专利名称：毂式液冷永磁测功机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于动力机械测试设备，涉及水循环冷却的一种毂式液冷永磁测功机。
背景技术：
测功机也称加载器，主要用于测试动力机的功率，也可作为齿轮箱、变速箱、减速 机等设备的负载设备，用于测试它们的动力参数。目前应用较广的测功机为电涡流测功机， 电涡流测功机通过变化磁场感应的涡流，产生反向负载扭矩，并将负载作用到测试动力机 的输出轴上，可测得动力机的功率。名称为“一种水冷永磁涡流测功机”的中国专利ZL200820079243. 9公开的盘式液 冷永磁测功机。该永磁测功机通过变化的磁场感应的涡流来产生制动力矩，几乎无电力消 耗，节约铜资源。此外在定子中布置循环水路，散热效果理想，连续使用不会过热，保证制动 性能的稳定。但该永磁测功机的定子盘和转子盘之间的距离与测功机扭矩成非线性关系， 负载扭矩对定子盘和转子盘之间的距离非常敏感，难以调节扭矩。本实用新型的结构能够连续无极调节制动力矩，通过控制步进电机的转速，实现 制动力矩变化速度的可调。
发明内容本实用新型提供一种利用可控的加载机构能够连续无极调节制动力矩的毂式永 磁涡流测功机，使负载扭矩易于连续调节。为了实现上述目的本实用新型采取了如下技术方案本装置主要包括与动力轴相 联结的转子、定子和加载机构。其中，所述的转子为圆环形磁铁保持架及均勻固定在磁铁保 持架圆周的10 18块永久磁铁，磁铁保持架套在动力轴上，并通过花键与动力轴连接，并 且磁铁保持架可以在加载机构控制下沿动力轴滑动；所述的定子为由设置了冷却水水道的 导电材料构成的定子毂，定子毂围绕磁铁保持架设置，并小于磁铁保持架的移动范围。所述的加载机构包括与磁铁保持架连接的轴承及轴承外环、与轴承外环连接的拉 杆、与拉杆连接的圆盘、与圆盘旋接的螺杆、与螺杆连接的步进电机、与步进电机相连的控 制器。所述的冷却水水道为经过散热器的循环水道。所述的控制器包括用于存储控制程序并控制步进电机运动的可编程序控制器、用 于测量对动力轴扭矩大小并与可编程序控制器连接的扭矩仪、用于限制转子沿动力轴滑动 至极限的接近开关、与可编程序控制器连接的触摸屏。本实用新型的工作原理和过程是工作时，旋转螺杆，使圆盘轴向移动，推动拉杆 和转子向布有水道的定子毂一侧轴向移动，定子毂切割磁铁保持架上永久磁铁发出的磁力 线，在定子毂内产生涡流，并产生阻碍转子转动的扭矩，该扭矩通过磁铁保持架作用在动力 轴上，从而对动力轴产生负载。通过调节圆盘位置，可调节定子毂与转子的轴向相对位置，从而调节定子毂与转子相互作用的面积，即可实现测功机负载扭矩的连续调节。当不需要 加载时，圆盘将转子完全拉出水道端面，动力轴不受扭矩，从而解除对动力轴的加载。冷却 水道中的液体将定子毂上产生的热量带走，经散热器散热后，回流到测功机中循环往复工 作。调节步进电机的转速，可以调节圆盘的轴向移动速度，即调节扭矩的变化速度。本实用新型的主要优点是测功机产生的负载扭矩易于连续调节；永久磁铁代替 电涡流测功机的励磁线圈，节约铜资源；稳定工作时无电能消耗、高速时负载扭矩稳定持 久；封闭式水循环冷却系统冷却效果好，不产生噪音，适用于对噪音要求高的场合。

图1是本实用新型加载时(工作时)结构示意图图2是本实用新型卸载时(非工作时)结构示意图图中1、进水口，2、前支座，3、磁铁保持架，4、动力轴，5、 轴承，6、轴承，7、轴承外 环，8、永久磁铁，9、出水口，10、定子毂，11、拉杆，12、后支座，13、圆盘，14、螺杆，15、控制器， 16、步进电机。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明本实用新型的扭矩负载自动控制结构如图1 图2所示，包括前支座2和后支座 12、固定在两个支座之间的定子毂10、转子和加载机构，其中转子通过轴承5固定于前支座 2和后支座12之间，加载机构安置在后支座12上。前支座2和后支座12通过螺栓与环状的定子毂联结。定子毂10的下方设置有水 道进水口 1，上方设置有水道出水口 9。测功机工作时定子毂10上产生的热量通过冷却水 道中的冷却液带走，冷却液经散热器散热后，回流到测功机中循环往复工作。定子毂10采 用铁材料制作。转子由若干永久磁铁8和磁铁保持架3组成，10至18块瓦片形永久磁铁8沿圆 周均布在磁铁保持架3上，永久磁铁8外径与定子毂10内径保持1 1. 5mm间隙，动力轴 4通过花键联结将动力传递给磁铁保持架3。加载机构包括与磁铁保持架3连接的轴承6、轴承外环7、与轴承外环7连接的拉 杆11、与拉杆11连接的圆盘13、与圆盘13旋接的螺杆14、与螺杆14连接的步进电机16、 与步进电机相连的控制器15。转子通过轴承6和轴承外环7联接，轴承外环7通过螺栓与 2至4个拉杆11联接，拉杆11用螺栓和圆盘13联接，圆盘13通过螺杆14与步进电机16 联结，步进电机16联接在后支座12上。其中的控制器包括可编程序控制器、扭矩仪、接近 开关和触摸屏。可编程序控制器用于存储控制程序并控制步进电机的运动。扭矩仪用于测 量测功机工作过程中对动力轴作用的扭矩大小，测量值作为控制步进电机运动的依据。接 近开关用于限制转子沿动力轴轴向滑动的位移，安置在前后支座上。触摸屏用于测功机与 操作人员进行交互。当测功机工作时，控制器15控制步进电机16转动螺杆14，推动圆盘13。拉杆11、 轴承外环7、轴承6、磁铁保持架3和其上的永久磁铁8随圆盘13共同向布有水道的定子毂 10的一侧移动。定子毂10开始切割永久磁铁8发出的磁力线，在定子毂10内产生涡流，并产生阻碍转子转动的扭矩，该扭矩通过磁铁保持架3作用在动力轴4上，从而产生加载作用。 通过控制器15调节步进电机16，使圆盘13、拉杆11、轴承外环7、轴承6、磁铁保 持架3和其上的永久磁铁8滑动，可实现测功机负载扭矩连续控制。改变步进电机16的转 速，可调节扭矩变化的速度。
权利要求毂式液冷永磁测功机，包括与动力轴(4)相联结的转子、定子和加载机构；其特征在于所述的转子为圆环形磁铁保持架(3)及均匀固定在磁铁保持架(3)圆周的10～18块永久磁铁(8)，磁铁保持架(3)套在动力轴(4)上，并通过花键与动力轴(4)连接，并且磁铁保持架(3)可以在加载机构控制下沿动力轴(4)滑动；所述的定子为由设置了冷却水水道的导电材料构成的定子毂(10)，定子毂(10)围绕磁铁保持架(3)设置，并小于磁铁保持架(3)的移动范围。
2.如权利要求1所述的毂式液冷永磁测功机，其特征在于所述的加载机构包括与磁 铁保持架(3)连接的轴承(6)及轴承外环(7)、与轴承外环(7)连接的拉杆(11)、与拉杆 (11)连接的圆盘(13)、与圆盘(13)旋接的螺杆(14)、与螺杆(14)连接的步进电机(16)、 与步进电机相连的控制器(15)。
3.如权利要求1所述的毂式液冷永磁测功机，其特征在于所述的冷却水水道为经过 散热器的循环水道。
4.如权利要求2所述的毂式液冷永磁测功机，其特征在于所述的控制器(15)包括用 于存储控制程序并控制步进电机运动的可编程序控制器、用于测量对动力轴(4)扭矩大小 并与可编程序控制器连接的扭矩仪、用于限制转子沿动力轴滑动至极限的接近开关、与可 编程序控制器连接的触摸屏。
专利摘要毂式液冷永磁测功机属于动力机械测试设备，涉及水循环冷却的一种毂式液冷永磁测功机。包括转子和定子及加载机构。转子包括与动力轴相联结的磁铁保持架和若干个固定在磁铁保持架圆周的永久磁铁。定子为定子毂。定子毂设置有水道，构成液体冷却装置。转子与加载机构连接，通过加载机构的控制，转子能够沿轴向滑动。加载机构包括与转子连接的轴承、轴承外环、若干拉杆、圆盘、螺杆、步进电机和与步进电机相连的控制器。本实用新型中的测功机产生的负载扭矩易于连续调节；永久磁铁代替电涡流测功机的励磁线圈，节约铜资源、稳定工作时无电能消耗、高速时负载扭矩稳定持久；封闭式水循环冷却系统冷却效果好，不产生噪音，适用于对噪音要求高的场合。
文档编号G01L3/24GK201569525SQ20092024652
公开日2010年9月1日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者叶乐志, 周宜莉, 富辉, 李德胜, 焦兵锋, 田更福, 马元京 申请人:北京工业大学