材料疲劳极限、疲劳寿命等性能指标的测试对于产品可靠性、工程质量与人身安全至关重要。随着工业朝着现代化、集成化的方向发展,几乎所有零部件都在承受着高周的交变载荷工作,因此对材料进行准确的交变载荷动态加载实验是提升产品可靠性、保证安全的最有效的方法。市面中针对于进行大载荷加载的疲劳试验机的应用已经比较成熟,但是对于微小交变载荷加载试验的疲劳试验机却相当匮乏,这也就是本课题要解决的主要问题。常规疲劳试验机驱动装置主要包括以下两种形式:电磁式、电液式。电磁式疲劳试验机利用了电磁谐振原理,输出推力较大,不适合微小载荷的加载试验;电液式疲劳试验机依靠液压缸的往复直线运动对试件施加载荷,易实现大载荷、低频率的加载试验,随着频率的提升,液压缸的维护成本就越高。针对以上情况,本课题利用直线电机动态响应好、效率高、控制精确等优点,提出了以直线电机作为作动器动力源的的方案。首先,本文对直线电机作动器概念进行解释,直线作动器的原理、组成以及结构设计分析,提出以两台并联直线电机作为直线作动器的动力源的新方法,配合支撑与导向机构、检测装置与辅助件等构成了作动器的整体。引用矢量控制,利用PID技术对iq进行闭环控制调节。其次,应用直线电机作动器,设计电子式高频疲劳试验机的结构,对疲劳试验机关键零部件进行静力学分析,对整机进行动力学分析,规避谐振对系统微小交变载荷加载的影响,同时对系统中影响动态响应的因素(力传感器的固有频率对系统动态响应的影响)进行讨论。再次,设计电子式疲劳试验机的控制系统,本课题中采用一台驱动器控制两台电机的控制方式,包括光栅传感器、霍尔传感器也只用了一台。利用这种控制方式,不仅解决了两台电机并联使用时易出现的电流不同步的问题,又简化了系统硬件,降低了科研成本。最后,针对整个的电子式高频疲劳试验机系统进行调试,设计动态加载实验,验证直线电机作动器在微小交变载荷施加中应用的可行性。本课题创新性的将直线电机作动器应用于微小交变载荷的施加,填补了疲劳试验机在微小交变载荷加载应用领域的空白,试验机加载的最小力值为0.1N,频率200Hz,因此这种驱动方式也拓宽了应用范围,生物、医学、化学等领域也可以利用直线电机作动器的加载装置进行材料的疲劳寿命试验。