CN106290980B - 一种永磁式直流伺服测角加速度机组 - Google Patents

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Abstract

一种永磁式直流伺服测角加速度机组，主要包括转轴、电刷及支架、换向器、绝缘套筒、无槽转子、第一定子铁心、永磁磁钢、杯形转子、第二定子铁心、输出绕组、铜套、机壳和端盖。无槽转子绕组和铁心为固化一体式设计，绕组通过换向器与电刷相连；第一定子铁心置于无槽转子和杯形转子之间，且永磁磁钢固定在第一定子铁心的凹槽中；无槽转子和杯形转子同心地固定在转轴上；第二定子铁心置于杯形转子的内部，且输出绕组嵌放在第二定子铁心的绕组槽中。本发明的永磁式直流伺服测角加速度机组，伺服电动机和测角加速度装置共用同一磁场和转轴，具有结构紧凑、体积小、运行稳定等优点，且能够直接输出机组的旋转角加速度信息，测量精度高，抗干扰能力强。

Description

一种永磁式直流伺服测角加速度机组
技术领域
本发明涉及一种直流伺服机组，更具体的是涉及一种可以测量直流伺服电动机瞬时旋转角加速度的永磁式一体化机组。
背景技术
伺服电动机又称执行电动机，在自动控制***中作为执行元件，将输入的电压信号变换为转轴的角位移或者角速度输出。伺服电动机按照电源性质的不同，可以分为直流伺服电动机和交流伺服电动机。其中瞬时旋转角加速度信息是伺服电动机的重要参数，通过对旋转角加速度的测量，可以实现伺服电动机运行状态的监测，并根据生产要求对伺服电动机进行控制。
目前常用的直流伺服机组，其制作工艺一般为直流伺服电动机和测速机共用同一个转轴，但定子和转子(或无槽转子的杯体)为两段式结构，因此，测速机组的整体形状多为细长型，体积较大，且常用的直流伺服机组只能检测***的旋转角速度信息，无法获取其瞬时旋转角加速度信息。
测量伺服电动机旋转角加速度常用的方法可分为间接法和直接法，间接测量法一般采用多个方位的直线加速度传感器的输出进行合成，以及采用微分电路或微分计算算法对角速度信号进行微分处理来获取角加速度，间接测量法对信号的处理比较麻烦，特别是延迟特性和噪声放大问题不易解决；直接测量法一般是使用特殊敏感元件直接测量，工作时采用联轴器将伺服电动机的转轴和旋转角加速度传感器的转轴同心连接，由于联轴器的加工以及***在装配过程中不可避免的存在误差，容易造成转轴的不同心，影响了***运转的稳定性和瞬时旋转角加速度测量的精确性，此外，多数旋转角加速度检测装置的结构设计较复杂，且受频率等因素影响精度不高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种永磁式直流伺服测角加速度机组。
本发明的目的采取下述技术方案实现：
一种永磁式直流伺服测角加速度机组，包括转轴、电刷及支架、换向器、绝缘套筒、无槽转子、第一定子铁心、永磁磁钢、杯形转子、第二定子铁心、输出绕组、铜套、机壳、前、后端盖及配套轴承；
所述转轴依次穿过前端盖轴承、绝缘套筒、无槽转子、杯形转子、铜套中心孔和后端盖轴承，并通过前、后端盖与机壳固定；
所述换向器固定在绝缘套筒外侧；
所述无槽转子、杯形转子和绝缘套筒固定在转轴上，跟随转轴一同旋转；
所述无槽转子的电枢和铁心采用固化一体式设计，整体形状为杯形；
所述无槽转子的绕组通过换向器与电刷相连；
所述第一定子铁心与后端盖固定，整体为圆环形结构，置于无槽转子杯体的内部，且设有凹槽；
所述永磁磁钢嵌放在第一定子铁心的凹槽中；
所述杯形转子的杯体置于第一定子铁心的内部；
所述铜套与后端盖固定，设有中心通孔；
所述第二定子铁心同心地固定在铜套的外侧，设有绕组槽；
所述输出绕组嵌放在第二定子铁心的绕组槽中；
所述第二定子铁心和输出绕组置于杯形转子的杯体内部；
所述杯形转子的杯体置于第一定子铁心和第二定子铁心之间的空气隙中；
所述无槽转子的杯体置于第一定子铁心和机壳之间的空气隙中；
所述嵌放在第一定子铁心凹槽中的永磁磁钢为四片，在空间上均匀分布；
所述电刷数目为四个，在空间上均匀分布；
所述四个电刷和四片永磁磁钢在空间上的安装位置对齐；
所述永磁磁钢和输出绕组的位置在空间上错开45°角。
本发明的有益效果：一种永磁式直流伺服测角加速度机组，直流伺服电动机和旋转角加速度检测装置共用定子中的永磁磁钢产生的磁场、共用同一转轴，无需其他传动部件，具有结构紧凑、体积小、噪声低、运行平稳等优点；此外，机组中的旋转角加速度检测装置测量精度高、动态特性好，且无需滑环等信号引出装置，能够直接将伺服电动机的瞬时旋转角加速度信号输出，无需微分电路对信号进行处理，具有较好的抗干扰能力和较高的信噪比。
附图说明
图1为本发明的一种永磁式直流伺服测角加速度机组的结构图；
图2为本发明的一种永磁式直流伺服测角加速度机组的A-A截面图；
图3为本发明的一种永磁式直流伺服测角加速度机组的工作原理图。
具体实施方式
以下结合附图进一步描述本发明的一种永磁式直流伺服测角加速度机组的实施。
如图1、图2所示，一种永磁式直流伺服测角加速度机组，包括转轴1、前端盖轴承2、前端盖3、绝缘套筒4、换向器5、电刷6、电刷支架7、机壳8、无槽转子9、永磁磁钢10、第一定子铁心11、后端盖12、杯形转子13、输出绕组14、第二定子铁心15、铜套16和后端盖轴承17；
所述转轴1依次穿过前端盖轴承2、绝缘套筒4、无槽转子9、杯形转子13、铜套16的中心孔和后端盖轴承17，并通过前端盖3和后端盖12与机壳8固定；
所述换向器5固定在绝缘套筒4的外侧；
所述无槽转子9、杯形转子13和绝缘套筒4固定在转轴1上，跟随转轴1一同旋转；
所述无槽转子9的电枢和铁心采用固化一体式设计，整体形状为杯形；
所述无槽转子9的绕组通过换向器5与电刷6相连；
所述第一定子铁心11与后端盖12固定，整体为圆环形结构，置于无槽转子9的杯体内部，且设有凹槽；
所述永磁磁钢10嵌放在第一定子铁心11的凹槽中；
所述杯形转子13的杯体置于第一定子铁心11的内部；
所述铜套16与后端盖12固定，设有中心通孔；
所述第二定子铁心15同心地固定在铜套16的外侧，设有绕组槽；
所述输出绕组14嵌放在第二定子铁心15的绕组槽中；
所述第二定子铁心15和输出绕组14置于杯形转子13的杯体内部；
所述杯形转子13的杯体置于第一定子铁心11和第二定子铁心15之间的空气隙中；
所述无槽转子9的杯体置于第一定子铁心11和机壳8之间的空气隙中；
所述嵌放在第一定子铁心11凹槽中的永磁磁钢10为四片，分别为101、102、103和104，在空间上均匀分布；
所述电刷数目为四个，分别为601、602、603和604，在空间上均匀分布；
所述四个电刷601-604和四片永磁磁钢101-104在空间上的安装位置对齐；
所述永磁磁钢10和输出绕组14的位置在空间上错开45°角。
图3为本发明的一种永磁式直流伺服测角加速度机组的工作原理图：
直流电流I通过电刷和换向器后，接入到无槽转子的绕组中形成闭合回路，电流I的方向如图所示。永磁磁钢形成的磁场分布情况如图3所示，一部分经过第一定子铁心、空气隙、无槽转子的绕组及其铁心后形成闭合回路，假设该部分恒定磁通为Φ1，根据直流电动机的电磁转矩公式可知，无槽转子绕组产生的驱动转矩为：
T＝CTΦ1I (1)，
式中CT为与无槽转子结构相关的常数。
根据左手定则，无槽转子受到的电磁转矩为顺时针方向，即此时无槽转子为顺时针旋转。
此外，永磁磁钢形成的磁场，还有一部分经过第一定子铁心、空气隙、杯形转子及第二定子铁心后形成闭合回路，假设该部分恒定磁通为Φ2。由于磁钢的位置和输出绕组错开45°角，可知磁通Φ2与输出绕组没有匝链。
当无槽转子为顺时针旋转时，带动转轴和杯形转子一同转动，假设角速度为Ω，杯形转子的杯体可以看做是很多根导条，如图3所示。则根据法拉第电磁感应定律，杯形转子导条切割磁通Φ2产生的感应电动势为：
e＝CeΦ2Ω (2)，
式中Ce为与杯形电枢结构相关的常数。
根据右手定则，感应电动势e的方向如图3所示，对应电流产生的磁通为Φ3，其方向与感应电流符合右手螺旋定则，且与感应电动势成正比，即：
Φ3∝e∝Ω (3)。
由于磁通Φ3穿过第一定子铁心、空气隙、杯形转子、第二定子铁心和输出绕组后形成闭合回路，即磁通Φ3与输出绕组匝链，根据变压器原理，输出绕组产生的感应电动势为：
联立公式(4)和公式(3)可知：
即输出绕组的感应电动势与***的旋转角加速度成正比。
本发明的一种永磁式直流伺服测角加速度机组，直流伺服电动机和旋转角加速度检测装置共用定子中的永磁磁钢产生的磁场、共用同一转轴，无需其他传动部件，具有结构紧凑、体积小、噪声低、运行平稳等优点；此外，机组中的旋转角加速度检测装置测量精度高、动态特性好，且无需滑环等信号引出装置，能够直接将伺服电动机的瞬时旋转角加速度信号输出，无需微分电路对信号进行处理，具有较好的抗干扰能力和较高的信噪比。
实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种永磁式直流伺服测角加速度机组，包括转轴、电刷及支架、换向器、绝缘套筒、无槽转子、第一定子铁心、永磁磁钢、杯形转子、第二定子铁心、输出绕组、铜套、机壳、前、后端盖及配套轴承；
其特征在于：所述转轴依次穿过前端盖轴承、绝缘套筒、无槽转子、杯形转子、铜套中心孔和后端盖轴承，并通过前、后端盖与机壳固定；
所述换向器固定在绝缘套筒外侧；
所述无槽转子、杯形转子和绝缘套筒固定在转轴上，跟随转轴一同旋转；
所述无槽转子的电枢和铁心采用固化一体式设计，整体形状为杯形；
所述无槽转子的绕组通过换向器与电刷相连；
所述第一定子铁心与后端盖固定，整体为圆环形结构，置于无槽转子杯体的内部，且设有凹槽；
所述永磁磁钢嵌放在第一定子铁心的凹槽中；
所述杯形转子的杯体置于第一定子铁心的内部；
所述铜套与后端盖固定，设有中心通孔；
所述第二定子铁心同心地固定在铜套的外侧，设有绕组槽；
所述输出绕组嵌放在第二定子铁心的绕组槽中；
所述第二定子铁心和输出绕组置于杯形转子的杯体内部；
所述杯形转子的杯体置于第一定子铁心和第二定子铁心之间的空气隙中；
所述无槽转子的杯体置于第一定子铁心和机壳之间的空气隙中。
2.根据权利要求1所述的一种永磁式直流伺服测角加速度机组，其特征在于：嵌放在第一定子铁心凹槽中的永磁磁钢为四片，在空间上均匀分布。
3.根据权利要求1所述的一种永磁式直流伺服测角加速度机组，其特征在于：电刷数目为四个，在空间上均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种永磁式直流伺服测角加速度机组，其特征在于：四个电刷和四片永磁磁钢在空间上的安装位置对齐。
5.根据权利要求1所述的一种永磁式直流伺服测角加速度机组，其特征在于：永磁磁钢和输出绕组的位置在空间上错开45°角。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108398569B (zh) * 2018-02-26 2020-04-07 杭州电子科技大学 滚动式永磁旋转加速度传感器及其测量方法和装配方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2631107Y (zh) * 2003-07-02 2004-08-04 曹玉刚 一体化电动发电机
CN101299048A (zh) * 2008-07-04 2008-11-05 嘉兴学院 旋转角加速度传感器
CN105610289A (zh) * 2015-12-29 2016-05-25 赵浩 一种交直流两用测速发电机
CN105634234A (zh) * 2015-12-29 2016-06-01 赵浩 一种无刷式直流测速发电机

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008233032A (ja) * 2007-03-23 2008-10-02 Tamagawa Seiki Co Ltd 回転角度検出器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2631107Y (zh) * 2003-07-02 2004-08-04 曹玉刚 一体化电动发电机
CN101299048A (zh) * 2008-07-04 2008-11-05 嘉兴学院 旋转角加速度传感器
CN105610289A (zh) * 2015-12-29 2016-05-25 赵浩 一种交直流两用测速发电机
CN105634234A (zh) * 2015-12-29 2016-06-01 赵浩 一种无刷式直流测速发电机

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