2.6　转角对扭矩的影响

2.6.1　实验测试数据

（1）磁力耦合传动器静态扭矩角位移的测定

测试装置如图2-17所示。将内、外磁转子分别固定在横向具有水平滑道的装置上，内磁转子固定在装置的左端处不动，外磁转子固定在装置的右端可转动。内磁转子的左端固定有与转子轴线方向成垂直方向的角度刻度盘，外磁转子左端部固定一指针（为保证测量精度，刻度盘与指针足够大）。外磁转子的伸出轴与扭矩扳手相连。这样可以由刻度盘上所示读数确定角度（位移角）值，扭矩扳手上此时的读数为相应转角的扭矩值。

（2）扭矩、转角关系的测定

转动扭矩扳手到所确定的角度（由指针在刻度盘的读数确定），读出此时扭矩扳手上的扭矩值，每一角度的数值重复测多次，然后取平均值，依次测出周期内的扭矩、转角差。测量结果见表2-8～表2-12。

表2-8～表2-12列举了选用不同磁性材料和不同设计结构尺寸的磁力耦合传动器转角与扭矩的五组数据，其中：表2-8、表 2-9为Sm2Co17材料，表2-10～表2-12为 Nd-Fe-B材料；表2-8与表2-10、表2-9与表2-11中的结构尺寸一样，表2-12列举了较大扭矩的磁力耦合传动器。

（3）最大扭矩的测得

缓慢扳动扭矩扳手，扭矩随转角的增大不断增大，达到某一最大值，扭矩突然下降，扭矩突然下降前的最大值即为最大扭矩，经多次测量取平均值。

2.6.2　理论计算结果

利用有限元程序，计算了实验所用磁力耦合传动器在不同转角下的扭矩，数据见表2-8～表2-12，实测值、计算值为离散的点，用三次样条拟合，如图2-18所示。

2.6.3　理论计算数据与实验测量数据比较

把理论计算所得扭矩、转角曲线与实验测量所得曲线放在图2-18上，通过比较可以看出，两者的变化趋势是一致的，理论值略大于实测值，这是由计算公式的误差、测试误差以及在测量时摩擦损失的存在等造成的。

①从上述计算与测量的情况可以看出：同轴式磁力耦合传动器实测扭矩与转角差的运动轨迹是周期性变化的曲线，如图2-19所示，近似于正弦曲线。传递扭矩T是ϕ角的周期函数，周期以弧度表示为4π/m，当ϕ=0时，相互作用的磁体以相同的磁化方向彼此正对，此时磁力耦合传动器处于稳定状态，气隙中的磁感应强度全部为径向，无扭矩传递；当ϕ=π/2m时，相互作用的磁体以相反的磁化方向彼此正对，此时传动器处于不稳定状态。

②当在0<|ϕ|<π/m范围内，|T（ϕ）|=|T（-ϕ）|随ϕ角增大，T（ϕ）增大，达到最大值Tmax=T（ϕ=π/m），在此范围内，传动器处于稳定状态；当ϕ角增大到大于时，扭矩T迅速减小（π/m<|ϕ|<2π/m），在此范围内，传动器处于不稳定状态。场形与不同转角差的磁场分布如图2-20所示。