专利名称：一种磁力驱动器动态测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及动态测试装置，特别涉及一种磁力驱动器动态测试装置，属于现代磁学磁力驱动领域。
背景技术：
磁力驱动是以现代磁学的基本理论，应用永磁材料或电磁铁所产生的磁力作用， 来实现力或无接触传递的一种新技术。磁力驱动和机械驱动的根本不同点，在于它向传动部件传递扭矩时，与介质接触的动力传送轴不和外界相连通，而是利用磁场透过磁路工作间隙或隔离套的薄壁传递转矩。在已有技术中，磁力驱动器动态测试装置多采用如图1所示结构，启动电动机2和特斯拉计9，这时通过第一组联轴器3带动扭矩转速传感器4、外磁转子6、内磁转子8、第二组联轴器10、负载发电机11相继开始运转，同时第一角度传感器1与第二角度传感器12开始运转，与此同时扭矩转速传感器仪表5开始显示数据，此时，通过调节电源负荷柜13的负载来得到一系列的扭矩值及对应的相对转角值、磁感应强度值，从而通过信号处理器7将这一系列的扭矩值、相对转角值和磁感应强度值生成特性曲线。此结构中特斯拉计9是用来检测外磁转子6与内磁转子8之间的磁感应强度值；第一角度传感器1和第二角度传感器12是用来检测瞬时启动电动机和调节电源负荷柜的负载时外磁转子6与内磁转子8的相对转角值，但是如图2所示，由于外磁转子6与内磁转子8之间只有45mm的间隙，使得第一角度传感器1和第二角度传感器12没有接线及安装空间，所以大多采用了图1这种结构，即将第一角度传感器1安装在电动机2的尾端同轴旋转，将第二角度传感器12安装在负载发电机11的尾端同轴旋转，这样的结构导致了检测到的外磁转子6与内磁转子8相对转角的误差增大，因为第一角度传感器1和第二角度传感器12本身的误差就有士0. 5%，再加上扭矩转速传感器4、第一组联轴器3、第二组联轴器10、电动机2和负载发电机11本身的误差使得采集到的相对角度值的误差远远大于士 1%，而且电动机4和负载发电机14需生产厂家在尾端特殊制做出一段轴来安装第一角度传感器1和第二角度传感器12，这样大大增加了磁力驱动器动态测试装置的成本；电源负荷柜13是用来调节负载发电机11所带负载的，此负载值直接影响采集到的扭矩值，而且电源负荷柜13采用的是灯泡装置，由于灯泡在室内温度不同时散热的快慢程度不同，因而对测试精度带来了一定的影响，最终使得磁力驱动器动态测试误差增大。
发明内容
本发明目的是为了解决避免检测内磁转子和外磁转子的相对转角误差过大问题， 以及解决避免负载调节受外部环境影响的问题。本发明公开的一种用于磁力驱动器动态测试装置，保证了磁力驱动器动态特性曲线的准确性，降低了磁力驱动器动态测试装置的成本。本发明的突出改进特点在于(1)为了避免检测到的外磁转子与内磁转子相对转
4角的误差过大，用角速度传感器代替角度传感器，并在内磁转子和外磁转子端部各装一角速度传感器，分别检测内磁转子和外磁转子的角速度，角速度传感器可将内磁转子和外磁转子每旋转一周的信号分解为2048个刻度，每个刻度对应0. 1758°，即360° /2048 = 0. 1758°，角速度传感器将刻度信号通过数据线传到信号据处理器，通过信号处理器将两只角速度传感器测得的刻度相减，然后再将相减值乘以0. 1758°，就是测得的实际的内磁转子和外磁转子的相对转角，这样误差只有士0. 05%，从而减小检测到的内磁转子和外磁转子的相对转角误差，使磁力驱动器动态特性曲线更精确，而且无需电动机和负载发电机生产厂家特殊制做，节约了整套装置的成本；(2)为了避免负载调节受外部环境的影响，用磁粉制动器代替负载发电机和电源负荷柜，磁粉制动器输出负载只与该磁粉制动器的励磁电流有关，不受外部环境影响，即在调节负载值时，只需调节励磁电流，该调节过程操作方便；且由于负载调节不受其他外部环境影响，进而可提高了磁力驱动器动态特性曲线的精度。本发明是通过下述技术方案实现的本发明公开的一种磁力驱动器动态测试装置，包括电动机、第一组联轴器、第二组联轴器、扭矩转速传感器、扭矩转速传感器仪表、特斯拉计；它还包括第一角速度传感器、第二角速度传感器、第一对齿轮、第二对齿轮、信号处理器、磁粉制动器；其中第一角速度传感器和第二角速度传感器均选用光电式角速度传感器，第一角速度传感器和第二角速度传感器的外壳均固定在试验台上，其中心轴由齿轮带动旋转，第一角速度传感器和第二角速度传感器分别将外磁转子和内磁转子每旋转一周的信号分解为2048个刻度，每个刻度对应0.1758°，即360° /2048 = 0.1758°，第一角速度传感器和第二角速度传感器分别将刻度信号通过数据线传到信号处理器；第一对齿轮和第二对齿轮的传动比相同；磁粉制动器采用手动调节励磁电流的形式。外围设备包括为电动机提供电源的电源控制柜。它们的连接关系为电动机轴伸出端通过第一组联轴器与扭矩转速传感器一端同轴连接，扭矩转速传感器的另一端通过键与外磁转子一端同轴连接，在扭矩转速传感器与外磁转子连接处通过键与第一对齿轮中的大齿轮同轴连接，第一对齿轮中的大齿轮与第一对齿轮中的小齿轮啮合，第一对齿轮中的小齿轮与第一角速度传感器的中心轴通过键同轴连接，第一角速度传感器的外壳固定在试验台上；内磁转子一端通过第二组联轴器与磁粉制动器同轴连接，在内磁转子与第二组联轴器连接处通过键与第二对齿轮中的大齿轮同轴连接，第二对齿轮中的大齿轮与第二对齿轮中的小齿轮啮合，第二对齿轮中的小齿轮与第二角速度传感器的中心轴通过键同轴连接，第二角速度传感器的外壳固定在试验台上；特斯拉计固定在试验台上，其探头部分放在外磁转子与内磁转子的间隙中；第一角速度传感器、第二角速度传感器、特斯拉计、扭矩转速传感器通过数据线将信号传给信号处理器，信号处理器经过处理输出特性曲线。本发明的工作过程为步骤一启动电动机瞬间，通过第一组联轴器依次带动扭矩转速传感器、第一对齿轮、外磁转子、内磁转子、第二对齿轮、第二组联轴器、磁粉制动器相继开始运转；同时第一对齿轮带动第一角速度传感器转动开始输出信号，第二对齿轮带动第二角速度传感器转动开始输出信号，第一角速度传感器和第二角速度传感器分别将外磁转子和内磁转子每旋转一周的信号分解为2048个刻度，每个刻度对应0. 1758°，第一角速度传感器和第二角速度传感器将采集到的刻度信号传到信号处理器；再通过信号处理器将第一角速度传感器和第二角速度传感器测得的刻度相减，然后再将该相减值乘以0. 1758°，该值就是测得的实际的内磁转子和外磁转子的相对转角，相对转角误差能控制在士0. 05%以内；与此同时特斯拉计、扭矩转速传感器通过数据线将信号传给信号处理器，这样就完成了一个信号采集处理过程；步骤二 通过调节不受外部环境影响的磁粉制动器的励磁电流改变测试条件，重复步骤一中的信号采集处理过程，进而采集一系列的扭矩值及对应的相对转角值、磁感应强度值；从而通过信号处理器将这一系列的扭矩值、相对转角值和磁感应强度值生成特性曲线；直到得出满意测试结果，结束整个测试过程。有益效果(1)已有技术中，由于第一角度传感器和第二角度传感器的接线及安装空间问题， 使得第一角度传感器安装在电动机的尾端，第二角度传感器安装在负载发电机的尾端，造成测得的内、外磁转子相对转角误差增大，且整套装置制做成本加大；本发明中，用角速度传感器代替角度传感器结构，避免了接线及安装空间问题，减小了测得的内、外磁转子相对转角误差，而且大大降低了整套装置的成本。(2)已有技术中，电源负荷柜是用来调节负载发电机所带负载的，此电源负荷柜采用的是灯泡装置，由于灯泡在室内温度不同时散热的快慢程度不同，因而对测试精度带来了一定的影响，最终使得磁力驱动器动态测试误差增大；本发明中，用磁粉制动器代替负载发电机和电源负荷柜，不受外部环境影响，操作方便，进一步提高了磁力驱动器动态特性曲线的准确性，为今后磁力驱动器的动态特性研究奠定了坚实的基础。
图1是已有技术中磁力驱动器动态测试装置整体结构图；图2是已有技术中外磁转子和内磁转子的安装剖面图；图3是本发明磁力驱动器动态测试装置整体结构图；图4是本发明磁力驱动器动态测试装置俯视图的局部放大图；其中1_第一角度传感器、2-电动机、3-第一组联轴器、4-扭矩转速传感器、5-扭矩转速传感器仪表、6-外磁转子、7-信号处理器、8-内磁转子、9-特斯拉计、10-第二组联轴器、11-负载发电机、12-第二角度传感器、13-电源负荷柜、14-磁粉制动器、15-第一角速度传感器、16-第一对齿轮、17-第二对齿轮、18-第二角速度传感器、19-试验台。具体的实施方式下面结合
和实施例对本发明作进一步的说明如图3所示，本发明公开的一种磁力驱动器动态测试装置，包括电动机2、第一组联轴器3、第二组联轴器10、扭矩转速传感器4、扭矩转速传感器仪表5、特斯拉计9，它还包括第一角速度传感器15、第二角速度传感器18、第一对齿轮16、第二对齿轮17、磁粉制动器 14、信号处理器7 ；其中，第一角速度传感器15和第二角速度传感器18均选用光电式角速度传感器。如图4所示，第一角速度传感器15和第二角速度传感器18的外壳均固定在试验台19上，中心轴由齿轮带动旋转，第一角速度传感器15和第二角速度传感器18分别将外磁转子6和内磁转子8每旋转一周的信号分解为2048个刻度，单位刻度对应0. 1758°，第一角速度传感器15和第二角速度传感器18分别将刻度信号传到信号处理器7 ；第一对齿轮16和第二对齿轮17的传动比相同；磁粉制动器14采用手动调节励磁电流的形式。外围设备包括为电动机2提供电源的电源控制柜。它们的连接关系为电动机2轴伸出端通过第一组联轴器3与扭矩转速传感器4 一端同轴连接，扭矩转速传感器4的另一端通过键与外磁转子6 —端同轴连接，在扭矩转速传感器4与外磁转子6连接处通过键与第一对齿轮16中的大齿轮同轴连接，第一对齿轮16 中的大齿轮与第一对齿轮16中的小齿轮啮合，第一对齿轮中16的小齿轮与第一角速度传感器15通过键同轴连接，第一角速度传感器15通过试验台19固定，内磁转子8 一端通过第二组联轴器10与磁粉制动器14同轴连接，在内磁转子8与第二组联轴器10连接处通过键与第二对齿轮17中的大齿轮同轴连接，第二对齿轮17中的大齿轮与第二对齿轮17中的小齿轮啮合，第二对齿轮17中的小齿轮与第二角速度传感器18通过键同轴连接，第二角速度传感器18通过试验台19固定，特斯拉计9固定在试验台19上，其探头部分放在外磁转子6与内磁转子8的间隙中，第一角速度传感器15、第二角速度传感器18、特斯拉计9和扭矩转速传感器4分别通过数据线将信号传给信号处理器7，信号处理器7经过处理输出特性曲线。本发明的工作过程为步骤一启动电动机2瞬间，通过第一组联轴器3依次带动扭矩转速传感器4、第一对齿轮16、外磁转子6、内磁转子8、第二对齿轮17、第二组联轴器10、磁粉制动器14相继开始运转；同时第一对齿轮16带动第一角速度传感器15转动开始输出信号，第二对齿轮 17带动第二角速度传感器18转动开始输出信号，第一角速度传感器15和第二角速度传感器18分别将外磁转子6和内磁转子8每旋转一周的信号分解为2048个刻度，每个刻度对应0. 1758°，第一角速度传感器15和第二角速度传感器18将采集到的刻度信号传到信号处理器7 ；再通过信号处理器7将第一角速度传感器15和第二角速度传感器18测得的刻度相减，然后再将该相减值乘以0. 1758°，该值就是测得的实际的内磁转子8和外磁转子6 的相对转角，相对转角误差可控制在士0. 05%以内；与此同时特斯拉计9、扭矩转速传感器 4通过数据线将信号传给信号处理器7，这样就完成了一个信号采集处理过程；步骤二 通过调节不受外部环境影响的磁粉制动器14的励磁电流改变测试条件， 重复步骤一中的信号采集处理过程，进而采集一系列的扭矩值及对应的相对转角值、磁感应强度值；从而通过信号处理器7将这一系列的扭矩值、相对转角值和磁感应强度值生成特性曲线；直到得出满意测试结果，结束整个测试过程。本发明保护范围不仅局限于本实施例，本实施例用于解释本发明，凡与本发明在相同原理和构思条件下的变更或修改均在本发明公开的保护范围之内。
权利要求
1.一种磁力驱动器动态测试装置，包括电动机(2)、第一组联轴器(3)、第二组联轴器 (10)、扭矩转速传感器(4)、扭矩转速传感器仪表(5)、特斯拉计(9)；外围设备包括为电动机提供电源的电源控制柜；其特征在于它还包括第一角速度传感器(15)、第二角速度传感器(18)、第一对齿轮(16)、第二对齿轮(17)、信号处理器(7)、磁粉制动器(14)；第一角速度传感器(15)和第二角速度传感器(18)均选用光电式角速度传感器，第一角速度传感器(15和第二角速度传感器(18)的外壳均固定在试验台(19)上，中心轴由齿轮带动旋转， 第一角速度传感器(15)和第二角速度传感器(18)分别将外磁转子(6)和内磁转子(8)每旋转一周的信号分解为2048个刻度，每个刻度对应0. 1758°，即360° /2048 = 0.1758°， 第一角速度传感器(15)和第二角速度传感器(18)分别将刻度信号通过数据线传到信号处理器(7)；第一对齿轮(16)和第二对齿轮(17)的传动比相同；它们的连接关系为电动机(2)轴伸出端通过第一组联轴器(3)与扭矩转速传感器 (4) 一端同轴连接，扭矩转速传感器(4)的另一端通过键与外磁转子(6) —端同轴连接，在扭矩转速传感器(4)与外磁转子(6)连接处通过键与第一对齿轮(16)中的大齿轮同轴连接，第一对齿轮(16)中的大齿轮与第一对齿轮(16)中的小齿轮啮合，第一对齿轮(16)中的小齿轮与第一角速度传感器(15)的中心轴通过键同轴连接，第一角速度传感器(15)的外壳固定在试验台(19)上；内磁转子(8) —端通过第二组联轴器(10)与磁粉制动器(14) 同轴连接，在内磁转子(8)与第二组联轴器(10)连接处通过键与第二对齿轮(17)中的大齿轮同轴连接，第二对齿轮(17)中的大齿轮与第二对齿轮(17)中的小齿轮啮合，第二对齿轮(17)中的小齿轮与第二角速度传感器(18)的中心轴通过键同轴连接，第二角速度传感器(18)的外壳固定在试验台(19)上；特斯拉计(9)固定在试验台(19)上，其探头部分放在外磁转子(8)与内磁转子(6)的间隙中；第一角速度传感器(15)、第二角速度传感器 (18)、特斯拉计(9)、扭矩转速传感器(5)分别通过数据线将信号传给信号处理器(7)，信号处理器(7)经过处理输出特性曲线。
2.根据权利要求1所述的一种磁力驱动器动态测试装置，其特征在于它的具体工作过程为步骤一启动电动机(2)瞬间，通过第一组联轴器(3)依次带动扭矩转速传感器(4)、 第一对齿轮(16)、外磁转子(6)、内磁转子(8)、第二对齿轮(17)、第二组联轴器(10)、磁粉制动器(14)相继开始运转；同时第一对齿轮(16)带动第一角速度传感器(15)转动开始输出信号，第二对齿轮(17)带动第二角速度传感器(18)转动开始输出信号，第一角速度传感器(15)和第二角速度传感器(18)分别将外磁转子(6)和内磁转子(8)每旋转一周的信号分解为2048个刻度，每个刻度对应0. 1758°，第一角速度传感器(15)和第二角速度传感器(18)将采集到的刻度信号传到信号处理器(7)；再通过信号处理器(7)将第一角速度传感器(15)和第二角速度传感器(18)测得的刻度相减，然后再将该相减值乘以0. 1758°， 该值就是测得的实际的内磁转子(8)和外磁转子(6)的相对转角，相对转角误差可控制在士0. 05%以内；与此同时特斯拉计(9)、扭矩转速传感器(4)通过数据线将信号传给信号处理器(7)，这样就完成了一个信号采集处理过程；步骤二 通过调节不受外部环境影响的磁粉制动器(14)的励磁电流改变测试条件，重复步骤一中的信号采集处理过程，进而采集一系列的扭矩值及对应的相对转角值、磁感应强度值；从而通过信号处理器(7)将这一系列的扭矩值、相对转角值和磁感应强度值生成特性曲线；直到得出满意测试结果，结束整个测试过程。
3.根据权利要求1或2所述的一种磁力驱动器动态测试装置，其特征在于磁粉制动器(14)调节形式选用手动调节励磁电流的形式。
全文摘要
本发明公开的一种磁力驱动器动态测试装置涉及动态测试装置，属于现代磁学磁力驱动领域。它包括电动机、第一组联轴器、第二组联轴器、扭矩转速传感器、扭矩转速传感器仪表；它还包括第一角速度传感器、第二角速度传感器、第一对齿轮、第二对齿轮、信号处理器、磁粉制动器。第一角速度传感器和第二角速度传感器均选用光电式角速度传感器，第一角速度传感器和第二角速度传感器的外壳均固定在试验台上，中心轴由齿轮带动旋转，第一角速度传感器和第二角速度传感器分别将刻度信号通过数据线传到信号处理器，由信号处理器处理信号得出内磁转子和外磁转子的相对转角。本发明能提高磁力驱动器动态特性曲线精度，并能降低磁力驱动器动态测试装置成本。
文档编号G01R31/00GK102221649SQ20101014570
公开日2011年10月19日 申请日期2010年4月14日 优先权日2010年4月14日
发明者万仁伟, 徐衡, 李倜, 梁晨阳 申请人:襄樊五二五泵业有限公司