专利名称：一种水冷永磁涡流测功机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于动力机械测试设备，具体为一种水冷永磁涡流测功机。
背景技术：
测功机是一种动力设备的检测装置，作为变速箱、减速机、电动机、发 动机、汽车等动力机械设备的负载装置，用于测试它们的功率等动力参数。 测功机主要分为电涡流测功机、水力测功机、电力测功机等。电涡流测功机 通过变化磁场感应的电涡流，产生反向制动力矩，并将制动力矩作用到测试 动力机的输出轴上，可测得动力机的功率。电涡流测功机响应时间短、便于 控制、应用广泛。但是电涡流测功机的励磁线圈消耗大量铜资源以及电能； 体积、重量较大；连续使用时发热量大；不容易保持制动力的稳定性和持久 性。
由于涡流损耗会产生大量的焦尔热，因此需要考虑电涡流测功机工作时 的散热问题。电涡流测功机多采用风冷式和水冷式散热。其中风冷式散热测 功机，励磁线圈固定于定子上，转子带有散热叶片和风道，起到散热的作用， 但在高速旋转时会产生很大的噪声；水冷式散热测功机，设有循环的冷却水 路，并且要防止水的泄漏，结构比较复杂。
实用新型内容
本实用新型是一种结构简单、易于加工安装、运行安全可靠、节能、低 噪音、操作维护方便的永磁式涡流测功机，它能根据测试需要提供可连续调 节的负载。
本实用新型是利用永久磁铁代替励磁线圈产生磁场，其作用原理与电涡 流测功机基本相同通过磁性金属材料切割高能永久磁铁的磁场，在金属表 面产生电涡流，从而产生制动力矩。本实用新型不需要外接励磁电流，永久 磁铁安置于转子上，转子部分不发热，故不必特别考虑散热构造。电涡流在定子上产生的热量可以通过其内部布置的冷却水路排出。
为了实现上述目的本实用新型采取如下技术方案。 一种水冷永磁涡流测
功机，包括有转子和定子，其中，所述的定子为由定子盘5、密封垫6、冷却
盖7、导向轴IO、移动盘12和电机13机身组成的一整体可移动式结构，导 向轴10穿过支座11的导向孔，其两端分别与定子盘5和移动盘12固定连接， 电机13机身固定连接在移动盘12的外侧，电机13输出轴与支座11连接， 支座11固定于地面。所述的转子包括有转子盘2、铝套3和柱状钕铁硼永久 磁铁4组成，柱状钕铁硼永久磁铁4外表面套有铝套3并沿转子的周向均匀 嵌入在转子盘2的右端面内，且每个柱状钕铁硼永久磁铁4的磁极为同向布 置。
所述的定子盘5在远离转子盘2的端面内设置有螺旋状水槽16，在冷却 盖7圆环平面里侧设有入水接头9，外侧设置有出水接头8。
本实用新型的工作原理和过程是工作时，动力机输出轴通过法兰盘与 本实用新型的中心轴相联接，带动中心轴、转子盘等随之转动。嵌有永久磁 铁的转子盘相对定子盘非接触转动，定子盘切割永久磁铁磁力线，并在其表 面产生电涡流，涡流磁场产生与转子盘旋转方向相反的转矩，从而产生制动 力矩。所有永久磁铁采用相同极向布置，每个永久磁铁通过定子盘、空气间 隙、转子盘与自身形成磁回路，有效磁力线较多、利用效率高。定子盘和转 子盘之间的空气间隙越小，产生制动力矩越大。通过控制器定量控制电机进 给量，精确控制定子盘和转子盘之间的空气间隙大小，通过扭矩传感器和检 测电路，可获得制动力矩的数值。机械能通过变化磁场产生的电涡流，形成 涡流损耗，转化为热能。定子盘表面将产生很高的温度，热量从定子盘外表 面传导到内部循环水路，循环水路带走大部分的热量。定子盘内水槽呈单排 螺旋状，无死角，水路在一定水压下从冷却盖圆环平面里侧进入，顺畅流经 全部水槽，充分进行热量交换，最后从冷却盖外侧流出，带走热量。调节水 压，可以改变热交换的速度。本实用新型的主要优点是
(1) 永久磁铁代替励磁线圈，制动力稳定持久、节约铜资源、基本无电 能消耗。永久磁铁采用相同极向布置，磁力线分布合理、利用效率高
(2) 永久磁铁代替励磁线圈安装在转子盘上，不需要电刷、外接电源等 电路结构，并且转子部分不需水冷，使结构大幅度简化。转子盘结构简单、 表面平滑、无突出物，故高速旋转时噪音小，稳定可靠。
(3) 电机控制的移动式定子盘结构简单紧凑，能承受较大的扭转力矩和 轴向磁吸力。操作简单方便、控制精确。
(4) 封闭式水循环冷却系统冷却效果明显，基本不产生噪音，特别适用 于对噪音要求高的场合。
图1是本实用新型剖面结构示意图
图2是本实用新型转子盘永久磁铁布局示意图 图3是本实用新型定子盘螺旋水槽结构示意图
图中1、中心轴，2、转子盘，3、铝套，4、柱状钕铁硼永磁体，5、移 动式定子盘，6、密封垫，7、冷却盖，8、出水接头，9、入水接头，10、导 向轴，11、支座，12、移动盘，13、电机，14、控制器，15、磁力线，16、 水槽，17、入水口， 18、出水口具体实施方式
参见附图1 3，本实用新型主要由带有螺旋水槽16结构的定子盘5及其 平移机构、嵌有永久磁铁4的转子盘2、中心轴1及轴系零件、支座11组成。 具体可按如下步骤实施
(1)见附图l，定子盘5、冷却盖7、密封垫6、入水接头9、出水接头 8先进行密封装配。并与导向轴10、移动盘12在支座11上固定，保证定 子盘5工作面与中心轴1垂直。将电机13机身固定在移动盘12外侧，电 机13输出轴与支座11联接，并且电机13输出轴与支座11无相对移动。电机13与控制器14相连接。
(2) 柱状钕铁硼永久磁铁4外套铝套3嵌入转子盘2内，所有永久磁铁 极向一致，端面与转子盘2工作面齐平，沿圆周向方向均匀布置，见附图2。 转子盘2与中心轴1通过平键联接。
(3) 工作时，中心轴1与动力机输出轴联接，带动转子盘2转动，通过 控制电机13，可以控制定子盘5、导向轴IO、移动盘12、电机13机身整体 结构在支座11上轴向移动，从而控制定子盘5和转子盘2之间的空气间隙。 电机13的控制器14可以设置空气间隙为某一范围内的数值，快速、精确的 进行控制。由于空气间隙的变化，制动力矩将随之改变，通过扭矩传感器， 可测得制动力矩的数值。
(4) 本实施例的定子盘在远离转子的端面内设置螺旋状水槽16，且其水 路流向由里至外。定子盘5水循环冷却系统在动力输入前开始工作，冷却盖7 里侧入水接头9进入一定压力的常温水，流经螺旋水槽16，吸收热量，外侧 出水接头8排出热水。日常用供水系统水压即可满足要求。
本实用新型可用于齿轮箱、变速箱、分动箱等多种设备。
权利要求1、一种水冷永磁涡流测功机，包括有转子和定子，其中，所述的定子为由定子盘(5)、密封垫(6)、冷却盖(7)、导向轴(10)、移动盘(12)和电机(13)机身组成的一整体可移动式结构，导向轴(10)穿过支座(11)的导向孔，其两端分别与定子盘(5)和移动盘(12)固定连接，电机(13)机身固定连接在移动盘(12)的外侧，电机(13)输出轴与支座(11)连接，支座(11)固定于地面；其特征在于所述的转子包括有转子盘(2)、铝套(3)和柱状钕铁硼永久磁铁(4)组成，柱状钕铁硼永久磁铁(4)外表面套有铝套(3)并沿转子的周向均匀嵌入在转子盘(2)的右端面内，且每个柱状钕铁硼永久磁铁(4)的磁极为同向布置。
2、 根据权利要求1所述的一种水冷永磁涡流测功机，其特征在于所述的定 子盘(5)在远离转子盘(2)的端面内设置有螺旋状水槽(16)，在冷却盖(7) 圆环平面里侧设有入水接头(9)，外侧设置有出水接头(8)。
专利摘要本实用新型涉及一种水冷永磁涡流测功机，属于动力机械测试设备。主要包括有转子和定子，转子由转子盘(2)、铝套(3)和柱状钕铁硼永久磁铁(4)组成。定子由定子盘(5)、密封垫(6)、冷却盖(7)、导向轴(10)、移动盘(12)和电机(13)组成，并且可以轴向移动。通过改变定子盘(5)和转子盘(2)之间的空气间隙，可调节制动力矩大小。定子盘(5)内为封闭螺旋水槽结构，使循环的冷却水路可以充分进行热量交换。本实用新型结构简单、控制精确、运行稳定，并且节约铜资源、基本无电能消耗。封闭式水循环冷却系统冷却效果明显，基本不产生噪音，特别适用于对噪音要求高的场合。
文档编号G01L3/24GK201159677SQ20082007924
公开日2008年12月3日 申请日期2008年3月7日 优先权日2008年3月7日
发明者叶乐志, 孙雷春, 李德胜, 杨培俊, 马元京 申请人:北京工业大学