直线电机性能测试的综合测量装置成为直线电机应用研究的关键。直线电机性能实验测试装置，主要有圆盘形实验台与直线轨道线路，前者的基本结构如图10所示，采用旋转运动间接模拟直线运动，但无法模拟直线电机运动时的实际工况；基于直线轨道线路，北京交通大学提出了基于两台直线电机耦合的互馈测试系统，以及专利（CN 110160696 A、CN 202110019 U）采用互馈测量直线电机的推力及推力波动，但测量结果则为两个电机推力及推力波动的叠加，从而降低测量精度。在直线电机的定位力与负载测量中，专利（CN 101520348 A、CN101520353 A）采用两个滑轮与同步带实现定位力及负载的连续测量，然而，被测直线电机结构固定，且只能对小功率直线电机在固定滑轨上沿水平运动方向上的力学特性进行测量，同时，步进电机自身的转矩波动也会给测量结果带来一定影响。此外，专利（CN107314851 A、CN 101769802 A）采用滚珠丝杠传动实现直线电机的定位力、推力及推力波动的测量，同样存在被测电机结构固定、测量功能单一，且运行速度受限等不足。针对大功率、大推力的直线电机性能测量，专利（CN 110243524 A）提出了一种高温超导直线电机三轴力测试装置，但该装置只能对直线电机的静态性能进行测试。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有直线电机性能测试装置结构不可调、测量功能单一及缺少大功率直线电机的动态性能测试装置等方面的不足，提供一种结构可调的大功率直线电机动态性能测试装置，综合了现有测试装置的优点，实现对直线电机动静态性能的全面、有效测试。在调整电机初次级结构、电磁气隙及滑差率下，对直线电机动态运行下的连续定位力、水平推力、法向力及横向力等进行测试。

本发明采用的技术方案是：