專利名稱：轂式液冷永磁測(cè)功機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于動(dòng)力機(jī)械測(cè)試設(shè)備，涉及水循環(huán)冷卻的一種轂式液冷永磁測(cè)功機(jī)。
背景技術(shù)：
測(cè)功機(jī)也稱加載器，主要用于測(cè)試動(dòng)力機(jī)的功率，也可作為齒輪箱、變速箱、減速 機(jī)等設(shè)備的負(fù)載設(shè)備，用于測(cè)試它們的動(dòng)力參數(shù)。目前應(yīng)用較廣的測(cè)功機(jī)為電渦流測(cè)功機(jī)， 電渦流測(cè)功機(jī)通過(guò)變化磁場(chǎng)感應(yīng)的渦流，產(chǎn)生反向負(fù)載扭矩，并將負(fù)載作用到測(cè)試動(dòng)力機(jī) 的輸出軸上，可測(cè)得動(dòng)力機(jī)的功率。名稱為“一種水冷永磁渦流測(cè)功機(jī)”的中國(guó)專利ZL200820079243. 9公開的盤式液 冷永磁測(cè)功機(jī)。該永磁測(cè)功機(jī)通過(guò)變化的磁場(chǎng)感應(yīng)的渦流來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)力矩，幾乎無(wú)電力消 耗，節(jié)約銅資源。此外在定子中布置循環(huán)水路，散熱效果理想，連續(xù)使用不會(huì)過(guò)熱，保證制動(dòng) 性能的穩(wěn)定。但該永磁測(cè)功機(jī)的定子盤和轉(zhuǎn)子盤之間的距離與測(cè)功機(jī)扭矩成非線性關(guān)系， 負(fù)載扭矩對(duì)定子盤和轉(zhuǎn)子盤之間的距離非常敏感，難以調(diào)節(jié)扭矩。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)能夠連續(xù)無(wú)極調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn) 制動(dòng)力矩變化速度的可調(diào)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種利用可控的加載機(jī)構(gòu)能夠連續(xù)無(wú)極調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的轂式永 磁渦流測(cè)功機(jī)，使負(fù)載扭矩易于連續(xù)調(diào)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案本裝置主要包括與動(dòng)力軸相 聯(lián)結(jié)的轉(zhuǎn)子、定子和加載機(jī)構(gòu)。其中，所述的轉(zhuǎn)子為圓環(huán)形磁鐵保持架及均勻固定在磁鐵保 持架圓周的10 18塊永久磁鐵，磁鐵保持架套在動(dòng)力軸上，并通過(guò)花鍵與動(dòng)力軸連接，并 且磁鐵保持架可以在加載機(jī)構(gòu)控制下沿動(dòng)力軸滑動(dòng)；所述的定子為由設(shè)置了冷卻水水道的 導(dǎo)電材料構(gòu)成的定子轂，定子轂圍繞磁鐵保持架設(shè)置，并小于磁鐵保持架的移動(dòng)范圍。所述的加載機(jī)構(gòu)包括與磁鐵保持架連接的軸承及軸承外環(huán)、與軸承外環(huán)連接的拉 桿、與拉桿連接的圓盤、與圓盤旋接的螺桿、與螺桿連接的步進(jìn)電機(jī)、與步進(jìn)電機(jī)相連的控 制器。所述的冷卻水水道為經(jīng)過(guò)散熱器的循環(huán)水道。所述的控制器包括用于存儲(chǔ)控制程序并控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的可編程序控制器、用 于測(cè)量對(duì)動(dòng)力軸扭矩大小并與可編程序控制器連接的扭矩儀、用于限制轉(zhuǎn)子沿動(dòng)力軸滑動(dòng) 至極限的接近開關(guān)、與可編程序控制器連接的觸摸屏。本實(shí)用新型的工作原理和過(guò)程是工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)螺桿，使圓盤軸向移動(dòng)，推動(dòng)拉桿 和轉(zhuǎn)子向布有水道的定子轂一側(cè)軸向移動(dòng)，定子轂切割磁鐵保持架上永久磁鐵發(fā)出的磁力 線，在定子轂內(nèi)產(chǎn)生渦流，并產(chǎn)生阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩，該扭矩通過(guò)磁鐵保持架作用在動(dòng)力 軸上，從而對(duì)動(dòng)力軸產(chǎn)生負(fù)載。通過(guò)調(diào)節(jié)圓盤位置，可調(diào)節(jié)定子轂與轉(zhuǎn)子的軸向相對(duì)位置，從而調(diào)節(jié)定子轂與轉(zhuǎn)子相互作用的面積，即可實(shí)現(xiàn)測(cè)功機(jī)負(fù)載扭矩的連續(xù)調(diào)節(jié)。當(dāng)不需要 加載時(shí)，圓盤將轉(zhuǎn)子完全拉出水道端面，動(dòng)力軸不受扭矩，從而解除對(duì)動(dòng)力軸的加載。冷卻 水道中的液體將定子轂上產(chǎn)生的熱量帶走，經(jīng)散熱器散熱后，回流到測(cè)功機(jī)中循環(huán)往復(fù)工 作。調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以調(diào)節(jié)圓盤的軸向移動(dòng)速度，即調(diào)節(jié)扭矩的變化速度。本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)功機(jī)產(chǎn)生的負(fù)載扭矩易于連續(xù)調(diào)節(jié)；永久磁鐵代替 電渦流測(cè)功機(jī)的勵(lì)磁線圈，節(jié)約銅資源；穩(wěn)定工作時(shí)無(wú)電能消耗、高速時(shí)負(fù)載扭矩穩(wěn)定持 久；封閉式水循環(huán)冷卻系統(tǒng)冷卻效果好，不產(chǎn)生噪音，適用于對(duì)噪音要求高的場(chǎng)合。

圖1是本實(shí)用新型加載時(shí)(工作時(shí))結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實(shí)用新型卸載時(shí)(非工作時(shí))結(jié)構(gòu)示意圖圖中1、進(jìn)水口，2、前支座，3、磁鐵保持架，4、動(dòng)力軸，5、 軸承，6、軸承，7、軸承外 環(huán)，8、永久磁鐵，9、出水口，10、定子轂，11、拉桿，12、后支座，13、圓盤，14、螺桿，15、控制器， 16、步進(jìn)電機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的扭矩負(fù)載自動(dòng)控制結(jié)構(gòu)如圖1 圖2所示，包括前支座2和后支座 12、固定在兩個(gè)支座之間的定子轂10、轉(zhuǎn)子和加載機(jī)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承5固定于前支座 2和后支座12之間，加載機(jī)構(gòu)安置在后支座12上。前支座2和后支座12通過(guò)螺栓與環(huán)狀的定子轂聯(lián)結(jié)。定子轂10的下方設(shè)置有水 道進(jìn)水口 1，上方設(shè)置有水道出水口 9。測(cè)功機(jī)工作時(shí)定子轂10上產(chǎn)生的熱量通過(guò)冷卻水 道中的冷卻液帶走，冷卻液經(jīng)散熱器散熱后，回流到測(cè)功機(jī)中循環(huán)往復(fù)工作。定子轂10采 用鐵材料制作。轉(zhuǎn)子由若干永久磁鐵8和磁鐵保持架3組成，10至18塊瓦片形永久磁鐵8沿圓 周均布在磁鐵保持架3上，永久磁鐵8外徑與定子轂10內(nèi)徑保持1 1. 5mm間隙，動(dòng)力軸 4通過(guò)花鍵聯(lián)結(jié)將動(dòng)力傳遞給磁鐵保持架3。加載機(jī)構(gòu)包括與磁鐵保持架3連接的軸承6、軸承外環(huán)7、與軸承外環(huán)7連接的拉 桿11、與拉桿11連接的圓盤13、與圓盤13旋接的螺桿14、與螺桿14連接的步進(jìn)電機(jī)16、 與步進(jìn)電機(jī)相連的控制器15。轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承6和軸承外環(huán)7聯(lián)接，軸承外環(huán)7通過(guò)螺栓與 2至4個(gè)拉桿11聯(lián)接，拉桿11用螺栓和圓盤13聯(lián)接，圓盤13通過(guò)螺桿14與步進(jìn)電機(jī)16 聯(lián)結(jié)，步進(jìn)電機(jī)16聯(lián)接在后支座12上。其中的控制器包括可編程序控制器、扭矩儀、接近 開關(guān)和觸摸屏。可編程序控制器用于存儲(chǔ)控制程序并控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。扭矩儀用于測(cè) 量測(cè)功機(jī)工作過(guò)程中對(duì)動(dòng)力軸作用的扭矩大小，測(cè)量值作為控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的依據(jù)。接 近開關(guān)用于限制轉(zhuǎn)子沿動(dòng)力軸軸向滑動(dòng)的位移，安置在前后支座上。觸摸屏用于測(cè)功機(jī)與 操作人員進(jìn)行交互。當(dāng)測(cè)功機(jī)工作時(shí)，控制器15控制步進(jìn)電機(jī)16轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿14，推動(dòng)圓盤13。拉桿11、 軸承外環(huán)7、軸承6、磁鐵保持架3和其上的永久磁鐵8隨圓盤13共同向布有水道的定子轂 10的一側(cè)移動(dòng)。定子轂10開始切割永久磁鐵8發(fā)出的磁力線，在定子轂10內(nèi)產(chǎn)生渦流，并產(chǎn)生阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩，該扭矩通過(guò)磁鐵保持架3作用在動(dòng)力軸4上，從而產(chǎn)生加載作用。 通過(guò)控制器15調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)16，使圓盤13、拉桿11、軸承外環(huán)7、軸承6、磁鐵保 持架3和其上的永久磁鐵8滑動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)測(cè)功機(jī)負(fù)載扭矩連續(xù)控制。改變步進(jìn)電機(jī)16的轉(zhuǎn) 速，可調(diào)節(jié)扭矩變化的速度。
權(quán)利要求轂式液冷永磁測(cè)功機(jī)，包括與動(dòng)力軸(4)相聯(lián)結(jié)的轉(zhuǎn)子、定子和加載機(jī)構(gòu)；其特征在于所述的轉(zhuǎn)子為圓環(huán)形磁鐵保持架(3)及均勻固定在磁鐵保持架(3)圓周的10～18塊永久磁鐵(8)，磁鐵保持架(3)套在動(dòng)力軸(4)上，并通過(guò)花鍵與動(dòng)力軸(4)連接，并且磁鐵保持架(3)可以在加載機(jī)構(gòu)控制下沿動(dòng)力軸(4)滑動(dòng)；所述的定子為由設(shè)置了冷卻水水道的導(dǎo)電材料構(gòu)成的定子轂(10)，定子轂(10)圍繞磁鐵保持架(3)設(shè)置，并小于磁鐵保持架(3)的移動(dòng)范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的轂式液冷永磁測(cè)功機(jī)，其特征在于所述的加載機(jī)構(gòu)包括與磁 鐵保持架(3)連接的軸承(6)及軸承外環(huán)(7)、與軸承外環(huán)(7)連接的拉桿(11)、與拉桿 (11)連接的圓盤(13)、與圓盤(13)旋接的螺桿(14)、與螺桿(14)連接的步進(jìn)電機(jī)(16)、 與步進(jìn)電機(jī)相連的控制器(15)。
3.如權(quán)利要求1所述的轂式液冷永磁測(cè)功機(jī)，其特征在于所述的冷卻水水道為經(jīng)過(guò) 散熱器的循環(huán)水道。
4.如權(quán)利要求2所述的轂式液冷永磁測(cè)功機(jī)，其特征在于所述的控制器(15)包括用 于存儲(chǔ)控制程序并控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的可編程序控制器、用于測(cè)量對(duì)動(dòng)力軸(4)扭矩大小 并與可編程序控制器連接的扭矩儀、用于限制轉(zhuǎn)子沿動(dòng)力軸滑動(dòng)至極限的接近開關(guān)、與可 編程序控制器連接的觸摸屏。
專利摘要轂式液冷永磁測(cè)功機(jī)屬于動(dòng)力機(jī)械測(cè)試設(shè)備，涉及水循環(huán)冷卻的一種轂式液冷永磁測(cè)功機(jī)。包括轉(zhuǎn)子和定子及加載機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)子包括與動(dòng)力軸相聯(lián)結(jié)的磁鐵保持架和若干個(gè)固定在磁鐵保持架圓周的永久磁鐵。定子為定子轂。定子轂設(shè)置有水道，構(gòu)成液體冷卻裝置。轉(zhuǎn)子與加載機(jī)構(gòu)連接，通過(guò)加載機(jī)構(gòu)的控制，轉(zhuǎn)子能夠沿軸向滑動(dòng)。加載機(jī)構(gòu)包括與轉(zhuǎn)子連接的軸承、軸承外環(huán)、若干拉桿、圓盤、螺桿、步進(jìn)電機(jī)和與步進(jìn)電機(jī)相連的控制器。本實(shí)用新型中的測(cè)功機(jī)產(chǎn)生的負(fù)載扭矩易于連續(xù)調(diào)節(jié)；永久磁鐵代替電渦流測(cè)功機(jī)的勵(lì)磁線圈，節(jié)約銅資源、穩(wěn)定工作時(shí)無(wú)電能消耗、高速時(shí)負(fù)載扭矩穩(wěn)定持久；封閉式水循環(huán)冷卻系統(tǒng)冷卻效果好，不產(chǎn)生噪音，適用于對(duì)噪音要求高的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)G01L3/24GK201569525SQ20092024652
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者葉樂(lè)志, 周宜莉, 富輝, 李德勝, 焦兵鋒, 田更福, 馬元京 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)