一种盘式磁滞电机动态输出转矩测试装置及其测试方法

摘要

本发明公开了一种盘式磁滞电机动态输出转矩测试装置及其测试方法，所述测试装置包括基座、转子、下支承件、扭矩传感器、扭矩传感器信号输出线和电机定子供电线，所述扭矩传感器固定连接于所述基座上，所述扭矩传感器顶部的测试轴与所述下支承件的底部固定连接，所述下支承件上设有用于固定待测试电机定子的固定部，用于固定待测试电机转子盘的所述转子与所述下支承件的顶部可拆卸转动连接，所述扭矩传感器信号输出线与扭矩传感器电连接，所述电机定子供电线用于给待测试电机定子供电，本发明解决了盘式磁滞电机的转子高速旋转且与待测试电机定子为非接触式，无法直接通过扭矩传感器测试电机的输出转矩的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及电机输出转矩测试技术领域，特别是涉及一种盘式磁滞电机动态输出转矩测试装置及其测试方法。

背景技术

盘式磁滞电机以其优良的动力特性和宽广的转速范围得到广泛应用。在专用设备中应用的盘式磁滞电机输出功率小但频率适用范围广，待测试电机转子盘与待测试电机定子在空间中上、下分布，待测试电机定子输入电流产生旋转交变磁场驱动待测试电机转子盘旋转，进而带动转子旋转。但是转子高速旋转且与待测试电机定子为非接触式，无法直接通过扭矩传感器测试盘式磁滞电机的输出转矩。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的无法直接通过扭矩传感器测试盘式磁滞电机输出转矩的问题，而提供一种盘式磁滞电机动态输出转矩测试装置。

本发明的另一目的，提供一种盘式磁滞电机动态输出转矩的测试方法

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种盘式磁滞电机动态输出转矩测试装置，包括基座、转子、下支承件、扭矩传感器、扭矩传感器信号输出线和电机定子供电线，所述扭矩传感器固定连接于所述基座上，所述扭矩传感器顶部的测试轴与所述下支承件的底部固定连接，所述下支承件上设有用于固定待测试电机定子的固定部，用于固定待测试电机转子盘的所述转子与所述下支承件转动连接，所述扭矩传感器信号输出线与扭矩传感器电连接，所述电机定子供电线用于给待测试电机定子供电。

在上述技术方案中，所述转子底面设置有定位轴，所述定位轴用于固定所述待测试电机转子盘，所述定位轴底部固定有同轴心设置的针轴，所述下支承件上设置有与所述针轴的轴头匹配的轴窝。

在上述技术方案中，所述轴窝为碗形，所述轴头为球形，所述轴头与所述轴窝之间圈状线接触，所述轴头的硬度低于所述轴窝的硬度。

在上述技术方案中，所述下支承件的顶部设有定位孔，所述轴窝设置于所述下支承件的内部底面上且与所述下支承件同轴心设置，所述针轴穿过所述定位孔后，所述轴头与所述轴窝匹配接触。

在上述技术方案中，所述下支承件成“凸”字形，包括同轴心设置的第一支承部和第二支承部，所述第一支承部的中心设置形成所述的定位孔，所述第一支承部和第二支承部的环壁均呈圆筒结构。

在上述技术方案中，所述第二支承部的直径大于所述第一支承部的直径，待测试电机定子的中心固定在所述第一支承部的外侧，所述待测试电机定子的底部由所述第二支承部的顶面进行定位。

在上述技术方案中，所述第二支承部与所述测试轴固定连接，所述第二支承部的底部设有下定位槽，以供所述测试轴插入固定。

在上述技术方案中，所述扭矩传感器底面固定连接有固定件，所述固定件与所述基座固定连接。

在上述技术方案中，所述固定件为三棱柱、四棱柱、六棱柱或圆柱。

在上述技术方案中，所述基座上设置有固定槽，所述固定件固定连接于所述固定槽内，所述固定槽形状与所述固定件相同。

本发明的另一方面，提供一种所述的盘式磁滞电机动态输出转矩测试装置的测试方法，包括以下步骤：

步骤1，将待测试电机转子盘固定连接于所述转子上，待测试电机定子固定连接于所述下支承件上，将转子放置在下支承件上，将所述电机定子供电线与所述待测试电机定子电连接，所述转子在下支承件上平稳旋转；

步骤2，将所述扭矩传感器顶部的测试轴与所述下支承件的底部固定连接，扭矩传感器固定连接于所述基座上，将所述扭矩传感器信号输出线与所述扭矩传感器电连接，完成设备组装；

步骤3，所述电机定子供电线输入交变电流，进行测试，所述扭矩传感器将测试数据通过所述扭矩传感器信号输出线传输至采集系统，完成测试。

在上述技术方案中，所述步骤1中，待测试电机定子固定连接于所述下支承件的第一支承部上，将所述转子放置在下支承件上时，轴头位于轴窝上；

所述步骤2中，所述扭矩传感器的测试轴插入所述下支承件的下定位槽并固定，将所述扭矩传感器的固定件与所述基座的固定槽固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过转矩传感器测试盘式磁滞电机的动态输出转矩，通过设计专用结构，将待测试电机转子盘的输入转矩测试转化为待测试电机定子的反作用转矩测试，从而实现了任意转速下的电机动态输出转矩的实时测试。

2.本发明解决了盘式磁滞电机的转子高速旋转且与待测试电机定子为非接触式，无法直接通过扭矩传感器测试电机的输出转矩的问题。

3.本发明不受待测试电机转子盘的转速限制，本发明的盘式磁滞电机动态输出转矩测试装置组装方便快捷，便于拆卸，检测准确度高。

附图说明

图1是盘式磁滞电机动态输出转矩测试装置原理及结构简图。

图2是轴窝与轴头结构示意图。

图中：1-转子，2-待测试电机转子盘，3-待测试电机定子，4-下支承部，5-扭矩传感器，6-扭矩传感器信号输出线，7-电机定子供电线，8-定位轴，9-固定槽，10-定位孔，11-下定位槽，12-测试轴，13-基座，14-固定件，15-针轴，16-轴窝；

4-1-第一支承部，4-2-第二支承部，15-1-轴头。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种盘式磁滞电机动态输出转矩测试装置，如图1所示，包括基座13、扭矩传感器5、下支承件4、转子1、扭矩传感器信号输出线6和电机定子供电线7。所述扭矩传感器5的底部固定连接于所述基座13上，所述扭矩传感器5的顶部的测试轴12与所述下支承件4固定连接，具体的，所述测试轴12的顶部与所述下支承件4的底部固定连接，所述转子1与所述下支承件4的顶部可拆卸转动连接，所述待测试电机定子3可拆卸固定连接于所述下支承件4上，待测试电机转子盘2与所述转子1可拆卸固定连接。所述电机定子供电线7与待测试电机定子3电连接，所述电机定子供电线7为待测试电机定子3提供交变电流输入，所述扭矩传感器5与所述扭矩传感器信号输出线6电连接，所述扭矩传感器5的测试信号通过所述扭矩传感器信号输出线6输出。

待测试电机定子3作用于待测试电机转子盘2上的转矩会在待测试电机定子3上产生大小相等、方向相反的反作用转矩，通过所述转矩传感器5测试这一转矩即可间接测试待测试电机转子盘2的输入转矩，从而实现磁滞电机动态输出转矩的实时测试，且不受转速限制。

所述转子1底面固定连接有定位轴8，所述定位轴8底面上固定有同轴心设置的针轴15，所述针轴15与所述下支承件4可拆卸转动连接，所述下支承件4设置有与所述针轴15的轴头15-1匹配的轴窝16，所述轴窝16为碗形，所述轴头15-1为球形。具体的，如图2所示，所述下支承件4上设有定位孔10，所述轴窝16设置于所述下支承件4的内部底面上且与所述下支承件4同轴心设置，所述针轴15穿过所述定位孔10后，所述轴头15-1与所述轴窝16匹配接触，所述轴窝16的结构可以限制针轴15发生水平方向滑移，同时允许针轴15自由旋转，并且，所述轴头15-1与所述轴窝16保持圈状的线接触，摩擦面积小。而且所述轴头15-1硬度低于所述轴窝16的硬度，若负载过高，所述轴头15-1的材料首先发生磨损，磨损仅增加接触圈的带宽，不会改变二者接触形状进而影响动力行为。

使用所述测试装置时，将所述针轴15插入所述定位孔10内，并且针轴15的底部球面位于所述轴窝16内，当所述电机定子供电线7通电时，实现所述转子1在所述下支承件4顶部的平稳旋转，盘式磁滞电机运行时，所述待测试电机定子3固定不动，所述待测试电机定子3的内部铁芯及线圈通电后产生旋转交变磁场，与所述待测试电机转子盘2间形成一对磁力偶，磁力旋转产生转矩驱动待测试电机转子盘2同向旋转，并带动所述转子1旋转。

实施例2

在实施例1的基础上，为了方便所述盘式磁滞电机动态输出转矩测试装置拆卸，所述下支承件4成“凸”字形，包括同轴心设置的第一支承部4-1和第二支承部4-2，所述待测试电机定子3装配于所述第一支承部4-1外，所述第一支承部4-1的中心设置形成所述的定位孔10，所述轴窝16位于所述第二支承部4-2内的下底面上，所述第二支承部4-2的底部设有下定位槽11，供所述测试轴12插入固定，所述第一支承部4-1和第二支承部4-2的环壁均呈圆筒结构，所述第二支承部4-2的直径大于所述第一支承部4-1的直径，所述待测试电机定子3的中心固定在所述第一支承部4-1的外侧，所述待测试电机定子3的底部由第二支承部4-2的顶面进行定位。

所述扭矩传感器5底面固定连接有固定件14，所述固定件14为三棱柱、四棱柱、六棱柱或圆柱，所述基座13设置有固定槽9所述固定件14与所述固定槽9匹配固定连接，所述固定槽9形状与所述固定件14相同。

实施例3

一种基于实施例1-2的盘式磁滞电机动态输出转矩测试装置的测试方法，包括以下步骤：

步骤1，将待测试电机转子盘2固定连接于所述转子1外，待测试电机定子3固定连接于所述第一支承部4-1外，将所述转子1与所述下支承件4转动连接，具体的，所述轴头15-1与所述轴窝16匹配连接，将所述电机定子供电线7与所述待测试电机定子3电连接。

步骤2，将所述测试轴12插入所述下定位槽11并固定，将所述固定件14与所述固定槽9固定连接，将所述扭矩传感器信号输出线6与所述扭矩传感器5电连接，完成设备组装。

步骤3，所述电机定子供电线7输入交变电流，所述待测试电机定子3中产生交变旋转磁场，所述待测试电机定子3的交变磁场会作用在所述待测试电机转子盘2上会产生磁力转矩M，驱动所述待测试电机转子盘2旋转，所述待测试电机转子盘2带动所述转子1旋转，转矩M就是电机的输出转矩。根据作用力与反作用力特性可知，所述待测试电机定子3会受到与所述待测试电机转子盘2所受转矩M大小相等、方向相反的反作用转矩M’，M’作用于所述测试轴12上，即可测试得到M’，所述扭矩传感器5将测试数据通过所述扭矩传感器信号输出线6传输至采集系统，完成测试。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。