屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106950001A(43)申请公布日2017.07.14(21)申请号201710084456.4(22)申请日2017.02.16(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人姚振强罗国虎王升德金智毅沈洪(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人胡晶(51)Int.Cl.G01L11/00(2006.01)G01M10/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试装置及方法(57)摘要本发明涉及流体机械技术领域，特别涉及一种屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试装置及方法，包括电机、联轴器、转轴、上端盖、飞轮组件、扭矩传感器、外壳、下端盖，外壳的上下两端分别盖设有上端盖及下端盖，使得上端盖、外壳、下端盖之间形成封闭的罐状间隙腔室，转轴沿上端盖的中轴线贯穿整个间隙腔室，在间隙腔室内设置有飞轮组件，转轴通过联轴器与电机相连，在电机的驱动下，联轴器带动转轴旋转，转轴带动飞轮组件转动，从而带动间隙腔室内的流体旋转。该装置测得柱面阻力转矩后，减去中飞轮内的扭矩传感器测量得到的柱面转矩，得到盘面阻力转矩，从而为飞轮的流体动力学设计与优化提供参考资料。CN106950001ACN106950001A权利要求书1/2页1.一种屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试装置，其特征在于，包括电机、联轴器、转轴、上端盖、飞轮组件、扭矩传感器、外壳、下端盖，所述的外壳的上下两端分别盖设有上端盖及下端盖，使得上端盖、外壳、下端盖之间形成封闭的罐状间隙腔室，所述的转轴沿上端盖的中轴线贯穿整个间隙腔室，在所述间隙腔室内设置有飞轮组件，所述的飞轮组件包括以转轴为中心轴自上而下依次布置的上飞轮、中飞轮及下飞轮，上飞轮、中飞轮、下飞轮分别通过扭矩传感器与转轴连接，所述的转轴通过联轴器与电机相连，在电机的驱动下，联轴器带动转轴旋转，转轴带动飞轮组件转动，从而带动间隙腔室内的流体旋转。2.根据权利要求1所述的一种屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试装置，其特征在于，所述的上飞轮、中飞轮及下飞轮的组成结构一致，包括飞轮上端盖、扭矩传感器、连接法兰、飞轮腔体及飞轮下端盖，所述的飞轮上端盖与飞轮下端盖相盖合形成飞轮腔体，在飞轮腔体内设有扭矩传感器，所述的扭矩传感器一端与飞轮上端盖固定连接，扭矩传感器的另一端通过连接法兰与转轴连接，形成由电机依次传递至联轴器、转轴、连接法兰、扭矩传感器、上飞轮/中飞轮/下飞轮、间隙流体的转矩传递路径。3.根据权利要求2所述的一种屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试装置，其特征在于，所述的中飞轮的高度为上飞轮、下飞轮的高度的两倍，使得上飞轮、中飞轮及下飞轮中的扭矩传感器的载荷相当。4.根据权利要求2所述的一种屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试装置，其特征在于，所述的中飞轮的两端设有一对深沟球轴承支撑以增加刚度。5.根据权利要求1所述的一种屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试装置，其特征在于，所述的扭矩传感器测量转动状态下间隙流体分别作用于上飞轮、中飞轮及下飞轮上的转矩。6.根据权利要求1所述的一种屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试装置，其特征在于，所述的电机通过电机支撑座置于轴承座的上部，轴承座下部固定连接上端盖，电机支撑座内设有滑环，在电机支撑座与电机之间设有转轴支撑结构,转轴支撑结构由一对角接触球轴承和一个深沟球轴承呈三点布置组成。7.根据权利要求6所述的一种屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试装置，其特征在于，所述的上飞轮、中飞轮及下飞轮内扭矩传感器的信号线穿过转轴上的孔后连接至滑环，所述的扭矩传感器信号通过滑环输出。8.根据权利要求1所述的一种屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试装置，其特征在于，所述的外壳上布置有温度传感器，所述的温度传感器用于实时监测间隙腔室内部的温度变化，并将温度数据反馈到上、下端盖的流量控制系统，以维持罐状间隙腔室内流体的温度保持不变。9.根据权利要求1所述的一种屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试装置，其特征在于，所述的上端盖、下端盖上分别设有呈螺旋布置的截面流道，在上端盖、下端盖的两侧分别开设有进水口及出水口，冷却水经过进水口及出水口在截面流道中形成流动路径，使得间隙环流在高速转动产生的粘性热被冷却水带走。10.一种屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任意一项所述的屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试装置，包括以下步骤：2CN106950001A权利要求书2/2页a.安装所述屏蔽电机飞轮罐状间隙腔室阻力转矩解耦测试装置；b