专利名称：永磁传动系统力矩测试机及方法
技术领域：
本发明涉及永磁传动应用领域，尤其是指一种作为永磁传动齿轮箱开发与实验测试的配套设备的永磁传动系统力矩测试机及方法。
背景技术：
现阶段，永磁传动应用原理主要分为两种一、利用电磁感应原理，利用线圈切割磁感线产生交变电流，交变电流再产生磁场推动永磁体旋转；二、利用磁体同性相斥，异性相吸的特性所产生的推力与拉力实现传动。现阶段从论文或是发明专利的调研显示，针对第二种形式的传动，尚无力矩测试的具体设备。而永磁传动力矩大小的计算是一个难题，需要磁场的有限元分析与复杂的数学计算，而计算结果的正确性也无法验证。已有论文的研究基本集中于对单块磁体磁场的分析，而没有对永磁体齿轮传动特性的研究。永磁齿轮箱的传动是否能保证设计的传动比，什么范围内能保证传动比，也无法由计算获得。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种永磁传动系统力矩测试机及方法，以改善或克服现有技术的一项或多项缺陷。本发明的技术解决方案是一种永磁传动系统力矩测试机，其中，该力矩测试机包括主动轮、从动轮及力矩测试装置，所述从动轮与所述主动轮轴相互平行地并排设置，所述主动轮具有输入轴，所述从动轮轴具有输出轴，所述力矩测试装置装设于所述输出轴上，所述主动轮、从动轮分别包括轮体、磁钢片及固定装置，所述主动轮、从动轮的磁钢片通过对应的固定装置安装于对应的轮体上。本发明还提出一种采用如上所述的永磁传动系统进行力矩测试的方法，该方法包括以下至少一项(1)测量主动轮和从动轮的转速，根据主动轮与从动轮的转速的对比，获得系统的传动比，传动比i = ωι/ω2，其中，ωι、ω2分别为从动轮与主动轮的转速；(2)当主动轮传递过来力矩带动从动轮旋转，当速度很小或者处于平衡状态时，根据砝码的重量或者弹簧秤的拉力或力矩仪所测试的力矩大小可以计算出从动轮的力矩大小；(3)通过调节主动轮、从动轮上磁钢片的角度，测试各种不同角度下所能传递的最大力矩；(4)确定该永磁体传动系统的最佳力矩传递角度和距离。本发明的特点和优点是本发明作为永磁传动齿轮箱开发与实验测试的重要配套设备，具有制作方便，可调节磁块角度、可调节两齿轮间距、成本低的特点。本发明针对现有技术的难题提出一种永磁传动系统力矩测试机，很好的解决了现有技术存在的问题。借助于本发明，其测试的结果对大型的磁传动齿轮箱的设计有很好的指导意义，有利于永磁传动齿轮箱的发展，促使其尽快在适合的领域部分替代现有机械齿轮箱。
图1为本发明的永磁传动系统力矩测试机一具体实施例的立体结构示意图。图2为本发明一具体实施例的主体结构的立体图。图2A为图2的局部放大示意图，其显示了磁钢片角度调节装置的结构示意图。图3为本发明图2中该主体结构的主视图。图4为与图2对应的该主体结构的俯视图。
具体实施例方式本发明提出种永磁传动系统力矩测试机，其中，该力矩测试机包括主动轮、从动轮及力矩测试装置，所述从动轮与所述主动轮轴相互平行地并排设置，所述主动轮具有输入轴，所述从动轮轴具有输出轴，所述力矩测试装置装设于所述输出轴上，所述主动轮、从动轮分别包括轮体、磁钢片及固定装置，所述主动轮、从动轮的磁钢片通过对应的固定装置安装于对应的轮体上。下面配合附图及具体实施例对本发明的具体实施方式
作进一步的详细说明。如图1所示，其为本发明一具体实施例的结构示意图，该永磁传动系统力矩测试机包括主动轮1、输入轴2、手柄3、主动轮支撑架4、底座5、从动轮支撑架6、力矩测试仪7、 从动轮8和输出轴9，主动轮1通过支撑架4固定安装于底座5上，从动轮8通过从动轮支撑架6固定在底座5上，且从动轮8与主动轮1并排设置，对应的输入轴2、输出轴9相互平行，力矩测试仪7装设于输出轴9上；主动轮2的磁钢片或所述从动轮8的磁钢片是通过对应的固定装置正负极交替地安装于对应的轮体上。如图2至图4所示，其为本发明的另一具体实施例的主体结构(不含力矩测试装置)及主动轮的局部放大图，本实施例中，主动轮1包括轮体14、多个磁钢片13及固定装置，主动轮1的磁钢片14通过固定装置正负极交替地安装于主动轮1的轮体14上；从动轮 8的结构与主动轮2相似，其也包括轮体14、磁钢片13及磁钢片固定装置，但从动轮8的磁钢片13是通过对应的固定装置极性一致或者正负极交替地安装于从动轮8的轮体14上。较佳地，底座5上设有长形导槽51，从动轮8的支撑架6可以利用螺栓安装在底座5的长形导槽51上，从而能够左右移动地调整从动轮支撑架6的固定位置，以满足不同测试情况下主动轮与传动轮之间的距离要求。本实施例中，主动轮1及/或从动轮8上的固定装置较佳为角度可调节结构，磁钢片13通过该角度可调节结构装设在对应的轮体14上，使得主动轮1及/或从动轮8的磁钢片14角度能调整地设置。较佳地，主动轮1、从动轮8的轮体14是采用工程塑料制成，磁钢片13为方形，并用胶贴在轮体14上。进一步地，如图2A所示，其为对应图2中A处的局部结构放大示意图，其显示了磁钢片角度调节装置的结构示意图。角度可调节结构可包括螺栓11和磁钢片支座12，磁钢片支座12 —端装有磁钢片13，螺栓11将其固定于轮体14的外缘，从而通过调节调节磁钢片支座12的固定角度在一定范围内调节磁钢片的角度；较佳地，磁钢片支座12上开有长形导槽121，螺栓11穿设该长形导槽121而将对应的磁钢片支座12固定于轮体14上，从而不仅能够调整磁钢片13的角度，而且能够在一定范围内调节主动轮、从动轮的工作半径，以进一步适应测试的多种要求，灵活调整。本实施例通过调节从动轮与主动轮之间的距离和调节磁钢片的相对角度，可以获得对应不同条件的多种测试结果，便于比较分析，而且结构简单、操作方便。本发明的永磁传动系统力矩测试机的主要功能为测试永磁齿轮传动过程中传递力矩的大小，而通过测试机磁块方向，齿轮中心距可调等功能，可以获得以下几方面的结果1、验证齿轮传动比，获得保证齿轮正常传动比的载荷范围；2、测试齿轮传递的最大力矩，齿轮传动中磁块的最佳角度，最佳距离。结合上述描述，本发明利用永磁传动系统力矩测试机进行测试时包括通过手柄 3输入力矩，带动主动轮1旋转，使主动轮1上磁钢片14的磁力线相对于从动轮8上磁钢片 14磁力线角度与距离发生变化，带动从动轮8转动。具体传递力矩的大小是通过在输出轴 9上安装力矩测试装置来检测的。根据主动轮与从动轮的转速的对比(在转动速度较小的情况下，转动速度可以很简单的测量获得)，可以获得系统的传动比。而如果需要准确的计算主动轮的转速，可以使用电机带动主动轮旋转，使用转速表测量从动轮的转速。其中，传动比i= co/coycopc^ 分别为从动轮与主动轮的转速。当主动轮传递过来力矩带动从动轮旋转，当速度很小或者出于平衡状态时，可以认为系统处于受力平衡的状态，那么从动轮受到的力矩可以根据砝码的重量或者弹簧秤的拉力与力矩大小，可以计算出从动轮的力矩大小，并利用主动轮的力矩与从动轮力矩的比值用来计算传动比，以及传递的效率等；而且，通过调节从动轮与主动轮之间的距离和调节磁钢片的相对角度而获得多种测试结果的比较，可以得到对应的永磁体传动系统的最佳的力矩传递角度和距离。利用本发明的永磁传动系统力矩测试机，通过测试可以获得以下结果(1)传动系统的传动比；(2)各种不同角度下所能传递的最大力矩；(3)最佳的力矩传递角度和距离(即各种测试结果中最大力矩对应的角度和距
1 ) O其测试的结果对大型的磁传动齿轮箱的设计有很好的指导意义。本发明中，力矩测试装置可以采用多种方式来实现，例如可以采用力矩仪，对于较小的测试机，也可以采用滑轮吊砝码或者弹簧秤来实现，例如采用吊砝码时，是根据砝码的重量以及力臂，计算获得力矩，弹簧秤与此类似，本领域的技术人员结合前述描述应可准确理解，此处不再赘述。此外，前述实施例中是以半径较大的轮作为主动轮，在其轴(输入轴2、上安装手柄3，该测试机是作为增速机来进行测试的；但本领域的技术人员根据前述描述应可了解， 本发明也可以作为减速机来进行测试，即还可选择以半径较小的轮作为主动轮，而在其轴 (对应于本实施例的输出轴9)上安装手柄，作为输入轴，来检测力矩传递的特性。同时，结合前述说明可知，主动轮1也可由电机(图中未示出)带动旋转，测试机较佳还包括用于测量从动轮转速的转速表，这样可以适应大转速的测试。虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。
权利要求
1.一种永磁传动系统力矩测试机，其特征在于，该力矩测试机包括主动轮、从动轮及力矩测试装置，所述从动轮与所述主动轮轴相互平行地并排设置，所述主动轮具有输入轴，所述从动轮轴具有输出轴，所述力矩测试装置装设于所述输出轴上，所述主动轮、从动轮分别包括轮体、磁钢片及固定装置，所述主动轮、从动轮的磁钢片通过对应的固定装置安装于对应的轮体上。
2.如权利要求1所述的永磁传动系统力矩测试机，其特征在于，所述主动轮的磁钢片或所述从动轮的磁钢片是通过对应的固定装置正负极交替地安装于对应的轮体上。
3.如权利要求1所述的永磁传动系统力矩测试机，其特征在于，所述主动轮及/或从动轮上的固定装置为角度可调节结构，所述磁钢片通过该角度可调节结构装设在对应的轮体上。
4.如权利要求3所述的永磁传动系统力矩测试机，其特征在于，所述角度可调节结构包括螺栓和磁钢片支座，所述磁钢片贴设于所述磁钢片支座的顶端，所述磁钢片支座上开有长形导槽，所述螺栓能调节地穿设该导槽而将该磁钢片支座固定于所述轮体上，能够根据需要在一定范围内调节磁钢片的角度。
5.如权利要求1所述的永磁传动系统力矩测试机，其特征在于，所述测试机包括底座， 且所述底座上设有长形导槽，所述主动轮的支撑架固定安装于所述底座上，所述从动轮的支撑架能够左右移动地安装在所述底座的长形导槽上，以调节主动轮与传动轮之间的距1 O
6.如权利要求1所述的永磁传动系统力矩测试机，其特征在于，所述力矩测试装置采用力矩仪、滑轮吊砝码或者弹簧秤。
7.如权利要求1所述的永磁传动系统力矩测试机，其特征在于，所述输入轴上安装有手柄。
8.如权利要求1所述的永磁传动系统力矩测试机，其特征在于，所述主动轮是由电机带动旋转，所述测试机还包括用于测量从动轮转速的转速表。
9.如权利要求1所述的永磁传动系统力矩测试机，其特征在于，所述主动轮、从动轮的轮体是采用工程塑料制成，磁钢片为方形，并用胶贴固定。
10.一种采用权利要求1至9任一项所述的永磁传动系统进行力矩测试的方法，其特征在于，该方法包括以下至少一项(1)测量主动轮和从动轮的转速，根据主动轮与从动轮的转速的对比，获得系统的传动比，传动比i = ωι/ω2，其中，ωι、ω2分别为从动轮与主动轮的转速；(2)当主动轮传递过来力矩带动从动轮旋转，当速度很小或者处于平衡状态时，根据砝码的重量或者弹簧秤的拉力或力矩仪所测试的力矩大小可以计算出从动轮的力矩大小；(3)通过调节主动轮、从动轮上磁钢片的角度，测试各种不同角度下所能传递的最大力矩；(4)确定该永磁体传动系统的最佳力矩传递角度和距离。
全文摘要
本发明公开了一种永磁传动系统力矩测试机及方法，其中，该力矩测试机包括主动轮、从动轮及力矩测试装置，所述从动轮与所述主动轮轴相互平行地并排设置，所述主动轮具有输入轴，所述从动轮轴具有输出轴，所述力矩测试装置装设于所述输出轴上，所述主动轮、从动轮分别包括轮体、磁钢片及固定装置，所述主动轮、从动轮的磁钢片通过对应的固定装置安装于对应的轮体上。本发明作为永磁传动齿轮箱开发与实验测试的重要配套设备，具有制作方便，可调节磁块角度、可调节两齿轮间距、成本低的特点。
文档编号G01L3/00GK102426072SQ201110317210
公开日2012年4月25日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者刘红娟, 唐焜璞, 崔亨, 张红磊, 李玉兰, 柴凤飞, 王世芹, 赵楠, 郝景章, 鲍春雨 申请人:中冶京诚工程技术有限公司, 北京京诚泽宇能源环保工程技术有限公司