一种电磁直线作动器试验台

摘要

本发明公开了一种结构紧凑、通用性好、可在不同激励下对阻尼与发电特性进行自动化测量的试验台，由机械台架、电磁直线作动器、测控系统组成，机械台架包括台架底座、上下支柱、连接平台、套筒、直线轴承、移动横梁、连接板、连接杆等；测控系统由拉压力传感器、电压传感器、电流传感器、位移传感器、电动缸驱动器、数据采集卡及计算机组成。电磁直线作动器是一种新型的、基于电磁原理的减振器，试验台利用电动缸模拟振动激励驱动作动器动子往复直线运动，产生电磁阻尼力并发电，拉压力传感器与位移传感器测得阻尼特性，电压传感器与电流传感器获得发电特性。试验台可针对不同型号作动器，由计算机控制完成测试，通用性好，自动化程度高。

权利要求

1.一种电磁直线作动器试验台，其特征在于，包括台架底座(1)、下支柱(2)、连接平台(3)、上支柱(4)、双套筒(5)、移动横梁(6)、连接板(8)、连接杆(9)、电磁直线作动器定子(10)、电磁直线作动器动子(11)、电磁直线作动器紧固螺杆(12)、电动缸(13)、位移传感器(14)、拉压力传感器(7)、电压传感器(15)、电流传感器(16)、数据采集卡(17)、计算机(18)、直线轴承(19)和电动缸驱动器(20)；其中双套筒(5)包括第一套筒和第二套筒，第一套筒和第二套筒结构相同，均包括两个通孔，分别为第一通孔和第二通孔；

台架底座(1)上固连四根下支柱(2)，四根下支柱(2)的顶端固连连接平台(3)，连接平台(3)上固连两根上支柱(4)，两根上支柱(4)的顶端设置移动横梁(6)，两根上支柱(4)上套有双套筒(5)；

连接平台(3)上固连电动缸(13)，电动缸(13)的动子与电磁直线作动器动子(11)动子相连，电磁直线作动器定子(10)与连接杆(9)下端相连，连接杆(9)上端与连接板(8)相连，每根上支柱(4)的外圆柱面均与对应套筒第一通孔通过过盈配合相连，每个套筒的第二通孔装有直线轴承(19)，每个直线轴承(19)上均设置电磁直线作动器紧固螺杆(12)，两个电磁直线作动器紧固螺杆(12)上固连电磁直线作动器定子(10)，连接平台(3)上设置位移传感器(14)，位移传感器(14)与电磁直线作动器动子(11)相连接，连接板(8)与移动横梁(6)之间设置拉压力传感器(7)，电磁直线作动器内线圈通过导线与电压传感器(15)和电流传感器(16)相连；位移传感器(14)、拉压力传感器(7)、电压传感器(15)及电流传感器(16)的模拟信号通过数据采集卡(17)输入到计算机(18)中；计算机(18)的控制信号通过数据采集卡(17)传输至电动缸驱动器(20)，由电动缸驱动器(20)驱动电动缸(13)做往复运动。

2.根据权利要求1所述的电磁直线作动器试验台，其特征在于，拉压力传感器(7)、电磁直线作动器动子(11 )、电磁直线作动器定子(10 )及电动缸(13)的轴线相互平行。

3.根据权利要求1所述的电磁直线作动器试验台，其特征在于，连接板(8)上对称开有两个环形通孔，用于连接杆(9)在通孔内移动。

4.根据权利要求1所述的电磁直线作动器试验台，其特征在于，上支柱(4)上端设置垫片。

5.根据权利要求1所述的电磁直线作动器试验台，其特征在于，第一通孔和第二通孔均为圆柱内孔。

6.根据权利要求1所述的电磁直线作动器试验台，其特征在于，拉压力传感器(7) 及电流传感器(16)的型号均为霍尔电压传感器HK16。

说明书

一种电磁直线作动器试验台

技术领域

[0001] 本发明涉及一种试验台，特别是一种结构紧凑、通用性好、可在不同振动激励下同时对阻尼与发电特性进行自动化测量的电磁直线作动器试验台。

背景技术

[0002] 悬架系统是车辆底盘系统的重要组成之一，提高悬架系统的性能对于改善整车的平顺性和操纵稳定性具有十分重要的意义。考虑到车辆行驶工况复杂多变，对悬架系统的要求越来越高，传统被动悬架已经难以实现满意的车辆性能。主动悬架根据车辆系统的运动状态和外部输入变化主动地调整和产生所需的悬架作用力，响应频率可达1000Hz，可以使车辆系统始终具备最佳的行驶平顺性和操纵稳定性。电磁直线作动器是电磁主动悬架中的关键部件，根据悬架的运动状态，电磁直线作动器可在发电与电动两种模式下工作。在发电模式下，电磁直线作动器可将悬架的振动能量进行电能回收，并同时提供适时的阻尼特性；而在电动模式下，车载电源为电磁直线作动器提供能量，从而产生电磁主动力以抑制悬架振动。电磁直线作动器不仅可以用于改进传统汽车的悬架系统，而且也可直接移植到新能源汽车上使用，故其对于汽车的节能减排及新能源汽车的发展具有十分重要的工程应用价值。

[0003] 但目前的减振器试验台只适用于传统的减振器，而且只能对阻尼特性进行检测，而对于电磁直线作动器这种新型减振器的性能检测试验台，要求其能同时对阻尼与发电特性进行检测，目前国内外该类试验台还是一片空白。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于设计一种结构紧凑、可在不同振动激励下同时对阻尼与发电特性进行测量的电磁直线作动器试验台，其通用性好、自动化程度高，可大力推动电磁直线作动器在主动悬架中的应用。

[0005] 本发明解决以上技术问题的技术解决方案是：一种电磁直线作动器试验台，由机械台架、电磁直线作动器、测控系统组成，其中机械台架包括台架底座、下支柱、连接平台、上支柱、双套筒、直线轴承、移动横梁、连接板、连接杆、电动缸等组成；测控系统由拉压力传感器、电压传感器、电流传感器、位移传感器、电动缸驱动器、数据采集卡及计算机组成。

[0006] 电磁直线作动器试验台以电动缸为振动激励源，省去了复杂而笨重的液压系统，机械台架结构简单、紧凑。通过机械台架龙门式的结构设计，保证了拉压力传感器、电磁直线作动器动子、定子、电动缸在受力时四者的同轴度，从而提高了电磁阻尼力测量的准确性。

[0007] 电动缸在电动缸驱动器的驱动下可实现最大行程130mm、最大速度1m/s、最大驱动力4500N范围内的可调节运动激励。上支柱上端通过调节垫片的数目，来控制移动横梁的高度以适应不同长度的电磁直线作动器。上述两点可满足不同电磁直线作动器及不同振动工况的测试要求。

[0008] 测试过程由计算机统一协调控制：电动缸驱动器通过数据采集卡接受来自计算机的运动控制信号，驱动电动缸做不同频率、不同行程的往复直线运动，从而对电磁直线作动器动子施加振动激励，由位移传感器获取动子位移信号并传输到数据采集卡。动子磁场与定子磁场相互作用产生电磁阻尼力，并在机械台架的支撑作用下该电磁阻尼力施加到拉压力传感器，由拉压力传感器获取电磁阻尼力信号并传输到数据采集卡。在产生电磁阻尼力的同时，定子线圈产生感应电动势，由电压传感器与电流传感器通过线圈导线获取电压与电流信号并传输到数据采集卡。计算机利用获取的力信号与位移信号分析得到电磁直线作动器的阻尼特性，利用获取的电压信号与电流信号分析得到电磁直线作动器的发电特性，因此可同时对阻尼特性与发电特性进行测试与分析，且无需人工干预。

[0009] 本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)发明的电磁直线作动器试验台结构紧凑、占用空间小、便携性高、测量精度高；2)发明的电磁直线作动器试验台的激振频率与行程可调，适应性好；3)发明的电磁直线作动器试验台通过获取电磁阻尼力、动子位移、电压及电流，利用计算机自动分析阻尼特性与发电特性，自动化程度高。

附图说明

[0010] 图1为电磁直线作动器试验台结构示意图。

[0011] 图2为套筒及直线轴承的剖视图。

[0012] 图3为连接板的俯视图。

[0013] 图中编号所代表的含义为：1-台架底座，2-下支柱，3-连接平台，4-上支柱，5-台架套筒，6-移动横梁，7-压力传感器，8-连接板，9-连接杆，10-电磁直线作动器定子，11-电磁直线作动器动子，12-电磁直线作动器紧固螺杆，13-电动缸，14-位移传感器，15-电流传感器，16-电压传感器，17-数据采集卡，18-计算机，19-直线轴承，20-电动缸驱动器。

具体实施方式

[0014] 本发明的一种电磁直线作动器试验台，包括台架底座1、下支柱2、连接平台3、上支柱4、双套筒5、移动横梁6、连接板8、连接杆9、电磁直线作动器定子10、电磁直线作动器动子11、电磁直线作动器紧固螺杆12、电动缸13、位移传感器14、拉压力传感器7、电压传感器15、电流传感器16、数据采集卡17、计算机18、直线轴承19和电动缸驱动器20；其中双套筒5包括第一套筒和第二套筒，第一套筒和第二套筒结构相同，均包括两个通孔，分别为第一通孔和第二通孔；

[0015] 台架底座1上固连四根下支柱2，四根下支柱2的顶端固连连接平台3，连接平台3上固连两根上支柱4，两根上支柱4的顶端设置移动横梁6，两根上支柱4上套有双套筒5；

[0016] 连接平台3上固连电动缸13，电动缸13的动子与电磁直线作动器动子11动子相连，电磁直线作动器定子10与连接杆9下端相连，连接杆9上端与连接板8相连，每根上支柱4的外圆柱面均与对应套筒第一通孔通过过盈配合相连，每个套筒的第二通孔装有直线轴承19，每个直线轴承19上均设置紧固螺杆12，两个紧固螺杆12上固连电磁直线作动器定子10，[0017] 连接平台3上设置位移传感器14，位移传感器14与电磁直线作动器动子11相连接，连接板8与移动横梁6之间设置拉压力传感器7，电磁直线作动器内线圈通过导线与电压传感器15和电流传感器16相连；位移传感器14、拉压力传感器7、电压传感器15及电流传感器
16的模拟信号通过数据采集卡17输入到计算机18中；计算机18的控制信号通过数据采集卡
17传输至电动缸驱动器20，由电动缸驱动器20驱动电动缸13做往复运动。

[0018] 所述拉压力传感器7、电磁直线作动器动子10、电磁直线作动器定子11及动缸13的轴线相互平行。

[0019] 所述连接板8上对称开有两个环形通孔，用于连接杆9在通孔内移动。

[0020] 所述上支柱4上端设置垫片。

[0021] 所述第一通孔和第二通孔均为圆柱内孔。

[0022] 所述拉压力传感器7及电流传感器16的型号均为霍尔电压传感器HK16。

[0023] 本发明的电磁直线作动器试验台结构紧凑、占用空间小、便携性高、测量精度高。

[0024] 下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。

[0025] 实施例

[0026] 结合图1，图2和图3，本发明的一种结构紧凑、可在不同振动激励下同时对减振与发电特性进行测量的电磁直线作动器试验台，其通用性好、自动化程度高，包括机械台架、电磁直线作动器、测控系统。

[0027] 为提高紧凑性与测量精度，所设计的机械台架包括台架底座、下支柱、连接平台、上支柱、双套筒、直线轴承、移动横梁、连接板、连接杆、电动缸组成。台架底座1上固连四根下支柱2，四根下支柱2的顶端固连连接平台3。连接平台3上固连两根上支柱4，两根上支柱4的顶端设置移动横梁6。连接板8的下端面固连两根连接杆9，两根连接杆的下端部固连在电磁直线作动器定子10的端部。电磁直线作动器动子10与电动缸13相连接。每根上支柱4的外圆柱面与双套筒5中外侧套筒的内圆柱面通过过盈配合相连，双套筒5中内侧套筒的内圆柱面安装直线轴承19，紧固螺杆12支撑于直线轴承19上。测量时，要求拉压力传感器7、电磁直线作动器定子10、动子11、电动缸13四者保持同轴，为达到此要求，在台架底座1保证了整个台架稳定性的前提下，连接平台3固连电动缸13和上支柱，保证了电动缸13轴线和上支柱平行；电磁直线作动器定子通过双套筒5以及安装于套筒内的直线轴承19支撑于上支柱4，使得其在受力时轴线与两根上支柱4的轴线保持平行；同时移动横梁6与上支柱4垂直安装，保证了垂直安装于移动横梁6上的拉压力传感器7与上支柱4轴线保持平行。电动缸13与电磁直线作动器动子10固连，电磁直线作动器定子10与拉压力传感器7连，当受力时，四者轴线一致。

[0028] 为提高通用性，电动缸13的运动参数，包括行程、速度、驱动力，均可在计算机18的控制下实现调节。同时，上支柱4上端通过调节垫片的数目，来控制移动横梁6的高度以适应不同长度的电磁直线作动器。因此，电磁直线作动器试验台可满足不同电磁直线作动器及不同振动工况的测试要求。

[0029] 为同时测量电磁直线作动器的阻尼、发电特性并提高自动化测试水平，所设计的测控系统由拉压力传感器7、电压传感器15、电流传感器16、位移传感器14、电动缸驱动器20、数据采集卡17及计算机18组成。电动缸驱动器20通过数据采集卡17接受来自计算机18的运动控制信号，驱动电动缸13做不同频率、不同行程的往复直线运动，从而对电磁直线作动器动子11施加振动激励，由位移传感器14获取动子位移信号并传输到数据采集卡。动子磁场与定子磁场相互作用产生电磁阻尼力，并在机械台架的支撑作用下该电磁阻尼力施加到拉压力传感器7，由拉压力传感器7获取电磁阻尼力信号并传输到数据采集卡17。在产生电磁阻尼力的同时，定子10线圈产生感应电动势，由电压传感器15与电流传感器16通过线圈导线获取电压与电流信号并传输到数据采集卡17。计算机18在获取上述信号后，通过软件处理便可得到电磁直线作动器的阻尼与发电特性。整个测试过程在计算机18的控制下完成，无需人工参与。

[0030] 工作方式为：计算机的运动控制信号通过数据采集卡输出给电动缸驱动器，则电动缸可模拟不同频率与行程的运动激励施加给电磁直线作动器的动子。动子受此激励作往复直线运动，动子磁场与定子磁场相互作用，在线圈中产生感应电动势以及感应电流，通过在线圈端部接入电流以及电压传感器测得不同运动工况下的感应电动势以及感应电流的数据，然后经过数据采集卡输入到计算机进行数据处理和分析后即可得到其发电特性。此外，动子受上述运动激励产生电能的同时，动子相对于定子会受到电磁阻尼力。根据作用与反作用原理，通过移动横梁上的拉压力传感器测量得到该电磁阻尼力，并由位移传感器获得不同时刻电磁直线作动器动子的位置，将拉压力传感器信号与位移传感器信号通过数据采集卡输入到计算机后，进行分析处理后即可得出相应的阻尼特性。测试过程中，为保证电动缸、动子、定子及拉压力传感器的同轴度，特设计机械台架：由台架底座保证整体的稳定性；在下支柱的支撑下，连接平台一方面用于固连电动缸和上支柱，另一方面保证电动缸轴线与2根上支柱的轴线保持平行；电磁直线作动器定子通过套筒与直线轴承支撑于上支柱，从而保证在受力时其轴线与2根上支柱的轴线保持平行；拉压力传感器垂直安装于移动横梁上，同时移动横梁与上支柱垂直安装，因此拉压力传感器轴线与上支柱轴线保持平行；由于电动缸与动子固连，定子与拉压力传感器固连，在不受力时四者轴线一致。当受力时，由于电动缸、定子、动子及拉压力传感器的轴线均与上支柱轴线保持平行，因此四者轴线同样保持一致，保证了测量的准确性。

[0031] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应该指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可做出若干改进，这些改进均落在本发明要求的保护范围。