一种直线旋转电机动态性能测试装置及其测试方法与流程

本发明涉及一种直线旋转电机动态性能测试装置，适用于直线旋转电机的直线、旋转及螺旋运动的性能综合测试，属于特种电机装备领域。

背景技术：

随着工业及制造业的发展，工件多维加工、数控机床、机器人关节、雷达天线、绑定机、移动平台、PCB钻孔等诸多复杂系统对多自由度运动电机的需求越来越大。直线旋转电机是能够实现旋转、直线和螺旋运动的电机，具有结构紧凑、重量轻、控制灵活、精度高、响应快等优点。

鉴于直线旋转电机的两自由度运动特性，其性能测试较为复杂，常将旋转、直线和螺旋运动分开单独测试的方式。旋转运动测试采用涡流测功机或者磁粉制动器作为负载进行恒负载和变负载性能测试。常用直线运动测试装置采用挂砝码或者弹簧秤、压力应变片的装置进行加载测试。螺旋运动一般采用转换装置进行运动分解，再间接进行加载性能测试，而转换装置的效率决定了测试的精度。上述直线旋转电机性能测试方法，需要多次切换测试平台，不能实现一个平台的多运动性能测试，操作复杂，且测试结果精度较低。因此，研制实现电机多运动加载实验的测试平台装置，具有重要的意义及经济价值。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是提出一种直线旋转电机的测试装置，旨在通过该测试平台，实现直线电机、旋转电机和直线旋转两自由度电机的动态性能测试。

技术方案：一种直线旋转电机动态性能测试装置，包括测试平台底座、第一底板、固定于测试平台底座右端上方的限位挡板、电机底座和直线旋转负载；被测直线旋转电机连通电机底座固定在第一底板左端上方，所述第一底板固定在测试平台底座上；被测直线旋转电机的输出轴通过联轴器与直线旋转负载连接；

所述直线旋转负载包括固定在第一底板右端上方的第二底板、转速转矩测试仪、第一旋转负载、滑块和滑轨、推力传感器、位移速度传感器和直线负载；所述转速转矩测试仪的输入端与被测直线旋转电机输出轴连接，所述转速转矩测试仪的输出端连接第一旋转负载；所述转速转矩测试仪和第一旋转负载固定在第二底板上，所述第二底板下安装有滑块，并安装在滑轨上，所述滑轨固定在所述第一底板上；所述第二底板面向电机底座一侧设置有位移速度传感器，所述第二底板面向限位挡板一侧连接有直线负载；

所述第二底板两端自上而下均开设有位置限制孔，所述位置限制孔延伸至测试平台底座内，将销钉插入位置限制孔，能够限制第二底板的滑动。

进一步的，所述电机底座正对第二底板的端面上设置有限位开关，第一底板正对限位挡板的端面上也设置有限位开关。

进一步的，所述第一旋转负载为磁粉制动器、直流发电机或者涡流测功机。

进一步的，所述直线负载为钢丝绳吊挂的砝码，或为钢丝绳、绕线器、变速箱与第二旋转负载的组合体，或为螺杆齿轮箱与第二旋转负载的组合体。

进一步的，所述的限位挡板设置在直线旋转负载的最大直线行程处。

本发明还提供一种利用所述的直线旋转电机动态性能测试装置实现的直线旋转电机动态性能测试方法，具体如下：

(1)当进行旋转运动测试时，将销钉插入位置限制孔限制第二底板的滑动，通过所述的第一旋转负载加载，并通过转速转矩测试仪读取转速和转矩，从而测试直线旋转电机的旋转运动带负载性能；

(2)当进行直线运动测试时，位置限制孔内不插销钉，通过所述的直线负载加负载，并通过推力传感器和位移速度传感器读取推力和位移速度，进而实现直线旋转电机的直线运动带负载性能测试；

(3)当进行螺旋运动测试时，位置限制孔内不插销钉，通过所述的第一旋转负载和直线负载同时加载，并读取转速转矩测试仪、推力传感器和位移速度传感器的数据，实现直线旋转电机的螺旋运动负载性能测试。

有益效果：

1)实现了直线、旋转和螺旋运动的同平台测量，提高了测试效率；

2)实现了螺旋运动在不同螺速、螺距下的电机带负载性能测试；

3)实现了直线旋转电机的三种运动模式的动态性能测试、测试装置结构简单、测量精度高、操作简单方便；

4)该装置检测信号均为数字信号，均可以通过数据采集器进行数据汇总方便数据整理和分析。

附图说明

图1为本发明的直线旋转电机测试装置实施例1结构示意图；

图2为本发明的直线旋转电机测试装置实施例2结构示意图；

图3为本发明的直线旋转电机测试装置实施例3结构示意图；

图4为本发明的直线旋转电机测试装置实施例4结构示意图；

图中有：1-1为测试平台底座，1-2为电机底座，2为被测直线旋转电机，3为联轴器，4为转速转矩测试仪，5-1为第一旋转负载，5-2为第二旋转负载，6为第一底板，7为推力传感器，8为限位挡板，9为销钉，10为砝码，11为滑块，12为位移速度传感器，13为第二底板，14为螺杆齿轮箱，15为限位开关，16为变速箱，17为绕线器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

一种直线旋转电机动态性能测试装置，包括测试平台底座1-1、第一底板6、固定于测试平台底座右端上方的限位挡板8、电机底座1-2和直线旋转负载；被测直线旋转电机2连通电机底座1-2固定在第一底板左端上方，所述第一底板固定在测试平台底座上；被测直线旋转电机2的输出轴通过联轴器与直线旋转负载连接；

所述直线旋转负载包括固定在第一底板右端上方的第二底板13、转速转矩测试仪4、第一旋转负载5-1、滑块11和滑轨、推力传感器7、位移速度传感器12和直线负载；所述转速转矩测试仪4的输入端与被测直线旋转电机2输出轴连接，所述转速转矩测试仪4的输出端连接第一旋转负载5-1；所述转速转矩测试仪4和第一旋转负载5-1固定在第二底板13上，所述第二底板13下安装有滑块11，并安装在滑轨上，所述滑轨固定在所述第一底板6上；所述第二底板13面向电机底座1-2一侧设置有位移速度传感器12，所述第二底板13面向限位挡板8一侧连接有直线负载；

所述第二底板13两端自上而下均开设有位置限制孔，所述位置限制孔延伸至测试平台底座内，将销钉9插入位置限制孔，能够限制第二底板的滑动。

所述电机底座1-2正对第二底板的端面上设置有限位开关，第一底板6正对限位挡板的端面上也设置有限位开关。所述的限位挡板8设置在直线旋转负载的最大直线行程处。

所述第一旋转负载5-1为磁粉制动器、直流发电机或者涡流测功机。所述第一旋转负载5-1为磁粉制动器、直流发电机或者涡流测功机。

实施例1，一种直线旋转电机动态性能测试装置，如图1所示；限采用砝码10作为直线负载，第一旋转负载5-1为磁粉制动器，具体测试方法如下：

1)该装置在进行旋转运动测试时，将销钉9插入位置限制孔限制第二底板13的滑动，给磁粉制动器通电，起动被测直线旋转电机做旋转运动，并通过转速转矩测试仪读取转速和转矩，记录各运行点数据，进而得到被测电机的旋转运动带负载性能。

2)该装置在进行直线运动测试时，位置限制孔内不插销钉，给钢丝绳挂起砝码10，起动被测直线旋转电机做直线运动，并通过推力传感器和位移速度传感器读取推力和位移速度，进而得到被测电机的直线运动带负载性能。

3)该装置在进行螺旋运动测试时，位置限制孔内不插销钉，给磁粉制动器通电，并挂上砝码，起动被测直线旋转电机做螺旋运动，并读取转速转矩测试仪、推力传感器和位移速度传感器的数据，得到被测电机做螺旋运动时的动态性能。

实施例2，一种直线旋转电机动态性能测试装置，如图2所示；采用卷线器17、变速箱16和旋转负载5-2组合构成直线负载，变速箱齿轮比为1：20，第二旋转负载5-2为磁粉制动器；第一旋转负载5-1为磁粉制动器，具体测试方法如下：

1)该装置在进行旋转运动测试时，将销钉9插入位置限制孔限制第二底板13的滑动，给第一旋转负载5-1通电，起动被测直线旋转电机做旋转运动，并通过转速转矩测试仪读取转速和转矩，记录各运行点数据，进而得到被测电机的旋转运动带负载性能。

2)该装置在进行直线运动测试时，位置限制孔内不插销钉，给第二旋转负载5-2通电，起动被测直线旋转电机做直线运动，钢丝绳带动装有卷线器的变速箱运动，并通过第二旋转负载5-2实现线性加载；通过读取推力传感器和位移速度传感器的数据，进而得到被测电机的直线运动带负载性能。

3)该装置在进行螺旋运动测试时，位置限制孔内不插销钉，给第一旋转负载和第二旋转负载同时通电，起动被测直线旋转电机做螺旋运动，不断调整负载值，并读取转速转矩测试仪、推力传感器和位移速度传感器的数据，得到被测电机做螺旋运动时的动态性能。

实施例3，一种直线旋转电机动态性能测试装置，如图3所示；采用砝码10作为直线负载，第一旋转负载5-1为涡流测功机，具体测试方法如下：

1)该装置在进行旋转运动测试时，将销钉9插入位置限制孔限制第二底板13的滑动，给涡流测功机通电，起动被测直线旋转电机做旋转运动，并通过转速转矩测试仪读取转速和转矩，记录各运行点数据，进而得到被测电机的旋转运动带负载性能。

2)该装置在进行直线运动测试时，位置限制孔内不插销钉，将砝码10放置在第二底板上，并计算此时被测电机直线运动所需克服的滑块摩擦力，起动被测直线旋转电机做直线运动，记录位移速度，改变砝码的重量重新计算摩擦力，再次起动直线电机，记录位移速度，进而实现被测直线电机的直线变负载运行性能。

3)该装置在进行螺旋运动测试时，位置限制孔内不插销钉，给第一磁粉制动器通电，在第二底板上放置砝码，起动被测直线旋转电机做螺旋运动，计算摩擦力，并读取转速转矩测试仪和位移速度传感器的数据，得到被测电机做螺旋运动时的动态性能。

实施例4，一种直线旋转电机动态性能测试装置，如图4所示；采用螺杆齿轮箱14和第二旋转负载5-2作为直线负载，第一旋转负载为磁粉制动器，具体测试方法如下：

1)该装置在进行旋转运动测试时，将销钉9插入位置限制孔限制第二底板13的滑动，给磁粉制动器通电，起动被测直线旋转电机做旋转运动，并通过转速转矩测试仪读取转速和转矩，记录各运行点数据，进而得到被测电机的旋转运动带负载性能。

2)该装置在进行直线运动测试时，位置限制孔内不插销钉，给第二旋转负载5-2通电，起动被测直线旋转电机做直线运动，螺杆齿轮箱将直线运动转变为旋转运动带动第二旋转负载运动，并通过第二旋转负载5-2实现线性加载；通过读取位移速度传感器的数据和换算第二旋转负载加载的扭矩得到位移速度和推力，进而得到被测电机的直线运动带负载性能。

3)该装置在进行螺旋运动测试时，位置限制孔内不插销钉，给第一旋转负载和第二旋转负载同时通电，起动被测直线旋转电机做螺旋运动，不断调整负载值，并读取转速转矩测试仪、推力传感器和位移速度传感器的数据，得到被测电机做螺旋运动时的动态性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。