用于监测悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的装置及方法

摘要

本发明涉及一种用于监测悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的装置，其包括安装于无框力矩电机上的非接触式的光电编码器和安装于上位机内部的信号转换和预处理电路、高速数据采集卡、计算分析数据单元；所述非接触式的光电编码器包括圆光栅盘和读数头；所述圆光栅盘与无框力矩电机的转动部件同轴线固定连接，所述读数头固定连接于固定座上；读数头能够实时采集到无框力矩电机的转动部件的动态角位移数据，通过信号处理及数据分析，实时的显示出无框力矩电机的动态扭矩输出值和转速。

主权项

一种用于监测悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的方法，其特征在于：该方法是通过一种用于监测悬浮状态下无框力矩电机动态扭矩的装置来实现的，该装置包括安装于无框力矩电机上的非接触式的光电编码器和安装于上位机内部的信号转换和预处理电路、高速数据采集卡、计算分析数据单元；所述无框力矩电机固定于电机底座上；所述非接触式的光电编码器包括圆光栅盘和读数头；所述圆光栅盘与无框力矩电机的转动部件同轴线固定连接，并跟随无框力矩电机的转动部件同步转动；所述读数头固定连接于固定座上；所述读数头与圆光栅盘上的光栅尺对正，保证能够正确的实时采集无框力矩电机转动部件的动态角位移数据；所述读数头通过数据线与信号转换和预处理电路构成电联接；所述读数头实时采集到的无框力矩电机的转动部件的动态角位移数据，经信号转换和预处理电路处理后传输给高速数据采集卡，并经计算分析数据单元对高速数据采集卡中的数据进行分析和控制计算后，实时的显示出无框力矩电机的动态扭矩输出值和转速；所述的方法包括如下步骤：1)通过上位机设定实时数据采集周期T；2)通过非接触式的光电编码器采集三个连续周期内无框力矩电机的转动部件的动态角位移变化数据θ_k‑2、θ_k‑1、θ_k；3)通过计算分析数据单元，利用公式和对上述步骤2)采集数据进行分析处理，得到角加速度值${ϵ}_k=\frac{{\theta }_k-{\theta }_{k-1}-({\theta }_{k-1}-{\theta }_{k-2})}{T·T}=\frac{{\theta }_k-2{\theta }_{k-1}+{\theta }_{k-2}}{T^2},$通过公式T_k＝J_总·ε_k+T_f，其中J_总为气浮主轴上转动物体的总转动惯量，ω_k为第k次采样时的角速度，ε_k为第k次采样时的角加速度值，T_f为由摩擦力引起的摩擦力矩，T_f对于此悬浮状态下工作的无框力矩电机而言值很小，即计算出第k个周期内的扭矩输出值T_k，从而测得实时的无框力矩电机的动态扭矩；4)通过上位机显示出无框力矩电机的动态扭矩输出值和转速。