基于轭铁作动的斜翼力矩马达特性测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于轭铁作动的斜翼力矩马达特性测试装置，包括测试台架和马达本体，测试台架包括底座、第一轴承安装板、第二轴承安装板、手动角位移旋转台、手动平移台、第一联轴器、第二联轴器、扭矩传感器和固定块，衔铁轴将马达本体支撑在第一轴承安装板和第二轴承安装板之间，衔铁轴的一端悬空，另一端与扭矩传感器的输入轴连接，扭矩传感器的输出轴和固定块连接；马达连接板根据不同测试要求连接在手动角位移旋转台或手动平移台上；马达本体包括上轭铁、下轭铁、衔铁、第一永磁体、第二永磁体、第一线圈和第二线圈，第一永磁体和第二永磁体分别对称放置于上轭铁和下轭铁的外侧；第一线圈和第二线圈分别对称缠绕于上轭铁和下轭铁的内侧。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于轭铁作动的斜翼力矩马达特性测试装置，属于电液伺服控制元件用电-机械转换器的测试领域。
技术介绍
电液伺服控制技术自四十年代出现以来，便以其功率重量比高、输出力(力矩)大和静动态特性优异等显著特点在机电传动与控制技术中占据了高端位置，重点应用于航空航天、军用武器、船舶、大型电站、钢铁、材料试验机和振动台等各种关键场合，从而被视为各国工业的关键竞争力。而作为核心控制元件的电液伺服阀，则对整个电液伺服系统的性能起着决定性的影响作用，历来是流体传动及控制领域的研究热点之一。电-机械转换器作为电液伺服阀的核心部件，是连接电信号与机械动作之间的桥梁，其性能对电液控制元件的整体性能起着决定性的影响作用。在众多的电-机械转换器中，力矩马达是较为常用的一种。力矩马达主要由永磁体、上轭铁、下轭铁、励磁线圈及将弹簧管、反馈杆、挡板、衔铁组合在一起的衔铁组件组成。上下轭铁和衔铁形成四个相等的工作气隙，衔铁靠弹簧管支撑在上下轭铁的中间位置，永磁体用来产生极化磁场，工作时在励磁线圈中通入直流电信号产生控制磁场，两者在四个工作气隙处相互叠加，使得衔铁产生一个与信号电流大小成比例的、且反映电流极性的电磁力矩。普通的力矩马达衔铁的翼面和上下轭铁的极靴均为平面，为单自
由度作动，其衔铁只能绕自身轴线转动，主要用于喷嘴挡板阀和射流管阀的电-机械转换元件。而近年来新提出的斜翼力矩马达衔铁两侧翼面、上轭铁和下轭铁的极靴表面被做成左右轴对称的斜面，相互之间形成四个倾斜的工作气隙，气隙高度的变化不仅受到衔铁转动的影响，同时也受到轴向位移的影响，因此其衔铁除了通电时能绕轴线旋转外，当其轴向有位移时(一般是随阀芯平动的)，衔铁也能产生反馈力矩，这样的特征使得其非常适合和滑阀阀芯直接连接，作为力-位移反馈式二维电液伺服阀的电-机械转换器。在斜翼力矩马达的研制过程中，必须测试其主要的特性，包括驱动力矩-转角特性和反馈力矩-位移特性等，在输入电流一定时，驱动力矩-转角特性定义为在衔铁轴向位移不变时马达的输出力矩和衔铁转角之间的关系，而反馈力矩-位移特性则是在衔铁转角不变时马达的反馈力矩和衔铁轴向位移之间的关系。普通力矩马达只需要测试驱动力矩-转角特性，测试时需要扭矩传感器和位置闭环控制的伺服电机(带角位移传感器)，力矩马达衔铁轴的一端和扭矩传感器连接，另一端和伺服电机连接，测试开始前马达和扭矩传感器松开，马达不通电，控制器首先控制伺服电机带动力矩马达转动到所需要的角度并在这个位置保持住，随后再将马达和扭矩传感器连接，马达上电，角位移传感器和扭矩传感器测出的两路信号送入示波器，依次不断改变衔铁的旋转角度，在特定角度改变马达电流，可以测出不同电流下马达的驱动力矩-转角特性。可以看到，以上的测试方法和装置有以下缺点：1.台架成本较
高，主要是位置闭环的伺服电机比较昂贵；2.测试步骤较为繁琐，每次改变衔铁转角前都需要松开扭矩传感器，然后再重新连接，费时费力；3.该测试方法和装置采用旋转衔铁以改变角度的方法，当衔铁同时涉及到双自由度作动(平动和转动)时，这种布置是无法测试所谓的力矩-位移特性的。由于斜翼力矩马达是一种新型的电-机械转换器，在工作原理上和传统力矩马达有较大差异，其衔铁同时涉及到双自由度作动(平动和转动)，普通力矩马达的测试装置无法满足要求，且目前尚未有简单易用、性能可靠、操作简便、成本低廉且可同时测试其驱动力矩-转角特性和反馈力矩-位移特性的装置出现。
技术实现思路
为了克服现有测试方法及装置存在的上述缺陷，本技术提供一种简单易用、性能可靠、操作简便、成本低廉的基于轭铁作动的斜翼力矩马达特性测试装置。本技术采用的技术方案是：基于轭铁作动的斜翼力矩马达特性测试装置，包括测试台架和安装在测试台架上的马达本体，其特征在于:所述的测试台架包括底座、第一轴承安装板、第二轴承安装板、手动角位移旋转台、手动平移台、第一联轴器、第二联轴器、扭矩传感器和固定块，所述的底座上开设有若干安装孔，第一轴承安装板、马达连接板、第二轴承安装板、扭矩传感器连接板以及固定块连接板通过所述的安装孔依次安装在所述的底座上，衔铁轴通过轴承将所述
的马达本体支撑在所述的第一轴承安装板和第二轴承安装板之间，所述的衔铁轴的一端悬空，另一端通过第一联轴器与扭矩传感器的输入轴连接，所述的扭矩传感器的输出轴通过第二联轴器和固定块连接；所述的扭矩传感器和固定块分别安装在扭矩传感器连接板和固定块连接板上；所述的马达连接板根据不同测试要求连接在所述的手动角位移旋转台或手动平移台的上表面，所述的手动角位移旋转台或手动平移台固设在底座上；所述的马达本体包括上轭铁、下轭铁、衔铁、第一永磁体、第二永磁体、第一线圈和第二线圈，所述的第一永磁体和第二永磁体分别对称放置于上轭铁和下轭铁的外侧；所述的第一线圈和第二线圈分别对称缠绕于上轭铁和下轭铁的内侧；所述的衔铁和阀芯固连并由此被保持在马达的中位；所述的上轭铁、下轭铁分别安装在马达连接板上。所述的衔铁由水平设置的中心孔和两侧翼面构成，所述的中心孔内安装有所述的衔铁轴；两侧翼面、上轭铁和下轭铁的极靴表面与水平面之间有倾斜角，以垂直于水平面、竖直向上的轴为Z轴，左右翼面呈以Z轴为中心轴的180°阵列特征，其中左翼面围绕Z轴旋转180°后，刚好和右翼面重合；上轭铁和下轭铁的左右极靴表面也是呈以Z轴为中心轴的180°阵列特征；左翼面插入到上轭铁和下轭铁的左极靴表面之间，三者相互平行并形成左上工作气隙和左下工作气隙；右翼面插入到上轭铁和下轭铁的右极靴表面之间，三者相互平行并形成右上工作气隙和右下工作气隙；四个工作气隙的高度相同。所述的衔铁轴和中心孔过盈配合。所述的第一线圈和第二线圈分别通过第一线圈保持架和第二线圈保持架对称缠绕于上轭铁和下轭铁内侧。当测试驱动力矩-转角特性时需要用到手动角位移旋转台，当测试反馈力矩-位移特性时需要用到手动平移台。由于底座上设计有相应的安装孔，测试时可根据不同的要求进行更换，极为方便。手动角位移旋转台和手动平移台均选用目前市场上成熟的、规格齐全且价格低廉的商用手动调节式精密测试产品，两者均可以通过便捷的手动调节方式使得与其连接的物体获得微小的旋转或平动运动，刻度盘则可以用来记录旋转角和直动距离。此类产品价格在数千人民币左右，较之动辄几万的进口闭环伺服电机，成本降低了很多，其平移精度和旋转精度可以分别达到±0.1mm和±0.1°左右，最大量程在±10mm和±15°以内，而斜翼力矩马达驱动阀芯转角一般在±2°以内，其跟随阀芯的平动位移在±3mm之内，完全能够满足使用要求。另外，这类商用产品均提供标准化的接口，以便于连接被测样件(本技术中是斜翼力矩马达)和底座。本技术的有益效果体现在：1.成本低：除了必须的扭矩传感器外，只需要用到手动角位移旋转台和手动平移台，这两种测试仪器目前均有各种接口尺寸的商用产品可供选择，价格在数千人民币左右，较之动辄几万的进口闭环伺服电机，成本降低了很多；2.简单易用，操作简便：以驱动力矩-转角特性的测试为例，在测试过程中，只需要连续调节手动角位移旋转台的旋杆即可改变轭铁
相对于衔铁的旋转角度，从而测出特定电流下的矩角特性，反馈力矩-位移特性的本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于轭铁作动的斜翼力矩马达特性测试装置，包括测试台架和安装在测试台架上的马达本体，其特征在于:所述的测试台架包括底座、第一轴承安装板、第二轴承安装板、手动角位移旋转台、手动平移台、第一联轴器、第二联轴器、扭矩传感器和固定块，所述的底座上开设有若干安装孔，第一轴承安装板、马达连接板、第二轴承安装板、扭矩传感器连接板以及固定块连接板通过所述的安装孔依次安装在所述的底座上，衔铁轴通过轴承将所述的马达本体支撑在所述的第一轴承安装板和第二轴承安装板之间，所述的衔铁轴的一端悬空，另一端通过第一联轴器与扭矩传感器的输入轴连接，所述的扭矩传感器的输出轴通过第二联轴器和固定块连接；所述的扭矩传感器和固定块分别安装在扭矩传感器连接板和固定块连接板上；所述的马达连接板根据不同测试要求连接在所述的手动角位移旋转台或手动平移台的上表面，所述的手动角位移旋转台或手动平移台固设在底座上；所述的马达本体包括上轭铁、下轭铁、衔铁、第一永磁体、第二永磁体、第一线圈和第二线圈，所述的第一永磁体和第二永磁体分别对称放置于上轭铁和下轭铁的外侧；所述的第一线圈和第二线圈分别对称缠绕于上轭铁和下轭铁的内侧；所述的衔铁和阀芯固连并由此被保持在马达的中位；所述的上轭铁、下轭铁分别安装在马达连接板上。...

【技术特征摘要】
1.基于轭铁作动的斜翼力矩马达特性测试装置，包括测试台架和安装在测试台架上的马达本体，其特征在于:所述的测试台架包括底座、第一轴承安装板、第二轴承安装板、手动角位移旋转台、手动平移台、第一联轴器、第二联轴器、扭矩传感器和固定块，所述的底座上开设有若干安装孔，第一轴承安装板、马达连接板、第二轴承安装板、扭矩传感器连接板以及固定块连接板通过所述的安装孔依次安装在所述的底座上，衔铁轴通过轴承将所述的马达本体支撑在所述的第一轴承安装板和第二轴承安装板之间，所述的衔铁轴的一端悬空，另一端通过第一联轴器与扭矩传感器的输入轴连接，所述的扭矩传感器的输出轴通过第二联轴器和固定块连接；所述的扭矩传感器和固定块分别安装在扭矩传感器连接板和固定块连接板上；所述的马达连接板根据不同测试要求连接在所述的手动角位移旋转台或手动平移台的上表面，所述的手动角位移旋转台或手动平移台固设在底座上；所述的马达本体包括上轭铁、下轭铁、衔铁、第一永磁体、第二永磁体、第一线圈和第二线圈，所述的第一永磁体和第二永磁体分别对称放置于上轭铁和下轭铁的外侧；所述的第一线圈和第二线圈分别对称缠绕于上轭铁和下轭铁的内侧；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟彬，申屠胜男，林琼，阮健，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33