直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。直線電機(jī)對(duì)外輸出的量主要是推力，這也是直線電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的重要的不同點(diǎn)之一。推力對(duì)于直線電機(jī)的重要性可以與力矩對(duì)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的重要性相媲美。由于直線電機(jī)的理論、設(shè)計(jì)、制造和負(fù)載及干擾等諸多方面的原因，直線電機(jī)必然存在推力波動(dòng)。推力波動(dòng)能夠反映直線電機(jī)的運(yùn)行是否平穩(wěn)，因此，推力波動(dòng)是直線電機(jī)檢測(cè)的關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)，下面本文主要介紹推力波動(dòng)測(cè)試方法。
一、直線電機(jī)產(chǎn)生的推力波動(dòng)危害
直線電機(jī)產(chǎn)生的推力波動(dòng)是其應(yīng)用方面的主要缺陷之一。推力波動(dòng)會(huì)引起震動(dòng)和噪聲，在低速運(yùn)行時(shí)，電機(jī)可能發(fā)生共振，運(yùn)行特性惡化。
紋波擾動(dòng)、摩擦擾動(dòng)、負(fù)載阻力變化、端部效應(yīng)、負(fù)載阻力變化、電流時(shí)滯諧波、磁阻推力波動(dòng)等都是直線電機(jī)產(chǎn)生推力波動(dòng)的重要因素。因此，對(duì)直線電機(jī)的推力波動(dòng)特性進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)試時(shí)非常重要的。
二、直線電機(jī)推力波動(dòng)測(cè)試方法
1.常規(guī)直線電機(jī)推力波動(dòng)測(cè)試方法的不足
常見的推力波動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是使用由滾珠絲杠和直線電機(jī)分別拖動(dòng)的拖板，共軸對(duì)拖來測(cè)試推力波動(dòng)。這種旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過滾珠絲杠連接直線電機(jī)的方法，使機(jī)械連接機(jī)構(gòu)的干擾也不可避免的進(jìn)入了波動(dòng)的檢測(cè)結(jié)果中，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果往往與預(yù)期的有可觀的偏差。
2.新型直線電機(jī)推力波動(dòng)測(cè)試解決方案
新型波動(dòng)測(cè)試解決方案是同一導(dǎo)軌上采用兩個(gè)同型號(hào)直線電機(jī)互為負(fù)載，通過對(duì)合適條件下所采集的推力信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終得到被測(cè)直線電機(jī)的推力特性。
由于被測(cè)直線電機(jī)與陪試直線電機(jī)的電氣性能和機(jī)械性能相同，此方法避免了旋轉(zhuǎn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)引入的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，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(jī)械連接部分的不確定性和擾動(dòng)，提升了傳遞效率。通過運(yùn)用合適的控制檢測(cè)方法，使兩個(gè)電機(jī)疊加后的波動(dòng)處于相同相位下，進(jìn)而得到被測(cè)電機(jī)的推力波動(dòng)。
檢測(cè)系統(tǒng)主要由被測(cè)直線電機(jī)、陪試直線電機(jī)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、位置速度檢測(cè)裝置、力特性檢測(cè)裝置以及數(shù)據(jù)采集處理模塊組成，其主要組成拓?fù)鋱D如下圖所示：
圖示：直線電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)拓?fù)鋱D
試驗(yàn)中通過固定與連接機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)兩個(gè)直線電機(jī)到達(dá)待測(cè)位置(合適的相對(duì)位置，推力呈現(xiàn)比較明顯的正弦波形)，在直線電機(jī)的電樞中通電，陪試電機(jī)設(shè)定為速度環(huán)模式，拉動(dòng)被測(cè)電機(jī)運(yùn)行一段距離。通過力傳感器就可以計(jì)算對(duì)應(yīng)的位置和速度條件下直線電機(jī)所對(duì)應(yīng)的推力，此時(shí)推力波動(dòng)為兩個(gè)直線電機(jī)推力的疊加。通過對(duì)采集的推力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，可以得到被測(cè)直線電機(jī)的推力波形，從而求得推力平均值以及推力波動(dòng)百分比。
最大靜推力檢測(cè)：設(shè)定被測(cè)電機(jī)工作于電流環(huán)，對(duì)其中兩相繞組用恒流源依次輸入遞增的直流，使陪試電機(jī)勻速拖動(dòng)被測(cè)電機(jī)，在力傳感器測(cè)得的波形中找出最大的峰值點(diǎn)。對(duì)不同電流下的峰值描點(diǎn)，依次連線即為推力波動(dòng)峰值曲線。