一種高速磁懸浮電機組件測試臺的制作方法
【專利摘要】一種高速磁懸浮電機組件試驗臺，在電機組件性能測試以及電機總體性能試驗中，對高速磁懸浮電機各組件起到夾持定位作用。其結(jié)構(gòu)主要包括平臺基座部分和平臺基座上可以自動對中并且中心同軸的的大小兩種通孔八爪卡盤。平臺基座上固定有用于支撐和定位這兩種通孔八爪卡盤的滾動導(dǎo)軌以及用于移動卡盤架的滾珠絲杠機構(gòu)。兩種通孔八爪卡盤結(jié)構(gòu)相同，通過中心錐齒輪帶動兩側(cè)渦旋槽同時旋轉(zhuǎn)，從兩側(cè)推動八個活動卡爪同步向心運動夾持待測組件。本發(fā)明在試驗中夾持穩(wěn)定、對中精度高，而且操作方便、適用范圍廣，可以方便得用于電機各個組件的性能測試以及電機總體的性能試驗。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高速磁懸浮電機組件的機械試驗臺，在電機組件性能測試以及電 機總體性能測試中，對高速磁懸浮電機各組件起到夾持定位作用。 一種高速磁懸淳電機組件測試臺

【背景技術(shù)】
[0002] 對高速磁懸浮電機各個組件進行性能測試無論對于研發(fā)過程還是生產(chǎn)過程都有 非常重要的意義。電機轉(zhuǎn)子組件包含零件較多且裝配關(guān)系復(fù)雜，需要通過試驗來研究其在 高轉(zhuǎn)速載荷下的力學(xué)特性。在磁軸承的設(shè)計中，需要對磁軸承的性能進行試驗獲取相關(guān)反 饋數(shù)據(jù)。而且在高速磁懸浮電機的生產(chǎn)過程中也需要測試檢驗電機各個組件的性能是否可 靠。這些測試試驗由于電機轉(zhuǎn)數(shù)高、功率大、控制精度要求高等特點，對夾具的對中精度與 夾持強度也提出了較高要求。目前還沒有進行此類試驗的通用試驗臺，以往通常對單個零 件設(shè)計加工單一的夾具，不僅成本較高、通用性差，而且延長了研發(fā)周期。在高速磁懸浮電 機的整體性能測試時，以往的各個組件夾具之間很難保證對中精度，需要將磁懸浮電機各 組件與電機殼體裝配全部完成后進行各種測試，試驗成本較高，觀察性較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一款對中精度高、夾持穩(wěn) 定、操作方便、通用性好的高速磁懸浮電機組件試驗臺。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：高速磁懸浮電機組件試驗臺，包括平臺基座、滾動導(dǎo) 軌、滾珠絲杠、絲杠螺母、擋板、絲杠支撐部件、絲杠固定部件、大通孔八爪卡盤和小通孔八 爪卡盤，其中滾珠絲杠置于平臺基座的中央用于移動兩種通孔八爪卡盤，高行走精度的滾 動導(dǎo)軌對稱布置于滾珠絲杠兩側(cè)用于定位兩種通孔八爪卡盤。滾珠絲杠左側(cè)通過深溝球軸 承與絲杠支撐部件相連，右側(cè)通過兩個角接觸球軸承與絲杠固定部件相連。絲杠螺母與滾 珠絲杠配合并且可以在平臺基座上表面滑動，可拆卸的擋板安裝在絲杠螺母卡槽內(nèi)。滾動 導(dǎo)軌與絲杠支撐部件、絲杠固定部件通過螺釘與平臺基座相連。
[0005] 大通孔八爪卡盤和小通孔八爪卡盤結(jié)構(gòu)相同，主要包括：卡盤架、卡盤機芯、端 蓋、滾珠滑塊?？ūP機芯安裝在卡盤架內(nèi)，并且通過端蓋軸向固定。在卡盤架底部對稱安裝 兩個滾珠滑塊，通過滾珠滑塊與對稱固定于平臺基座的滾動導(dǎo)軌配合來定位兩種通孔八爪 卡盤。
[0006] 所述的卡盤機芯包括：中心錐齒輪、左渦旋盤、左錐齒輪、右渦旋盤、右錐齒輪、活 動卡爪和卡爪保持架。為了保證在大直徑下的夾持強度和對中精度，本發(fā)明采用八個活動 卡爪同步夾持組件。八個活動卡爪周向安裝在卡爪保持架的導(dǎo)向槽內(nèi)，活動卡爪軸向通過 兩側(cè)的渦旋槽分別與左右渦旋盤配合。左右渦旋盤上分別通過螺釘安裝左右錐齒輪，左右 錐齒輪同時與卡爪保持架頂端的中心錐齒輪嚙合，從而實現(xiàn)由中心錐齒輪依次驅(qū)動左右錐 齒輪盤、左右渦旋盤、中間八個活動卡爪。中心錐齒輪下端安裝在卡爪保持架上，上端與卡 盤架相連。左右渦旋盤外徑與卡盤架內(nèi)孔間隙配合?？ㄗΡ３旨芡鈴脚c卡盤架內(nèi)孔配合并 且用螺釘固定。
[0007] 所述兩種通孔八爪卡盤是結(jié)構(gòu)相同，大小不同的兩種規(guī)格，從而擴寬了試驗臺可 夾持組件的外徑范圍，大通孔八爪卡盤最大夾持直徑為300_可用來夾持電機定子組件和 磁懸浮軸承組件，小通孔八爪卡盤最大夾持直徑為150_可用來夾持機械保護軸承和傳感 器安裝架。
[0008] 所述的滾珠絲杠在絲杠固定部件外接一個伺服電機來驅(qū)動其正反轉(zhuǎn)，從而帶動絲 杠螺母在平臺基座上表面左右滑動。絲杠螺母通過一個可拆卸的厚擋板來單獨移動某個卡 盤架而不影響其他通孔八爪卡盤的定位。在平臺基座長度方向安裝標(biāo)尺，這樣可以通過電 機方便的移動通孔八爪卡盤來調(diào)節(jié)試驗組件的軸向間隙。
[0009] 本發(fā)明的原理是：高速磁懸浮電機內(nèi)的各個組件的外表面為不同直徑的圓柱面， 在試驗中要求各個組件保證較高的同軸度。本發(fā)明設(shè)計了大小兩種自動對中的通孔八爪 卡盤，采用了兩側(cè)渦旋槽同時驅(qū)動八個活動卡爪的方式，不僅保證了對中精度，而且保證了 夾持大直徑組件的夾持強度。使用扳手順時針轉(zhuǎn)動位于兩種通孔八爪卡盤頂部的中心錐 齒輪，通過中心錐齒輪嚙合左右錐齒輪推動與之相連的左右兩個渦旋盤分別向兩個方向轉(zhuǎn) 動，左右兩側(cè)渦旋盤通過渦旋槽分別從兩個旋向推動八個活動卡爪，使得八個活動卡爪同 步向中心移動夾緊試驗組件。左右渦旋盤是完全相同的零件，其渦旋槽的旋向都為順時 針。當(dāng)左右渦旋盤在中心錐齒輪的推動下分別朝兩個方向轉(zhuǎn)動時，由于兩個渦旋盤面面相 對，因此分別在面向渦旋槽的方向上，兩個渦旋盤都是進行順時針轉(zhuǎn)動?；顒涌ㄗ蓚?cè)的渦 旋槽均為逆時針，八個活動卡爪可以由一個兩側(cè)刻有逆時針渦旋槽的盤狀零件等分切割而 成?？ūP架通過底部對稱的滾珠滑塊安裝于滾動導(dǎo)軌定位，不僅保證了不同通孔八爪卡盤 之間的對中精度，而且便于借助滾珠絲杠實現(xiàn)通孔八爪卡盤的軸向移動。平臺基座上表面 固定有伺服電機驅(qū)動的滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，絲杠螺母通過一個可拆分的擋板與卡盤架連接。當(dāng) 取下?lián)醢鍟r，絲杠旋轉(zhuǎn)帶動絲杠螺母左右移動不與任何通孔八爪卡盤干涉。當(dāng)需要移動某 個卡盤架時，只需要將絲杠螺母移動到卡盤架下并安裝擋板，由擋板推動其軸向移動。
[0010] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：
[0011] (1)本發(fā)明所述的試驗臺，兩種通孔八爪卡盤內(nèi)徑為通孔，結(jié)構(gòu)的軸向長度也盡可 能的縮短，從而對被夾持組件的軸向長度限制較少。由于包含了大小兩種規(guī)格的通孔八爪 卡盤，徑向方向可夾持的尺寸范圍大?？梢苑奖愕貖A持電機定子組件、磁懸浮軸承組件、傳 感器安裝架、機械保護軸承等一系列組件，具有較強的通用性和擴展性。使用多組不同規(guī)格 的通孔八爪卡盤安置在試驗臺上可以方便的布置實現(xiàn)不同的試驗。
[0012] (2)本發(fā)明所述的兩種通孔八爪卡盤軸向長度較短，不僅方便試驗設(shè)備的軸向布 置，而且便于觀察試驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)的采集。
[0013] (3)本發(fā)明所述的試驗臺，通過扳手轉(zhuǎn)動兩種通孔八爪卡盤頂端的中心錐齒輪可 以同時驅(qū)動兩側(cè)渦旋盤轉(zhuǎn)動，從而分別在活動卡爪的兩側(cè)從兩個旋向同時驅(qū)動八個活動卡 爪夾緊組件，不僅操作方便而且使組件夾持更加穩(wěn)定。
[0014] (4)本發(fā)明所述的兩種通孔八爪卡盤結(jié)構(gòu)簡單，其中左右渦旋盤以及左右錐齒輪 都為完全相同零件，使得整個八爪卡盤零件種類較少，便于零件加工裝配和使用維護。影響 對中精度的重要尺寸，例如卡盤架內(nèi)孔及卡盤架底部的滾動滑塊安裝面、渦旋盤外徑等尺 寸，可以通過同種零件組合加工來最大程度地減少零件之間的尺寸誤差，保證不同通孔八 爪卡盤之間的對中精度。
[0015] (5)本發(fā)明所述的兩種通孔八爪卡盤通過滾珠滑塊固定在高行走精度的滾動導(dǎo)軌 上，通過絲杠螺母進行移動，定位精度高，軸向間隙調(diào)節(jié)更加方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的高速磁懸浮電機組件試驗臺整體結(jié)構(gòu)簡圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明所述的大通孔八爪卡盤及其卡盤機芯的結(jié)構(gòu)爆炸圖，其中圖2a為大 通孔八爪卡盤結(jié)構(gòu)爆炸圖，圖2b為卡盤機芯結(jié)構(gòu)爆炸圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明在具體應(yīng)用實例中，本試驗臺連同被測試電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖4為圖3所示應(yīng)用的二維工程圖，其中圖4a為主視旋轉(zhuǎn)半剖視圖，圖4b為左視 半剖圖。

【具體實施方式】
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明的磁懸浮電機組件試驗臺包括平臺基座1、滾動導(dǎo)軌2、滾珠絲 杠4、絲杠螺母6及擋板7、絲杠支撐部件3、絲杠固定部件5、大通孔八爪卡盤8和小通孔八 爪卡盤9,其中滾動導(dǎo)軌2、絲杠支撐部件3和絲杠固定部件5全部通過螺釘與平臺基座1 相連；滾珠絲杠4左側(cè)通過深溝球軸承與絲杠支撐部件3相連，右側(cè)通過兩個角接觸球軸承 與固定部件5相連；絲杠螺母6與滾珠絲杠4配合并且在平臺基座上表面滑動；可拆卸的 擋板7安裝在絲杠螺母6卡槽內(nèi)。大通孔八爪卡盤8和小通孔八爪卡盤9放置在平臺基座 1上，其中大通孔八爪卡盤8可用來夾持電機定子組件和磁懸浮軸承組件，小通孔八爪卡盤 架9可用來夾持機械保護軸承和傳感器安裝架。
[0021] 圖2為本發(fā)明所述的大通孔八爪卡盤8及其卡盤機芯82的結(jié)構(gòu)爆炸圖，如圖2a 所示大通孔八爪卡盤主要包括：卡盤架81、卡盤機芯82、端蓋83、滾珠滑塊84,卡盤機芯82 安裝在卡盤架81內(nèi)，并且通過端蓋83軸向固定。在卡盤架81底部對稱安裝兩個滾珠滑塊 84與對稱固定于平臺基座1的滾動導(dǎo)軌2配合。
[0022] 如圖2b所示，所述的卡盤機芯82包括：中心錐齒輪821、左渦旋盤822、左錐齒輪 823、右錐齒輪826、右渦旋盤827、活動卡爪825和卡爪保持架824。本發(fā)明采用八個活動卡 爪825同步夾持組件，八個活動卡爪825周向安裝在卡爪保持架824的導(dǎo)向槽內(nèi)，軸向兩側(cè) 通過兩側(cè)的渦旋槽分別與左右渦旋盤822、827配合。左右渦旋盤822、827上分別通過螺釘 安裝左右錐齒輪823、826,左右錐齒輪823、826同時與卡爪保持架824頂端的中心錐齒輪 821嚙合。從而實現(xiàn)由中心錐齒輪821同時驅(qū)動兩側(cè)錐齒輪盤823、826,兩側(cè)錐齒輪盤823、 826分別帶動兩側(cè)渦旋盤822、827,兩側(cè)渦旋盤822、827 -起驅(qū)動中間八個活動卡爪825來 夾緊組件。中心錐齒輪821下端安裝在卡爪保持架824上，上端與卡盤架81相連。左右渦 旋盤822、827外徑分別與卡盤架81內(nèi)孔間隙配合。卡爪保持架824外徑與卡盤架81內(nèi)孔 配合并且用螺釘固定。
[0023] 圖3為應(yīng)用本發(fā)明的試驗臺測試某型號磁懸浮電機組件時，試驗臺布置方式的結(jié) 構(gòu)示意圖。如圖3所示，在該應(yīng)用中，采用四個大通孔八爪卡盤8分別夾持高速磁懸浮電機 的軸向磁軸承組件12、軸伸端徑向磁軸承組件13、非軸伸端徑向磁軸承組件14、電機定子 組件15,采用兩個小八爪卡盤9分別夾持軸伸端機械保護軸承11和非軸伸端機械保護軸 承10,電機轉(zhuǎn)子組件16放置在電機中心孔內(nèi)，并與軸伸端機械保護軸承11和非軸伸端機 械保護軸承10留有保護間隙。各個組件的對中精度由大通孔八爪卡盤8、小通孔八爪卡盤 9和滾動導(dǎo)軌2保證，組件的軸向布置間隙通過滾珠絲杠4移動調(diào)節(jié)。本次應(yīng)用中，采用軸 向磁軸承組件12、軸伸端徑向磁軸承組件13、非軸伸端徑向磁軸承組件14懸浮電機轉(zhuǎn)子組 件16,由電機定子組件15加載扭矩，軸伸端機械保護軸承11和非軸伸端機械保護軸承10 起輔助保護作用，可以測試電機各個組件的運行情況及電機總體的性能。圖4為圖3所示 應(yīng)用的二維工程圖，其中圖4a為主視圖，圖4b為左視圖。如圖4a所示，四個大通孔八爪卡 盤8沿軸向布置于平臺基座1上，依次夾持高速磁懸浮電機的軸向磁軸承組件12、軸伸端 徑向磁軸承組件13、非軸伸端徑向磁軸承組件14、電機定子組件15,兩個小通孔八爪卡盤9 分別夾持軸伸端機械保護軸承11和非軸伸端機械保護軸承10,電機轉(zhuǎn)子組件16放置在電 機中心孔內(nèi)。圖4a中局部放大圖所示為夾持電機定子組件15的大通孔八爪卡盤8的縱剖 圖結(jié)構(gòu)，如圖所示夾持電機定子組件15的活動卡爪825與左右渦旋盤822、827嚙合，左右 渦旋盤上分別安裝左右錐齒輪823、826,整個卡盤機芯82安裝在卡盤架81內(nèi)由端蓋83通 過螺釘壓緊。如橫向半剖圖4b所示，大通孔八爪卡盤8通過滾珠滑塊84與對稱固定于平 臺基座1的滾動導(dǎo)軌2配合定位，滾珠絲杠4置于兩個滾動導(dǎo)軌2中間。大通孔八爪卡盤 8的八個活動卡爪825通過卡爪保持架824頂端的中心錐齒輪821驅(qū)動同時夾緊非軸伸端 徑向磁軸承組件14。本發(fā)明的試驗臺也可用于電機單個組件的性能測試試驗，比如電機轉(zhuǎn) 子組件的力學(xué)特性試驗以及磁懸浮軸承組件的性能測試等。
[0024] 本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種高速磁懸浮電機組件試驗臺，其特征在于：包括平臺基座（1)、滾動導(dǎo)軌（2)、滾 珠絲杠（4)、絲杠螺母￠)、擋板（7)、絲杠支撐部件（3)、絲杠固定部件（5)、大通孔八爪卡 盤⑶和小通孔八爪卡盤（9)，其中滾珠絲杠（4)置于平臺基座⑴的中央，高行走精度的 滾動導(dǎo)軌（2)對稱布置于滾珠絲杠（4)兩側(cè)；滾珠絲杠（4)左側(cè)通過深溝球軸承與絲杠支 撐部件（3)相連，右側(cè)通過兩個角接觸球軸承與絲杠固定部件（5)相連；絲杠螺母（6)與滾 珠絲杠（4)配合并且可以在平臺基座（1)上表面滑動，可拆卸的擋板（7)安裝在絲杠螺母 (6)的卡槽內(nèi)；高行走精度的滾動導(dǎo)軌（2)與絲杠支撐部件（3)、絲杠固定部件（5)通過螺 釘與平臺基座（1)相連； 所述的大通孔八爪卡盤（8)主要包括卡盤架（81)、卡盤機芯（82)、端蓋（83)、滾珠滑 塊（84);其中卡盤機芯（82)安裝在卡盤架（81)內(nèi)，并且通過端蓋（83)軸向固定；在卡盤 架（81)底部對稱安裝兩個滾珠滑塊（84)與對稱固定于平臺基座（1)的滾動導(dǎo)軌（2)配 合；所述的卡盤機芯（82)包括中心錐齒輪（821)、左渦旋盤（822)、左錐齒輪（823)、右錐齒 輪（826)、右渦旋盤（827)、八個活動卡爪（825)和卡爪保持架（824);八個活動卡爪（825) 沿周向安裝在卡爪保持架（824)的導(dǎo)向槽內(nèi)，軸向兩側(cè)通過兩側(cè)的渦旋槽分別與左右渦旋 盤（822)、（827)配合；左右渦旋盤（822)、（827)上分別通過螺釘安裝左右錐齒輪（823)、 (826)，左右錐齒輪（823)、（826)同時與卡爪保持架（824)頂端的中心錐齒輪（821)嚙合； 中心錐齒輪（821)下端安裝在卡爪保持架（824)上，上端與卡盤架（81)相連；左右渦旋盤 (822)、（827)外徑分別與卡盤架（81)內(nèi)孔間隙配合；卡爪保持架（824)外徑與卡盤架（81) 內(nèi)孔配合并且用螺釘固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速磁懸浮電機組件試驗臺，其特征在于：所述的大通孔八 爪卡盤（8)和小通孔八爪卡盤（9)結(jié)構(gòu)相同、大小不同，擴寬了試驗臺可夾持組件的外徑范 圍，其中大通孔八爪卡盤（8)最大夾持直徑為300_，可用來夾持電機定子組件和磁懸浮軸 承組件，小通孔八爪卡盤（9)最大夾持直徑為150_，可用來夾持機械保護軸承和傳感器安 裝架。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速磁懸浮電機組件試驗臺，其特征在于：所述大通孔八爪 卡盤（8)和小通孔八爪卡盤（9)通過兩個高行走精度的滾動導(dǎo)軌（2)定位，通過滾珠絲杠 機構(gòu)（4)完成軸向移動，并且通過絲杠螺母（6)與一個可拆卸的擋板（7)配合來實現(xiàn)單獨 移動某個卡盤架而不影響其他卡盤的定位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速磁懸浮電機組件試驗臺，其特征在于：所述的卡盤機芯 (82)由中心錐齒輪（821)同時驅(qū)動左右錐齒輪（823)、（826)，左右錐齒輪（823)、（826)分 別帶動左右渦旋盤（822)、（827)，左右渦旋盤（822)、（827)再同時驅(qū)動中間八個活動卡爪 (825)來一起夾緊組件。
【文檔編號】G01R1/04GK104101741SQ201410350405
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】劉剛, 董寶田, 韓邦成, 王坤, 鄭世強 申請人:北京航空航天大學(xué)