本發(fā)明涉及一種交流伺服機組，更具體的是涉及一種能夠測量交流伺服電動機瞬時旋轉(zhuǎn)角振動信息的一體式機組。
背景技術(shù)：
：伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件，將輸入的電壓信號變換為轉(zhuǎn)軸的角位移或者角速度輸出。伺服電動機按照電源性質(zhì)的不同，可以分為直流伺服電動機和交流伺服電動機。其中瞬時旋轉(zhuǎn)角振動信息，包括旋轉(zhuǎn)角速度和角加速度信息，是伺服電動機的重要參數(shù)，通過對旋轉(zhuǎn)角速度、角加速度的測量，可以實現(xiàn)伺服電動機運行狀態(tài)的監(jiān)測，并根據(jù)生產(chǎn)要求對伺服電動機進行控制。目前常采用交流伺服測速機組，其制作工藝一般為伺服電動機和測速機共用同一個轉(zhuǎn)軸，但定子和轉(zhuǎn)子繞組(或杯形轉(zhuǎn)子的杯體)為兩段式結(jié)構(gòu)，因此，測速機組的整體形狀多為細長型，體積較大，機組的制造成本較高。且常用的交流伺服機組只能檢測系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)角速度信息，無法同時獲取其瞬時旋轉(zhuǎn)角加速度信息。測量伺服電動機旋轉(zhuǎn)角加速度常用的方法可分為間接法和直接法，間接測量法一般采用多個方位的直線加速度傳感器的輸出進行合成，以及采用微分電路或微分計算算法對角速度信號進行微分處理來獲取角加速度，間接測量法對信號的處理比較麻煩，特別是延遲特性和噪聲放大問題不易解決；直接測量法一般是使用特殊敏感元件直接測量，工作時采用聯(lián)軸器將伺服電動機的轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器的轉(zhuǎn)軸同心連接，由于聯(lián)軸器的加工以及系統(tǒng)在裝配過程中不可避免的存在誤差，容易造成轉(zhuǎn)軸的不同心，影響了系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和瞬時旋轉(zhuǎn)角加速度測量的精確性，此外，多數(shù)旋轉(zhuǎn)角加速度檢測裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計較復雜，且受頻率等因素影響精度不高。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種交流伺服測角振動機組。本發(fā)明的目的采取下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種交流伺服測角振動機組，包括轉(zhuǎn)軸、銅套、內(nèi)定子鐵心、永磁磁鋼、輸出繞組、霍爾元件、無槽轉(zhuǎn)子、隔磁枕套、外定子鐵心、激磁繞組、機殼、前后端蓋和配套軸承；所述轉(zhuǎn)軸依次穿過前端蓋軸承、無槽轉(zhuǎn)子、銅套中心孔和后端蓋軸承，分別通過前、后端蓋與機殼固定；所述銅套固定在后端蓋的內(nèi)側(cè)，中心設(shè)有通孔；所述內(nèi)定子鐵心同心地固定在銅套的外側(cè)，設(shè)有夾槽和繞組槽，且夾槽和繞組槽在空間上均勻分布；所述永磁磁鋼嵌放在內(nèi)定子鐵心的夾槽中；所述霍爾元件嵌放在內(nèi)定子鐵心的夾槽中；所述輸出繞組嵌放在內(nèi)定子鐵心的繞組槽中；所述外定子鐵心固定在機殼的內(nèi)側(cè)，且設(shè)有繞組槽；所述激磁繞組為兩相，嵌放在外定子鐵心的繞組槽中；所述無槽轉(zhuǎn)子為固化一體式結(jié)構(gòu)，整體為杯形，其杯體置于內(nèi)、外定子鐵心之間的空氣隙中；所述無槽轉(zhuǎn)子的杯底與轉(zhuǎn)軸固定，跟隨轉(zhuǎn)軸一同旋轉(zhuǎn)；所述無槽轉(zhuǎn)子包括鐵心和內(nèi)、外兩層繞組，且直接短路，分別固定在鐵心的內(nèi)側(cè)和外側(cè)；所述隔磁枕套為圓筒形，置于無槽轉(zhuǎn)子的鐵心中，將無槽轉(zhuǎn)子的鐵心分為內(nèi)、外兩層；所述內(nèi)定子鐵心的夾槽為六個，繞組槽為兩個；所述永磁磁鋼為四片，置于內(nèi)定子鐵心四個均勻分布的夾槽中；所述霍爾元件為兩片，安裝位置在空間上錯開90°角；所述輸出繞組為單相繞組；所述兩相激磁繞組的安裝位置在空間上錯位對稱排列，且分別通入兩相錯開90°電角度的交流電壓。本發(fā)明的有益效果：一種交流伺服測角振動機組，交流伺服電動機和旋轉(zhuǎn)角振動檢測裝置共用無槽轉(zhuǎn)子，無需其他傳動部件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、噪聲低、運行平穩(wěn)等優(yōu)點；此外，機組中的旋轉(zhuǎn)角振動檢測裝置測量精度高，且無需滑環(huán)等信號引出裝置，能夠直接、同時將伺服電動機的瞬時旋轉(zhuǎn)角速度和角加速度信號輸出，無需微分電路對信號進行處理，具有較好的抗干擾能力和較高的信噪比。附圖說明圖1為本發(fā)明的一種交流伺服測角振動機組的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明的一種交流伺服測角振動機組的A-A截面圖；圖3為本發(fā)明的一種交流伺服測角振動機組的工作原理圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖進一步描述本發(fā)明的一種交流伺服測角振動機組的實施。如圖1、圖2所示，一種交流伺服測角振動機組，包括轉(zhuǎn)軸1、前端蓋軸承2、前端蓋3、機殼4、外定子鐵心5、激磁繞組6、無槽轉(zhuǎn)子7、隔磁枕套8、永磁磁鋼9、銅套10、后端蓋軸承11、后端蓋12、輸出繞組13、內(nèi)定子鐵心14和霍爾元件15；所述轉(zhuǎn)軸1依次穿過前端蓋軸承2、無槽轉(zhuǎn)子7、銅套10的中心孔和后端蓋軸承11，分別通過前端蓋3和后端蓋12與機殼4固定；所述銅套10固定在后端蓋12的內(nèi)側(cè)，中心設(shè)有通孔；所述內(nèi)定子鐵心14同心地固定在銅套10的外側(cè)，設(shè)有夾槽和繞組槽，且夾槽和繞組槽在空間上均勻分布；所述永磁磁鋼9嵌放在內(nèi)定子鐵心14的夾槽中；所述霍爾元件15嵌放在內(nèi)定子鐵心14的夾槽中；所述輸出繞組13嵌放在內(nèi)定子鐵心14的繞組槽中；所述外定子鐵心5固定在機殼4的內(nèi)側(cè)，且設(shè)有繞組槽；所述激磁繞組6為兩相，分別為601-604和605-608，嵌放在外定子鐵心5的繞組槽中；所述無槽轉(zhuǎn)子7為固化一體式結(jié)構(gòu)，整體為杯形，其杯體置于內(nèi)定子鐵心14與外定子鐵心5之間的空氣隙中；所述無槽轉(zhuǎn)子7的杯底與轉(zhuǎn)軸1固定，跟隨轉(zhuǎn)軸1一同旋轉(zhuǎn)；所述無槽轉(zhuǎn)子7包括鐵心和內(nèi)層繞組702、外層繞組701，且繞組702和701直接短路，分別固定在鐵心的內(nèi)側(cè)和外側(cè)；所述隔磁枕套8為圓筒形，置于無槽轉(zhuǎn)子7的鐵心中，將無槽轉(zhuǎn)子7的鐵心分為內(nèi)、外兩層；所述內(nèi)定子鐵心14的夾槽為六個，繞組槽為兩個；所述永磁磁鋼9為四片，置于內(nèi)定子鐵心14的四個均勻分布的夾槽中；所述霍爾元件15為兩片，安裝位置在空間上錯開90°角；所述輸出繞組13為單相繞組；所述兩相激磁繞組601-604和605-608的安裝位置在空間上錯位對稱排列，且分別通入兩相錯開90°電角度的交流電壓。圖3為本發(fā)明的一種交流伺服測角振動機組的工作原理圖：根據(jù)交流電動機的工作原理可知，當兩相對稱的激磁繞組，通入兩相對稱的交流電壓時，會在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。根據(jù)圖3所示的激磁繞組結(jié)構(gòu)，形成的旋轉(zhuǎn)磁場為對稱的四個磁極，假設(shè)磁通量為Φ1，則該磁通經(jīng)由外定子鐵心、空氣隙和無槽轉(zhuǎn)子的外鐵心形成閉合回路。由于磁通量Φ1為旋轉(zhuǎn)磁場，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，無槽轉(zhuǎn)子的外層繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于無槽轉(zhuǎn)子的外層繞組直接短路，因此繞組中存在電流，該電流在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下受到電磁力的作用，繼而產(chǎn)生驅(qū)動的電磁轉(zhuǎn)矩，帶動無槽轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動，假設(shè)瞬時旋轉(zhuǎn)角速度為Ω。假設(shè)無槽轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩為逆時針方向，則無槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)層繞組開始切割永磁磁鋼的磁通Φ2，該磁通經(jīng)由內(nèi)定子鐵心、空氣隙和無槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)鐵心形成閉合回路，且磁通Φ2不經(jīng)過輸出繞組。當無槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)層繞組以角速度Ω逆時針切割磁通Φ2時，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，無槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)層繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：e＝CeΦ2Ω(1)，式中Ce為與無槽轉(zhuǎn)子內(nèi)層繞組結(jié)構(gòu)相關(guān)的常數(shù)。根據(jù)右手定則，感應(yīng)電動勢e的方向如圖3所示，由于無槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)層繞組為短路連接，則繞組中產(chǎn)生短路電流i，且電流正比于感應(yīng)電動勢。該短路電流分別產(chǎn)生磁通Φ3和Φ4，假設(shè)磁路不飽和，則磁通Φ3和Φ4與短路電流成正比，且方向與電流符合右手螺旋定則。根據(jù)上述過程可知，磁通Φ3和Φ4與感應(yīng)電動勢e成正比，即：Φ3∝i∝eΦ4∝i∝e---(2).]]>由于磁通Φ3穿過內(nèi)定子鐵心、霍爾元件、空氣隙和無槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)鐵心后形成閉合回路，根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電勢為：EH∝Φ3(3)。聯(lián)立公式(3)、(2)、(1)可知：EH∝Ω(4)。即霍爾電勢EH與機組的瞬時旋轉(zhuǎn)角速度成正比。由于磁通Φ4穿過內(nèi)定子鐵心、輸出繞組、空氣隙和無槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)鐵心后形成閉合回路，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，輸出繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電勢為：eo=-NdΦ4dt---(5),]]>式中N為輸出繞組的有效匝數(shù)。聯(lián)立公式(5)、(2)、(1)可知：eo=∝dΦ4dt∝dΩdt---(6).]]>即輸出繞組的感應(yīng)電動勢eo與機組的瞬時旋轉(zhuǎn)角加速度成正比。本發(fā)明的一種交流伺服測角振動機組，交流伺服電動機和旋轉(zhuǎn)角振動檢測裝置共用無槽轉(zhuǎn)子，無需其他傳動部件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、噪聲低、運行平穩(wěn)等優(yōu)點；此外，機組中的旋轉(zhuǎn)角振動檢測裝置測量精度高，且無需滑環(huán)等信號引出裝置，能夠直接、同時將伺服電動機的瞬時旋轉(zhuǎn)角速度和角加速度信號輸出，無需微分電路對信號進行處理，具有較好的抗干擾能力和較高的信噪比。實施例不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制，但任何基于本發(fā)明的精神所作的改進，都應(yīng)在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3