非接触磁浮机构输出力测试设备及方法与流程

1.本发明涉及磁浮机构输出力测试技术领域。具体地，涉及一种非接触磁浮机构输出力测试设备及方法。


背景技术：

2.磁浮机构是一种利用磁悬浮技术实现无摩擦、高效率精密运动的机构。通常的磁浮机构包括有多个永磁体和两组正交的线圈，一组线圈水平绕制、另一组线圈垂直绕制。当两组线圈分别通入交流电流之后，将分别在水平和竖直方向产生电磁力(即洛仑兹力)，由此可以推动磁铁做水平和竖直方向的运动。
3.由于电磁场本身的非线性特性，导致激励电流与输出电磁力之间的特性存在明显的非线性。特别是当线圈的位置出现变化的条件下，输出电磁力的东西也产生相应的变化。因此，如何正确与严谨地评估磁浮机构的性能与效率，在多方向位移条件下的输出力测试成为关键所在。
4.《基于mts809的磁悬浮隔振器电磁力测量》中(自动化与仪表，2009-03-15)采用美国mts809电液伺服拉扭组合试验机对磁悬浮隔震器施加大小不同的载荷，通过将通入线圈电流和不通入线圈电力的力值相减，进而得到电磁力。这种方法不仅精度低，而且测量原理存在缺陷、偏差很大，更无法适用于精密型磁浮机构的测试。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种非接触磁浮机构输出力测试设备及方法。
6.根据本发明提供的一种非接触磁浮机构输出力测试设备，包括：支架部件、激励器部件、线圈部件、天平部件、移动台部件、测控电路部件以及计算单元；所述支架部件吊装于非接触磁浮机构输出力测试设备的顶部；可将待测的激励器可靠固定、保持不动，保证每次测量的位置一致性、提高测量重复性；所述激励器部件(即磁铁架)固定于支架的正下方，所述激励器部件的开口端向下，用于向线圈产生电磁场；所述线圈部件的下端置于天平的载物台之上，并且可靠固定，所述线圈部件的上端插入激励器的开口空间之中，产生电磁输出力；所述天平通过载物台与线圈可靠固定，由此可以实时动态测量线圈的电磁输出力大小；所述移动台部件设置于天平部件的下方，支撑并可以带动天平移动，从而实现不同方向位移条件下的输出力测试；所述测控电路部件设置于测量系统一侧，通过电缆与支架、线圈、天平和移动台连接，在计算单元的统一控制下实现全部的测量与控制过程；所述计算单元设置于测控电路部件一侧，通过电缆与测控电路相连，负责全部的控制与处理工作。
7.优选地，所述支架采用能够电控升降的支架。可以在计算机的控制下调节沿垂直方向的高度，从而可以调节线圈相对于激励器的垂直高度，测试在不同垂直高度条件下的输出力大小。
8.优选地，所述天平的精度能够达0.01mn级，保证测量精度，同时具有数字采集接
口，便于将测量结果实时传输到计算机中进行处理，实现实时动态测试。
9.优选地，所述移动台采用电控三维移动台，可以沿水平的两个方向和垂直方向移动，从而可以调节线圈相对于激励器的水平位置，测试在不同位置条件下的输出力大小。
10.优选地，所述测控电路部件包括：程控功率放大器；
11.所述程控功率放大器与计算单元相连。
12.优选地，所述测控电路部件还包括：数字电流表；
13.所述数字电流表与线圈部件相连；
14.所述数字电流表与程控功率放大器相连。
15.优选地，所述测控电路部件还包括：控制器；
16.所述控制器与计算单元相连。
17.优选地，所述测控电路部件还包括：驱动器；
18.所述驱动器与控制器相连；
19.所述驱动器与移动台部件相连。
20.优选地，所述测控电路部件还包括：采集器；
21.所述采集器与天平部件相连；
22.所述采集器与计算单元相连。
23.优选地，所述计算单元采用工业控制计算机，通过计算机的控制实现特定测点分布条件下的输出力测试。
24.根据本发明提供的一种非接触磁浮机构输出力测试方法，采用非接触磁浮机构输出力测试设备，进行非接触磁浮机构输出力测试。
25.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
26.1、本发明将线圈置于精密电子天平载物台之上，同时将电子天平置于一个三维精密运动平台之上，从而可以实现磁浮机构输出力的连续动态测量；
27.2、本发明可以在三维移动条件下进行动态实时测试；
28.3、本发明中，全部测控过程在计算机的统一控制下，经过测控电路完成操作，整个测试过程自动化完成，精度高、效率高。该方法同样可以推广应用于其他相关测试领域。
附图说明
29.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
30.图1是本发明的磁浮机构输出力测试系统组成示意图；
31.图2是本发明的测控电路组成示意图；
32.图3是本发明的一种测点分布示意图；
33.图中，1-固定架，2-激励器，3-线圈，4-天平，5-移动台，6-测控电路，7-计算机。
具体实施方式
34.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明
的保护范围。
35.如图1-3，本发明的磁浮机构输出力测试系统的，所述的测试系统由支架1、激励器2、线圈3、天平4、移动台5、测控电路6、计算机7几个部分构成，如图1所示，其中：
36.所述的支架1吊装于测试现场的顶部，可将待测的激励器2可靠固定、保持不动，保证每次测量的位置一致性、提高测量重复性；
37.所述的激励器2(即磁铁架)固定于支架1的正下方，其开口端向下，用于向线圈3产生电磁场；
38.所述的线圈3的下端置于天平4的载物台之上，并且可靠固定，上端插入激励器2的开口空间之中，产生电磁输出力；
39.所述的天平4通过载物台与线圈3可靠固定，由此可以实时动态测量线圈3的电磁输出力大小；
40.所述的移动台5至于天平4的下方，支撑并可以带动天平4移动，从而实现不同方向位移条件下的输出力测试；
41.所述的测控电路6置于测量系统一旁，通过电缆与支架1、线圈3、天平4和移动台5连接，在计算机7的统一控制下实现全部的测量与控制过程；
42.所述的计算机7置于测控电路6一旁，通过电缆与测控电路6相连，负责全部的控制与处理工作。
43.本发明的磁浮机构输出力测试系统的，所述的支架1是可以电控升降的，可以在计算机7的控制下调节沿垂直方向的高度(即图1中的z向高度)，从而可以调节线圈3相对于激励器2的垂直高度，测试在不同垂直高度条件下的输出力大小。
44.本发明的磁浮机构输出力测试系统的，所述的天平4是精密电子天平，精度可达0.01mn级，保证测量精度，同时具有数字采集接口(例如rs-485接口，usb接口)，便于将测量结果实时传输到计算机7中进行处理，实现实时动态测试。
45.本发明的磁浮机构输出力测试系统的，所述的移动台5是电控三维移动台，可以沿水平的两个方向和垂直方向移动(即x向、y向与z向位移)，从而可以调节线圈3相对于激励器2的位置，测试在不同位置条件下的输出力大小。
46.本发明的磁浮机构输出力测试系统的，所述的测控电路6包含有程控功率放大器、数字电流表、控制器、驱动器、采集器，如图2所示，从而实现控制与测量功能。
47.本发明的磁浮机构输出力测试系统的，所述的计算机7为工业控制计算机，通过计算机7的控制实现特定测点分布条件下的输出力测试。如图3所示，通过支架1的z向高度调节与移动台5的水平x向和y向调节，可以依次实现从o点到g点的输出力测试。
48.本发明提出一种可以非接触磁浮机构输出力测试系统，将线圈置于精密电子天平载物台之上，同时将电子天平至于一个三维精密运动平台之上，从而可以实现磁浮机构输出力的连续动态测量，并且可以在三维移动条件下进行动态实时测试。全部测控过程在计算机的统一控制下，经过测控电路完成操作，整个测试过程自动化完成，精度高、效率高。该方法同样可以推广应用于其他相关测试领域。
49.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须
具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
50.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。