CN107014532B - 一种理论零误差测功机 - Google Patents

Abstract

本发明的理论零误差测功机，包括外壳、定子、转子、转轴和支撑板，特征在于述外壳的两端面上均固定有端盖套，端盖套通过外壳轴承固定于支撑板上，外壳的下方设置有力传感器，力传感器的一端经固定螺丝与工作台或地面相固定，另一端经销子固定于外壳上。本发明的测功机，由于转轴通过转子轴承固定于外壳上，使得被测试电机的输出轴带动转轴转动的过程中基本没有能量损耗；由于外壳通过外壳轴承固定于支撑板上，使得外壳（转子）与支撑板之间基本没有摩擦力存在，这样就使得力传感器的输出信号即可真实反映被测试电机的输出扭矩，测量值基本零误差。

Description

一种理论零误差测功机

技术领域

本发明涉及一种理论零误差测功机，更具体的说，尤其涉及一种测功机壳体两端的端盖套经外壳轴承固定于支撑板上的理论零误差测功机。

背景技术

目前常见的测功机有磁滞测功机，磁粉测功机，涡流测功机。这些测功机都有一个共同的特点，①自身存在静态摩擦误差。理论上讲，这个误差是永远存在的，虽然可以做得非常小，但仍然存在。②自身发热非常厉害，因此必须配备专门的风冷或水冷等冷却部件。原因是在测功机内部机械能全部转化成热能，这些热能又全部集中在测功机自身上。在连续长时间工作时，测功机发热这种现象尤其明显。因此，以上几种测功机不符合当前节能的要求，而且结构复杂，占地面积较大，费用较高。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种理论零误差测功机。

本发明的理论零误差测功机，包括外壳、定子、转子、转轴和支撑板，转子固定于转轴上，转子由转子铁芯和转子绕组组成，转轴用于与被测试电机的输出轴相连接；定子固定于外壳上，定子上设置有励磁绕组，转轴的两端经转子轴承固定于外壳上，以保证转轴的自由转动；其特征在于：所述外壳的两端面上均固定有端盖套，端盖套位于转轴的***并与其同轴设置，端盖套通过外壳轴承固定于支撑板上，支撑板的下端固定于工作台或地面上；所述外壳的下方设置有力传感器，力传感器的一端经固定螺丝与工作台或地面相固定，另一端经销子固定于外壳上，力传感器的输出信号用于反应被测试电机的转矩。

本发明的理论零误差测功机，所述外壳上固定有接线盒，接线盒用于引出励磁绕组引出线和转子绕组引出线，励磁绕组引出线与励磁电源相连接；转子绕组引出线经电压转换电路处理后与电网或用电设备相连接，以便在被测试电机长期测试过程中将产生的电能加以利用，降低能源消耗。

本发明的理论零误差测功机，所述外壳中设置有换向极、换向器和电刷，电刷与换向器相配合；所述转轴的一端固定有散热风扇。

本发明的理论零误差测功机的机械特性测试方法，通过以下步骤来实现：

a).固定测功机，在保证测功机的转轴与被测试电机的输出轴同轴的条件下，将测功机两端的支撑板固定于工作台或地面上；b).连接被测试电机，利用联轴器，将被测试电机的输出轴与测功机的转轴固定连接在一起；由于转子轴承对转轴的支撑作用，使得被测试电机的输出轴带动转轴转动的过程中，扭矩基本无消耗；根据电磁感应原理，测功机的外壳受到转子电磁力的作用，还受到转子轴承很小的摩擦力的作用，由于外壳轴承的存在，外壳由随转子同方向旋转的趋势；由于力传感器对测功机外壳的刚性制动，使得测功机外壳不会旋转，则外壳轴承与端盖套之间没有摩擦，因此测功机外壳受到转子的电磁力及摩擦力全部集中在力传感器上，这个过程中，各种力没有消耗，即实现了扭矩转递的0误差；c).连接力传感器，通过固定螺丝将力传感器的一端固定于工作台或地面上，通过销子将力传感器的另一端固定于测功机的外壳上；d).线缆连接，将励磁绕组引出线与励磁电源相连接，将力传感器信号引出线与信号采集和显示设备相连接；如果需要对被测试电机进行长时间的测试，则将转子绕组引出线与电网或用电设备相连接；e).机械特性测试，接通测功机的励磁电源，启动被测试电机，运行平稳后，通过对力传感器输出信号的测量，即可反应被测试电机的机械特性。

本发明的有益效果是：本发明的测功机，通过在外壳的两端固定端盖套，且端盖套通过外壳轴承固定于支撑板上，在被测试电机的输出轴与转轴固定连接后测试时，由于转轴通过转子轴承固定于外壳上，使得被测试电机的输出轴带动转轴转动的过程中基本没有能量损耗，由于外壳通过外壳轴承固定于支撑板上，使得外壳（转子）与支撑板之间基本没有摩擦力存在，这样就使得力传感器的输出信号即可真实反映被测试电机的输出扭矩，测量值基本零误差，解决了现有磁滞测功机、磁粉测功机、涡流测功机误差较大的问题，使得实验数据能真实反映出被测试电机的机械特性，有益效果显著，适于应用推广。

在被测试电机需要长时间测试的过程中，通过将转子绕组引出线与电网或用电设备相连接，将被测试电机输出的机械能转化为电能后进一步加以利用，解决了以往测功机能源的浪费，使得本发明的测功机更加节能、环保。

附图说明

图1为本发明的理论零误差测功机的立体图；

图2为本发明的理论零误差测功机的剖视图；

图3为本发明中转子的结构示意图；

图4为本发明中转子的剖视图。

图中：1转轴，2端盖套，3外壳，4外壳轴承，5力传感器，6固定螺丝，7销子，8接线盒，9励磁绕组引出线，10转子绕组引出线，11力传感器信号引出线，12支撑板，13定子，14励磁绕组，15电刷，16换向器，17转子轴承，18转子铁芯，19转子绕组，20散热风扇，21换向极。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，分别给出了本发明的理论零误差测功机的立体图和剖视图，所示的测功机由转子、定子13、转轴1、外壳3、端盖套2、转子轴承17、外壳轴承4、支撑板12和力传感器11组成，转子由转子铁芯18和转子绕组19组成，转子铁芯18固定于转轴1上，以实现转子铁芯18跟随转轴1进行转动。所示定子13位于转子的***，定子13上设置有励磁绕组14，定子13规定能够与外壳3上；转轴1的两端均通过转子轴承17固定于外壳3上，以实现转轴1的自由转动。

外壳3两端的侧面上均固定有端盖套2，端盖套2位于转轴1的***，并与转轴1同轴设置，端盖套2经外壳轴承4固定于支撑板12上，外壳轴承4的内环与端盖套2相固定，外壳轴承4的外环固定于支撑板12上，这样就使得外壳3可在支撑板12上自由转动或具有自由转动的驱使。支撑板12固定于工作台或地面上，以实现整个测功机的固定。所示力传感器5位于外壳3的下方，力传感器5的一端经2个固定螺丝6固定于工作台或地面上，另一端经销子7与测功机的外壳3固定连接，力传感器5的力传感器信号引出线11用于输出外壳3的扭矩值。

测功机使用过程中，将被测试电机的输出轴与测功机的转轴1同轴连接，在被测试电机带动转轴1和转子同步转动的过程中，由于转子轴承17的存在，使得被测试电机输出的动力传递给转子的过程中基本无损耗。在转子转动的过程中，由于电磁感应，会带动定子13转动或使其具有转动的趋势；又由于外壳3通过力传感器5与工作台或地面相固定，也就使得定子13和外壳3同时具有随转子转动的驱使。由于端盖套2经外壳轴承4固定于支撑板12上，使得外壳3与支撑板12之间基本无摩擦，外壳3具有随转子转动的趋势所产生的扭矩会全部施加在力传感器5上，使得力传感器5的输出信号即可反应出被测试电机的机械特性，传递过程中基本无损耗，可谓是“零误差”。

所示外壳3上设置有接线盒8，接线盒8上设置有转子绕组引出线10和励磁绕组引出线9，励磁绕组引出线9与励磁电源相连接，以实现对测功机的励磁。在被测试电机需要长时间测试的情况下，将转子绕组引出线10首先经电压转化电路处理后，在与电网或用电设备相连接。将被测试电机输出的能量加以利用，避免了能源浪费。

图2中，转轴1的右端固定有换向器16，换向器16的***设置有2个与其相接触的电刷15，以便在转轴1转动过程中实现转子绕组19的换向功能。如图3和图4所示，分别给出了本发明中转子的结构示意图和剖视图，所示转轴1的一端固定有散热风扇20，实现测功机的降温。所示外壳3中设置有换向极21，用于改善测功机的换向，减少换向器之间的火花。

本发明的理论零误差测功机的机械特性测试方法，通过以下步骤来实现：

a).固定测功机，在保证测功机的转轴（1）与被测试电机的输出轴同轴的条件下，将测功机两端的支撑板（12）固定于工作台或地面上；

b).连接被测试电机，利用联轴器，将被测试电机的输出轴与测功机的转轴（1）固定连接在一起；由于转子轴承（17）对转轴（1）的支撑作用，使得被测试电机的输出轴带动转轴（1）转动的过程中，扭矩基本无消耗；

根据电磁感应原理，测功机的外壳（3）受到转子电磁力的作用，还受到转子轴承（17）很小的摩擦力的作用，由于外壳轴承（4）的存在，外壳（3）由随转子同方向旋转的趋势；由于力传感器对测功机外壳（3）的刚性制动，使得测功机外壳不会旋转，则外壳轴承（4）与端盖套（2）之间没有摩擦，因此测功机外壳（3）受到转子的电磁力及摩擦力全部集中在力传感器上，这个过程中，各种力没有消耗，即实现了扭矩转递的0误差；

c).连接力传感器，通过固定螺丝（6）将力传感器（5）的一端固定于工作台或地面上，通过销子（7）将力传感器的另一端固定于测功机的外壳（3）上；

d).线缆连接，将励磁绕组引出线（9）与励磁电源相连接，将力传感器信号引出线（11）与信号采集和显示设备相连接；如果需要对被测试电机进行长时间的测试，则将转子绕组引出线（10）与电网或用电设备相连接；

e).机械特性测试，接通测功机的励磁电源，启动被测试电机，运行平稳后，通过对力传感器输出信号的测量，即可反应被测试电机的机械特性。

Claims (3)

1.一种理论零误差测功机的机械特性测试方法，理论零误差测功机包括外壳（3）、定子（13）、转子、转轴（1）和支撑板（12），转子固定于转轴上，转子由转子铁芯（18）和转子绕组（19）组成，转轴用于与被测试电机的输出轴相连接；定子固定于外壳上，定子上设置有励磁绕组（14），转轴的两端经转子轴承（17）固定于外壳上，以保证转轴的自由转动；所述外壳的两端面上均固定有端盖套（2），端盖套位于转轴的***并与其同轴设置，端盖套通过外壳轴承（4）固定于支撑板（12）上，支撑板的下端固定于工作台或地面上；所述外壳（3）的下方设置有力传感器（5），力传感器的一端经固定螺丝（6）与工作台或地面相固定，另一端经销子（7）固定于外壳上，力传感器的输出信号用于反应被测试电机的转矩；

其特征在于，理论零误差测功机的机械特性测试方法通过以下步骤来实现：

a).固定测功机，在保证测功机的转轴（1）与被测试电机的输出轴同轴的条件下，将测功机两端的支撑板（12）固定于工作台或地面上；

b).连接被测试电机，利用联轴器，将被测试电机的输出轴与测功机的转轴（1）固定连接在一起；由于转子轴承（17）对转轴（1）的支撑作用，使得被测试电机的输出轴带动转轴（1）转动的过程中，扭矩基本无消耗；

根据电磁感应原理，测功机的外壳（3）受到转子电磁力的作用，还受到转子轴承（17）很小的摩擦力的作用，由于外壳轴承（4）的存在，外壳（3）有随转子同方向旋转的趋势；由于力传感器对测功机外壳（3）的刚性制动，使得测功机外壳不会旋转，则外壳轴承（4）与端盖套（2）之间没有摩擦，因此测功机外壳（3）受到转子的电磁力及摩擦力全部集中在力传感器上，这个过程中，各种力没有消耗，即实现了扭矩传递的0误差；

c).连接力传感器，通过固定螺丝（6）将力传感器（5）的一端固定于工作台或地面上，通过销子（7）将力传感器的另一端固定于测功机的外壳（3）上；

d).线缆连接，将励磁绕组引出线（9）与励磁电源相连接，将力传感器信号引出线（11）与信号采集和显示设备相连接；如果需要对被测试电机进行长时间的测试，则将转子绕组引出线（10）与电网或用电设备相连接；

e).机械特性测试，接通测功机的励磁电源，启动被测试电机，运行平稳后，通过对力传感器输出信号的测量，即可反应被测试电机的机械特性。

2.根据权利要求1所述的理论零误差测功机的机械特性测试方法，其特征在于：所述外壳（3）上固定有接线盒（8），接线盒用于引出励磁绕组引出线（9）和转子绕组引出线（10），励磁绕组引出线与励磁电源相连接；转子绕组引出线经电压转换电路处理后与电网或用电设备相连接，以便在被测试电机长期测试过程中将产生的电能加以利用，降低能源消耗。

3.根据权利要求1或2所述的理论零误差测功机的机械特性测试方法，其特征在于：所述外壳（3）中设置有换向极（21）、换向器（16）和电刷（15），电刷与换向器相配合；所述转轴（1）的一端固定有散热风扇（20）。