2.6　轉角對扭矩的影響

2.6.1　實驗測試數據

（1）磁力耦合傳動器靜態扭矩角位移的測定

測試裝置如圖2-17所示。將內、外磁轉子分別固定在橫向具有水平滑道的裝置上，內磁轉子固定在裝置的左端處不動，外磁轉子固定在裝置的右端可轉動。內磁轉子的左端固定有與轉子軸線方向成垂直方向的角度刻度盤，外磁轉子左端部固定一指針（為保證測量精度，刻度盤與指針足夠大）。外磁轉子的伸出軸與扭矩扳手相連。這樣可以由刻度盤上所示讀數確定角度（位移角）值，扭矩扳手上此時的讀數為相應轉角的扭矩值。

（2）扭矩、轉角關系的測定

轉動扭矩扳手到所確定的角度（由指針在刻度盤的讀數確定），讀出此時扭矩扳手上的扭矩值，每一角度的數值重復測多次，然后取平均值，依次測出周期內的扭矩、轉角差。測量結果見表2-8～表2-12。

表2-8～表2-12列舉了選用不同磁性材料和不同設計結構尺寸的磁力耦合傳動器轉角與扭矩的五組數據，其中：表2-8、表 2-9為Sm2Co17材料，表2-10～表2-12為 Nd-Fe-B材料；表2-8與表2-10、表2-9與表2-11中的結構尺寸一樣，表2-12列舉了較大扭矩的磁力耦合傳動器。

（3）最大扭矩的測得

緩慢扳動扭矩扳手，扭矩隨轉角的增大不斷增大，達到某一最大值，扭矩突然下降，扭矩突然下降前的最大值即為最大扭矩，經多次測量取平均值。

2.6.2　理論計算結果

利用有限元程序，計算了實驗所用磁力耦合傳動器在不同轉角下的扭矩，數據見表2-8～表2-12，實測值、計算值為離散的點，用三次樣條擬合，如圖2-18所示。

2.6.3　理論計算數據與實驗測量數據比較

把理論計算所得扭矩、轉角曲線與實驗測量所得曲線放在圖2-18上，通過比較可以看出，兩者的變化趨勢是一致的，理論值略大于實測值，這是由計算公式的誤差、測試誤差以及在測量時摩擦損失的存在等造成的。

①從上述計算與測量的情況可以看出：同軸式磁力耦合傳動器實測扭矩與轉角差的運動軌跡是周期性變化的曲線，如圖2-19所示，近似于正弦曲線。傳遞扭矩T是?角的周期函數，周期以弧度表示為4π/m，當?=0時，相互作用的磁體以相同的磁化方向彼此正對，此時磁力耦合傳動器處于穩定狀態，氣隙中的磁感應強度全部為徑向，無扭矩傳遞；當?=π/2m時，相互作用的磁體以相反的磁化方向彼此正對，此時傳動器處于不穩定狀態。

②當在0<|?|<π/m范圍內，|T（?）|=|T（-?）|隨?角增大，T（?）增大，達到最大值Tmax=T（?=π/m），在此范圍內，傳動器處于穩定狀態；當?角增大到大于時，扭矩T迅速減小（π/m<|?|<2π/m），在此范圍內，傳動器處于不穩定狀態。場形與不同轉角差的磁場分布如圖2-20所示。