[发明专利]一种全自由度无轴承电机测试平台

说明书

本发明公开了一种全自由度无轴承电机测试平台，属于电机实验与测试领域。包括旋转结构、安装台，以及关于轴向对称由里及外依次安装于安装台上的L支架、压力测量结构以及径向加载结构；所述安装台安装于旋转结构上，用于通过旋转结构控制安装台与安装于安装台上的测试设备实现在不同无轴承电机安装方式下测试全自由度无轴承电机的电机性能。本发明当进行全自由度无轴承电机动态性能试验时，不使用机械轴承作为支撑作用，可以真实反映、测试全自由度无轴承电机的各自由度动态悬浮性能。

技术领域

本发明涉及电机实验与测试领域，具体涉及一种全自由度无轴承电机测试平台。

背景技术

无轴承电机将磁轴承集成与电机模块中，依靠电磁力实现电机转子的稳定悬浮，不需要机械轴承进行支撑。因此无轴承电机不存在转子高速下摩擦损耗大，发热严重，寿命有限等问题，并且解决了在航空航天等高真空领域中机械轴承润滑油选型困难等问题，由于不存在机械轴承润滑油泄露、金属碎屑污染，非常适合高洁净度领域。

电机转子除转速这一绕旋转轴旋转自由度需要被主动控制外，在无轴承电机中还需要为其余五个自由度提供主动或被动的控制。当前常规方案主要包括单自由度，双自由度，三自由度，四自由度及全自由度五种类型。然而由于无轴承电机其目的在于取消机械轴承的使用，因此实验测试时，也应该注意测试其在不存在机械轴承的情况下电机的稳态与动态稳定性及控制性能，这要求电机转子与测试平台之间不能通过机械轴承固定。同时针对无轴承电机各自由度控制性能的调试与测试要求，台架还应该拥有各自由度加载与应力测试功能。针对无轴承电机可能存在的各种安装方式，测试台架还需要具备在各种无轴承电机安装方式下测试电机无轴承悬浮性能的功能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或需改进需求，本发明提出了一种全自由度无轴承电机测试平台。目的在于解决传统无轴承电机测试平台由于机械轴承等的存在，无法真实测试无轴承电机在无机械轴承状态下的实际性能的问题。

本发明提供的全自由度无轴承电机测试平台可实现全自由度无轴承电机静态性能测试与全自由度无轴承电机动态性能测试，包括旋转结构、安装台，以及关于轴向对称由里及外依次安装于安装台上的L支架、压力测量结构，以及径向加载结构。安装台安装在旋转结构上，可通过旋转结构控制安装台与安装于安装台上的测试设备实现在不同无轴承电机安装方式下测试全自由度无轴承电机的电机性能。

进一步地，旋转结构包括丝杠，丝杠用于连接旋转结构底座与安装台。

进一步地，压力测量结构对称分布，每个压力测量结构包括四个径向压力传感器与一个轴向压力传感器。

进一步地，径向加载结构对称分布，通过径向加载结构上的滑轮与光滑导管对无轴承电机的转子转轴施加各自由度方向上的扰动。

进一步地，L型支架用于将全自由度无轴承电机固定于测试平台上。

在进行全自由度无轴承电机静态性能测试时，可通过安装压力测量结构，压力测量结构通过对固定在转子轴上的机械轴承施力，调整转子至指定位置与角度，通过读取各压力传感器上的数据，即可测得在该转子位置下，转子所受的各自由度悬浮力与回复力矩，从而可以得到全自由度无轴承电机单位位移悬浮力(回复力矩)系数，同时也可以测试各自由度悬浮力(回复力矩)随转子角度变化曲线。同理，此时若通入不同的悬浮电流，也可以得到全自由度无轴承电机单位电流悬浮力(回复力矩)系数，从而验证全自由度无轴承电机的设计与制造，并指导下一步全自由度无轴承电机动态控制的调试。

当进行全自由度无轴承电机动态性能测试时，可通过安装径向加载结构实现对无轴承电机径向所受外力的控制。径向加载装置采用滑轮与光滑导管保证了所施加的力沿各自由度轴线方向，不随无轴承电机安装角度变化。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明当进行全自由度无轴承电机动态性能试验时，不使用机械轴承作为支撑作用，可以真实反映、测试全自由度无轴承电机的各自由度动态悬浮性能。