[发明专利]一种旋转直线磁力丝杠的力矩控制系统及测试方法

说明书

本发明涉及力矩测试领域，具体的是一种旋转直线磁力丝杠的力矩控制系统及测试方法，控制系统包括安装平板，所述安装平板上依次安装有永磁同步电机、轴承固定器和测试体，永磁同步电机的输出端通过联轴器安装有磁力丝杠，磁力丝杠设置在两个轴承固定器之间，磁力丝杠和测试体之间安装有力矩传感器。测试方法包括建立磁力丝杠电磁推力与永磁同步电机电流之间的关系，进而建立电磁转矩和电磁推力之间的关系和建立电磁转矩和电流之间的关系。本发明通过引入磁力丝杠和相关的测试装置，可消除传统机械丝杠的摩擦影响，延长装置的使用寿命，能有效提高力矩控制的精度和运行的稳定性，从而获取被测试材料的抗拉压特性。

技术领域

本发明涉及力矩测试领域，具体的是一种旋转直线磁力丝杠的力矩控制系统及测试方法。

背景技术

近年来，随着社会经济的发展和科学技术的进步，直线运动普遍存在于诸多工业应用场合中。传统的直线运动实现方式主要分为“旋转电机+机械丝杠”的传动形式，以及永磁直线同步电机。然而，机械丝杠中的传动装置，不可避免地存在机械摩擦，并且存在机械齿隙，难以满足高精度，高可靠性和高功率密度的控制目标。

磁力丝杠作为一种新型运动机构，利用非接触式的磁力耦合作用，能实现旋转与直线运动之间的转换，具有易于维护和高可靠性等优点，在新能源发电，精密制造医疗等领域具有广阔地应用前景。驱动永磁同步电机可以产生旋转运动，通过磁力丝杠将其转化为直线运动。当被测试的物体发生形变时，其受到的力矩可以通过传感器实时获取。由此可见，对基于旋转直线的磁力丝杠进行力矩控制与测试，具有重要的理论价值和应用研究意义。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种旋转直线磁力丝杠的力矩控制系统及测试方法，通过引入磁力丝杠和相关的测试装置，可消除传统机械丝杠的摩擦影响，延长装置的使用寿命，能有效提高力矩控制的精度和运行的稳定性，从而获取测试体的抗拉压特性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种旋转直线磁力丝杠的力矩控制系统，包括安装平板，所述安装平板上依次安装有永磁同步电机、轴承固定器和测试体，永磁同步电机的输出端通过联轴器安装有磁力丝杠，磁力丝杠设置在两个轴承固定器之间，磁力丝杠和测试体之间安装有力矩传感器。

进一步地，所述永磁同步电机上安装有动力线接头和编码器接头，编码器接头获取电机转子的实时位置，在动力线接头处接入三相电压，实现永磁同步电机的转矩闭环控制。

进一步地，所述联轴器将永磁同步电机的转子与磁力丝杠的转子进行同轴连接，从而将永磁同步电机输出的转矩传送给磁力丝杠，使其与永磁同步电机同频率旋转。

进一步地，所述磁力丝杠包括和联轴器固定安装的转子和安装在转子上的动子，动子的端部安装有贯穿轴承固定器的滑杆，滑杆的端部安装有圆盘，圆盘和力矩传感器固定安装，力矩传感器和测试体固定安装。

进一步地，所述磁力丝杠通过磁力耦合作用将转子的旋转运动转化为动子的直线运动，动子通过四根滑杆与圆盘进行连接，圆盘将进行轴向的直线运动，呈S型的力矩传感器将圆盘产生的拉压作用传动给测试体，并通过设置在力矩传感器上的传感器信号线接头实时获取磁力丝杠的力矩数值。

进一步地，所述动子由动子铁心和动子永磁体组成，转子由转子铁心以及表贴在其表面呈螺旋状分布的转子永磁体组成。

一种旋转直线磁力丝杠的力矩测试方法，所述力矩测试方法包括以下步骤：

步骤1、建立磁力丝杠电磁推力与永磁同步电机电流之间的关系

步骤1.1、电磁转矩和电磁推力之间的关系

定义转子上异名磁极和同名磁极之间的距离分别为极距和螺距，有如下的关系成立：

λ＝2τ  (1)