直線電機產(chǎn)生推力波動危害和其測試方法

        直線電機是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。直線電機對外輸出的量主要是推力，這也是直線電機和旋轉(zhuǎn)電機的重要的不同點之一。推力對于直線電機的重要性可以與力矩對于旋轉(zhuǎn)電機的重要性相媲美。由于直線電機的理論、設(shè)計、制造和負載及干擾等諸多方面的原因，直線電機必然存在推力波動。推力波動能夠反映直線電機的運行是否平穩(wěn)，因此，推力波動是直線電機檢測的關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)，下面本文主要介紹推力波動測試方法。

一、直線電機產(chǎn)生的推力波動危害

        直線電機產(chǎn)生的推力波動是其應(yīng)用方面的主要缺陷之一。推力波動會引起震動和噪聲，在低速運行時，電機可能發(fā)生共振，運行特性惡化。

        紋波擾動、摩擦擾動、負載阻力變化、端部效應(yīng)、負載阻力變化、電流時滯諧波、磁阻推力波動等都是直線電機產(chǎn)生推力波動的重要因素。因此，對直線電機的推力波動特性進行精準(zhǔn)測試時非常重要的。

二、直線電機推力波動測試方法

1、常規(guī)直線電機推力波動測試方法的不足

        常見的推力波動測試系統(tǒng)是使用由滾珠絲杠和直線電機分別拖動的拖板，共軸對拖來測試推力波動。這種旋轉(zhuǎn)電機通過滾珠絲杠連接直線電機的方法，使機械連接機構(gòu)的干擾也不可避免的進入了波動的檢測結(jié)果中，導(dǎo)致試驗結(jié)果往往與預(yù)期的有可觀的偏差。

2、新型直線電機推力波動測試解決方案

        新型波動測試解決方案是同一導(dǎo)軌上采用兩個同型號直線電機互為負載，通過對合適條件下所采集的推力信號進行數(shù)據(jù)處理，最終得到被測直線電機的推力特性。

        由于被測直線電機與陪試直線電機的電氣性能和機械性能相同，此方法避免了旋轉(zhuǎn)電機運行時引入的轉(zhuǎn)矩波動，而且用簡單的連接裝置替代滾珠絲杠，很大程度上見笑了機械連接部分的不確定性和擾動，提升了傳遞效率。通過運用合適的控制檢測方法，使兩個電機疊加后的波動處于相同相位下，進而得到被測電機的推力波動。

        檢測系統(tǒng)主要由被測直線電機、陪試直線電機、驅(qū)動系統(tǒng)、位置速度檢測裝置、力特性檢測裝置以及數(shù)據(jù)采集處理模塊組成，其主要組成拓撲圖如下圖所示：

圖1  直線電機測試系統(tǒng)拓撲圖

        試驗中通過固定與連接機構(gòu)調(diào)節(jié)兩個直線電機到達待測位置(合適的相對位置，推力呈現(xiàn)比較明顯的正弦波形)，在直線電機的電樞中通電，陪試電機設(shè)定為速度環(huán)模式，拉動被測電機運行一段距離。通過力傳感器就可以計算對應(yīng)的位置和速度條件下直線電機所對應(yīng)的推力，此時推力波動為兩個直線電機推力的疊加。通過對采集的推力數(shù)據(jù)進行分析處理，可以得到被測直線電機的推力波形，從而求得推力平均值以及推力波動百分比。

        最大靜推力檢測：設(shè)定被測電機工作于電流環(huán)，對其中兩相繞組用恒流源依次輸入遞增的直流，使陪試電機勻速拖動被測電機，在力傳感器測得的波形中找出最大的峰值點。對不同電流下的峰值描點，依次連線即為推力波動峰值曲線。