一种力矩马达电流力矩系数和磁刚度的测量系统及方法

技术领域

本发明属于力矩马达测量技术领域，涉及一种力矩马达的参数测量系统和方法，涉及一种力矩马达电流力矩系数和磁刚度的测量系统及方法。

背景技术

力矩马达是电液伺服阀的核心组件，力矩马达主要由磁路结构和衔铁组件构成，当输入电流时，磁路结构在气隙处产生电磁吸力，衔铁组件在电磁力矩的作用下发生偏转，进而控制下端油路的压力变化。工程计算中，电磁力矩T

T

式中，kt为电流力矩系数，Nm/A；km为磁刚度，Nm/rad。

因此，为了摸清力矩马达性能，需要测量求解力矩马达的电流力矩系数kt和磁刚度km。

目前没有简单的测量力矩马达的电流力矩系数kt和磁刚度km的直接方法和手段。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种力矩马达电流力矩系数和磁刚度的测量系统及方法，能够简单快速地测量力矩马达的电流力矩系数kt和磁刚度km，测量效率高，并且能够反复多次使用，可适用于多种力矩马达。

本发明的技术方案如下：

一种力矩马达电流力矩系数和磁刚度的测量系统，包括底座、支撑架、水平移动架、滑轮支架、力传感器和位移传感器，底座上安装有支撑架，支撑架上安装有能够相对于支撑架水平移动的水平移动架，水平移动架顶部装有滑轮支架，滑轮支架上设有滑轮结构，滑轮结构的一端吊装载荷，滑轮结构的另一端通过力传感器连接被测力矩马达的衔铁端；被测力矩马达放置在底座上，位移传感器设在底座上测量被测力矩马达的位移。

进一步的，滑轮结构的另一端、力传感器和被测力矩马达的衔铁端施力点为一条竖直的直线。

进一步的，底座是导磁底座，位移传感器是激光位移传感器，激光位移传感器通过电磁铁吸附在导磁底座上。

进一步的，水平移动架能够相对于支撑架沿X方向调整并使用螺钉锁紧，支撑架能够相对于导磁底座沿Z方向调整并使用螺钉锁紧；X方向和Z方向的调整用于保证关节轴承下端绳索竖直。

进一步的，还包括直线导轨，直线导轨安装在水平移动架侧面，力传感器安装在直线导轨并能相对于水平移动架沿着直线导轨上下移动。

进一步的，还包括衔铁伸长片，两个衔铁伸长片分别安装于被测力矩马达的衔铁两端的端面上，与衔铁固结为一体，衔铁伸长片上加工有夹紧螺纹孔和三角槽；衔铁伸长片提供力施加点和位移测量点，激光位移传感器测量一个衔铁伸长片的位移，滑轮结构连接另一个衔铁伸长片。

一种力矩马达电流力矩系数和磁刚度的测量方法，使用如上所述的一种力矩马达电流力矩系数和磁刚度的测量系统，包括：

步骤一，力矩马达不通入电流，选择载荷对被测力矩马达的衔铁一端施加垂直力，力的大小由力传感器得到，力矩马达的位移由位移传感器得到，通过改变施加的载荷的重量，得到力-位移曲线k1；

步骤二，固定载荷，对力矩马达通电，通电的电流值为变化值，位移传感器测量力矩马达的位移，得到电流-位移曲线k2；

步骤三，通过力-位移曲线k1和电流-位移曲线k2计算得到该力矩马达的电流力矩系数kt和磁刚度km。

进一步的，具体来说，力矩马达电流力矩系数kt和力矩马达磁刚度km的计算公式分别为：

k

式中，L

本发明的有益效果为：

1、本发明所设计的系统简单可靠，采用本发明的系统和方法能够测量各种型号的力矩马达的电流力矩系数和磁刚度，通用性好。

2、本发明的系统设计稳定，所设计的直线导轨等结构确保了对力矩马达的衔铁施加力的垂直度。

3、本发明所设计的衔铁延长片让测量变得更加简单，测量容易，并且力施加点的安装也更容易。

附图说明

为了更清楚地说明本发明专利实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明专利的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明的力矩马达电流力矩系数和磁刚度的测量系统原理图；

图2是图1的侧视图；

图3是本发明的被测力矩马达结构图；

图4是本发明的衔铁伸长片示意图；

其中：1—导磁底座，2—安装座，3—支撑架，4—水平移动架，5—滑轮定位销，6—定滑轮，7—滑轮支架，8—直线导轨，9—绳索，10—力传感器，11—关节轴承，12—被测力矩马达，13—激光位移传感器，14—上导磁体，15—衔铁伸长片，16—衔铁，17—下导磁体。

具体实施方式

本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以互相组合。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方向或位置关系为给予附图说是的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指装置或与案件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或隐含包括更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或以上。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义解释，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者一体化连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介简介连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种力矩马达电流力矩系数和磁刚度的测量系统，包括底座、支撑架3、水平移动架4、滑轮支架7、力传感器10和位移传感器，底座上安装有支撑架3，支撑架3上安装有能够相对于支撑架3水平移动的水平移动架4，水平移动架4顶部装有滑轮支架7，滑轮支架7上设有滑轮结构，滑轮结构的一端吊装载荷，滑轮结构的另一端通过力传感器10连接被测力矩马达12的衔铁端；被测力矩马达12放置在底座上，位移传感器设在底座上测量被测力矩马达12的位移。

滑轮结构的另一端、力传感器10和被测力矩马达12的衔铁端施力点为一条竖直的直线。

底座是导磁底座1，位移传感器是激光位移传感器13，激光位移传感器13通过电磁铁吸附在导磁底座1上。

水平移动架4能够相对于支撑架3沿X方向调整并使用螺钉锁紧，支撑架3能够相对于导磁底座1沿Z方向调整并使用螺钉锁紧；X方向和Z方向的调整用于保证关节轴承下端绳索竖直。

还包括直线导轨8，直线导轨8安装在水平移动架4侧面，力传感器10安装在直线导轨8并能相对于水平移动架4沿着直线导轨8上下移动。

还包括衔铁伸长片15，两个衔铁伸长片15分别安装于被测力矩马达12的衔铁两端的端面上，与衔铁固结为一体，衔铁伸长片15上加工有夹紧螺纹孔和三角槽；衔铁伸长片15提供力施加点和位移测量点，激光位移传感器13测量一个衔铁伸长片15的位移，滑轮结构连接另一个衔铁伸长片15。

一种力矩马达电流力矩系数和磁刚度的测量方法，使用如上所述的一种力矩马达电流力矩系数和磁刚度的测量系统，包括：

步骤一，力矩马达不通入电流，选择载荷对被测力矩马达的衔铁一端施加垂直力，力的大小由力传感器得到，力矩马达的位移由位移传感器得到，通过改变施加的载荷的重量，得到力-位移曲线k1；

步骤二，固定载荷，对力矩马达通电，通电的电流值为变化值，位移传感器测量力矩马达的位移，得到电流-位移曲线k2；

步骤三，通过力-位移曲线k1和电流-位移曲线k2计算得到该力矩马达的电流力矩系数kt和磁刚度km。

具体来说，力矩马达电流力矩系数kt和力矩马达磁刚度km的计算公式分别为：

k

式中，L

下面是本发明另一个实施例。

一种力矩马达电流力矩系数和磁刚度的测量系统及方法，包括测量系统和测量方法；所述的测量系统包括：导磁底座1、安装座2、支撑架3、水平移动架4、滑轮定位销5、定滑轮6、滑轮支架7、直线导轨8、绳索9、力传感器10、关节轴承11、被测力矩马达12、激光位移传感器13和衔铁伸长片15。

其中导磁底座1、安装座2、支撑架3、水平移动架4、滑轮支架7之间通过螺钉彼此固结，被测力矩马达12通过螺钉安装在安装座2上；两个定滑轮6通过滑轮定位销安装在水平移动架4上，重物通过绳索9与力传感器10相连，力传感器10下端安装有关节轴承；激光位移传感器13通过电磁铁吸附在导磁底座1上。

水平移动架4可相对于支撑架3沿X方向调整并使用螺钉锁紧，所述的支撑架3可相对于导磁底座1沿Z方向调整并使用螺钉锁紧；X方向和Z方向的调整用于保证关节轴承下端绳索竖直。

衔铁伸长片15安装于被测力矩马达12的衔铁端面，与衔铁固结为一体，衔铁伸长片15上加工有夹紧螺纹孔和三角槽；衔铁伸长片的作用为提供力施加点和位移测量点。

力传感器10安装于直线导轨8上，直线导轨通过螺钉固定在水平移动架4上，力传感器仅能沿直线导轨上下运动，提高了测量系统的稳定性。

使用上述系统的测量方法为，

1、力矩马达不通入电流时，重物通过绳索将力加载在被测力矩马达12的衔铁一端，施加力的大小通过力传感器10获取，激光位移传感器10在测量过程中检测并记录衔铁一端的位移，改变加载力值，获取一条力-位移曲线，曲线斜率记为k

2、给定固定载荷，向力矩马达施加一系列电流值，测量响应的衔铁位移，获取一条电流-位移曲线，曲线斜率记为k

3、力矩马达电流力矩系数k

k

式中，L

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。