CN101303262A - 一种用于测量轴承启动摩擦力矩的力矩发生器 - Google Patents

Abstract

一种用于测量轴承启动摩擦力矩的力矩发生器，由力矩线圈(1)、U型力矩铁心(2)、胶木板(3)、电压线圈(5)、凹型电压铁心(6)、壳体(7)构成；把两路正交电源分别加在电压线圈和力矩线圈上，在凹型电压铁心和U型力矩铁心中产生与其线圈电流同相位的磁通，两路正交磁通同时通过间隙作用在铝盘(4)上，产生垂直于铝盘轴心的感应电磁力，使铝盘上产生垂直于轴心的力矩，推动铝盘沿轴心方向转动，驱动铝盘转动力矩的大小与两个线圈电流产生的正交磁通的乘积成正比，故力矩值即为电流值；控制两路正交电源的相位角，可改变感应电磁力方向，实现铝盘正、反方向转动，解决了轴承启动摩擦力矩信号采集问题，使之广泛应用于轴承生产企业。

Description

一种用于测量轴承启动摩擦力矩的力矩发生器

技术领域

本发明属于电磁感应技术领域，尤其涉及到一种用于测量轴承启动摩擦力矩的力矩发生器。

背景技术

目前，国内仪器生产厂家对轴承启动摩擦力矩的测量仪停滞在三十年前的水平上，驱动轴承启动摩擦力矩的力矩发生器大多使用简易的方法，即力矩发生器的C型铁心半边镶嵌短路环，在C型铁心上缠绕线圈，把铝盘的半边置于C型铁心的缺口中，铝盘安装在被测轴承联接的心轴上。当给C型铁心线圈施加交变电流时，在C型铁心的缺口端面产生交变磁通，由于电磁感应的作用，在短路环所包围的部分产生滞后于前者一定相位角的交变磁通，这两路磁通共同作用在铝盘上，并在铝盘上产生固定方向的力，力的方向由C型铁心结构确定，无法改变。这种力矩发生器在测量轴承摩擦力矩时，往往存在以下问题：

1)做定量测量困难；

2)单一线圈结构确定，力的方向也随之固定不变，无法实现正反两个方向的测量；

3)线圈铁心的体积较大；

4)轴承启动摩擦力矩测量信号采样难。

发明内容

为解决现有技术不足之处，本发明设计了一种用于测量轴承启动摩擦力矩的力矩发生器，利用该力矩发生器可以解决轴承启动摩擦力矩信号采集和正反驱动问题，为轴承启动摩擦力矩测定提供行之有效的方法和技术手段，使之广泛应用于轴承生产企业、高等院校、轴承仪器生产企业和实验室。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

所述的用于测量轴承启动摩擦力矩的力矩发生器，其力矩发生器的原理是把两路正交电源分别加在电压线圈和力矩线圈上，一路在凹型电压铁心中产生与其线圈电流同相位的磁通；另一路在U型力矩铁心中产生与其线圈电流同相位的磁通，两路正交磁通同时通过间隙作用在铝盘上，在铝盘上产生垂直于轴心的感应电磁力，使铝盘上产生垂直于轴心的力矩，推动铝盘沿轴心方向转动，驱动铝盘转动力矩的大小与两个线圈电流产生的正交磁通的乘积成正比，故力矩值即为电流值；控制两路正交电源的相位角，就能改变感应电磁力的方向，实现铝盘朝正、反两个方向转动。

所述的用于测量轴承启动摩擦力矩的力矩发生器，其力矩发生器由力矩线圈、U型力矩铁心、胶木板、电压线圈、凹型电压铁心、壳体共同构成；凹型电压铁心的凹槽部缠绕电压线圈，U型力矩铁心的底部缠绕力矩线圈，两者之间通过胶木板固定在一起并保持相对位置，在U型力矩铁心的两端和凹型电压铁心缺口处留有适量的间隙，该间隙用于放置可绕一定轴心转动的铝盘；将以上组件全部封装在绝缘壳体内，无用空间由环氧树脂填充。

由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：

1)本发明采用电磁感应原理，铝盘与凹型电压铁心和U型力矩铁心间没有接触关系，通过所产生的力矩驱动铝盘转动，再由铝盘把能量传递给被测体，这种非接触方式由于没有中间件的直接影响，提高了信号采集误差，而被测件的信号直接反应给力矩发生器，极大提高了信号采集精度，使测量轴承启动摩擦力矩的系统精度得到整体提高；

2)、由于力矩发生器对电压线圈和力矩线圈分别进行控制，便于产生正、反制动力矩；

3)、本发明体积小，且各部件结构简单，易于加工制造。

附图说明

图1是本发明的力矩发生器结构示意图；

图1中：1-力矩线圈；2-U型力矩铁心；3-胶木板；4-铝盘；5-电压线圈；6-凹型电压铁心；7-壳体。

具体实施方式

如图1所示：本发明的用于测量轴承启动摩擦力矩的力矩发生器，其力矩发生器由力矩线圈(1)、U型力矩铁心(2)、胶木板(3)、电压线圈(5)、凹型电压铁心(6)、壳体(7)共同构成；凹型电压铁心(6)的凹槽部缠绕电压线圈(5)，U型力矩铁心(2)的底部缠绕力矩线圈(1)，两者之间通过胶木板(3)固定在一起并保持相对位置，在U型力矩铁心(2)的两端和凹型电压铁心(6)缺口处留有适量的间隙，该间隙用于放置可绕一定轴心转动的铝盘(4)；将以上组件全部封装在绝缘壳体(7)内，无用空间由环氧树脂填充，一个完整的力矩发生器制作完成，以备安装在非接触式轴承启动摩擦力矩测量仪上。

当力矩发生器工作时，由电脑控制的正交交流电源，一路输给电压线圈(5)，在凹型电压铁心(6)中产生同相位磁通，穿过间隙作用在铝盘(4)上；另一路输给力矩线圈(1)超前或滞后90相角交流电压时，在U型力矩铁心(2)中产生超前或滞后前者90度相角的磁通，穿过间隙作用在铝盘(4)上，并与前者形成正交磁通，正交磁通同时作用于铝盘(4)，在铝盘(4)上产生垂直于轴心的感应电磁力，使铝盘(4)上产生垂直于轴心正向或反向力矩，推动铝盘(4)沿轴心方向转动，驱动铝盘(4)转动力矩的大小与两个线圈电流产生的正交磁通的乘积成正比，故力矩值即为电流值。电脑控制逐渐增加正交交流电源的幅值，当光电传感器监测到铝盘(4)由静止到转动的瞬间，光电传感器把这一状态变化信号送电脑进行计算处理，此刻输入线圈的电流值即为轴承启动摩擦力矩值。上述过程完成轴承一个点位的启动摩擦力矩值的测量。

Claims (2)

1、一种用于测量轴承启动摩擦力矩的力矩发生器，其特征在于：其力矩发生器的原理是把两路正交电源分别加在电压线圈(5)和力矩线圈(1)上，一路在凹型电压铁心(6)中产生与其线圈电流同相位的磁通；另一路在U型力矩铁心(2)中产生与其线圈电流同相位的磁通，两路正交磁通同时通过间隙作用在铝盘(4)上，在铝盘(4)上产生垂直于轴心的感应电磁力，使铝盘(4)上产生垂直于轴心的力矩，推动铝盘(4)沿轴心方向转动，驱动铝盘(4)转动力矩的大小与两个线圈电流产生的正交磁通的乘积成正比，故力矩值即为电流值；控制两路正交电源的相位角，就能改变感应电磁力的方向，实现铝盘(4)朝正、反两个方向转动。

2、一种用于测量轴承启动摩擦力矩的力矩发生器，其特征在于：其力矩发生器由力矩线圈(1)、U型力矩铁心(2)、胶木板(3)；电压线圈(5)、凹型电压铁心(6)、壳体(7)共同构成；凹型电压铁心(6)的凹槽部缠绕电压线圈(5)，U型力矩铁心(2)的底部缠绕力矩线圈(1)，两者之间通过胶木板(3)固定在一起并保持相对位置，在U型力矩铁心(2)的两端和凹型电压铁心(6)缺口处留有适量的间隙，该间隙用于放置可绕一定轴心转动的铝盘(4)；将以上组件全部封装在绝缘壳体(7)内，无用空间由环氧树脂填充。

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