一種小型超高速電機試驗加載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種小型超高速電機試驗加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電機的性能測試中，廣泛采用各種測功機作為負(fù)載，測功機的種類很多，主要有磁滯測功機、渦流測功機、磁粉測功機、同步測功機等。在常規(guī)電機試驗中，電機與測功機之間一般采用機械聯(lián)軸器剛性聯(lián)結(jié)，實現(xiàn)功率傳遞。但是在超高速電機中，聯(lián)軸器安裝的同軸度誤差會引起很大的振動噪聲，影響測試精度，有些情況下試驗甚至無法進(jìn)行，因為小型高速電機轉(zhuǎn)速很高、負(fù)載扭矩很小，要求測試裝置慣量小且負(fù)載轉(zhuǎn)矩與高速電機嚴(yán)格同軸，否則會對電機軸系產(chǎn)生不對稱徑向力，引起軸系振動影響測試精度，甚至?xí)p毀高速電機軸承。磁力耦合器可以實現(xiàn)電機與測功機之間的無接觸功率傳遞，但是磁力耦合器自身的質(zhì)量、以及安裝時氣隙不均勻性會引起較大不對稱徑向力，再加上無法忽略的測功機轉(zhuǎn)子摩擦損耗，導(dǎo)致檢測精度較低。
[0003]中國專利CN1211729A《非接觸式為扭矩測量裝置》、中國專利CN104155038A《非接觸式電動鋸機功率快速測量方法》，利用勵磁線圈在鐵磁材料的氣隙中產(chǎn)生單極性磁場，該磁場與渦流盤局部耦合產(chǎn)生負(fù)載轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)非接觸加載，此結(jié)構(gòu)對于中低轉(zhuǎn)速負(fù)載比較適合，但對于小型高速電機并不適應(yīng)，因為上述專利中渦流盤產(chǎn)生的扭矩在盤上非均勻分布，會使電機軸產(chǎn)生非對稱徑向力，導(dǎo)致軸系振動，影響測試精度。
[0004]中國專利101488691《變氣隙渦流調(diào)速感應(yīng)電機及工作方式》，中國專利CN10140042C《可調(diào)節(jié)磁耦合器》通過渦流盤與永磁盤或電樞繞組磁場感應(yīng)產(chǎn)生對稱的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)非接觸加載，但該結(jié)構(gòu)必須保證渦流盤與永磁盤或定子鐵芯之間氣隙均勻，否則負(fù)載轉(zhuǎn)矩會產(chǎn)生較大的不對稱分布，引起電機軸系振動，可見該結(jié)構(gòu)對于渦流盤軸與電機軸的同軸度提出了很高的要求，對于中低速場合工程實現(xiàn)較容易，但對于高速電機則很難實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種小型超高速電機試驗加載裝置，本裝置可以實現(xiàn)高速電機與測功機負(fù)載間的無接觸耦合，克服同軸度安裝誤差引起的不對稱負(fù)載轉(zhuǎn)矩、從而降低安裝難度，減小振動噪聲和摩擦損耗，提高測試精度。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種小型超高速電機試驗加載裝置，包括底座、電機、渦流盤、勵磁繞組、勵磁套筒、支架和測功機負(fù)載；其中，電機放置于底座上，電機連接渦流盤，渦流盤嵌套在勵磁套筒內(nèi)，渦流盤和勵磁套筒同軸平行排列，通過磁場耦合傳遞功率，勵磁套筒上纏繞有勵磁繞組，勵磁繞組連接電壓可調(diào)直流電源，產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的勵磁電流，勵磁電流在勵磁套筒內(nèi)產(chǎn)生均勻的單極性磁場，該磁場在旋轉(zhuǎn)的渦流盤中感應(yīng)電流產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩測量系統(tǒng)測量所述制動轉(zhuǎn)矩，勵磁套筒固定在支架轉(zhuǎn)軸一端，支架轉(zhuǎn)軸另一端連接有測功機負(fù)載，設(shè)置有轉(zhuǎn)速檢測系統(tǒng)測量電機轉(zhuǎn)速或渦流盤轉(zhuǎn)速。
[0008]所述測功機負(fù)載為重錘。
[0009]所述勵磁套筒可隨支架轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
[0010]所述勵磁繞組為同心式集中繞組，由銅線或鋁線繞制，流過直流勵磁電流時，在勵磁套筒內(nèi)產(chǎn)生單極性均勻磁場。
[0011]所述勵磁繞組的匝數(shù)和線徑根據(jù)要求的磁通密度和勵磁電源電壓確定。
[0012]所述勵磁套筒的內(nèi)徑要大于渦流盤的外徑。
[0013]所述渦流盤為圓盤形，為非磁性導(dǎo)電材料。
[0014]所述勵磁套筒為圓筒形，為非磁性材料。
[0015]所述轉(zhuǎn)矩測試系統(tǒng)包括應(yīng)變片、信號處理電路和數(shù)碼顯示裝置，所述應(yīng)變片粘貼于支架轉(zhuǎn)軸上，應(yīng)變片連接信號處理電路，信號處理電路連接數(shù)碼顯示裝置。
[0016]所述重錘的質(zhì)量和力臂的長度要與被測轉(zhuǎn)矩的大小相對應(yīng)。
[0017]本發(fā)明的工作原理為:通過勵磁套筒內(nèi)均勻單極性磁場與渦流盤感應(yīng)耦合，產(chǎn)生均勻?qū)ΨQ的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，可以實現(xiàn)高速電機與測功機負(fù)載間的無接觸耦合。由于勵磁套筒是靜止的，因此測功機端沒有機械損耗，同時降低了被測高速電機軸系的轉(zhuǎn)動慣量。另外，當(dāng)高速電機軸伸上的渦流盤與勵磁套筒安裝存在同軸安裝誤差時，由于直流勵磁電流在勵磁套筒內(nèi)產(chǎn)生的是均勻單極性磁場，高速電機渦流盤與勵磁套筒內(nèi)均勻單極性磁場的耦合關(guān)系及幅值大小均不變化，即在渦流盤上仍可產(chǎn)生同樣均勻?qū)ΨQ的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，避免了電機軸系的振動，從而不影響高速電機轉(zhuǎn)矩測量精度，可見本發(fā)明提供的小型超高速電機試驗加載裝置可以較好地降低安裝難度，減小振動噪聲和摩擦損耗，提高測試精度。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)動慣量小、幾乎無附加徑向力、測功機轉(zhuǎn)子無摩擦損耗、安裝方便、減振降噪，適用于小型超高速高速電機的性能測試。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明小型超高速電機試驗加載裝置的原理示意圖；
[0020]圖2是小型超高速電機試驗加載裝置A-A剖面圖。
[0021]1-底盤；2_電機；3_禍流盤；4_勵磁繞組；5_勵磁套筒；6_支架；7_重錘?！揪唧w實施方式】:
[0022]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0023]如圖1所示，主要由高速旋轉(zhuǎn)的渦流盤3、靜止的勵磁套筒5和轉(zhuǎn)矩檢測系統(tǒng)組成。使用時渦流盤3與電機2輸出軸同軸連接，勵磁套筒5的勵磁繞組4接可調(diào)直流電源，勵磁電流在勵磁套筒5內(nèi)產(chǎn)生均勻的單極性磁場，該磁場在旋轉(zhuǎn)的渦流盤中感應(yīng)電流產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩的大小由轉(zhuǎn)矩檢測系統(tǒng)監(jiān)測并顯示，再結(jié)合轉(zhuǎn)速檢測即可得到負(fù)載功率。調(diào)節(jié)勵磁電流可方便地調(diào)節(jié)負(fù)載功率。
[0024]如圖1所示，渦流盤3采用非磁性導(dǎo)電材料制造，例如銅、鋁、不銹鋼等，可以減小電機受到的軸向力，渦流盤與電機軸之間采用剛性聯(lián)結(jié)，渦流盤安裝到電機軸上后，應(yīng)整體進(jìn)行動平衡試驗，以保證電機高速運行時的平穩(wěn)性。
[0025]如圖1和圖2所示，勵磁套筒5是靜止的，但可以繞軸偏轉(zhuǎn)一定的角度，以實現(xiàn)渦流制動轉(zhuǎn)矩與重錘重力轉(zhuǎn)矩的平衡。勵磁套筒5采用非磁性材料制作，以保證勵磁套筒內(nèi)磁場均勻，并且勵磁套筒內(nèi)徑大于渦流盤外徑，以保證有效區(qū)域磁場均勻性。勵磁繞組4采用漆包銅線繞制，其匝數(shù)和線徑根據(jù)要求的磁通密度和勵磁電源電壓確定。
[0026]轉(zhuǎn)矩測試系統(tǒng)由高靈敏度應(yīng)變片、信號處理電路和數(shù)碼顯示裝置組成，應(yīng)變片粘貼于勵磁套筒的軸上。圖1中的重錘7，其質(zhì)量和力臂的長度要與被測轉(zhuǎn)矩的大小相對應(yīng)，可以設(shè)計一些列重錘，以提高裝置的通用性。
[0027]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種小型超高速電機試驗加載裝置，其特征是:包括底座、電機、渦流盤、勵磁繞組、勵磁套筒、支架和測功機負(fù)載；其中，電機放置于底座上，電機連接渦流盤，渦流盤嵌套在勵磁套筒內(nèi)，渦流盤和勵磁套筒同軸平行排列，通過磁場耦合傳遞功率，勵磁套筒上纏繞有勵磁繞組，勵磁繞組連接電壓可調(diào)直流電源，產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的勵磁電流，勵磁電流在勵磁套筒內(nèi)產(chǎn)生均勻的單極性磁場，該磁場在旋轉(zhuǎn)的渦流盤中感應(yīng)電流產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩測量系統(tǒng)測量所述制動轉(zhuǎn)矩，勵磁套筒固定在支架轉(zhuǎn)軸一端，支架轉(zhuǎn)軸另一端連接有測功機負(fù)載，設(shè)置有轉(zhuǎn)速檢測系統(tǒng)測量電機轉(zhuǎn)速或渦流盤轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求1所述的一種小型超高速電機試驗加載裝置，其特征是:所述勵磁套筒可繞支架轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
3.如權(quán)利要求1所述的一種小型超高速電機試驗加載裝置，其特征是:所述勵磁繞組為同心式集中繞組，由銅線或鋁線繞制，流過直流勵磁電流時，在勵磁套筒內(nèi)產(chǎn)生單極性均勾磁場。
4.如權(quán)利要求2所述的一種小型超高速電機試驗加載裝置，其特征是:所述勵磁套筒內(nèi)徑要大于渦流盤的外徑。
5.如權(quán)利要求1所述的一種小型超高速電機試驗加載裝置，其特征是:所述渦流盤為圓盤形，為非磁性導(dǎo)電材料。
6.如權(quán)利要求1所述的一種小型超高速電機試驗加載裝置，其特征是:所述轉(zhuǎn)矩測試系統(tǒng)包括應(yīng)變片、信號處理電路和數(shù)碼顯示裝置，所述應(yīng)變片粘貼于支架轉(zhuǎn)軸上，應(yīng)變片連接信號處理電路，信號處理電路連接數(shù)碼顯示裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的一種小型超高速電機試驗加載裝置，其特征是:所述勵磁套筒為圓筒形，由非磁性材料制成。
8.如權(quán)利要求1所述的一種小型超高速電機試驗加載裝置，其特征是:所述測功機負(fù)載為重錘。
9.如權(quán)利要求8所述的一種小型超高速電機試驗加載裝置，其特征是:所述重錘的質(zhì)量和力臂的長度要與被測轉(zhuǎn)矩的大小相對應(yīng)。
10.如權(quán)利要求1所述的一種小型超高速電機試驗加載裝置，其特征是:所述勵磁繞組的匝數(shù)和線徑根據(jù)要求的磁通密度和勵磁電源電壓確定。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種小型超高速電機試驗加載裝置，包括底座、電機、渦流盤、勵磁繞組、勵磁套筒、支架和測功機負(fù)載；其中，電機放置于底座上，電機連接渦流盤，渦流盤嵌套在勵磁套筒內(nèi)，渦流盤和勵磁套筒同軸平行排列，通過磁場耦合傳遞功率，勵磁套筒上纏繞有勵磁繞組，勵磁繞組連接電壓可調(diào)直流電源，產(chǎn)生勵磁電流，勵磁電流在勵磁套筒內(nèi)產(chǎn)生均勻的單極性磁場，該磁場在旋轉(zhuǎn)的渦流盤中感應(yīng)電流產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩測量系統(tǒng)測量所述制動轉(zhuǎn)矩，設(shè)置有轉(zhuǎn)速檢測系統(tǒng)測量電機轉(zhuǎn)速或渦流盤轉(zhuǎn)速。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)動慣量小、幾乎無附加徑向力、測功機轉(zhuǎn)子無摩擦損耗、安裝方便、減振降噪，適用于小型超高速高速電機的性能測試。
【IPC分類】G01L3-22
【公開號】CN104697686
【申請?zhí)枴緾N201510133798
【發(fā)明人】王晛, 王興華, 李光友
【申請人】王晛
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月25日
【公告號】CN104697686B