CN105403341A - 一种转矩/功率测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转矩测试装置，通过永磁体与测试绕组之间的电磁作用来传递转矩，并且通过改变输入到测试绕组内的电流/电压即可改变所述测试轴的转矩值，使转矩值可以从0到输出的最大值之间平滑、无级调整，可根据被测部件的加载要求，主动、精确、平稳地加载转矩和调节转速，测量装置用于实时测量所述测试轴旋转时的转矩。同时磁转子和所述测试绕组之间存在有气隙，即磁间隙配合，驱动源始终能够带动磁转子转动，如果被测部件需要的输入转矩值远大于此时从加载装置处传递来的转矩时，加载部不能转动，磁转子和测试绕组之间发生打滑，因此不存在驱动源和被测部件的转轴抱死的问题，保护驱动源和被测部件安全。

Description

一种转矩/功率测量装置

技术领域

本发明涉及一种转矩/功率测量装置，属于检测设备技术领域。

背景技术

转矩检测设备可用于测试电机、减速器、调速器和联轴器等被测部件在特定输出转矩下是否能够稳定运行。

在测试被测部件在特定转矩下是否能够稳定运行时，需要通过动力装置向被测部件的转轴传递特定的转矩，如果此时，被测部件不失去稳定(不出现打滑、失速或者被破坏等现象)，则表示被测部件能够使用在该转矩值的场合。在测试被测部件的最大可承载转矩时，需要通过动力装置向被测部件的转轴传递逐渐增大的转矩，在被测部件失去稳定前的临界时刻所记录的转矩，即为被测部件的最大可承载转矩。

而目前，现有技术中的转矩测试装置，通常是通过驱动装置(如普通电机或变频电机)直接驱动或通过减速器(需要输出连续转矩时则采用无级变速器)向被测部件施加转矩，再设置测量装置来测定与被测部件相连接的驱动轴的转矩来测定被测部件实际受到的转矩值。采用普通电机只能输出一个恒定的转矩，因此，这种方式只能用于在该特定转矩下测试被测部件。如果需要输出连续变化的转矩，则需要采用变频电机并配合无级变速器，而变频电机和无机变速器价格昂贵，并且再加上还需要设置测量装置，导致整体设备机构多、制造成本极高。

同时，现有技术中的转矩测试装置在对转矩进行控制时，先通过变频电机改变输出转矩，在测量装置处测量得到转矩值，控制装置根据该转矩值与设定的测试转矩值进行比较，再根据该比较结果对变频电机或者无级变速器进行反馈控制，直至测量装置处测量得到转矩值等于预设的测试转矩值。该控制过程冗长，需要进行多次反馈控制才能使输出转矩达到设定的转矩值。由于在检测被测部件的可承受最大转矩时，需要使对被测部件输入线性增大的转矩值，也就是需要不断改变对被测部件的输入转矩，而每一次改变输入转矩都需要至少一次这样的反馈过程。由于该转矩控制具有滞后性，在被测试件失去稳定的一刻，最终测试结果可能没有完成最终的反馈过程，因此，此时所测得的转矩值并非是所设定的转矩值，也就是说，导致被测试件失去稳定的转矩并不是当时设定的转矩，而仅仅是一个接近设定的转矩值的转矩值。显然，现有技术的转矩测试装置不能及时、精确地控制转矩值。

另外，现有转矩测试装置中一旦被测部件需要输入的转矩值远大于驱动源加载的转矩值，即驱动源加载的转矩值无法带动被测部件的转轴旋转，势必导致驱动源的转轴抱死而无法转动。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术的转矩测试装置结构不能精确、连续地控制转矩值、驱动源容易损坏的问题；进而提供一种能够精确、连续地控制转矩值、安全性能高的转矩测试装置。

为解决上述技术问题，本发明的一种转矩测试装置，包括

加载装置,固定在机架上具有，加载部，及与被测部件连接的测试轴；在所述加载部与所述测试轴之间设有电磁感应测试组件，所述加载部与所述测试轴之间可相对转动；

控制组件，连接所述电磁感应测试组件中的至少一个绕组，可对所述测试绕组的电流/电压进行调节，以控制所述测试轴旋转转矩；

测量装置，设置在所述加载部上，用于测量被测部件的旋转转矩和/或转速。

进一步地，本发明的转矩测试装置，所述电磁感应测试组件包括安装在所述加载部与所述测试轴之一上的永磁体；及安装在两者的另一个上的测试绕组。

进一步地，本发明的转矩测试装置，所述加载部包括用于将所述电磁感应测试组件的所述永磁体或所述测试绕组之一固定的固定装置；所述测试轴上安装有所述电磁感应测试组件的所述永磁体或所述测试绕组中的另一个。

进一步地，本发明的转矩测试装置，所述加载部包括一个受动力装置驱动的转轴及一个固定装置；所述转轴上安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组之一；所述测试轴上安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组的另一个；所述固定装置用于将所述被测部件的输出轴固定，所述测量装置设置在所述测试轴上用于测量测试轴的转矩。

进一步地，本发明的转矩测试装置，还包括减速器，所述被测部件与所述测试轴之间通过所述减速器连接。

进一步地，本发明的转矩测试装置，所述加载部包括一个受动力装置驱动的转轴及一个固定装置；所述转轴上安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组之一连接；所述测试轴上安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组的另一个；所述固定装置通过固定轴与所述被测部件的输出端连接并将所述被测部件的输出端固定，所述测量装置设置在所述固定轴上用于测量所述固定轴的转矩。

进一步地，本发明的转矩测试装置，所述加载部包括一个受动力装置驱动的转轴及一个固定装置；所述转轴与被测组件的输入端连接；被测部件的输出端与测试轴连接；所述测试轴上安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组的之一；所述固定装置将所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组中的另一个固定，所述测量装置设置在所述测试轴上用于测量测试轴的转矩和/或转速。

进一步地，本发明的转矩测试装置，所述转轴上设置有用于测定所述转轴转矩和/或转数的另一个测量装置。

进一步地，本发明的转矩测试装置，所述控制组件通过集电环和与集电环配合的碳刷连接所述测试绕组。

进一步地，本发明的转矩测试装置，所述永磁体包括若干互相配合形成径向磁极的永磁体阵列，各个所述永磁体阵列之间交错布置，且所述永磁体形成单边磁场；

所述测试绕组包括铁芯和以分数槽集中绕组方式缠绕在所述铁芯上的线圈绕组，且所述线圈绕组的线圈节距设为1。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

在本发明中，通过永磁体与测试绕组之间的电磁作用来传递转矩，并且通过改变输入到测试绕组内的电流/电压即可改变所述测试轴的转矩值，使转矩值可以从0到输出的最大值之间平滑、无级调整，可根据被测部件的加载要求，主动、精确、平稳地加载转矩和调节转速，测量装置用于实时测量所述测试轴旋转时的转矩。同时磁转子和所述测试绕组之间存在有气隙，即磁间隙配合，驱动源始终能够带动磁转子转动，如果被测部件需要的输入转矩值远大于此时从加载装置处传递来的转矩时，加载部不能转动，磁转子和测试绕组之间发生打滑，因此不存在驱动源和被测部件的转轴抱死的问题，保护驱动源和被测部件安全。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是实施例1中所述电磁感应测试组件的示意图；

图2是实施例1中所述永磁体的示意图；

图3是实施例1中所述永磁体的磁场的示意图；

图4是实施例1中所述铁芯的示意图；

图5是实施例1中所述线圈绕组的展开示意图；

图6是实施例1中所述永磁体的示意图；

图7是实施例1中所述永磁体的磁场的示意图；

图8是实施例1中所述永磁体的示意图；

图9是实施例1中所述铁芯的示意图；

图10是实施例1中所述加载装置的示意图；

图11是实施例1中所述加载装置的示意图；

图12是实施例1中所述加载装置的示意图；

图13是实施例1中转矩测试装置的一种实施方式的结构示意图；

图14是实施例2中转矩测试装置的第一种实施方式的结构示意图；

图15是实施例2中转矩测试装置的第二种实施方式的结构示意图；

图16是实施例2中转矩测试装置的第三种实施方式的结构示意图；

图17是实施例3中转矩测试装置的一种实施方式的结构示意图。

图中附图标记表示为：1-永磁体；2-第一转轴；3-壳体；4-铁芯；41-槽；5-测试绕组；6-碳刷；7-集电环；8-第二转轴；9-气隙；10-固定盘；11-第一永磁体阵列；12-第二永磁体阵列；13-第一单元磁块；14-第二单元磁块；15-第三单元磁块；16-第四单元磁块；17-控制组件；20-第三永磁体阵列；21-第五单元磁块；22-第六单元磁块；23-第七单元磁块；24-第八单元磁块；A-动力装置；B-电磁感应测试组件；C-测量装置；E-被测部件；F-固定装置；G-数据处理显示器；H-底座；I-减速器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1

本实施例提供一种转矩测试装置，如图13，用于测试被测部件(如电机，发电机、汽轮机、液压马达等)的动态输出扭矩、转速及功率数据，并可分析、记录扭矩、转速及功率之间的关系曲线，或者测试具有转矩的被测部件转动轴，包括，加载装置，固定在机架上，具有加载部，及与被测部件连接的测试轴(为第一转轴2或者第二转轴8其中之一)；在所述加载部与所述测试轴之间设有电磁感应测试组件B，所述加载部与所述测试轴之间可相对转动；

控制组件17，连接所述电磁感应测试组件B中的至少一个绕组，对所述测试绕组的电流或者电压进行调节，以控制所述测试轴旋转转矩；

测量装置C,设置在所述加载部上，用于测量被测部件的旋转转矩和/或转速

所述加载部包括固定装置F，所述固定装置F用于将所述电磁感应测试组件B的所述永磁体或所述测试绕组之一固定；测试轴上安装有所述电磁感应测试组件B的所述永磁体或所述测试绕组中的另一个。

所述加载部包括所述加载部为固定设置的固定部件，固定部件固定住测试绕组，使测试绕组不发生转动，所述被测部件为一个驱动装置的转动轴。

本实施例的转矩测试装置，用于测试被测部件时，可以通过控制组件在测试绕组内形成电流，由于测试绕组内通有电流，但是加载部被固定住无法转动，因而测试绕组产生抵抗磁转子转动的反向转矩，控制组件可以主动控制测试绕组内的电流的大小，从而可以调节反向转矩值，在该反向转矩下被测部件如果还能运行，则说明被测部件可以在该转矩下正常使用，通过逐渐增大电流值可增大反向转矩值，即“主动”加载了反向转矩，并根据测量装置C测定被测部件的承受的转矩值和转速。转矩值和输出功率的值在数据处理显示器G上显示出来，功率是跟据转矩值和转速计算的到，如果只想测定转矩，则只设置转矩传感器即可。

因而，该转矩测试装置结构简单、制造成本低廉。同时磁转子和所述测试绕组之间存在有气隙9，即磁间隙配合，驱动源始终能够带动磁转子转动，如果被测部件需要的输入转矩值远大于此时从加载装置处传递来的转矩时，加载部不能转动，磁转子和测试绕组之间发生打滑，因此不存在驱动源的转轴抱死的问题，保护驱动源安全。

实施例2

本实施例提供一种转矩测试装置，如图14所示，用于对被测部件E(如离合器、联轴器、轴孔类零件等)的所传递的静转矩进行测量；被测部件E为各种无转速差的传动件，具有输入端以及与输入端传动配合的输出端，其输入、输出端传递的转动状态相等。

包括，加载装置、控制组件和测量装置C；

加载装置固定在机架H上，所述加载装置具有，

加载部，所述加载部包括一个受动力装置A驱动的转轴及一个固定装置F；

及与被测部件E输入端连接的测试轴(第一转轴2或第二转轴8中的一个)；在所述加载部与所述测试轴之间设有电磁感应测试组件B，所述加载部与所述测试轴之间可相对转动；所述电磁感应测试组件B中的至少一个绕组连接可对所述测试绕组的电流进行调节，以控制所述测试轴旋转转矩的控制组件17。

所述转轴上安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组之一连接；所述测试轴上安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组中的另一个；所述固定装置F用于将所述被测部件的输出轴固定，所述测量装置C设置在所述测试轴上用于测量测试轴的转矩。

所述电磁感应测试组件B包括安装在所述转轴上的永磁体1；及安装在测试轴上的测试绕组5。

通过永磁体与测试绕组之间的电磁作用来传递转矩，并且通过改变输入到测试绕组内的电流即可改变输入到被测件的转矩值。

值得说明的是，这里，被测部件E的输出端和输入端可相互调换。

作为一种变形，如图15所示，所述加载部包括一个受动力装置驱动的转轴及一个固定装置F；所述转轴上安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组之一；所述测试轴安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组的另一个；所述固定装置F通过固定轴与所述被测部件的输出端连接并将所述被测部件的输出端固定，所述测量装置C设置在所述固定轴上用于测量所述固定轴的转矩。上述装置，实现了对被测部件E的输出轴受输入轴的带动时的转矩的测定。

作为一种改进，如图16所示，在测量装置C和被测部件E之间设置的减速机I(假设其减速比为i)，所述被测部件与所述测试轴之间通过减速器I连接。启动动力装置A后，对电磁感应测试组件B的绕组转子的电流进行调节，对被测部件E施加的转矩由0开始逐步增加，以进行转矩试验，并记录、分析处理、显示、储存、打印其结果，由于设置了减速器I，因而被测部件E受到的转矩值是测量装置C所测得的转矩值的i倍。因而上述转矩测量装置可以用于大型被测部件E的转矩试验，通过设置减速机I扩大了转矩/功率的测量范围i倍。

本实施例的3种实施方式中的转矩测试装置在测试静扭矩时，被测部件E的输出端受固定装置F固定而无法转动，被测部件E的输入端也无法转动，电磁感应测试组件B将动力装置A的动转矩转换成向被测部件E输入端施加的静转矩(测试轴也不能够转动)。

实施例3

本实施例提供一种转矩测试装置，如图17所示，用于测试被测部件(如齿轮箱、减速器、变速箱、耦合器)的转矩的输入/输出转矩值，本实施例的被测部件具有输入端以及与输入端传动配合的输出端；

包括，加载装置、控制组件和测量装置C；

加载装置B固定在机架上，所述加载装置B具有，

加载部，包括动力装置A(可以为电动机、旋转气缸等)驱动的转轴，用于测量所述转轴的转矩和/或转速的测量装置C及固定装置F，所述转轴与被测部件E的输入端连接；

与被测部件E的输出端连接的测试轴；在所述固定装置F与所述测试轴之间设有电磁感应测试组件B，所述固定装置F与所述测试轴之间可相对转动；所述电磁感应测试组件B中的至少一个绕组连接可对所述测试绕组的电流进行调节，以控制所述测试轴旋转转矩的控制组件17；

所述测试轴上安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组的之一；所述固定装置F将所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组的另一固定，所述测量装置C设置在所述测试轴上用于测量测试轴的转矩和/或转速。

进一步地，所述转轴上还设置有用于测量所述测试轴旋转转矩的另一个测量装置C。

本实施例的转矩测试装置，被测部件受动力装置A驱动而转动，转矩从被测部件E的输入端输入，经图17中左侧的测量装置C测量得到转矩和/或转速，被测部件E的输出端输出转矩，位于图17中右侧的测量装置C测量得到被测部件E的输出端输出转矩和/或转速。被测部件E的输出端与测试轴相连。通过永磁体与测试绕组之间的电磁作用向测试轴(被测部件E的输出端)施加反向转矩，来控制测试轴的转矩和转速，并且通过改变输入到测试绕组内的电流/电压即可改变所述测试轴(被测部件E的输出端)的转矩值，位于被测部件E两侧的测量装置C可实时测量被测部件E输入端和输出端旋转时的转矩和转速。

实施例1-3中均通过永磁体与测试绕组之间的电磁作用来传递转矩，并且通过改变输入到测试绕组内的电流/电压即可改变所述测试轴的转矩值，使转矩值可以从0到输出的最大值之间平滑、无级调整，可根据被测部件E的加载要求，主动、精确、平稳地加载转矩和调节转速，测量装置C用于实时测量所述测试轴旋转时的转矩。需要指出的是，测量装置C为转矩/转速传感器，为现有技术中的设备，这里对其结构不做赘述。测量装置C测量得到转矩和转速的值后，就可以根据转矩和转速换算得到功率。

实施例1-3中的电磁感应测试组件B和控制组件可以为以下结构：

所述控制组件17通过集电环7和碳刷6连接所述测试绕组；其中，所述控制组件17包括变流装置和逆变变压器，并引入有可控电动势，调节所述可控电动势的幅值即可调节所述测试绕组的电流。

所述控制组件17包括变流装置，所述变流装置可对所述测试绕组中的电流进行调节。本实施例的所述变流装置也可以引入可控电动势，调节所述测试绕组的电流。即本实施例的测试绕组与电磁感应测试组件连接，在电磁感应测试组件中引入一个可控电动势并改变其幅值，这样就可以控制测试绕组电流的大小，也就控制了转矩的大小和转速。

具体地，其中，所述永磁体1包括若干互相配合形成径向磁极的永磁体阵列，各个所述永磁体阵列之间交错布置，且所述永磁体1形成单边磁场。即在本实施例中，只需要所述测试绕组的线圈绕组回路闭合，且安装有所述磁转子的测试轴旋转时，就可以在测试绕组中形成电流；通过从外部引入电能，改变测试绕组中的电流值，从而可以改变转矩值。同时在本发明中，所述永磁体1包括若干形成径向磁极的永磁体阵列；其中，各个所述永磁体阵列之间交错布置，且所述永磁体1形成单边磁场；该种结构的所述永磁体1形成了单边磁场，且该单边磁场为接近正弦分布，从而避免了传统结构中斜槽或斜极，很大程度上减少了加工量，降低了生产成本；同时，提高了气隙磁场密度，忽略制造引起的偏心影响，相对常规设计理论上可提高气隙磁通量41.4％(仿真计算)，从而节约了所述永磁体1的用量，气隙磁密基波幅值可以达到1.1～1.4T，甚至更高可到1.5～1.6T，整体的功率密度高，而且所述磁转子的轭部可以采用导磁材料或非导磁材料，即磁转子的轭部材料选择自由度提高，增加了设计的灵活性。所述永磁体1设置在壳体3上。

当所述磁转子和所述测试绕组之间有相对运动时，即所述测试轴(假设为第一转轴2)转动、所述加载部固定时，第二转轴8固定，从而使测试绕组固定，本实施例中测试绕组的结构如图1、2、9所示的线圈绕组5，第一转轴2转动带动设置在其上的永磁体1转动，所述线圈绕组5就会在所述磁转子产生的磁场中切割磁力线产生感应电动势，当所述线圈绕组5回路处于联通状态时，则此时线圈绕组5内就会产生感应电流，有电流的所述线圈绕组5在所述永磁体1产生的磁场中就会受到电磁力的作用从而实现转矩的传递，当线圈绕组5回路处于断开状态时，线圈绕组5内虽然有感应电势但没有感应电流，因而不会产生电磁转矩。

所述永磁体1阵列包括径向设置的第一永磁体阵列11和与所述第一永磁体阵列11周向正交设置的第二永磁体阵列12。

具体的，所述第一永磁体阵列11包括成对且间隔设置的第一单元磁块13和第二单元磁块14，所述第一单元磁块13和所述第二单元磁块14的磁场方向分别为沿所述永磁体1半径方向向内和向外；所述第二永磁体阵列12包括成对且间隔设置的第三单元磁块15和第四单元磁块16，所述第三单元磁块15和所述第四单元磁块16的磁场方向分别为沿所述永磁体1圆周切向的顺时针和逆时针；其中，所述第一永磁体阵列11和所述第二永磁体阵列12之间的交错布置满足如下关系：所述第一单元磁块13设置在相邻的所述第三单元磁块15和所述第四单元磁块16之间，所述第四单元磁块16设置在相邻的所述第一单元磁块13和所述第二单元磁块14之间。

如图2所示，优选所述第一永磁体阵列11包括八个所述第一单元磁块13和八个所述第二单元磁块14，而所述第二永磁体阵列12包括八个所述第三单元磁块15和八个所述第四单元磁块16；而上述结构的而该所述永磁体1可以得到图3所示的磁感线，即该磁场为单线磁场，并获得接近正弦的气隙磁场。

所述永磁体1还包括嵌入在所述第一永磁体阵列11和所述第二永磁体阵列12之间的2n个永磁体阵列(n＝1,2,3……)，并且他们与所述第一和第二永磁体阵列共同作用形成单边磁场；其中，永磁体阵列的单元磁块的磁化强度矢量M有规律地逐渐变化，即，θm＝(1+p)θ或θm＝(1-p)θ(p＝1,2,3……)，式中的p为永磁磁极对数，θm为磁化强度矢量M与X轴的夹角，θ为通过某一扇形单元磁块中心的半径与X轴的夹角。在本实施例中，每个所述永磁体阵列包括若干单元磁块，各个所述单元磁块的磁化强度呈规律变化，可获得正弦形的气隙磁场不需采用传统方式如斜槽(或斜极)、非均匀气隙极靴或分布式定子电枢绕组等对气隙波形进行修正，简化了结构，降低了制造费用。

所述线圈绕组5包括铁芯4和以分数槽集中绕组方式缠绕在所述铁芯4上的线圈绕组5，且所述线圈绕组5的线圈节距设为一；所述测试绕组的线圈绕组5采用分数槽集中绕组后，一方面每相每级槽数相对于常规设计大大减小，而槽数的减少极大的缩小了该转矩测试装置的体积，从而提供了功率密度。

在电机学理论中，测试绕组5的极对数必须与定子的极对数相等，按常规分布绕组设计，例如三相16极电机的设计，测试绕组冲片最少得48个槽子，此时每极每相槽数q＝1,按交流电机理论，为改善电动势波形，一般规定2≤q≤6，因此三相16极电机的理想设计至少得96个槽(q＝2)，为了保证放置足够的铜线，槽面积还需足够大，为了保证齿部磁密不过于饱和，还需保证齿部足够宽，这就必然要加大测试绕组的直径，导致整个装置的体积大，难以做到高功率密度。

测试绕组的线圈分布采用分数槽集中绕组后，每极每相槽数q可在1/4～1/2之间选取，与常规设计的2≤q≤6相比，测试绕组的冲片槽数只有它的1/8～1/2，例如上文所述的三相16极96槽的电机，就可以采用18槽16极的设计。而在本实施例中，设计的就是16极18槽。槽数的减少极大的缩小了装置的体积，提高了功率密度。

分数槽集中绕组在电机设计中也有应用，但有局限性，这是因为定速电机在设计的时候会受到工况对转速要求的限制，转速决定极数，也就是说电机设计在选择极数时会受到限制，而绕组式永磁转差离合器的工作方式与电机是不同的，它只是利用磁转子与测试绕组间的转速差来传递转矩，因此，它本身对极数是没有限制的，可以任意选取，可以更方便地选择最合适的槽数和极数的组合。所以，分数槽集中绕组应用到绕组式永磁转差离合器中，大幅度地缩小结构装置的体积。

具体地，如图4所示，所述铁芯4设为叠片铁芯，所述叠片铁芯上成型有若干供所述线圈缠绕的槽。所述槽的个数设为3n(n＝1,2,3……)个。本实施例采用三相绕组Y形接法，优选将n设为6，即所述槽的个数设为十八个。同时，由图5所示，优选所述线圈绕组5设为双层绕组；即设为A、B、C三相，每相具有六组线圈绕组；当然所述线圈绕组5也可以设为单层绕组。

优选所述铁芯4采用电工硅钢片制成；且任意两个所述电工硅钢片之间绝缘；采用分数槽集中绕组后，每个线圈绕组5的线圈只缠绕在所述铁芯4的一个齿上，短了线圈周长和线圈端部伸出长度，线圈绕组5电阻减小，铜耗随之降低，提高了装置的效率，同时又能降低时间常数、提高响应速率；另外，各个线圈端部没有重叠，不必设相间绝缘，节省了绝缘材料，降低了成本；同时，每个线圈只绕在一个齿上，更容易实现专用绕线机的自动化生产，取代传统手工嵌线工艺，提高生产效率。

作为一种优选的方式，本实施例中的所述永磁体阵列包括嵌入的所述第一永磁体阵列11和所述第二永磁体阵列12之间的第三永磁体阵列20；其中，所述第一永磁体阵列11、所述第二永磁体阵列12和所述第三永磁体阵列20各自的磁场方向分别与相应半径形成非钝角的第一夹角、第二夹角和第三夹角，所述第一夹角、第二夹角与所述第三夹角之间的角度差分别为45度。

具体地，所述第三永磁体阵列20包括依次间隔设置的第五单元磁块21、第六单元磁块22、第七单元磁块23和第八单元磁块24；其中，所述第五单元磁块21嵌入在所述第三单元磁块15和所述第一单元磁块13之间，所述第六单元磁块22嵌入在所述第一单元磁块13和所述第四单元磁块16之间，所述第七单元磁块23嵌入在所述第四单元磁块16和所述第二单元磁块14之间，所述第八单元磁块24嵌入在所述第二单元磁块14和所述第三单元磁块15之间。

如图6所示，优选所述第一永磁体阵列11包括四个所述第一单元磁块13和四个所述第二单元磁块14，所述第二永磁体阵列12包括四个所述第三单元磁块15和四个所述第四单元磁块16，所述第三永磁体阵列21包括四个所述第五单元磁块21、四个所述第六单元磁块22、四个所述第七单元磁块23和四个所述第八单元磁块24；而上述结构的所述永磁体1可以得到图7所示的磁感线，即该磁场为单线磁场，并获得正弦形的气隙磁场。

当然，还可以设置更多个永磁体阵列，如第四永磁体阵列，此时所述第一永磁体阵列11、所述第二永磁体阵列12、所述第三永磁体阵列20和所述第四永磁体阵列各自的磁场方向分别与相应半径形成非钝角的第一夹角、第二夹角、第三夹角和第四夹角，所述第一夹角、第二夹角、所述第三夹角和第四夹角之间的角度差分别为30度；当然，还可以同时设置第四永磁体阵列和第五永磁体阵列，而且各夹角之间的角度差也可设为30度。

作为可变换的形式，可以在所述第一永磁铁阵列11和第二永磁铁阵列12之间插入更多的永磁铁阵列，并且插入永磁铁阵列之间有更小的角度变化值，以最终获得正弦形的单边磁场。

作为另一种可变换的方式，在本实施例中，永磁体阵列之间的具体结构如图8所示；上述结构的所述永磁体1可以得到单面磁场，并获得接近正弦的气隙磁场。

进一步，所述铁芯4设为卷绕铁芯，所述卷绕铁芯上成型有若干供所述线圈缠绕的槽。所述槽的个数设为3n(n＝1,2,3……)个。本实施例中，优选将n设为8，即所述槽的个数设为为24个，具体结构如图9所示。

所述线圈绕组4与所述磁转子的设置方式可以有多种，如图10所示为盘式的加载装置，所述测试绕组设置在与第一转轴2垂直设置的壳体3上，所述磁转子1设置在加载部垂直设置的固定盘10上，所述线圈绕组4与所述磁转子同轴水平布置。图11和12为筒式的加载装置，所述线圈绕组4与所述磁转子同轴同心布置。

需要指出的是，实施例1-3中的永磁体也可以设置为电磁体，设置电磁体需要消耗电能，但是可以对磁体的磁感应强度通过调节电流的方式来进行调节。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种转矩测试装置，其特征在于：包括

加载装置,固定在机架上，具有加载部及与被测部件连接的测试轴；在所述加载部与所述测试轴之间设有电磁感应测试组件(B)，所述加载部与所述测试轴之间可相对转动；

控制组件,连接所述电磁感应测试组件(B)中的至少一个绕组,可对所述测试绕组的电流/电压进行调节，以控制所述测试轴旋转转矩；

测量装置(C),设置在所述加载部上，用于测量被测部件的旋转转矩和/或转速。

2.根据权利要求1所述的转矩测试装置，其特征在于：所述电磁感应测试组件(B)包括安装在所述加载部与所述测试轴之一上的永磁体；及安装在两者的另一个上的测试绕组。

3.根据权利要求2所述的转矩测试装置，其特征在于：所述加载部包括；用于将所述电磁感应测试组件(B)的所述永磁体或所述测试绕组之一固定的固定装置(F)；所述测试轴上安装有所述电磁感应测试组件(B)的所述永磁体或所述测试绕组中的另一个。

4.根据权利要求2所述的转矩测试装置，其特征在于：所述加载部包括一个受动力装置驱动的转轴及一个固定装置(F)；所述转轴上安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组之一；所述测试轴上安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组的另一个；所述固定装置(F)用于将所述被测部件的输出轴固定，所述测量装置(C)设置在所述测试轴上用于测量测试轴的转矩。

5.根据权利要求4所述的转矩测试装置，其特征在于：还包括减速器(I)，所述被测部件与所述测试轴之间通过所述减速器(I)连接。

6.根据权利要求2所述的转矩测试装置，其特征在于：所述加载部包括一个受动力装置驱动的转轴及一个固定装置(F)；所述转轴上安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组之一；所述测试轴上安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组的另一个；所述固定装置(F)通过固定轴与所述被测部件的输出端连接并将所述被测部件的输出端固定，所述测量装置(C)设置在所述固定轴上用于测量所述固定轴的转矩。

7.根据权利要求2所述的转矩测试装置，其特征在于：所述加载部包括一个受动力装置驱动的转轴及一个固定装置(F)；所述转轴与被测组件的输入端连接；被测部件的输出端与测试轴连接；所述测试轴上安装有所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组的之一连接；所述固定装置(F)将所述电磁感应测试组件中的所述永磁体或所述测试绕组中的另一个固定，所述测量装置(C)设置在所述测试轴上用于测量测试轴的转矩和/或转速。

8.根据权利要求7所述的转矩测试装置，其特征在于：所述转轴上设置有用于测定所述转轴转矩和/或转数的另一个测量装置(C)。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的转矩测试装置，其特征在于：所述控制组件通过集电环和与集电环配合的碳刷连接所述测试绕组。

10.根据权利要求2-9任一项所述的转矩测试装置，其特征在于：所述永磁体包括若干互相配合形成径向磁极的永磁体阵列，各个所述永磁体阵列之间交错布置，且所述永磁体形成单边磁场；

所述测试绕组包括铁芯和以分数槽集中绕组方式缠绕在所述铁芯上的线圈绕组，且所述线圈绕组的线圈节距设为1。