[发明专利]一种基于孤极反馈的超声电机启动特性测试方法及装置

说明书

一种基于孤极反馈的超声电机启动特性测试方法及装置，由超声电机、孤极信号检测处理模块、负载圆盘及砝码、传动轴、外接定滑轮以及高精度光电编码器所组成。通过改变外接定滑轮悬吊砝码的方式改变负载，测试超声电机在不同负载下的启动特性。本发明的方法和测试装置利用孤极反馈信号作为测试超声电机启动特性的起始点信号，即获取该信号的时刻定义为超声电机的启动特性测试起始点，超声电机输出达到目标转速的95%的时刻作为超声电机启动特性测试的终止点。目前，对超声电机的启动响应时间的测试主要是将电机启动达到平均转速的5%作为启动起始点，本发明认为从超声电机获取电信号到达到目标转速的5%的这段时间也应该纳入超声电机的启动响应时间考虑。

技术领域

本发明涉及一种电机启动特性测试技术，尤其是一种超声电机启动响应特性测试技术，具体地说是一种基于孤极反馈的超声电机启动特性测试方法及装置。

背景技术

超声电机是一种全新概念的微特电机，是利用压电材料的逆压电效应，激发超声频率的振动，并通过定、转子之间的摩擦作用产生旋转（直线）运动，输出功率，驱动负载。超声电机具有结构紧凑、低速大转矩、响应速度快、可直接驱动负载、无电磁干扰等优点，在微型机器人、汽车、航空航天、精密定位仪、光学仪器、内窥镜及武器装备等领域具有广阔的应用前景。

根据旋转行波型超声电机的特点，可知其非常适用于各种伺服控制场合。但目前对影响伺服控制的旋转行波型超声电机启动特性的研究相对滞后，处于起步阶段。目前，对超声电机的启动响应时间的测试主要是将电机启动达到平均转速的5%作为启动起始点，将达到平均转速的90%作为终止点，虽然一般认为超声电机是毫秒级响应，但是通电到电机达到平均转速的5%的这一段时间被人为的忽略，以往的分析研究缺乏对这一时间段的研究测试。并且以往对超声电机的启动特性研究没有考虑到负载条件，这样的测试模型与超声电机实际应用有一定的出入。

为产生A、B两相驻波并满足其空间相位差π/2，通常将压电环形陶瓷元件按图3方式进行极化和配置，即在A、B两相极化区中间留有λ/4和3λ/4的区域，其中常把正向极化的λ/4区域用来提供反馈信号，称为孤极。

故发明人考虑到启动特性对于超声电机性能的重要性，利用超声电机的孤极来实现对电信号获取的反馈，通过改变砝码重量的方式，测试不同载荷下超声电机的启动特性而搭建的测试装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有的超声电机启动特性方式不能准确反映电机特性的问题，发明一种基于孤极反馈的超声电机启动特性测试方法，同时提供一种相应的检测装置。

本发明的技术方案之一是：

一种基于孤极反馈的超声电机启动特性测试方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，利用测试仪器首次检测到超声电机的孤极反馈信号的时刻作为测量超声电机的启动时间的起始时刻；

其次，利用编码器测量超声电机的实时转速，取达到电机稳定速度的90%的时刻作为电机的启动结束时刻；

第三，将超声电机启动的起始时刻到超声电机启动结束时刻的这段时间作为超声电机启动时间；

第四，更换悬吊的不同重量的砝码重复步骤一到三，测得超声电机在不负载下的启动时间。

所述的超声电机的压电陶瓷片经过逆压电效应产生振动，超声电机压电陶瓷的孤极由压电效应产生电信号，把检测到孤极电信号的时刻作为超声电机启动响应检测的起始点，将电机输出达到平均转速90%作为启动响应的终止点，将这段时间作为超声电机的启动响应时间。

所述的测试仪器用于将压电陶瓷孤极信号反馈到采集卡。

为产生A、B两相驻波并满足其空间相位差π/2，通常将压电环形陶瓷元件按图３方式进行极化和配置，即在A、B两相极化区中间留有λ/4和3λ/4的区域，其中常把正向极化的λ/4区域用来提供反馈信号，称为孤极。