CN108318166A - 磁力测功器 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/24—Devices for determining the value of power, e.g. by measuring and simultaneously multiplying the values of torque and revolutions per unit of time, by multiplying the values of tractive or propulsive force and velocity

Abstract

磁力测功器包括磁力耦合能量转化吸收部件、测力机构部件、测速机构部件、校正部件等。磁力测功器利用磁力耦合原理使动力输出的机械能转化为感应涡电流损耗而形成的热能，然后由进入磁力耦合能量转化吸收部件的冷却液将此热能吸收并带走，少部分热能由磁力耦合能量转化吸收部件本身直接散热给空气。磁力测功器可划归测功器、磁力驱动、动设备领域，分为六种类型：A型磁力测功器、串联A型磁力测功器、B型磁力测功器、串联B型磁力测功器、C型磁力测功器、D型磁力测功器。

Description

磁力测功器
技术领域
测功器、磁力驱动、动设备。
背景技术
从人类利用地磁驱动发明罗盘开始，磁场能量的利用研究便一直没有停止过。伴随着现代磁学理论的发展，磁力驱动产品在工业中的应用便层出不穷，磁力泵、磁力轴承、磁力耦合器、磁力齿轮等等。限于磁性材料的制约，磁力驱动技术发展缓慢，直到1983年，中国发明了高性能永磁材料钕铁硼，磁力驱动产品才得到快速发展应用。
测功器现有技术为机械式测功器、D系列水力测功器、Y系列水涡流测功器和电力测功器(直流和交流)等。
磁力测功器利用磁力耦合原理使动力输出的机械能转化为感应涡电流损耗而形成的热能，然后由进入测功器的冷却液将此热能吸收并带走，少部分热能由测功器本身直接散热给空气。磁力测功器的出现无疑为测功器家族增添了一种性能优良的产品。
发明内容
本发明重在将磁力耦合的技术方法应用到测功器中，并设计出滚珠丝杠测力机构来提高测功器的精度和可靠性，伴随着这种技术方法而引伸出六种类型磁力测功器——A型磁力测功器、串联A型磁力测功器、B型磁力测功器、串联B型磁力测功器、C型磁力测功器、D型磁力测功器。
附图说明
图1所示为磁力测功器。图中标号1为底座，标号10为校正臂，与法码、称盘(图中未示出)一起组成校正部件，标号11为滚珠丝杠测力机构部件，测速机构部件由测速传感器和固定在中心传动轴上的测速齿轮组成，图中除去部件1、10、11和测速机构部件后的其它零部件总和为磁力耦合能量吸收转换部件。
图2、图3所示为滚珠丝杠测力机构部件。图中标号11-1和11-4为交错轴斜齿轮传动或蜗杆、蜗轮组合传动，11-2为滚珠丝杠的螺母(和零件11-4合为一体)，11-5为滚珠丝杠的丝杠，11-2、11-5和钢球等组成滚珠丝杠组件，11-3为剖分式自润滑轴承，11-6为拉压力传感器，11-7为活节螺栓，11-8为固定座，11-9为轴承座支架，11-10为轴承座盖。滚珠丝杠组件可以用滑动丝杠组件(仅由螺母和丝杠组成)或沟槽凸轮组件(由沟槽凸轮、滚子和滚子固定轴组成)代替，用滚珠丝杠组件的测力机构部件精度、可靠性要高些。
图4、图5所示为A型磁力测功器。
图6、图7所示为串联A型磁力测功器。
图8、图9所示为B型磁力测功器。
图10、图11所示为串联B型磁力测功器。
图12、图13所示为C型磁力测功器。
图14所示为滚珠丝杠测力机构部件，采用平行轴传动，图中标号11-1和11-4为平行轴齿轮传动。与图2、图3相比，其它零部件组成一样，只是在空间上旋转了一个角度。
图15所示为采用偏心轴杠杆测力机构部件的磁力测功器。
图16、图17所示为偏心轴杠杆测力机构部件。图中标号16-1为连接臂，16-2为活节螺栓，16-3为拉压力传感器，16-4为固定盘，16-5为偏心轴，16-6为轴承座支架，16-7为刻度盘，16-8为指针，16-9为小齿轮，16-10为轴，16-11为扇形齿轮，16-12为称锤。
图18所示为采用偏心轴杠杆测力机构部件的A型磁力测功器，其它类型测功器类似。
图19所示为采用简易杠杆测力机构部件的磁力测功器。图中标号17为简易杠杆测力机构部件，17-1为连接臂，17-2、17-4为活节螺栓，17-3为拉压力传感器，17-5为固定座。
以上五种类型的磁力测功器，都包括以下部分：测力机构部件、测速机构部件、校正部件和磁力耦合能量吸收转换部件。
说明书附图中标号1为底座，2为轴承座支架，3为测速传感器，4为中心传动轴，5为测速齿轮，6为轴承座盖，7为感应盘组件，8为磁块固定盘组件，9为筒体，10为校正臂，11为滚珠丝杠测力机构部件，12为串联A、B型磁力测功器中中间串联的感应盘组件，13为C型磁力测功器的外转子端盖，15为感应筒组件，14为磁块固定筒组件，16为偏心轴杠杆测力机构部件，17为简易杠杆测力机构部件。
对于串联型磁力测功器，理论上可串联任意组，可根据需要决定，图6和图10所示均为3组串联。
测力机构部件可选用滚珠丝杠测力机构部件、滑动丝杠测力机构部件、沟槽凸轮测力机构部件或偏心轴杠杆测力机构部件。
磁力耦合能量吸收转换部件利用磁力耦合原理使动力输出的机械能转化为感应涡电流损耗而形成的热能，然后由进入磁力耦合能量转化吸收部件的冷却液将此热能吸收并带走，少部分热能由磁力耦合能量转化吸收部件本身直接散热给空气。说明书附图中所示磁力耦合能量吸收转换部件的内转子采用磁块固定盘组件或磁块固定筒组件，而外转子采用感应盘组件或感应筒组件。磁力耦合能量吸收转换部件也可以内转子采用感应盘组件或感应筒组件，而外转子采用磁块固定盘组件或磁块固定筒组件。
磁力耦合能量吸收转换部件也可以单独直接和扭矩传感器(扭矩传感器可看作是测力机构部件和测速机构部件的组合体)组合使用组成一种测功系统，可称之为D型磁力测功器。
具体实施方式
磁力测功器所包含的各组成零部件，现代工业制造技术均可加工制造。测速传感器、拉压力传感器、磁块、轴承均可由专业厂商配套生产，其它零部件机加工、模具成形、焊接即可。
磁力测功器作为一种测功器，其成品要想成功应用，必须建立完备的测试台架(各功率扭矩区间)，以完成系列化产品的标定。

Claims (11)

1.磁力耦合能量转化吸收部件的结构方案——其特征是由内外转子组成，其一转子上装有磁极交替排列的永磁块，另一转子上装有感应盘或感应筒，当二者有相对运动时，感应盘或感应筒上便产生感应涡电流，感应涡电流损耗而将动力输出的机械能转化为热能，然后由进入磁力耦合能量吸收转换部件的冷却液将此热能吸收并带走，少部分热能由磁力耦合能量吸收转换部件本身直接散热给空气。
2.A型磁力测功器的结构方案——其特征是包括磁力耦合能量转化吸收部件、滚珠丝杠测力机构部件或滑动丝杠测力机构部件或沟槽凸轮测力机构部件或偏心轴杠杆测力机构部件或简易杠杆测力机构部件，A型磁力测功器的磁力耦合能量转化吸收部件采用感应盘与磁块固定盘，磁场耦合间隙为定值。
3.串联A型磁力测功器的结构方案——其特征是包括磁力耦合能量转化吸收部件、滚珠丝杠测力机构部件或滑动丝杠测力机构部件或沟槽凸轮测力机构部件或偏心轴杠杆测力机构部件或简易杠杆测力机构部件，串联A型磁力测功器的磁力耦合能量转化吸收部件采用感应盘与磁块固定盘，磁场耦合间隙为定值，串联结构。
4.B型磁力测功器的结构方案——其特征是包括磁力耦合能量转化吸收部件、滚珠丝杠测力机构部件或滑动丝杠测力机构部件或沟槽凸轮测力机构部件或偏心轴杠杆测力机构部件或简易杠杆测力机构部件，B型磁力测功器的磁力耦合能量转化吸收部件采用感应盘与磁块固定盘，磁场耦合间隙可变，有限矩作用。
5.串联B型磁力测功器的结构方案——其特征是包括磁力耦合能量转化吸收部件、滚珠丝杠测力机构部件或滑动丝杠测力机构部件或沟槽凸轮测力机构部件或偏心轴杠杆测力机构部件或简易杠杆测力机构部件，串联B型磁力测功器的磁力耦合能量转化吸收部件采用感应盘与磁块固定盘，磁场耦合间隙可变，有限矩作用，串联结构。
6.C型磁力测功器的结构方案——其特征是包括磁力耦合能量转化吸收部件、滚珠丝杠测力机构部件或滑动丝杠测力机构部件或沟槽凸轮测力机构部件或偏心轴杠杆测力机构部件或简易杠杆测力机构部件，C型磁力测功器的磁力耦合能量转化吸收部件采用感应筒与磁块固定筒。
7.D型磁力测功器的结构方案——其特征是包括磁力耦合能量转化吸收部件、扭矩传感器。
8.根据权利要求2、权利要求3、权利要求4、权利要求5、权利要求6所述的磁力测功器，其特征是可以使用滚珠丝杠测力机构部件或滑动丝杠测力机构部件或沟槽凸轮测力机构部件，滚珠丝杠测力机构部件的工作原理是经平行轴传动或相交轴传动或交错轴传动驱动滚珠丝杠组件，使旋转运动变为直线运动，从而给拉压力传感器施加拉力或压力，然后由拉压力传感器输出信号，滚珠丝杠测力机构部件中的滚珠丝杠组件由滑动丝杠组件代替便成为滑动丝杠测力机构部件，滚珠丝杠测力机构部件中的滚珠丝杠组件由沟槽凸轮组件代替便成为沟槽凸轮测力机构部件。
9.根据权利要求2、权利要求3、权利要求4、权利要求5、权利要求6所述的磁力测功器，其特征是可以使用偏心轴杠杆测力机构部件，偏心轴杠杆测力机构部件主要是利用空间杠杆使称锤的转矩与磁力耦合能量吸收转换部件外转子产生的转矩相平衡的原理，由杠杆中间连接的拉压力传感器输出信号或由偏心轴上固定的扇形齿轮的偏转带动指针偏转在刻度盘上指示数值。
10.根据权利要求2、权利要求3、权利要求4、权利要求5、权利要求6所述的磁力测功器，其特征是可以使用简易杠杆测力机构部件，简易杠杆测力机构部件中的拉压力传感器一端直接通过活节螺栓固定在底座上，另一端直接通过活节螺栓固定在磁力耦合能量转化吸收部件的外转子上，磁力耦合能量转化吸收部件的外转子直接通过活节螺栓对拉压力传感器施加拉力或压力，然后由拉压力传感器输出信号。
11.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3、权利要求4、权利要求5所述的磁力耦合能量转化吸收部件和磁力测功器，其特征是磁力耦合能量转化吸收部件中的感应盘与磁块固定盘之间存在磁场耦合间隙，即感应盘与磁块固定盘之间的距离，对于B型磁力测功器，磁场耦合间隙可在耦合磁场的相互作用下在一定范围内自动调节，起到一种限矩保护作用，对于A型磁力测功器，磁场耦合间隙为定值。
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