本發(fā)明涉及一種直流伺服測速機組，更具體的是涉及一種電動機和測速機共用同一定子和轉(zhuǎn)子的永磁式一體化直流伺服測速機組。

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。其中角速度信息是伺服電動機的重要參數(shù)，通過對角速度的測量，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。

目前常用的直流伺服測速機組，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)，其中電動機的定子磁場對其轉(zhuǎn)子繞組進行作用，驅(qū)動伺服電機轉(zhuǎn)動；測速機的轉(zhuǎn)子繞組切割其定子磁場，產(chǎn)生與機組旋轉(zhuǎn)角速度對應(yīng)的電信號。因此，測速機組的整體形狀多為細長型，體積較大，且測速機組的制造成本也較高。

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，提出了一種新型永磁式直流伺服測速機組。

本發(fā)明的目的采取下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種新型永磁式直流伺服測速機組，包括轉(zhuǎn)軸、左電刷及支架、左換向器、左絕緣套筒、右電刷及支架、右換向器、右絕緣套筒、外定子鐵心、永磁磁鋼、無槽轉(zhuǎn)子、內(nèi)定子鐵心、機殼、前后端蓋及配套軸承；

所述左電刷支架固定在前端蓋內(nèi)側(cè)，左電刷固定在左電刷支架上，左電刷與左換向器相接觸；

所述左換向器固定在左絕緣套筒上，左絕緣套筒固定在轉(zhuǎn)軸的一端，可跟隨轉(zhuǎn)軸一同轉(zhuǎn)動；

所述右電刷支架固定在后端蓋內(nèi)側(cè)，右電刷固定在右電刷支架上，右電刷與右換向器相接觸；

所述右換向器固定在右絕緣套筒上，右絕緣套筒固定在轉(zhuǎn)軸的一端，可跟隨轉(zhuǎn)軸一同轉(zhuǎn)動；

所述無槽轉(zhuǎn)子包括鐵心及內(nèi)、外雙層繞組，采用固化一體式設(shè)計，其中外層繞組與左換向器連接，內(nèi)層繞組與右換向器相連；

所述無槽轉(zhuǎn)子為杯形結(jié)構(gòu)，無槽轉(zhuǎn)子的杯底與轉(zhuǎn)軸固定，可跟隨轉(zhuǎn)軸一同轉(zhuǎn)動；

所述無槽轉(zhuǎn)子的杯體置于內(nèi)、外定子鐵心的空氣隙之間；

所述外定子鐵心固定在機殼內(nèi)側(cè)，且設(shè)有磁鋼安裝槽；

所述外內(nèi)子鐵心固定在機殼內(nèi)側(cè)，且設(shè)有磁鋼安裝槽；

所述永磁磁鋼分別安裝在內(nèi)、外定子鐵心的磁鋼安裝槽中；

所述內(nèi)定子鐵芯設(shè)有中心通孔；

所述轉(zhuǎn)軸依次穿過前端蓋軸承、左絕緣套筒、無槽轉(zhuǎn)子、內(nèi)定子鐵心的中心通孔、右絕緣套筒和后端蓋軸承，通過前、后端蓋與機殼固定；

所述內(nèi)、外定子鐵心中的永磁磁鋼，在機組內(nèi)部產(chǎn)生的磁場為兩極磁場；

所述左、右電刷的個數(shù)同為兩個，安裝在永磁磁鋼形成的磁場的幾何中性線位置；

所述無槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)、外層繞組分別固定在其鐵心的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。

本發(fā)明的有益效果：一種新型永磁式直流伺服測速機組，運行時定子內(nèi)永磁磁鋼形成的磁場直接作用在轉(zhuǎn)子繞組上，可以同時產(chǎn)生驅(qū)動伺服電動機運轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩和與機組瞬時旋轉(zhuǎn)角速度對應(yīng)的電信號。由于伺服電動機和測速發(fā)電機共用同一定子和同一轉(zhuǎn)子，因此相比傳統(tǒng)的直流伺服測速機組，結(jié)構(gòu)更加緊湊、體積更小、成本更低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種新型永磁式直流伺服測速機組的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的一種新型永磁式直流伺服測速機組的A-A截面圖；

圖3為本發(fā)明的一種新型永磁式直流伺服測速機組的工作原理圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖進一步描述本發(fā)明的一種新型永磁式直流伺服測速機組的實施。

如圖1、圖2所示，一種新型永磁式直流伺服測速機組，包括轉(zhuǎn)軸1、前端蓋軸承2、前端蓋3、左絕緣套筒4、左換向器5、左電刷6、左電刷支架7、機殼8、外定子鐵心9、永磁磁鋼10、無槽轉(zhuǎn)子11、內(nèi)定子鐵心12、永磁磁鋼13、后端蓋14、右電刷支架15、右電刷16、右換向器17、右絕緣套筒18和后端蓋軸承19；

所述左電刷支架7固定在前端蓋3的內(nèi)側(cè)，左電刷6固定在左電刷支架7上，左電刷6與左換向器5相接觸；

所述左換向器5固定在左絕緣套筒4上，左絕緣套筒4固定在轉(zhuǎn)軸1的一端，可跟隨轉(zhuǎn)軸1一同轉(zhuǎn)動；

所述右電刷支架15固定在后端蓋14的內(nèi)側(cè)，右電刷16固定在右電刷支架15上，右電刷16與右換向器17相接觸；

所述右換向器17固定在右絕緣套筒18上，右絕緣套筒18固定在轉(zhuǎn)軸1的一端，可跟隨轉(zhuǎn)軸1一同轉(zhuǎn)動；

所述無槽轉(zhuǎn)子11包括鐵心及內(nèi)外雙層繞組，采用固化一體式設(shè)計，其中外層繞組與左換向器5連接，內(nèi)層繞組與右換向器17相連；

所述無槽轉(zhuǎn)子11為杯形結(jié)構(gòu)，無槽轉(zhuǎn)子11的杯底與轉(zhuǎn)軸1固定，可跟隨轉(zhuǎn)軸1一同轉(zhuǎn)動；

所述無槽轉(zhuǎn)子11的杯體置于內(nèi)定子鐵心12和外定子鐵心9之間的空氣隙中；

所述外定子鐵心9固定在機殼8的內(nèi)側(cè)，且設(shè)有磁鋼安裝槽；

所述外內(nèi)子鐵心12固定在機殼8的內(nèi)側(cè)，且設(shè)有磁鋼安裝槽；

所述永磁磁鋼10安裝在外定子鐵心9的磁鋼安裝槽中，永磁磁鋼13安裝在內(nèi)定子鐵心12的磁鋼安裝槽中；

所述內(nèi)定子鐵芯12設(shè)有中心通孔；

所述轉(zhuǎn)軸1依次穿過前端蓋軸承2、左絕緣套筒4、無槽轉(zhuǎn)子11、內(nèi)定子鐵心12的中心通孔、右絕緣套筒18和后端蓋軸承19，通過前端蓋3和后端蓋14與機殼8固定；

所述內(nèi)定子鐵心12中的永磁磁鋼13，以及外定子鐵心9中的永磁磁鋼10，在機組內(nèi)部產(chǎn)生的磁場為兩極磁場；

所述左電刷6和右電刷16的個數(shù)同為兩個，安裝在永磁磁鋼10和13形成的磁場的幾何中性線位置；

所述無槽轉(zhuǎn)子11的內(nèi)、外層繞組分別固定在其鐵心的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。

圖3為本發(fā)明的一種新型永磁式直流伺服測速機組的工作原理圖：

內(nèi)、外定子鐵心中的永磁磁鋼產(chǎn)生的磁場方向如圖3所示，假設(shè)該恒定磁通為Φ₁。當(dāng)直流電流I經(jīng)過左電刷、左換向片和無槽轉(zhuǎn)子外層繞組形成閉合回路時，根據(jù)直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩公式可知，無槽轉(zhuǎn)子受到的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩為：

T＝C_TΦ₁I (1)，

式中C_T為與無槽轉(zhuǎn)子外層繞組結(jié)構(gòu)相關(guān)的常數(shù)。

假設(shè)無槽轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩為順時針方向，即此時無槽轉(zhuǎn)子為順時針旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)無槽轉(zhuǎn)子順時針旋轉(zhuǎn)時，假設(shè)角速度為Ω，則無槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)層繞組會以該角速度切割恒定磁通Φ₁，如圖3所示。則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，無槽轉(zhuǎn)子內(nèi)層繞組切割磁通Φ₁產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：

e＝C_eΦ₁Ω (2)，

式中C_e為與無槽轉(zhuǎn)子內(nèi)層繞組結(jié)構(gòu)相關(guān)的常數(shù)。

由公式(2)可知，無槽轉(zhuǎn)子內(nèi)層繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與機組的角速度Ω成正比。

無槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)層繞組通過右換向器與右電刷相連，即可以通過右電刷將測速機組的角速度信號引出。

本發(fā)明的一種新型永磁式直流伺服測速機組，運行時定子內(nèi)永磁磁鋼形成的磁場直接作用在轉(zhuǎn)子繞組上，可以同時產(chǎn)生驅(qū)動伺服電動機運轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩和與機組瞬時旋轉(zhuǎn)角速度對應(yīng)的電信號。由于伺服電動機和測速發(fā)電機共用同一定子和同一轉(zhuǎn)子，因此相比傳統(tǒng)的直流伺服測速機組，結(jié)構(gòu)更加緊湊、體積更小、成本更低。

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)。