[发明专利]超声电机通用测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电机技术领域的测量装置，特别涉及一种超声电机通用测试装置。

背景技术

超声电机是利用压电材料的逆压电效应，激发弹性体(定子)在超声频段内的微幅振动，并通过定、转子(动子)之间的摩擦作用将振动转换成转子(动子)的旋转(直线)运动，输出功率，驱动负载。超声电机和传统的电磁电机一样有自己的机械特性(负载特性)，包括转速-扭矩、转速-效率和转速-输出功率曲线、温度等，它们是衡量电机最重要的性能指标。在设计时，根据超声电机的动力学模型，已可预估出超声电机的机械特性，但是超声电机的性能好坏需要由实验来验证。

传统的超声电机性能测量装置具有以下两个特点：

1)采用光电编码器等非接触测量。例如，金龙等在《微电机》(2004年第37卷第6期第61-68页)发表的《超声波电机速度特性测试技术研究》，该文中提出了用光电编码器来测量超声电机的速度。通过光电编码器把速度变量转为脉冲信号，再输送到计算机中处理。不足在于：只能用于旋转超声电机转速的测量，并没有涉及到旋转超声电机转矩的测量，以及直线超声电机力的测量，而输出转矩的测量，是研究如何提高超声电机的性能的重要指标；由于光电编码器和超声电机的连接需要连轴器，这样将带来同轴度等一系列接触问题。

2)采用转速转矩传感器或者磁滞测功机等接触测量，可以同时测量旋转超声电机的转速和转矩。例如，赵淳生院士等作者于2007年由科学出版社出版的《超声电机技术与应用》，该书中提出用磁滞测功机以及测功机控制器等测量超声电机的机械特性。其不足在于：只应用于旋转型超声电机，并不能同时测试直线超声电机；由于测试装置作为负载和超声电机的接触，不但影响了超声电机的输出性能，且由于超声电机的绝对输出力矩小，不一定能负荷得起该负载；再者，采用的仪器需要花费一定的资金，而且数据处理软件模块比较复杂。

发明内容

本发明针对现有超声电机测试系统的不足，提出一种超声电机性能的通用测量系统，该系统比公知的系统更简单，更方便，不仅可以同时测量旋转超声电机的转速和转矩，也可以同时测量直线超声电机的力和速度。该系统通过对超声电机瞬时转速或速度的测量，再经过相应公式的换算可以方便得到超声电机的转矩或力，从而得到超声电机相应的机械特性曲线。本发明通过对超声电机测试系统的设计，使其可以为不同结构的电机提供一种简单便捷的测量方案。

本发明通过以下技术方案来实现的，本发明由测试组件和编码器组件组成。测试组件包括激光传感器、激光传感器固定架、弹簧、弹簧支架。编码器组件包括反光材料、硬质轻质圆铝板。连接关系为：弹簧固定在弹簧支架上，一端连接在旋转超声电机的转轴上或者直线超声电机的动子上，激光传感器固定在激光传感器固定架上。硬质轻质圆铝板粘贴在与旋转超声电机的转轴轴向垂直的表面上或者贴在直线超声电机动子表面上，反光材料粘贴在硬质轻质圆铝板上，并使激光传感器的激光光斑能够垂直投射在反光材料上。

本发明用于旋转超声电机测量时，其中反光材料(其反射率在80％以上)上按照相同的间隔，均匀地涂有宽度大于光斑直径的黑色条纹，类似于光栅。

本发明用于直线超声电机测量时，编码器组件可以采用反光纸。

激光传感器的光向与旋转超声电机转轴或直线超声电机动子在同一轴向上，并且激光传感器与编码器组件的距离是在激光传感器的工作范围内。激光传感器设置为采集数字信号状态，当旋转超声电机转动或直线超声电机动子运动时，编码器组件跟着旋转超声电机转动或直线超声电机动子一起动作，激光传感器采集反光材料上的数字或者模拟信号，并输出到计算机或者单片机等处理器上进行数据的处理。超声电机运动的同时拉动弹簧，根据超声电机速度的变化和时间间隔，算出超声电机此时的加速度，从而得到旋转超声电机的转矩以及直线超声电机此时的加速度，从而得到超声电机的机械特性曲线。

与现有的技术相比，本发明通过非接触测量旋转超声电机的转速或直线超声电机的运动速度，可以真正消除同轴度问题，避免了由于超声电机与测量仪器接触带来的直接影响，并且根据简单的换算即可得到旋转超声电机的相应转矩或直线超声电机的相应力。本发明所采用的仪器成本低，操作方便可靠，可适用于不同结构的直线超声电机或旋转超声电机机械特性的测试。

附图说明

图1为本发明实施例一结构示意图

图2为本发明实施例二结构示意图

具体实施方式