一种直线电机性能测试实验台的制作方法

本实用新型涉及一种直线电机性能测试装置，主要应用于圆筒式直线电机的发电功率和效率的测试，属于直线电机性能测试技术领域。

背景技术：

圆筒式直线电机主要分为动磁式、动铁式和动圈式三种，主要应用于自由活塞式发动机，实现机械能转化为电能。在自由活塞式发动机中，直线电机的效率对整机效率提升起着至关重要的作用，因此，需要专用的直线电机实验台对直线电机的效率进行测试，便于提高直线电机的设计。

由于自由活塞式斯特林发动机的往复运动频率较高，通常在30～100Hz范围内，要想在直线电机工作频率下测试其性能，对测试试验台的设计要求较高，目前普通的试验台不能满足高频往复振荡下的振动冲击要求。

因此，有必要设计一种结构简单、可靠性高和振动小的试验平台对直线电机的性能进行测试。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种直线电机性能测试实验台，通过测量直线电机输出电压、电流，以及伺服电机的输入功率等参数，进而间接测量直线电机的发电功率和效率，该实验台具有结构简单、运行可靠、测量方便、精度高的特点。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种直线电机性能测试实验台，包括机座、伺服电机和监控装置，其特征在于：还包括：曲轴，连杆，活塞杆，平衡机构；所述的曲轴由伺服电机连接驱动；在所述伺服电机的两侧，呈水平直线各对置设置有一副连杆、活塞杆驱动机构；在所述伺服电机一侧，所述的连杆的一端与伺服电机驱动的曲轴连接，另一端与所述活塞杆的一端可转动地连接；活塞杆与待测试的直线电机连接；在所述伺服电机另一侧，所述的连杆的一端与所述伺服电机驱动的曲轴连接，另一端与所述活塞杆的一端可转动地连接；活塞杆与一平衡机构连接，用于平衡直线电机往复运动产生的轴向惯性力。

本技术方案中，通过在机座两侧设置的一对活塞杆，以及用于连接活塞杆和伺服电机的一对连杆，实现伺服电机与活塞杆的连接，并通过活塞杆与待测直线电机的连接，使其伺服电机转动时通过连杆带动活塞杆做往复运动，目的是带动待测直线电机做往复运动。同时将一对连杆以对置式的方式设置能够有效地抵消直线电机往复运动的惯性力，降低台位振动。这样通过测量直线电机输出的电压和电流即可算出发电输出功率，再测量伺服电机的输入功率等参数，可推算出直线电机的发电效率，不仅结构简单、且可靠性高和振动小。

优选地，所述直线电机包括定子和动子，所述定子通过连接件与所述机座连接，所述动子套设在所述活塞杆上，并被所述活塞杆带动相对所述定子作往复运动。

本技术方案中，通过直线电机的定制与机座的连接，而动子与活塞杆的连接，使得活塞杆在做往复运动的时候带动动子一起做往复运动，这样通过测量直线电机输出的电压和电流即可算出发电输出功率，再测量伺服电机的输入功率等参数，可推出直线电机的发电效率。

优选地，所述曲轴用于连接左右连杆的曲拐夹角为180°。

将曲轴的曲拐夹角设置为180°，目的是使得曲轴在对置设置的一对连杆的一直线上，可以保证连杆的一端端部绕曲轴转动的同时，整个连杆只能做左右方向上的往复运动。

优选地，所述机座的两侧各设置有一对直线轴承，直线轴承用于支撑直线电机和平衡机构，并与所述机座连接。

在机座的每一侧上设置一对直线轴承，且一对直线轴承分设在直线电机的两侧，并与机座连接，目的是通过一对直线轴承可以为活塞杆起到导向作用，还可以防止直线电机从活塞杆上脱落下来，保证直线电机的连接稳定性。

优选地，在所述机座上设有用于嵌入所述直线轴承的导向孔，且所述直线轴承套设在所述活塞杆上，使其所述活塞杆的一端位于所述机座内侧，并与所述连杆连接，另一端位于所述机座外侧，并与所述直线电机或平衡机构连接。

本技术方案中，通过设置的直线轴承嵌入机座两侧的导向孔内，实现对活塞杆往复运动的方向进行导向，避免在高频率的往复运动先发生偏移。

本实用新型提供的一种直线电机性能测试实验台，能够带来以下一种有益效果：

1、本实用新型中，通过对置设置的一对连杆，实现一对活塞杆与伺服电机的连接，同时将活塞杆与待测直线电机进行连接，使得在伺服电机旋转运动下，通过连杆带动活塞杆做往复运动，并使其待测直线电机同时做往复运动。这样通过测量直线电机输出的电压和电流即可算出发电输出功率，再测量伺服电机的输入功率等参数，可推出直线电机的发电效率。

2、本实用新型中通过对置式的设置方式，保证两侧的往复运动质量相同，能抵消往复惯性力，从而降低振动。

3、本实用新型中，通过一对连杆的一端与伺服电机上的曲轴转动连接，另一端通过活塞销与活塞杆的端部进行连接，实现旋转运动向直线运动转换，且结构简单，稳定性高。

4、本实用新型连杆的一端与曲轴之间通过设置滚动轴承进行连接，减小两者转动时相互之间的摩擦力，延长其使用寿命。

5、本实用新型通过设置的直线轴承与机座上设置的导向孔连接，不仅为活塞杆的往复运动提供了方向的导向作用，还可以避免活塞杆在高频率的往复运动时发生折断现象，进一步的延长使用寿命。

6、本实用新将直线电机的定子与机座连接，而动子与活塞杆连接，实现活塞杆做往复运动时，带动动子做同步的往复运动，通过伺服电机的功率可以简单地计算出直线电机的发电效率，从而判断直线电机的性能。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种直线电机性能测试实验台的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型直线电机性能测试实验台的结构示意图；

图2是本实用新型直线电机性能测试实验台另一角度的立体结构示意图。

附图标号说明：

伺服电机100；曲轴101；活塞销102；滚动轴承103；

机座200；活塞杆300；连杆400；

直线电机500；定子501；动子502；

直线轴承600。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

本实用新型的实施例一中，参看图1所示，一种直线电机性能测试实验台，包括机座200、伺服电机100和监控装置(图中未标示)，还包括曲轴101，连杆400，活塞杆300，平衡机构(图中未标示)。其中，曲轴101由伺服电机100连接驱动，在伺服电机100的两侧，呈水平直线各对置设置有一副连杆400、活塞杆驱动机构；以及设置在机座200两侧的一对活塞杆300，同时伺服电机100通过两侧对置设置的一对连杆400与一对活塞杆300进行连接。所述连杆400的一端与伺服电机100的输出轴可转动地连接，而另一端与对应的活塞杆300的端部进行可转动的连接。

见图1所示，在上述左侧的活塞杆300上连接有待测试的直线电机500，而右侧的活塞杆300上设置有一平衡机构，平衡机构用于平衡直线电机500往复运动产生的惯性力。具体的设置方式可以根据实际需求而定，只要保证一对活塞杆300上受到的压力相等即可。

实际运用时，将活塞杆300与待测直线电机500连接，这样在伺服电机100转动时，通过连杆400带动活塞杆300做往复运动，从而驱动待测直线电机500做往复运动。进而通过伺服电机100的功率，计算出待测直线电机500的发电功率等参数。

在本实施例二中，一对连杆400与伺服电机100的连接方式有多种，本申请中优选地，在伺服电机100上设置一曲轴101，曲轴101的一端向外延伸用于与一对连杆400的一端转动连接，，目的是通过曲轴101的转动带动连杆400带动活塞杆300往复运动。

在本实施例二中，优选地，在连杆400的一端套设在曲轴101上，而另一端通过一活塞销102与活塞杆300的一端端进行可转动地连接，这样可以使得连杆400在曲轴101的驱动下，可以驱动活塞杆300作往复运动。

在本实施例二中，优选地，将连杆400套设在曲轴101上的一端通过一滚动轴承103进行连接，具体安装时，将滚动轴承103套设在曲轴101上，再将连杆400的一端套设在滚动轴承103上，利用设置的滚动轴承103可以将曲轴101与连杆400的滑动摩擦转化成滚动摩擦，避免两者之间摩擦力过大，导致磨损，进而影响使用寿命。当然上述的轴承采用滑动轴承也是可以的。

在本实施例二中，优选地，将曲轴101用于连接左右连杆400的曲拐夹角设置为180°，这样可以平衡左右部件产生的往复惯性力，进一步的提高测试时结构的稳定性，同时减小整个平台的振动。

在本实施例三中，进一步的机座200的两侧各设置有一对直线轴承600，一对直线轴承600分别用于支撑直线电机500和平衡机构，并与机座200连接。同时在机座200的两侧设有用于嵌入直线轴承600的导向孔。具体安装时，在机座200的两侧均设置导向孔，将一对直线轴承600套设在一对活塞杆300上后，分别嵌设在两侧的导向孔中，使其活塞杆300的一端位于机座200内侧，并与连杆400连接，另一端位于机座200外侧，并与直线电机500连接。应说明的是，内、外侧是以靠近伺服电机100的一侧为内侧，而安装直线电机500的一侧为外侧，见图1所示，仅是示意性的说明。

在本实施例三中，优选地，将导向孔的开孔方向与活塞杆300的轴线平行，这样能够满足导向孔对活塞杆300运动方向的导向作用，同时在满足导向作用的基础上，还满足活塞杆300往复运动的顺畅性，避免活塞杆300运动频率过高发生折断。

在本实施例四中，进一步的在机座200的每一侧上均设置一对直线轴承600，且将一对直线轴承600分设在直线电机500的两侧，同时与机座200连接，目的是使得直线轴承600起到导向作用的基础上，将直线电机500限定在一定的范围之内，避免往复运动的过程中直线电机500从活塞杆300上脱落下来，提高运行的稳定性。具体的将机座200两侧的一对直线轴承600均与机座200固定连接即可，具体的连接方式本申请中，不再一一赘述，保证连接的稳定性即可。

本实用新型作为一个具体的实施例，其中设置的直线电机500包括了定子501和动子502。实际安装时，将定子501通过连接件与机座200连接，而动子502套设在活塞杆300上即可，使其定子501与机座200准确定位，以保证直线电机500在直线运动过程中动子502与定子501不产生干涉，测量时动子502被活塞杆300带动并相对定子501作往复运动，使其两者保持同步。其中，用于连接的连接件为螺栓、螺钉等均可。

此外，还设置有一试验台监控装置，用于对试验台进行起动、运行、停车控制，以及执行报警、数据测试、显示、数据记录和打印等功能。

应说明的是，本实用新型能够对圆筒式动磁式、动铁式和动圈式三种类型的直线电机500进行性能测试，测试不同类型的直线电机500性能只需更改相关接口(活塞杆300的直径)尺寸即可，动子502和定子501的固定方式不变。只要是对置式试验台方案均落入本专利保护的范围。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。