本實用新型涉及一種直線電機性能測試裝置,主要應(yīng)用于圓筒式直線電機的發(fā)電功率和效率的測試,屬于直線電機性能測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
圓筒式直線電機主要分為動磁式、動鐵式和動圈式三種,主要應(yīng)用于自由活塞式發(fā)動機,實現(xiàn)機械能轉(zhuǎn)化為電能。在自由活塞式發(fā)動機中,直線電機的效率對整機效率提升起著至關(guān)重要的作用,因此,需要專用的直線電機實驗臺對直線電機的效率進(jìn)行測試,便于提高直線電機的設(shè)計。
由于自由活塞式斯特林發(fā)動機的往復(fù)運動頻率較高,通常在30~100Hz范圍內(nèi),要想在直線電機工作頻率下測試其性能,對測試試驗臺的設(shè)計要求較高,目前普通的試驗臺不能滿足高頻往復(fù)振蕩下的振動沖擊要求。
因此,有必要設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高和振動小的試驗平臺對直線電機的性能進(jìn)行測試。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本實用新型的目的是提供一種直線電機性能測試實驗臺,通過測量直線電機輸出電壓、電流,以及伺服電機的輸入功率等參數(shù),進(jìn)而間接測量直線電機的發(fā)電功率和效率,該實驗臺具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、測量方便、精度高的特點。
本實用新型提供的技術(shù)方案如下:
一種直線電機性能測試實驗臺,包括機座、伺服電機和監(jiān)控裝置,其特征在于:還包括:曲軸,連桿,活塞桿,平衡機構(gòu);所述的曲軸由伺服電機連接驅(qū)動;在所述伺服電機的兩側(cè),呈水平直線各對置設(shè)置有一副連桿、活塞桿驅(qū)動機構(gòu);在所述伺服電機一側(cè),所述的連桿的一端與伺服電機驅(qū)動的曲軸連接,另一端與所述活塞桿的一端可轉(zhuǎn)動地連接;活塞桿與待測試的直線電機連接;在所述伺服電機另一側(cè),所述的連桿的一端與所述伺服電機驅(qū)動的曲軸連接,另一端與所述活塞桿的一端可轉(zhuǎn)動地連接;活塞桿與一平衡機構(gòu)連接,用于平衡直線電機往復(fù)運動產(chǎn)生的軸向慣性力。
本技術(shù)方案中,通過在機座兩側(cè)設(shè)置的一對活塞桿,以及用于連接活塞桿和伺服電機的一對連桿,實現(xiàn)伺服電機與活塞桿的連接,并通過活塞桿與待測直線電機的連接,使其伺服電機轉(zhuǎn)動時通過連桿帶動活塞桿做往復(fù)運動,目的是帶動待測直線電機做往復(fù)運動。同時將一對連桿以對置式的方式設(shè)置能夠有效地抵消直線電機往復(fù)運動的慣性力,降低臺位振動。這樣通過測量直線電機輸出的電壓和電流即可算出發(fā)電輸出功率,再測量伺服電機的輸入功率等參數(shù),可推算出直線電機的發(fā)電效率,不僅結(jié)構(gòu)簡單、且可靠性高和振動小。
優(yōu)選地,所述直線電機包括定子和動子,所述定子通過連接件與所述機座連接,所述動子套設(shè)在所述活塞桿上,并被所述活塞桿帶動相對所述定子作往復(fù)運動。
本技術(shù)方案中,通過直線電機的定制與機座的連接,而動子與活塞桿的連接,使得活塞桿在做往復(fù)運動的時候帶動動子一起做往復(fù)運動,這樣通過測量直線電機輸出的電壓和電流即可算出發(fā)電輸出功率,再測量伺服電機的輸入功率等參數(shù),可推出直線電機的發(fā)電效率。
優(yōu)選地,所述曲軸用于連接左右連桿的曲拐夾角為180°。
將曲軸的曲拐夾角設(shè)置為180°,目的是使得曲軸在對置設(shè)置的一對連桿的一直線上,可以保證連桿的一端端部繞曲軸轉(zhuǎn)動的同時,整個連桿只能做左右方向上的往復(fù)運動。
優(yōu)選地,所述機座的兩側(cè)各設(shè)置有一對直線軸承,直線軸承用于支撐直線電機和平衡機構(gòu),并與所述機座連接。
在機座的每一側(cè)上設(shè)置一對直線軸承,且一對直線軸承分設(shè)在直線電機的兩側(cè),并與機座連接,目的是通過一對直線軸承可以為活塞桿起到導(dǎo)向作用,還可以防止直線電機從活塞桿上脫落下來,保證直線電機的連接穩(wěn)定性。
優(yōu)選地,在所述機座上設(shè)有用于嵌入所述直線軸承的導(dǎo)向孔,且所述直線軸承套設(shè)在所述活塞桿上,使其所述活塞桿的一端位于所述機座內(nèi)側(cè),并與所述連桿連接,另一端位于所述機座外側(cè),并與所述直線電機或平衡機構(gòu)連接。
本技術(shù)方案中,通過設(shè)置的直線軸承嵌入機座兩側(cè)的導(dǎo)向孔內(nèi),實現(xiàn)對活塞桿往復(fù)運動的方向進(jìn)行導(dǎo)向,避免在高頻率的往復(fù)運動先發(fā)生偏移。
本實用新型提供的一種直線電機性能測試實驗臺,能夠帶來以下一種有益效果:
1、本實用新型中,通過對置設(shè)置的一對連桿,實現(xiàn)一對活塞桿與伺服電機的連接,同時將活塞桿與待測直線電機進(jìn)行連接,使得在伺服電機旋轉(zhuǎn)運動下,通過連桿帶動活塞桿做往復(fù)運動,并使其待測直線電機同時做往復(fù)運動。這樣通過測量直線電機輸出的電壓和電流即可算出發(fā)電輸出功率,再測量伺服電機的輸入功率等參數(shù),可推出直線電機的發(fā)電效率。
2、本實用新型中通過對置式的設(shè)置方式,保證兩側(cè)的往復(fù)運動質(zhì)量相同,能抵消往復(fù)慣性力,從而降低振動。
3、本實用新型中,通過一對連桿的一端與伺服電機上的曲軸轉(zhuǎn)動連接,另一端通過活塞銷與活塞桿的端部進(jìn)行連接,實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動向直線運動轉(zhuǎn)換,且結(jié)構(gòu)簡單,穩(wěn)定性高。
4、本實用新型連桿的一端與曲軸之間通過設(shè)置滾動軸承進(jìn)行連接,減小兩者轉(zhuǎn)動時相互之間的摩擦力,延長其使用壽命。
5、本實用新型通過設(shè)置的直線軸承與機座上設(shè)置的導(dǎo)向孔連接,不僅為活塞桿的往復(fù)運動提供了方向的導(dǎo)向作用,還可以避免活塞桿在高頻率的往復(fù)運動時發(fā)生折斷現(xiàn)象,進(jìn)一步的延長使用壽命。
6、本實用新將直線電機的定子與機座連接,而動子與活塞桿連接,實現(xiàn)活塞桿做往復(fù)運動時,帶動動子做同步的往復(fù)運動,通過伺服電機的功率可以簡單地計算出直線電機的發(fā)電效率,從而判斷直線電機的性能。
附圖說明
下面將以明確易懂的方式,結(jié)合附圖說明優(yōu)選實施方式,對一種直線電機性能測試實驗臺的上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點及其實現(xiàn)方式予以進(jìn)一步說明。
圖1是本實用新型直線電機性能測試實驗臺的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本實用新型直線電機性能測試實驗臺另一角度的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)號說明:
伺服電機100;曲軸101;活塞銷102;滾動軸承103;
機座200;活塞桿300;連桿400;
直線電機500;定子501;動子502;
直線軸承600。
具體實施方式
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對照附圖說明本實用新型的具體實施方式。顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖,并獲得其他的實施方式。
本實用新型的實施例一中,參看圖1所示,一種直線電機性能測試實驗臺,包括機座200、伺服電機100和監(jiān)控裝置(圖中未標(biāo)示),還包括曲軸101,連桿400,活塞桿300,平衡機構(gòu)(圖中未標(biāo)示)。其中,曲軸101由伺服電機100連接驅(qū)動,在伺服電機100的兩側(cè),呈水平直線各對置設(shè)置有一副連桿400、活塞桿驅(qū)動機構(gòu);以及設(shè)置在機座200兩側(cè)的一對活塞桿300,同時伺服電機100通過兩側(cè)對置設(shè)置的一對連桿400與一對活塞桿300進(jìn)行連接。所述連桿400的一端與伺服電機100的輸出軸可轉(zhuǎn)動地連接,而另一端與對應(yīng)的活塞桿300的端部進(jìn)行可轉(zhuǎn)動的連接。
見圖1所示,在上述左側(cè)的活塞桿300上連接有待測試的直線電機500,而右側(cè)的活塞桿300上設(shè)置有一平衡機構(gòu),平衡機構(gòu)用于平衡直線電機500往復(fù)運動產(chǎn)生的慣性力。具體的設(shè)置方式可以根據(jù)實際需求而定,只要保證一對活塞桿300上受到的壓力相等即可。
實際運用時,將活塞桿300與待測直線電機500連接,這樣在伺服電機100轉(zhuǎn)動時,通過連桿400帶動活塞桿300做往復(fù)運動,從而驅(qū)動待測直線電機500做往復(fù)運動。進(jìn)而通過伺服電機100的功率,計算出待測直線電機500的發(fā)電功率等參數(shù)。
在本實施例二中,一對連桿400與伺服電機100的連接方式有多種,本申請中優(yōu)選地,在伺服電機100上設(shè)置一曲軸101,曲軸101的一端向外延伸用于與一對連桿400的一端轉(zhuǎn)動連接,,目的是通過曲軸101的轉(zhuǎn)動帶動連桿400帶動活塞桿300往復(fù)運動。
在本實施例二中,優(yōu)選地,在連桿400的一端套設(shè)在曲軸101上,而另一端通過一活塞銷102與活塞桿300的一端端進(jìn)行可轉(zhuǎn)動地連接,這樣可以使得連桿400在曲軸101的驅(qū)動下,可以驅(qū)動活塞桿300作往復(fù)運動。
在本實施例二中,優(yōu)選地,將連桿400套設(shè)在曲軸101上的一端通過一滾動軸承103進(jìn)行連接,具體安裝時,將滾動軸承103套設(shè)在曲軸101上,再將連桿400的一端套設(shè)在滾動軸承103上,利用設(shè)置的滾動軸承103可以將曲軸101與連桿400的滑動摩擦轉(zhuǎn)化成滾動摩擦,避免兩者之間摩擦力過大,導(dǎo)致磨損,進(jìn)而影響使用壽命。當(dāng)然上述的軸承采用滑動軸承也是可以的。
在本實施例二中,優(yōu)選地,將曲軸101用于連接左右連桿400的曲拐夾角設(shè)置為180°,這樣可以平衡左右部件產(chǎn)生的往復(fù)慣性力,進(jìn)一步的提高測試時結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,同時減小整個平臺的振動。
在本實施例三中,進(jìn)一步的機座200的兩側(cè)各設(shè)置有一對直線軸承600,一對直線軸承600分別用于支撐直線電機500和平衡機構(gòu),并與機座200連接。同時在機座200的兩側(cè)設(shè)有用于嵌入直線軸承600的導(dǎo)向孔。具體安裝時,在機座200的兩側(cè)均設(shè)置導(dǎo)向孔,將一對直線軸承600套設(shè)在一對活塞桿300上后,分別嵌設(shè)在兩側(cè)的導(dǎo)向孔中,使其活塞桿300的一端位于機座200內(nèi)側(cè),并與連桿400連接,另一端位于機座200外側(cè),并與直線電機500連接。應(yīng)說明的是,內(nèi)、外側(cè)是以靠近伺服電機100的一側(cè)為內(nèi)側(cè),而安裝直線電機500的一側(cè)為外側(cè),見圖1所示,僅是示意性的說明。
在本實施例三中,優(yōu)選地,將導(dǎo)向孔的開孔方向與活塞桿300的軸線平行,這樣能夠滿足導(dǎo)向孔對活塞桿300運動方向的導(dǎo)向作用,同時在滿足導(dǎo)向作用的基礎(chǔ)上,還滿足活塞桿300往復(fù)運動的順暢性,避免活塞桿300運動頻率過高發(fā)生折斷。
在本實施例四中,進(jìn)一步的在機座200的每一側(cè)上均設(shè)置一對直線軸承600,且將一對直線軸承600分設(shè)在直線電機500的兩側(cè),同時與機座200連接,目的是使得直線軸承600起到導(dǎo)向作用的基礎(chǔ)上,將直線電機500限定在一定的范圍之內(nèi),避免往復(fù)運動的過程中直線電機500從活塞桿300上脫落下來,提高運行的穩(wěn)定性。具體的將機座200兩側(cè)的一對直線軸承600均與機座200固定連接即可,具體的連接方式本申請中,不再一一贅述,保證連接的穩(wěn)定性即可。
本實用新型作為一個具體的實施例,其中設(shè)置的直線電機500包括了定子501和動子502。實際安裝時,將定子501通過連接件與機座200連接,而動子502套設(shè)在活塞桿300上即可,使其定子501與機座200準(zhǔn)確定位,以保證直線電機500在直線運動過程中動子502與定子501不產(chǎn)生干涉,測量時動子502被活塞桿300帶動并相對定子501作往復(fù)運動,使其兩者保持同步。其中,用于連接的連接件為螺栓、螺釘?shù)染伞?/p>
此外,還設(shè)置有一試驗臺監(jiān)控裝置,用于對試驗臺進(jìn)行起動、運行、停車控制,以及執(zhí)行報警、數(shù)據(jù)測試、顯示、數(shù)據(jù)記錄和打印等功能。
應(yīng)說明的是,本實用新型能夠?qū)A筒式動磁式、動鐵式和動圈式三種類型的直線電機500進(jìn)行性能測試,測試不同類型的直線電機500性能只需更改相關(guān)接口(活塞桿300的直徑)尺寸即可,動子502和定子501的固定方式不變。只要是對置式試驗臺方案均落入本專利保護的范圍。
應(yīng)當(dāng)說明的是,上述實施例均可根據(jù)需要自由組合。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本實用新型原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤飾,這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。