一种小型直线电机测试用台架的制作方法

本实用新型涉及电机测试领域，尤其涉及一种小型直线电机测试台架

背景技术：

直线电机是一种电子机械装置，借助电能作直线运动，能够驱动机械负载，进行直线运动；直线电机具有重量轻，磁阻力小，定位精确度高等优点，是一种高效节能电机，已经越来越引起人们的重视，加工制造技术也日趋成熟。直线电机因为自身具有独特的优越性，在机械加工、精密控制及交通运输等领域得到了广泛应用。

在现代控制技术的发展下，直线电机的发展和应用得到了进一步提升。为了提高直线电机在使用过程中的可靠性，因此，在完成电机设计后进行台架试验是必不可少的。

一般传统电机的测试台架调节装置较复杂，传统台架只针对特定电机进行匹配安装测试，多数针对的是旋转电机。在现有的直线电机作动装置测试台架中，结构都相对复杂，体积大，且只是对特定的测试电机进行设计的，通用性较差。对不同规格的电机进行测试的时候，拆卸和更换与被测小型直线电机配合性也较低，需要重新设计台架，造成大量的资源浪费。因此，设计一种方便又通用的电机测试台架是亟需解决的问题。

申请号为201410078472.9的专利公开了一种直线电机测试装置，将加载直线电机的运动轴的连接端与待测直线电机运动轴的一端通过联轴器固定，启动加载直线电机，通过检测装置检测待测电机运动轴的位置，进而测出待测电机的频率，完成对待测电机的性能检测。但该装置只能通过改变电涡流传感器的位置来测试不同种类的待测直线电机，此外，该装置受待测电机尺寸的影响大，多用于大型电机的测量，所以整体尺寸大，通用性也较差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于设计一种小型直线电机测试台架，用于对不同标准的被测小型直线电机进行台架试验，提供一种结构简单，通用性强，操作简便的电机测试台架装置。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种小型直线电机测试用台架，包括从下往上依次相互平行设置的底座、下层夹板和上层夹板，其中，所述底座和下层夹板之间通过第一导杆固定机构相互连接，所述下层夹板和上层夹板之间通过第二导杆固定机构相互连接；

所述下层夹板上设有：

第一导杆孔，供所述第一导杆固定机构穿过，被测小型直线电机夹固设置在所述上层夹板和下层夹板之间；通过第一导杆固定机构调节所述下层夹板和底座之间的间隔距离以适应被测小型直线电机的高度；

第二导杆孔，供所述第二导杆机构的底端穿过，所述第二导杆孔包括多组大小相同但与下层夹板中心位置距离不同的螺栓孔组，以适应被测小型直线电机的长度和宽度；

所述上层夹板上设有与所述下层夹板上任意一组第二导杆孔相匹配的螺栓孔组；

下层夹板的中心处设有供直线电机的作动头穿过的作动头通孔；

压力检测单元，设置在所述底座和下层夹板之间且通过所述作动头通孔与所述被测小型直线电机的作动头连接，用于对所述被测小型直线电机的作动力进行检测，包括压力传感器和高度可调节的传力部件，所述压力传感器与所述底座固定连接，压力传感器的上部与所述高度可调节的传力部件的底端固定连接，高度可调节的传力部件顶端与被测小型直线电机的作动头连接；

位移检测单元，通过高度可调的支架设置在所述上层夹板的上方，用于采集被测小型直线电机的动子与定子之间的气隙长度。

所述高度可调节的传力部件包括三个螺纹套筒单元，三个螺纹套筒单元同轴布置，分别是位于最内部的第一螺纹套筒单元、螺纹套接于所述第一螺纹套筒单元外壁上的第二螺纹套筒单元和螺纹套接于所述第二螺纹套筒单元外壁上的第三螺纹套筒单元，其中，最小直径的第一螺纹套筒单元车有左旋内螺纹和右旋外螺纹，中间直径的第二螺纹套筒单元车有右旋内螺纹和左旋外螺纹，最大直径的第三螺纹套筒单元车有左旋内螺纹，所述螺纹均为细牙螺纹，所述第一螺纹套筒单元的内螺纹和所述压力传感器之间通过螺杆相连接，第二螺纹套筒单元的尾端设有向被测小型直线电机方向延伸的螺纹杆，所述螺纹杆与被测小型直线电机的底部螺纹连接。

所述第一导杆固定机构包括沿下层夹板对角线对称布置的一对螺杆、以及沿下层夹板另一对角线对称布置的一对光滑导向杆，所述下层夹板的四角处分别开有一个所述第一导杆孔，所述螺杆上位于下层夹板的上、下两侧面对称设置螺母将下层夹板和底座之间的距离固定。

所述位移传感器为激光位移传感器。

所述底座上设有用于放置压力传感器的凹槽。

所述高度可调的支架包括固定支架、位移传感器调节杆和位移传感器支架，其中，所述固定支架的底端与底座一侧固定连接，固定支架的顶端开有u型槽，所述u型槽上通过螺母紧固件安装所述位移传感器调节杆，所述位移传感器调节杆上临近上层夹板的一端与所述位移传感器固定连接。

有益效果：

本实用新型与现有测试台架相比，具有以下明显优点：

1、本实用新型台架既能满足小型直线电机的测试需求，又具有一定尺寸范围内的通用性。

2、本实用新型可调节高度的下层夹板，在下层夹板四角通过螺纹杆和光滑的导向杆与底座相连，这一结构在满足下层夹板高度可调节的同时，又保证下层夹板保持平衡，从而确保测试稳定性。

3、本实用新型压力传感器与被测小型直线电机输出端通过高度可调节的传力部件相连接，高度可调节的传力部件由三段螺纹套筒相互螺纹连接而成，三段螺纹套筒加工有内外螺纹，并且以螺纹相互连接，构成可任意调节长度的传力装置，将电机输出的力传递至压力传感器。

4、本实用新型采用两片加工有通孔的钢板作为电机上下层夹板，结构简单，降低制造成本。

5、本实用新型电机上、下层夹板通过紧固螺栓连接将被测小型直线电机固定，在对不同直径尺寸的电机，只需要将紧固螺栓卸下，更换至与被测小型直线电机尺寸相适应的螺栓孔，调节上下间距即可，满足同一装置对不同电机的测试需求，并且电机的安装拆卸方便。

6、本实用新型固定支架上设有u型槽，位移传感器支架与固定支架使用螺母紧固，其上下高度可以在u型槽内任意调整，其前后位移程度可通过螺母进行调整来适应不同大小尺寸电机的测试要求，u型槽的设计在简化测试台架的基础上，使拆装维护方便。

附图说明

图1为本实用新型中小型直线电机测试台架示意图；

图2为u型槽示意图；

图3为高度可调的支架示意图；

图4为下层夹板径向尺寸关系图；

图5为上层夹板示意图；

图6为测试台架轴向尺寸关系图；

图中：1、底座；2、固定支架；3、螺纹杆；4、螺母；5、紧固螺栓；6、位移传感器调节杆；7、位移传感器支架；8、位移传感器；9、上层夹板；10、被测小型直线电机；11、导向杆；12、下层夹板；13、传力部件；14、压力传感器；15、第三螺纹套筒单元；16、第二螺纹套筒单元；17、第一螺纹套筒单元。

具体实施方式

以下通过附图和具体实施方式对本实用新型进行较为详细的说明：

本实用新型的提出的一种小型直线电机测试台架包括与被测小型直线电机10相连接的下层夹板12和上层夹板9，还设置有固定支架2，并通过位移传感器调节杆6连接位移传感器支架7，位移传感器支架7上安装有位移传感器8。

进一步的，所述底座1上开有圆形凹槽，用于安装压力传感器14。

进一步的，下层夹板12通过螺纹杆3和导向杆11固定在底座1上，固定支架2通过螺钉与底座1固定连接。

进一步的，下层夹板12上加工有多个大小相同距离中心位置不同的螺栓孔，上层夹板9上加工有四个位于对角线成中心对称的螺栓孔，与下层夹板12的一组孔相对应，被测小型直线电机10的上、下两层夹板通过紧固螺栓5相连接。

优选的，所述固定支架2的顶端加工有u型槽，在u型槽上安装位移传感器调节杆6，另一端与位移传感器支架7相连接，位移传感器支架7的高度和前后位移可以通过调节紧固螺钉在u型槽中的位置来调节，以适应不同大小尺寸电机的测试要求。

优选的，所述底座1的一个对角安装有螺纹杆3，另一对角安装有光滑的导向杆11，所述下层夹板12套入四个杆并通过两对螺母4与螺纹杆3连接，通过调节螺母4以改变下层夹板12的高度，从而达到调节被测小型直线电机10整体高度。

优选的，传力部件13由三段筒状结构连接而成，筒状结构之间以螺纹相互连接，通过旋转调节高度，可实现被测小型直线电机10与压力传感器14间力的传递。

在设计与布置测试台架时，从被测小型直线电机尺寸着手，首先考虑被测小型直线电机的直径，以此作为基本技术参数，保证测试台架可在一定范围内对直径为20mm～60mm的电机进行测试；其次考虑直线电机的高度，设置可上下移动的电机夹具，保证在一定范围内可测试高度为50mm～100mm的电机。

从径向角度分析，设底座边长为a，下层夹板边长为b，为使下层夹板在上下调节过程中不接触到固定支架，需满足a>b，导柱中心距夹具中心距离为r1，下层夹板通孔半径为r2，导柱直径为d1，紧固螺栓直径为d2，电机动子输出端半径为rs，被测小型直线电机的外径为rw。为适应不同直径的直线电机，并使夹具达到较好的紧固效果，可设有n个紧固螺栓，并等距分布在导柱和下层夹板通孔之间，相邻紧固螺栓间距为l，满足rn-rn-1＝l，则第k个紧固螺栓中心到夹具中心距离为rk＝r2+kl，那么可配有n种不同尺寸的上层夹板，分别与下层夹板上螺栓孔相匹配，如图所示，可得到如下关系：

rs＜r2＜rw

r1-d1/2＝r2+(n+1)l

20＜r2+l-d2/2

60＜r2+nl-d2/2

从轴向角度分析，设测试台架的总高度为h；底座高度为h1；压力传感器高度为h2；压力传感器嵌入底座深度为h3；传力部件的高度为h4，通过转换装置调节，h4可在15mm～45mm内调节；下层夹板厚度为h5；被测小型直线电机高度为h6，应当满足50≤h6≤100；上层夹板厚度为h7；激光位移传感器激光发射点至上层夹板距离为h8；为确保激光位移传感器的有效测试范围，应当满足40≤h8≤60；安装处至激光位移传感器底部高度为h9；下层夹板通过螺纹杆调节高度，下层夹板以下高度为h1＝h1+h2-h3+h4，其中传力部件可根据需要调节高度；下层夹板以上高度为h2＝h6+h7+h8+h9，可通过u型槽来调节h8的高度，其中，u型槽可调节范围为l满足l≥70，以适应不同高度的被测小型直线电机。则轴向角度满足以下公式:h≥h1+h2。

本实用新型电机上、下层夹板通过螺栓连接将被测小型直线电机固定，在对不同直径尺寸的电机，只需要将螺栓卸下，更换至与被测小型直线电机尺寸相适应的螺栓孔，调节上下间距即可，满足同一装置对不同电机的测试需求，并且电机的安装拆卸方便。

所述小型直线电机测试用台架的测试方法，包括以下几个步骤：

s1、将待测电机置于下层夹板上，对齐中心放置，选取紧固螺栓中心到夹具中心距离为r1的上层夹板，将四根细螺杆分别穿过4个螺栓孔，螺杆下端使用螺母紧固，电机即可固定于上层夹板和下层夹板之间；

s2、通过螺纹杆和光滑导杆将固定有待测电机的上层夹板和下层夹板与底座相固定，通过调节螺纹杆上螺栓的高度下层夹板相对底座上平面之间的距离；

s3、旋转高度可调的支架至最长状态，使其与电机动子底部紧密接触，在u型槽内移动位移传感器调节杆，使得位移传感器激光发射点距离待测电机动子上端，拧紧螺母使位移传感器调节杆固定；

s4、在电机测试试验中，为了准确测量电机输出的力，过负荷能力以及温升等特性，通常需要对电机进行堵动实验，消除机械能对测试结果的影响，具体是：将电机的动子下端与高度可调的支架最上端相连接，通过高度可调的支架的伸缩，使得动子准确固定于测试位置进行试验，所述高度可调的支架包括三个螺纹套筒单元，三个螺纹套筒单元同轴布置，分别是位于最内部的第一螺纹套筒单元、螺纹套接于所述第一螺纹套筒单元外壁上的第二螺纹套筒单元和螺纹套接于所述第二螺纹套筒单元外壁上的第三螺纹套筒单元，其中，最小直径的第一螺纹套筒单元车有左旋内螺纹和右旋外螺纹，中间直径的第二螺纹套筒单元车有右旋内螺纹和左旋外螺纹，最大直径的第三螺纹套筒单元车有左旋内螺纹，所述螺纹均为细牙螺纹，所述第一螺纹套筒单元的内螺纹和所述压力传感器之间通过螺杆相连接，第二螺纹套筒单元的尾端设有向被测小型直线电机方向延伸的螺纹杆，所述螺纹杆与被测小型直线电机的底部螺纹连接；

具体是，将动子下端与最大直径的第三螺纹套筒单元相连接，力传感器上端与最小直径的第一螺纹套筒单元相连接，由于内、外螺纹旋向相反，通过旋转中间的第二螺纹套筒单元，可实现高度可调的支架的伸缩，使得动子准确固定于测试位置进行试验。

若要更改测试电机尺寸，先将位移传感器调节杆调到最高位置，然后把紧固螺栓拧下，取下上层夹板，取下测试电机，将新的待测电机置于下层夹板上，对其中心放置，选取紧固螺栓中心到夹具中心距离和所述新的待测电机尺寸相适配的上层夹板，其他步骤与步骤s2～s4相同。

以直径为20mm高度为50mm电机为例，将电机置于下层夹板上，对齐中心放置。选取紧固螺栓中心到夹具中心距离为r1的上层夹板，r1为最小尺寸的电机上层夹板,将四根细螺杆分别穿过4个螺栓孔，螺杆下端使用螺母紧固，电机即可固定于夹具之上。夹具通过螺纹杆和光滑导杆水平置于底座上方，通过调节螺纹杆上螺栓的高度来达到调节夹具高度的目的，本例中，首先将电机下层夹板调节至距离力传感器45mm的位置，拧紧螺纹杆上的螺母，确保电机下层夹板处于水平状态，旋转高度可调的支架至最长状态，使其与电机动子底部紧密接触，在u型槽内移动位移传感器调节杆，使得位移传感器激光发射点距离电机动子上端110mm，拧紧螺母使位移传感器调节杆固定。若要更改测试电机尺寸，换成直径为60mm高度为100mm，先将位移传感器调节杆调到最高位置，然后把紧固螺栓拧下，取下测试20mm直径的电机上层夹板，取下原测试电机，将直径为60mm高度为100mm的电机置于下层夹板上，对其中心放置，选取紧固螺栓中心到夹具中心距离为rn的上层夹板，rn为最大尺寸的电机上层夹板，将四根细螺杆分别穿过4个螺栓孔，螺杆下端使用螺母紧固，电机即可固定于夹具之上。

将电机下层夹板调节至距离力传感器15mm的位置，拧紧螺纹杆上的螺母，确保电机下层夹板处于水平状态，旋转高度可调的支架至最短状态，使其与电机动子底部紧密接触，在u型槽内移动位移传感器调节杆，使得位移传感器激光发射点距离电机动子上端140mm，拧紧螺母使位移传感器调节杆固定。

在电机测试试验中，为了准确测量电机输出的力，过负荷能力以及温升等特性，通常需要对电机进行堵动实验，消除机械能对测试结果的影响。

在对直线电机的堵动试验中，需要将动子固定于某一特定位置来测试其各项参数。为解决这一问题，本实用新型对高度可调的支架进行了特殊设计，传力部件由三段螺纹套筒单元相互螺纹连接而成，其中最小直径的第一螺纹套筒单元17车有右旋外螺纹，中间直径的第二螺纹套筒单元16车有右旋内螺纹和左旋外螺纹，最大直径的第三螺纹套筒单元15车有左旋内螺纹，为确保调节精度，本结构所车螺纹均为细牙螺纹，构成可任意调节长度的传力装置。

在测试过程中，将动子下端与最大直径的螺纹套筒单元相连接，力传感器上端与最小直径的螺纹套筒单元相连接。由于内、外螺纹旋向相反，通过旋转中间螺纹套筒单元，可实现高度可调的支架的伸缩，使得动子准确固定于测试位置进行试验。相比于普通的将上下两端的传力部件伸缩与中间部件的结构，本实用新型结构更紧凑，操作更方便，且适应范围更广，实现调节高度的最大化。

本实用新型的一种小型直线电机测试台架，操作简便，定位准确，通用性强，能有效提高测试效率，保证测试结果精确性。