专利名称：单边型直线感应电机动推力与垂向力测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及单边型直线感应电机(SLIM)动态性能测试，特别是涉及应用在直线电机地铁的直线电机动态性能的测试。
背景技术：
直线电机轨道交通系统作为一种新型的城市轨道交通系统在世界范围内正越来越广泛地得到应用。随着世界上多条直线电机地铁的开通和广州地铁4号线和北京奥运机场线先后决定采用直线电机轨道交通系统以来，直线电机技术特别是SLIM技术正越来越受到人们的关注。
但就目前而言，SLIM的性能测试世界上还没有统一的标准，世界上各国甚至是各个研究机构都采用各自不同的测量方式。目前世界上对SLIM的各种测试方式归纳起来存在一下问题1、在动推力测试方面，大都采用轮轨支撑方式利用负载法模拟SLIM的动推力特性或利用加速度法根据电机的加速度来推算直线电机的动推力，因为轮轨的摩擦阻力，电机的动推力就无法精确测量(日本九州大学藤井研究室也采用无接触方式测量SLIM的动推力，但无法测量SLIM的垂向力)；2、在垂向力测试方面，一般是根据SLIM的电流，气隙等参数通过理论公式来计算，到目前为止未见一套能测试SLIM垂向力的装置。在直线电机地铁中，电机的垂向力是一个很重要的运行参数，它会影响到电机次级板的安装强度选择，运行阻力计算等因素。而且由于垂向力的未知，如果采用轮轨方式在动推力测试方面由于轮轨的摩擦阻力难以精确测量，所以动推力也很难精确测量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是利用磁悬浮原理在不同气隙情况下精确测量SLIM动推力的同时方便的通过电流与垂向力的一一对应关系，计算出垂向力的大小。
本发明的技术方案如下单边型直线感应电机动推力与垂向力测试装置，其特征是，该装置包括导轨部分、悬浮小车、位置传感器和气隙传感器。
所述的导轨部分，它由顶板、保护板、连接板、SLIM次级连接成；其间的连接连接板通过螺钉将顶板和SLIM次级连接在两端；两块保护板布置在连接板的两侧，其长直角边的端头与顶板螺钉连接；所述的悬浮小车，它由SLIM初级、支撑板、电磁铁、连接柱、纯铁铁芯、永久磁铁、底座连接成；其间的连接连接柱的两端分别通过螺钉与支撑板和底座相连接；电磁铁、纯铁铁芯、永久磁铁(11)用胶粘接在一起，构成混合磁铁，然后再用胶粘接在底座的两边；最后将SLIM初级用螺钉连接在支撑板上；所述的位置传感器，固定在一侧的保护板的内侧，SLIM次级之下10cm处，与顶板平行放置；所述的两个气隙传感器，分别固定在两组电磁铁顶端往下1.8cm处。
本发明的有益效果1.悬浮系统在稳态运行时只需要很小的悬浮电流，可以实现大幅度节能。
2.可是实现完全无接触的测试SLIM的动推力，所以测试结果更精确。
3.只需计算电磁铁提供的电磁力就可知道直线电机的垂向力大小。
4.同一套装置可以测量很多规格的SLIM，安装方便。
5.只需改变控制电路的参数就可方便的测量不同气隙下SLIM的动推力与垂向力。
图1单边型直线感应电机动推力与垂向力测试装置结构示意图。
图2单边型直线感应电机动推力与垂向力测试装置导轨部分B-B视图。
图3单边型直线感应电机动推力与垂向力测试装置导轨部分主视图。
图4单边型直线感应电机动推力与垂向力测试装置导轨部分附视图。
图5单边型直线感应电机动推力与垂向力测试装置导轨部分A-A视图。
图6磁悬浮小车的D-D视图。
图7磁悬浮小车的主视图。
图8磁悬浮小车的C-C视图。
图9磁悬浮小车的E-E视图。
图10底座的主视视图。
图11底座的F-F视图。
图12底座与连接柱、支撑板的装配图的主视图。
图13底座与连接柱、支撑板的装配图的G-G视图。
图14底座与连接柱、支撑板的装配图的侧视图。
图15支架的主视图。
图16支架的俯视图。
图17支架的侧视图。
图18悬浮系统控制框图。
图中顶板1，保护板2，连接板3，单边型直线感应电机次级4，位置传感器5，单边型直线感应电机初级6，支撑板7，电磁铁8，连接柱9，纯铁铁芯10、永久磁铁11，底座12，气隙传感器13，支架14，悬浮气隙15，直线电机气隙16。
具体实施例方式
以附图为实施方式对本发明作进一步说明本发明是利用磁悬浮原理对单边型直线感应电机进行完全无接触的测试，同时测量电机的动推力与垂向力。
单边型直线感应电机动推力与垂向力测试装置的技术方案该装置包括导轨部分、悬浮小车、位置传感器5、气隙传感器13及支架14。
所述的导轨部分，见图1～5，它由顶板1、保护板2、连接板3、SLIM次级4连接而成。其间连接连接板3通过螺钉按如图2所示的方式，将顶板1和SLIM次级4连接在两端，其中连接板3数量、位置均按SLIM次级4的安装孔设计；两块保护板2布置在连接板3的两侧，其长直角边的端头与顶板1螺钉连接。
所述的悬浮小车，见图6～14，它由SLIM初级6、支撑板7、电磁铁8、连接柱9、纯铁铁芯10、永久磁铁11、底座12连接成。见图6～14，其间的连接连接柱9的两端分别通过螺钉与支撑板7和底座12相连接；电磁铁8、纯铁铁芯10、永久磁铁11用胶粘接在一起，构成混合磁铁，然后再用胶粘接在底座12的两边；最后将SLIM初级6用螺钉连接在支撑板7上，支撑板7的螺纹孔位置按SLIM初级6的安装孔设计。
所述的位置传感器5，固定在一侧的保护板2的内侧，SLIM次级4之下10CM处，与顶板平行放置。
所述的两个气隙传感器13，分别固定在两组混合磁铁中电磁铁8的一端，在电磁铁8顶端往下1.8cm处。
单边型直线感应电机的气隙16为4～8mm，悬浮气隙15为12～16mm单边型直线感应电机的动推力与垂向力测试的步骤首先设定待测的SLIM气隙值，将磁悬浮小车调整到相应的位置(即悬浮气隙为直线电机气隙值加8mm)，然后给由电磁铁与永久磁铁组成的混合磁铁上电，通过DSP来控制电磁铁8的电流，利用混合悬浮磁铁的电磁吸引力使整个悬浮小车稳定悬浮(即定气隙悬浮)。然后给SLIM初级6通电，当SLIM启动后，会产生一定的垂向力，相当于悬浮小车的重量改变，悬浮气隙有变大或变小的趋势。系统通过电流传感器和气隙传感器检测出这种趋势，然后经过信号处理电路与滤波电路，再通过DSP控制板的AD信号处理电路把模拟量转换为数字量，经过在DSP的CPU上计算，来改变DSP程序控制器输出的PWM脉冲，再经过接口、互锁电路来改变控制电磁铁电流的斩波器的脉冲宽度即占空比的大小，而改变通过电磁铁的电流使悬浮小车在恒定气隙下稳定悬浮。此时电磁铁的悬浮电流所产成的电磁吸引力变化就是SLIM垂向力的变化。与此同时，通过安装在保护板2上的位置传感器5计算出SLIM的加速度变化，进而计算出SLIM的动推力变化。
权利要求
1.单边型直线感应电机动推力与垂向力测试装置，其特征是，该装置包括导轨部分、悬浮小车、位置传感器(5)和气隙传感器(13)；所述的导轨部分，它由顶板(1)、保护板(2)、连接板(3)、SLIM次级(4)连接成；其间的连接连接板(3)通过螺钉将顶板(1)和SLIM次级(4)连接在两端；两块保护板(2)布置在连接板(3)的两侧，其长直角边的端头与顶板(1)螺钉连接；所述的悬浮小车，它由SLIM初级(6)、支撑板(7)、电磁铁(8)、连接柱(9)、纯铁铁芯(10)、永久磁铁(11)、底座(12)连接成；其间的连接连接柱(9)的两端分别通过螺钉与支撑板(7)和底座(12)相连接；电磁铁(8)、纯铁铁芯(10)、永久磁铁(11)用胶粘接在一起，构成混合磁铁，然后再用胶粘接在底座(12)的两边；最后将SLIM初级(6)用螺钉连接在支撑板(7)上；所述的位置传感器(5)，固定在一侧的保护板(2)的内侧，SLIM次级(4)之下10CM处，与顶板平行放置；所述的两个气隙传感器(13)，分别固定在两组电磁铁(8)顶端往下1.8CM处。
全文摘要
本发明公开了一种单边型直线感应电机动推力与垂向力测试装置，该装置由导轨部分、悬浮小车、位置传感器(5)和气隙传感器(13)装配后支撑在支架(14)上。导轨部分的连接板(3)通过螺钉将顶板(1)和SLIM次级(4)连接在两端；两块保护板(2)通过螺钉固定在连接板(3)的两侧；悬浮小车的连接柱(9)的两面端分别通过螺钉与支撑板(7)和底座(12)连接；电磁铁(8)、纯铁铁芯(10)、永久磁铁(11)用胶粘接构成混合磁铁，用胶粘接在底座的两边；SLIM初级(6)用螺钉连接在支撑板(7)上；位置传感器，固定在一侧的保护板内侧，SLIM次级下10CM处；两个气隙传感器，分别固定在两组电磁铁(8)的一端。
文档编号G01R31/00GK1948987SQ20061011457
公开日2007年4月18日 申请日期2006年11月16日 优先权日2006年11月16日
发明者杨中平, 郑琼林, 游小杰, 胡广艳, 孙湖, 黄先进, 郝瑞祥, 张利伟, 林飞 申请人:北京交通大学