专利名称：直线电机的测试装置及测试方法
技术领域：
本发明属于工业测试技术领域，涉及一种测试装置，尤其涉及一种直线电机的 测试装置；此外，本发明还涉及上述直线电机的测试装置的测试方法。
背景技术：
目前，直线电机及其驱动器的生产技术和应用技术在工业发达国家正处于发展 阶段，并作为一种崭新的进给方式呈现出极大的生命力，西方国家已有十多个著名的公 司生产不同种类和型号的直线电机及驱动器。 美国Anorad公司是世界上最大的直线电机供应商之一，从二十世纪八十年代初 开始研制直线电机，主导产品是正弦波永磁交流直线电机和方波无刷直流直线电机，其 应用的典型实例是二十世纪九十年代为美国Ingersoll铣床公司生产的高速卧式加工中心 HVM800和X.Y.Z轴均采用永磁式同步直线伺服电动机驱动的HVM600.其最大进给速度 为76.2m/min，加速度为l-1.5g。这轰动了当时的国际机床界，被誉为世界机床技术的新 高峰。 美国的Kollmorgen公司是世界上著名的工业运动控制厂家，其提供的永磁式 直线伺服电机有两大类型.一种是动子无铁心结构，具有极高的动态性能，在速度低于 60um/min时仍然能平滑运动。另一种是动子有铁心结构，可获得高达8000N推力。由 于永磁体采用了模块化设计，定子的长度可根据用户需要加长，可达到1000mm以上， 最高速度可达300m/min。日本三井精机公司生产的高速工具磨床，采用直线电机驱动Z 轴，其上下移动的频率可达400次/min(行程为25mm)，最高加速度为2.3g。
日本sodick公司将直线电机应用于电火花机床，推出了装配直线电机的AQ系列 电火花成形机和线切割机。可在O.OOOlmm的控制当量的条件下将轴的运动速度提高到 36m/min，最大加速度达到1.2g。这样的技术指标使新一代的电火花成形机兼具了高速度 和精加工的综合条件，使电火花成形加工的性能有了较大的提高，在电加工界引起了很 大反响。德国的Siemens公司的永磁式直线同步电机最大移动速度可达200m/min，最大 推力可达6600N，最大位移504mm，适用于高速铣床、曲轴车床、超精密车床、磨床、 激光车床等。 直线电机直接驱动的飞速发展使一些不生产直线电机控制系统和驱动装置的厂 家与电机制造厂进行合作，开发生产直线电机配套系统的驱动装置.例如Fanuc公司和 美国电机制造厂Anoardlnc之间的合作关系。另外一些公司，如美国Anorad公司和德 国Siemens公司合作，他们专门定义了 CNC和伺服系统与直线电机的性能和接口特性。 德国Indramat公司在其数字化智能直线电机伺服驱动器中引进了先进的国际化、开放式 SERCOS(Serial Real-time Communication System)接口标准，使得位置闭环控制在驱动器 内部完成。总的来说，作为高速加工中心的新一代的直线电机伺服技术，在国外己进入工业应用阶段。但国内直线电机的研究和应用尚处于起步阶段，大多数研究停留在仿真和 试验阶段，试验数据非常有限，缺乏对比资料和生产经验，与国外相比差距很大。由于 关键的直线电机伺服技术主要掌握在少数直线电机和伺服控制装置制造商手中，并视为 商业机密，技术封锁和技术保密使能够查阅的资料少之又少；要发展我国的高速加工中 心和高速运输，建立相关产业，就必须走自己研究开发的道路。因此，直线电机及其测 试装置及测试方法的自主研发势在必行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种直线电机的测试装置，可完成直线电 机的输出推力及效率测试、速度与加速度测试、发热测试等各项测试。
同时，本发明还提供上述测试装置的测试方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案 —种直线电机的测试装置，该测试装置包括伺服驱动器、计算机、热传感器、 压力传感器。伺服驱动器用以对所述直线电机的转速、转矩、电流、功率进行检测和记 录；计算机用以根据所述伺服驱动器记录的直线电机的转速参数计算加速度；热传感器 用以检测所述直线电机的温度；压力传感器用以检测所述直线电机的推力。
作为本发明的一种优选方案，所述伺服驱动器中包括参数检测模块，用以获取 所述直线电机的转速、转矩、电流、功率参数。 作为本发明的一种优选方案，所述测试装置还包括用以固定直线电机的基座、 设置于该基座上部的光栅、设置于基座上方的止推器；所述压力传感器装在所述止推器 上。 —种直线电机的测试装置，该测试装置包括用以固定直线电机的基座、设置 于该基座上部的光栅、设置于基座上方的止推器、装在止推器上的压力传感器、热传感 器、伺服驱动器、计算机；所述伺服驱动器用以对所述直线电机的转速、转矩、电流、 功率进行检测和记录；所述伺服驱动器中包括参数检测模块，用以获取所述直线电机的 转速、转矩、电流、功率参数；所述计算机用以根据所述伺服驱动器记录的直线电机的 转速参数计算加速度；所述热传感器用以检测所述直线电机的温度；所述压力传感器用 以检测所述直线电机的推力。 利用上述测试装置的测试方法，该测试方法包括如下步骤 A、利用伺服驱动器对所述直线电机的转速、转矩、电流、功率进行检测和记 录； B、利用计算机、根据所述伺服驱动器记录的直线电机的转速参数计算加速 度； C、利用热传感器检测所述直线电机的温度；
D、利用压力传感器检测所述直线电机的推力。 作为本发明的一种优选方案，步骤A中，所述伺服驱动器中包括参数检测模 块，用以获取所述直线电机的转速、转矩、电流、功率参数。 本发明的有益效果在于本发明提出的直线电机的测试装置及方法，可完成直 线电机的输出推力及效率测试、速度与加速度测试、发热测试等各项测试。
图1为本发明直线电机的测试装置的组成示意图。
图2为本发明直线电机的测试方法的流程图。
具体实施例方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一 请参阅图l，本发明揭示了一种直线电机的测试装置，该测试装置包括用以 固定直线电机的基座ll、设置于该基座11上部的光栅12、设置于基座ll上方的止推器 13、装在止推器上的压力传感器14、热传感器15、霍尔传感器16、伺服驱动器23、计算 机22。所述伺服驱动器23、计算机22设置于一工作台21上。所述热传感器15、霍尔 传感器16设置于电机的初级31上，所述止推器13、压力传感器14与电机次级32连接。
所述伺服驱动器23用以对所述直线电机的转速、转矩、电流、功率进行检测和 记录；所述伺服驱动器中包括参数检测模块，用以获取所述直线电机的转速、转矩、电 流、功率参数。 所述计算机22用以根据所述伺服驱动器记录的直线电机的转速参数计算加速 度。所述热传感器15用以检测所述直线电机的温度；所述压力传感器14用以检测所述 直线电机的推力。 以上介绍了本发明揭示的直线电机的测试装置，本发明在揭示上述测试装置的 同时还揭示上述测试装置的测试方法；请参阅图2，本发明直线电机的测试方法包括如 下步骤 步骤A、利用伺服驱动器对所述直线电机的转速、转矩、电流、功率进行检测 和记录；所述伺服驱动器中包括参数检测模块，用以获取所述直线电机的转速、转矩、 电流、功率参数。 步骤B、利用计算机、根据所述伺服驱动器记录的直线电机的转速参数计算加 速度； 步骤C、利用热传感器检测所述直线电机的温度；
步骤D、利用压力传感器检测所述直线电机的推力。 综上所述，本发明提出的直线电机的测试装置及方法，可完成直线电机的输出 推力及效率测试、速度与加速度测试、发热测试等各项测试。
实施例二 本实施例中，直线电机测试装置的测试内容包括直线电机输出推力及效率测 试、直线电机速度与加速度测试、直线电机发热测试。 本发明直线电机测试装置可测试相当于Kollmorgen的IC11-IC55系列有铁芯自冷 或水冷直线电机。 宽度15、 30、 50、 75、 100、 200、 250mm ;
长度64、 128、 256、 512、 1024、 2048mm ;
推力测试范围73-15625N。
本实施例中，直线电机测试装置包括
(l)2048mm海德汉光栅LS186 ; (2)天沐压力传感器1吨2只、二合一转换器(或500kg4只，四合一转换器)和 显示器； (3)温度传感器； (4)工控计算机及数据采集卡IK220和操作台；
(5)配重10、 10、 20、 50、 100、 200kg各一块；
(6)基座，长度2m。 上述直线电机测试装置的测试方法如下 (l)利用伺服驱动器CD的MOTIONLINK软件环境对转速、转矩、电流、功率进
行检测和记录。 (2)利用电机的热传感器检测电机的温度。 (3)利用记录的速度参数计算加速度。 (4)利用装在止推器上的压力传感器检测电机推力。 这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施 例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来 说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离 本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及 用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所 披露的实施例进行其它变形和改变。
权利要求
一种直线电机的测试装置，其特征在于，该测试装置包括伺服驱动器，用以对所述直线电机的转速、转矩、电流、功率进行检测和记录；计算机，用以根据所述伺服驱动器记录的直线电机的转速参数计算加速度；热传感器，用以检测所述直线电机的温度；压力传感器，用以检测所述直线电机的推力。
2. 根据权利要求1所述直线电机的测试装置，其特征在于所述伺服驱动器中包括参数检测模块，用以获取所述直线电机的转速、转矩、电 流、功率参数。
3. 根据权利要求1所述直线电机的测试装置，其特征在于所述测试装置还包括用以固定直线电机的基座、设置于该基座上部的光栅、设置于 基座上方的止推器；所述压力传感器装在所述止推器上。
4. 根据权利要求1所述直线电机的测试装置，其特征在于 所述计算机为工控机。
5. —种直线电机的测试装置，其特征在于，该测试装置包括用以固定直线电机的 基座、设置于该基座上部的光栅、设置于基座上方的止推器、装在止推器上的压力传感 器、热传感器、伺服驱动器、计算机；所述伺服驱动器用以对所述直线电机的转速、转矩、电流、功率进行检测和记录； 所述伺服驱动器中包括参数检测模块，用以获取所述直线电机的转速、转矩、电流、功 率参数；所述计算机用以根据所述伺服驱动器记录的直线电机的转速参数计算加速度； 所述热传感器用以检测所述直线电机的温度； 所述压力传感器用以检测所述直线电机的推力。
6. 利用权利要求1至5之一所述测试装置的测试方法，其特征在于，该测试方法包括 如下步骤A、 利用伺服驱动器对所述直线电机的转速、转矩、电流、功率进行检测和记录；B、 利用计算机、根据所述伺服驱动器记录的直线电机的转速参数计算加速度；C、 利用热传感器检测所述直线电机的温度；D、 利用压力传感器检测所述直线电机的推力。
7. 根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于步骤A中，所述伺服驱动器中包括参数检测模块，用以获取所述直线电机的转速、 转矩、电流、功率参数。
全文摘要
本发明揭示一种直线电机的测试装置及测试方法，该测试装置包括伺服驱动器、计算机、热传感器、压力传感器。伺服驱动器用以对所述直线电机的转速、转矩、电流、功率进行检测和记录；计算机用以根据所述伺服驱动器记录的直线电机的转速参数计算加速度；热传感器用以检测所述直线电机的温度；压力传感器用以检测所述直线电机的推力。本发明提出的直线电机的测试装置及方法，可完成直线电机的输出推力及效率测试、速度与加速度测试、发热测试等各项测试。
文档编号G01R31/34GK101692118SQ20091019737
公开日2010年4月7日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者刘军, 齐亮 申请人:上海电机学院;上海电气集团股份有限公司中央研究院