[发明专利]大型磁力耦合器刚度特性综合测试平台

权利要求书

1.一种大型磁力耦合器刚度特性综合测试平台，其特征在于，包括：驱动机构，包括驱动电机、驱动器，为测试部件输入端提供可控动能；加载机构，包括馈能电机、馈能器，能够真实模拟测试部件负载，并将能量回馈给驱动器，一方面解决对于大型磁力耦合器，没有这么大功率的负载加载器的问题，另一方面，解决对于大型磁力耦合器进行试验时电能损耗巨大，根本无法在实验室进行试验的问题，馈能器能够将80％的能量回馈给驱动器，使得实际试验电能损耗降至20％；测控系统，包括控制器、驱动扭矩/速度传感器、振动传感器、温度传感器、馈能状态传感器、电流传感器、电压传感器、输出扭矩/速度传感器，输出轴通过联轴器与输出扭矩/速度传感器相连接，输出扭矩/速度传感器既能够检测磁力耦合器扭矩大小，又能够实时检测磁力耦合器输出轴的转速，并将扭矩信号及转速信号实时传递给控制器；所述输出扭矩/速度传感器的输出端与馈能电机相连接；馈能电机与馈能器之间设计有电流传感器及电压传感器，所述电流传感器及电压传感器实时检测馈能电机返回到馈能器中的电压及电流信号，并实时传递给控制器，控制器根据电压及电流信号得出馈能电机的使用功率；所述馈能器与驱动器之间设计有馈能状态传感器以及门限电流电压控制器，控制器设置门限电流电压控制器的门限值，控制馈能器的馈能效率，馈能状态传感器实时监测馈能电缆上的电流及电压值，并实时传递给控制器，形成对馈能效果的闭环控制；馈能器反馈的电能直接加载到驱动器直流母线上，作为驱动器供电电流的一部分，供驱动器使用，在试验过程中，驱动器所需电能的80％自于馈能器，这样一方面实现电能的二次利用，极大地减小电网实际功率的损耗，另一方面，对于大型磁力耦合器，解决了传统加载方式无法解决模拟兆瓦级负载加载的问题；磁力耦合器的电磁线圈能够实现控制耦合器的输出转速及传扭能力的无极调整；驱动电机输出轴通过联轴器与驱动扭矩/速度传感器相连接，驱动扭矩/速度传感器既能够检测扭矩大小，又能够实时检测驱动电机输出轴的转速；

传动盘上均匀分布有3对齿轮齿条、6个导向杆以及6个位置传感器，所述位置传感器分布在传动盘两侧，每侧各分布3个，检测两侧导磁盘到传动盘的距离，从而得到永磁体与涡流盘之间的距离；所述导向杆分布在传动盘的两侧，每侧各分布3个，每个导向杆与导磁盘上的固体润滑轴承配合，既能够使得导磁盘能够在导向杆上自由的滑动，又能够将导磁盘上的扭矩传递给传动盘，从而将扭矩传递给输出轴输出；所述齿轮采用圆柱齿轮，圆柱齿轮与传动盘采用铰接，使得圆柱齿轮能够自由地进行自转运动和摆动，所述齿条采用弧形齿条，圆柱齿轮两侧分布一对弧形齿条，每个弧形齿条都是端部与圆柱齿轮配合，末端连接导磁盘，这样一对弧形齿条将圆柱齿轮夹住，使得圆柱齿轮能够位置自动归位，采用这种齿轮齿条的配合方式以及圆柱齿轮的安装方式，以保证在传扭的过程中，防止齿条与圆柱齿轮发生偏转或者由于加工误差造成卡死的现象；所述弧形齿条与导磁盘配合处设计有止口，以保证连接时相对位置关系。

2.根据权利要求1所述的大型磁力耦合器刚度特性综合测试平台，其特征在于，导磁盘设计有连接止口，保证与非导磁盘连接的同轴度，所述永磁体镶嵌在永磁嵌体中，永磁体截面可以是扇形、梯形或者矩形，永磁体与永磁嵌体采用过渡配合，所述永磁嵌体安装在非导磁盘上，采用过盈配合，以保证安装的同轴度，永磁嵌体与非导磁盘将永磁体可靠挤压住，采用铰制孔螺栓将永磁嵌体、非导磁盘以及导磁盘可靠连接，该铰制孔螺栓材质为不锈钢，防止普通铁质螺栓改变永磁体的磁路；所述导磁盘安装在滑动套上，导磁盘与滑动套之间设计有固体润滑轴承，以减小导磁盘在滑动套上运行时的摩擦力；所述滑动套通过螺栓固定在传动盘上，并且传动盘上设计有安装止口，采用过盈配合，保证滑动套与传动盘的同轴度；输出轴侧的导磁盘中部伸出，用于安装双列角接触球轴承。

3.根据权利要求1所述的大型磁力耦合器刚度特性综合测试平台，其特征在于，驱动套靠近转子的一端通过双列角接触球轴承安装在导磁盘上，并用固定端盖可靠固定；所述驱动套的另一端连接有线圈套，线圈套的下端设计有电磁线圈，永磁体安装在永磁固定套上，永磁固定套安装在位置驱动支撑座上，所述永磁体、永磁固定套、位置驱动支撑座位于驱动套的下部；测控系统根据实际工况所需要的从动转子机构与主动转子机构之间的相对位置关系，控制电磁线圈的电流大小以及方向，从而产生推动力，向前或者向后推动从动转子机构，实现对从动转子机构与主动转子机构之间的相对位置关系的调整。

4.根据权利要求1所述的大型磁力耦合器刚度特性综合测试平台，其特征在于，测控系统中的控制器采用虚拟上位机及虚拟下位机的控制框架，虚拟下位机实时采集磁力耦合器驱动电机扭矩、输出扭矩、驱动电机转速、输出转速、振动信号、温度信号、电压信号、电流信号，虚拟上位机实时显示虚拟下位机采集的数据曲线，虚拟上位机与虚拟下位机共用共享内存，与传统上位机与下位机的结构形式相比，传统框架的上位机与下位机分别有各自独立的内存，通过数据指令及控制指令相互交换，各内存得到相应的数据，传统方式实时性差，运算量大；控制采集磁力耦合器驱动电机扭矩、输出扭矩、驱动电机转速、输出转速，得到磁力耦合器的传动效率，采集主动转子及从动转子的振动信号，包括横向振动信号及纵向振动信号，分析磁力耦合器减振效果，通过综合分析传动效率及减振效果，分析磁力耦合器磁刚度；通过控制电磁线圈中的电流大小及方向，改变从动转子机构与主动转子机构之间的气隙，从而改变磁力耦合器输出扭矩及转速，控制器得到不同气隙下的扭矩信号、速度信号、振动信号、温度信号，进而得到不同气隙下的磁力耦合器的刚度特性，并根据主动转子机构及从动转子机构温度场的变化，得出该耦合器的传动效率使用范围。