ICS 25.040.20 J50 备案号：57867-2017
JB
中华人民共和国机械行业标准
JB/T13073.4-2017
数控机床电气设备及系统 直线电机
性能试验规范
第4部分：推力线性度及推力常数
Electrical equipment and system ofNC machine toois---Performance test specification of linear motor---Part 4: Force linearity and force constant
2017-01-09发布
2017-07-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布 JB/T13073.4—2017
目 次
前言 1
I
范围规范性引用文件
1
3 术语和定义 4 试验设备. 4.1 一般要求. 4.2试验配置. 4.3主要性能指标. 5试验环境.. 6试验方法. 6.1概述. 6.2推力线性度测试方法 6.3推力常数测试方法 7试验程序 7.1推力常数试验程序 7.2推力线性度试验程序. 8试验数据记录及处理， 8.1一般要求. 8.2试验记录格式 8.3推力常数及推力线性度数据处理方法附录A（资料性附录） 直线电机加载方式. A.1 概述， A.2 直线电机低速段测试 A.3 直线电机高速段测试
表1推力线性度试验数据记录表2推力常数试验数据记录 JB/T13073.4—2017
前言
JB/T13073《数控机床电气设备及系统 直线电机性能试验规范》分为六个部分：
一第1部分：总则；第2部分：推力： -第3部分：定位力；一第4部分：推力线性度及推力常数；第5部分：推力波动；一第6部分：初、次级磁吸力。
本部分为JB/T13073的第4部分。 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本部分由中国机械工业联合会提出。 本部分由全国工业机械电气系统标准化技术委员会（SAC/TC231）归口。 本部分起草单位：哈尔滨工业大学、国家机床质量监督检验中心，西安微电机研究所。 本部分主要起草人：寇宝泉、徐殿国、张赫、邢国春、姜红、李立毅、赵钦志、薛瑞娟、张鲁。 本部分为首次发布。
ⅡI JB/T13073.42017
数控机床电气设备及系统直线电机性能试验规范
第4部分：推力线性度及推力常数
1范围
JB/T13073的本部分规定了数控机床用永磁直线同步电机推力线性度及推力常数试验的术语和定义、试验设备、试验环境、试验方法、试验程序、试验数据记录及处理。
本部分适用于数控机床用永磁直线同步电机（以下简称直线电机）。其他类似用途的直线电机也可参照执行。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
JB/T13073.12017数控机床电气设备及系统直线电机性能试验规范第1部分：总则
3术语和定义
JB/T13073.1一2017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
峰值推力peakforce 在工作区内，直线电机允许短时输出的最大推力。
3.2
推力常数forceconstant 在规定条件下，直线电机单位相电流输出的推力。
3.3
推力线性度forcelinearity 直线电机在推力为0一60%峰值推力时，实际推力-电流特性曲线与最近似的推力-电流特性直线部
分对应点的数值差。
4试验设备
4.1一般要求
按JB/T13073.1--2017中5.2的规定。 4.2试验配置
试验配置如下：一加载装置：一力传感器：
1 JB/T13073.4—2017
一直线速度与位移传感器：测试平台。
4.3 3主要性能指标
试验设备主要性能指标如下： a）直线电机试验设备采用的加载装置的加载力波动应不超过土1%： b）力、速度与位移传感器精度应与被测直线电机性能相适配，保证测量值能重现且有效； c）测试平台精度满足专用技术条件的要求。
5试验环境
按JB/T13073.1—2017中5.3的规定。
6试验方法
6.1概述
推力线性度与推力常数测试系统主要由被测直线电机系统、加载装置、力传感器、直流电源、直线速度与位移传感器、测试平台等部分组成。 6.2推力线性度测试方法
控制被测直线电机沿规定的正方向运动，并给被测直线电机加载，测取直线电机动子沿正方向运动时对应于100%、80%60%、50%~40%30%20%~15%及10%的峰值推力的电流，做出推力-电流特性曲线，根据曲线上的点做出最近似的直线，在0～60%峰值推力范围内，求出实际推力-电流特性曲线与最近似的推力-电流特性直线部分对应点的数值差对该点的峰值推力的比值；用同样的方法求出直线电机动子反方向运动时的线性度。 6.3推力常数测试方法
利用直流电源给被测直线电机的三相绕组（星形联结）中的任意两相中通入直流电流（直线电机的额定线电流有效值），采用加载装置拖动被测直线电机的动子做低速匀速运动，在不小于两个极距范围内，测得不同位置处的力值，绘出力与位移之间的关系曲线（静推力曲线），将曲线进行傅里叶分解，得到其基波幅值Fmx，则可得被测直线电机在该行程范围内的推力常数。在整个行程范围内，以大致相等的间隔，在不同位置处重复进行5次试验。计算5个位置处的推力常数，再求平均值，即可得整个行程范围内的推力常数。
7试验程序
7.1推力常数试验程序
试验程序如下： a）将被测直线电机的动子及定子安装在测试平台上，加载装置与被测直线电机动子之间通过力传
感器连接： b）采用直流电源给直线电机绕组供电： c）采用加载装置拖动被测直线电机的动子做低速运动： d）测得不同位移处直线电机的输出静推力。
2 JB/T13073.4—2017
7.2推力线性度试验程序
试验程序如下： a）将被测直线电机的动子及定子安装在测试平台上，加载装置与被测直线电机动子之间通过力传
感器连接： b）设定被测直线电机驱动器，使被测直线电机工作在推力控制模式： c）设定加载装置工作在速度控制模式： d）设定被测直线电机驱动器输出，使被测直线电机工作在额定速度下： e）设定被测直线电机驱动器输出电流，测得不同电流下直线电机的输出推力。 注：直线电机的加载方式可参见附录A。
8试验数据记录及处理
8.1一般要求
性能试验报告一般包括以下内容：
试验项目名称；试验样品标识信息（如名称、规格、型号、生产厂商、产地等）；一试验设备、仪器仪表名称；一对试验方法或程序的偏离及说明；一试验结果数据、图表，简要列出数据分析处理过程及所用公式等：一试验期间记录的环境条件；试验单位信息。确认试验数据有效的人员签名及日期。
8.2试验记录格式
直线电机试验记录格式参见表1及表2。
表1# 推力线性度试验数据记录
序号
绕组电流A
推力N
表2推力常数试验数据记录
序号
位移mm
推力N
8.3推力常数及推力线性度数据处理方法
测取直线电机动子沿正方向运动时对应于100%、80%、60%50%~40%、30%、20%、15%及10% 的峰值推力的电流，做出推力-电流特性曲线，根据曲线上的点做出最近似的直线，求出0一60%峰值推力范围内的线性度；用同样的方法求出反方向的线性度。
测量被测直线电机推力常数K，的具体方法为：利用直流电源给被测直线电机的三相绕组（星形联结）中的任意两相中通入直流电流I（直线电机的额定线电流有效值），采用加载装置拖动被测直线电
3 JB/T13073.4—2017
机的动子做低速匀速运动，在两个极距范围内，测得不同位置处的力值，绘出力与位移之间的关系曲线（静推力曲线），将曲线进行傅里叶分解，得到其基波幅值Fmax，被测直线电机的推力常数按公式（1）计算。
V3F V21
(1)
Ke:
...
式中： K推力常数，单位为牛每安（N/A）；
Fmax 一基波幅值，单位为牛（N) I一一直流电流，单位为安（A）。
4 JB/T13073.4—2017
附录A （资料性附录）直线电机加载方式
A.1概述
直线电机低速段测试采用“高精度伺服电动机+滚珠丝杠副”的加载方式：高速段测试采用直线电磁阻尼器加载方式。
A.2直线电机低速段测试
加载用伺服电动机工作在速度控制模式，伺服电动机驱动丝杠旋转，丝杠螺母做直线运动，丝杠螺母与被测直线电机动子之间通过力传感器连接，被测直线电机工作在力控制模式，调整加载用伺服电动
机的转速，测得不同速度下直线电机的输出推力。
A.3 3直线电机高速段测试
加载用直线电磁阻尼器工作在力控制模式，被测直线电机工作在速度控制模式，直线电磁阻尼器动子与被测直线电机动子之间通过力传感器连接，使被测直线电机工作在不同的速度下，通过调整直线电
磁阻尼器的励磁电流，测得不同速度下直线电机的输出推力。
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