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专利号: 2021108173526
申请人: 河南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.垂直轴风力机试验用磁粉制动器的磁滞特性测试方法,其特征在于,将磁粉制动器与垂直轴风力机中垂直轴风轮的垂直轴相连接,然后通过风源向垂直轴风轮吹风,进行测试,具体如下:

1)、启动风源,采集风速;

2)、调整风速使得风轮转速到达一个预定数值,记录稳定风速,并记录风轮转速;

3)、通过电流控制器控制磁粉制动器输入电流的大小,并记录磁粉制动器的输出扭矩值:通过电流控制器线性调节磁粉制动器输入电流的大小,具体为:使得磁粉制动器输入电流值从零上升到垂直轴风轮停止转动之后再降到零值;记录每个输入电流值数据以及其对应的磁粉制动器的输出扭矩值数据;

4)、多次重复步骤3),即进行等电流多周期方式测量,得到每个输入电流值在不同周期中的输出扭矩值数据;

5)、将步骤4)获得的每个输入电流值在不同周期中的输出扭矩值进行筛选:具体为:首先,运用公式

计算每个周期数据的残余误差;公式(1)中:Ti为同一电流下在第i个周期中测得的输出扭矩,i=1,2,3,…,n,n为总的周期数;为同一电流下实际测得的该周期中输出扭矩的算术平均值;Vi为Ti的残余误差;

然后,运用公式

计算各残余误差与相应周期中输出扭矩算术平均值的比例,剔除波动过大的输出扭矩,即使得k大于8%的输出扭矩值,从而实现数据筛选;

6)、将经过步骤5)筛选的每个周期数据按照输入电流增加段和输入电流减小段,对各段用式(3)为拟合指标,进行三、四、五阶曲线拟合,2

J=∑(Xi‑Ti)             (3)式中,J表示曲线拟合精度,Xi表示输出扭矩的拟合值,Ti表示输出扭矩的测试值;

经过该步骤,从多个周期数据中选出J值最小的周期数据,即最为精确的一组数据;

7)、调整风速使得风轮转速到达另一个预定数值,记录稳定风速,并记录相应风轮转速;

8)、重复步骤3)到7)N‑1次,其中N为选定的风轮转速的个数;

9)、根据记录的数据在直角坐标系中绘制曲线图:具体地,则将每个风轮转速下,不同电流值对应的输出扭矩在直角坐标系中绘制出磁粉制动器电流与扭矩的关系曲线。

2.根据权利要求1所述的垂直轴风力机试验用磁粉制动器的磁滞特性测试方法,其特征在于:风速使用风速仪进行采集,风轮转速通过转速传感器采集,输出扭矩通过扭矩耦合器进行采集,风速仪、转速传感器和扭矩耦合器均与监控计算机通信连接。

3.根据权利要求1所述的垂直轴风力机试验用磁粉制动器的磁滞特性测试方法,其特征在于:其中数据的记录和筛选均由监控计算机进行处理。

4.根据权利要求1所述的垂直轴风力机试验用磁粉制动器的磁滞特性测试方法,其特征在于:所述电流控制器在在监控计算机的控制下进行工作,通过电流控制器控制磁粉制动器线圈电流的大小。

5.根据权利要求1‑4任一项所述的垂直轴风力机试验用磁粉制动器的磁滞特性测试方法所用的测试系统,其特征在于:包括:用于提供风源的风力装置,风力装置向垂直轴风轮吹风,在风力装置和垂直轴风轮之间设有用于检测风速的风速仪;

连接在垂直轴风轮中垂直轴上的磁粉制动器、用于检测垂直轴风轮的转速的转速传感器以及用于检测磁粉制动器输出扭矩的扭矩耦合器,风速仪输出的信号、转速传感器输出的转速信号以及扭矩耦合器输出的扭矩信号分别通过A/D转换器处理后输入至监控计算机,由监控计算机根据信号对各个单元进行控制。

6.根据权利要求5所述的测试系统,其特征在于:还设有用于控制磁粉制动器线圈电流大小的电流控制器,监控计算机输出的控制信号通过电流控制器输入至磁粉制动器。

7.根据权利要求5所述的测试系统,其特征在于:垂直轴风轮的垂直轴直接插装在磁粉制动器外转子的安装孔中或者采用联轴器与磁粉制动器的突出轴固定连接。