[发明专利]一种直线步进电机力频特性测试装置和方法

说明书

本发明提供了一种直线步进电机力频特性测试装置，工控机上安装有通信板卡，通过通信接口与数字信号处理器实现实时双向通信，工控机用于发送测试指令、显示测试信息和处理存储测试数据，数字信号处理器完成测试过程的实时控制，通过电机驱动单元驱动测试台上的直线步进电机运转，同时压力传感器反馈直线步进电机输出的实时压力值，通过信号调理单元传输至数字信号处理器进行采样并转化为数字量，数字信号处理器判断电机是否失步，并记录失步时刻的压力值作为电机在当前速度下的最大出力。本发明可精确获得直线步进电机失步时的最大出力，自动完成直线步进电机的力频特性测试，测试效率高，精度高。

技术领域

本发明涉及一种电机测试装置和方法。

背景技术

直线步进电机首先出现在1968年的第3402308号专利上，是颁发给WilliamHenschke的。直线步进电机是一种将电脉冲信号转换成微步直线运动的驱动装置。在需要精密直线运动的地方，直线步进电机是一种高速、高定位精度、高可靠性的数字直线运动随动系统的驱动元件，它可以代替间接地由旋转步进电机，经过一套中间转换机构而得到直线运动的装置。直线步进电机结构简单，不需要中间转换机构，可动部分质量轻、惯性小、无漂移、无累积定位误差，是一种理想的且易推广和开发应用的高定位精度直线运动驱动装置。在数控机床、自动绘图仪、计算机设备、机器人、精密仪表、传输设备、自动开门以及航空航天等领域得到广泛的应用。

直线步进电机的力频特性是其重要的负载能力指标之一，在电机的生产运行和科研过程中，需要对其进行必要的测试。发表于2010年全国直线电机、现代驱动及系统学术年会论文集中的文章《机床用直线电机驱动系统与测试平台研究》可以对永磁直线电动机的绕组电感、电气时间常数、最大静摩擦力、反电动势波形等进行测试，但是不能对直线步进电机特殊的力频特性进行测试。北京信息科技大学的硕士论文《直线电机综合性能测试系统的研究与开发》也设计了一种直线电机综合性能测试系统，但同样不能针对直线步进电机的力频特性这一关键参数进行测试。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种直线步进电机力频特性测试装置和方法，可有效测试直线步进电机的力频特性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直线步进电机力频特性测试装置，包括工控机、通信板卡、通信接口、数字信号处理器、电机驱动单元、信号调理单元、测试台、直线步进电机和压力传感器。

所述的工控机上安装有通信板卡，通过通信接口与数字信号处理器实现实时双向通信，工控机用于发送测试指令、显示测试信息和处理存储测试数据，数字信号处理器完成测试过程的实时控制，通过电机驱动单元驱动测试台上的直线步进电机运转，同时压力传感器反馈直线步进电机输出的实时压力值，通过信号调理单元传输至数字信号处理器进行采样并转化为数字量，数字信号处理器判断电机是否失步，并记录失步时刻的压力值作为电机在当前速度下的最大出力。

所述的测试台包括台体基座、电机固定基座、直线步进电机、压力传感器、支撑弹簧和导向螺栓；直线步进电机通过电机固定基座安装于台体基座上，压力传感器通过嵌套有导向螺栓的支撑弹簧安装于台体基座上，直线步进电机输出轴与压力传感器通过止口相连。

本发明还提供一种直线步进电机力频特性测试方法，包括以下步骤：

第一步：根据直线步进电机的本身设计性能指标，由工控机输入需要测试的力频特性频点；

第二步：工控机将频点信息发送给数字信号处理器；

第三步：数字信号处理器对各个频点的电机出力进行测试，得到压力信息；

第四步：数字信号处理器将各个频点的频率和对应的压力信息返还给工控机；

第五步：工控机绘制力频特性曲线。

所述的测试包括以下步骤：