本發(fā)明涉及一種交流伺服測(cè)速機(jī)組，更具體的是涉及一種新型一體式交流伺服測(cè)速機(jī)組。

背景技術(shù)：

伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件，將輸入的電壓信號(hào)變換為轉(zhuǎn)軸的角位移或者角速度輸出。伺服電動(dòng)機(jī)按照電源性質(zhì)的不同，可以分為直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)。其中瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)角速度信息是伺服電動(dòng)機(jī)的重要參數(shù)，通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)角速度的測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，并根據(jù)生產(chǎn)要求對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。

目前常采用交流伺服測(cè)速機(jī)組，其制作工藝一般為伺服電動(dòng)機(jī)和測(cè)速機(jī)共用同一個(gè)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(cè)速機(jī)組的整體形狀多為細(xì)長(zhǎng)型，體積較大，機(jī)組的制造成本較高。此外，機(jī)組中采用的測(cè)速發(fā)電機(jī)為交流測(cè)速發(fā)電機(jī)，運(yùn)行時(shí)輸出特性存在非線性誤差，主要原因是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的脈振磁場(chǎng)，以及杯型轉(zhuǎn)子存在漏抗，除此之外，由于交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)的兩相定子繞組不完全垂直，或是氣隙不均，磁路不對(duì)稱，亦或是空心杯轉(zhuǎn)子的壁厚不均以及制造杯型轉(zhuǎn)子的材料不均，都會(huì)造成一定的剩余電壓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種新型一體式交流伺服測(cè)速機(jī)組。

本發(fā)明的目的采取下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種新型一體式交流伺服測(cè)速機(jī)組，包括轉(zhuǎn)軸、銅套、內(nèi)定子鐵心、永磁磁鋼、霍爾元件、無(wú)槽轉(zhuǎn)子、隔磁枕套、外定子鐵心、激磁繞組、機(jī)殼、前后端蓋和配套軸承；

所述轉(zhuǎn)軸依次穿過(guò)前端蓋軸承、無(wú)槽轉(zhuǎn)子、銅套中心孔和后端蓋軸承，分別通過(guò)前、后端蓋與機(jī)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)，且設(shè)有夾槽；

所述永磁磁鋼固定在內(nèi)定子鐵心的夾槽中；

所述霍爾元件固定在內(nèi)定子鐵心的夾槽中；

所述永磁磁鋼和霍爾元件的安裝位置在空間上錯(cuò)開(kāi)90°角；

所述外定子鐵心固定在機(jī)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)槽轉(zhuǎn)子的鐵心中，將無(wú)槽轉(zhuǎn)子的鐵心分為內(nèi)、外兩層；

所述霍爾元件為兩片，安裝位置在空間上錯(cuò)開(kāi)180°角；

所述永磁磁鋼為兩片，安裝位置在空間上錯(cuò)開(kāi)180°角；

所述兩相激磁繞組的安裝位置在空間上錯(cuò)位對(duì)稱排列，且分別通入兩相錯(cuò)開(kāi)90°電角度的交流電壓。

本發(fā)明的有益效果：一種新型一體式交流伺服測(cè)速機(jī)組，交流伺服電動(dòng)機(jī)與測(cè)速裝置共用同一無(wú)槽杯形轉(zhuǎn)子，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)；此外，測(cè)速裝置能夠直接輸出機(jī)組的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)角速度信號(hào)，線性誤差小，且不存在剩余電壓。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種新型一體式交流伺服測(cè)速機(jī)組的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的一種新型一體式交流伺服測(cè)速機(jī)組的A-A截面圖；

圖3為本發(fā)明的一種新型一體式交流伺服測(cè)速機(jī)組的工作原理圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的一種新型一體式交流伺服測(cè)速機(jī)組的實(shí)施。

如圖1、圖2所示，一種新型一體式交流伺服測(cè)速機(jī)組，包括轉(zhuǎn)軸1、前端蓋軸承2、前端蓋3、機(jī)殼4、外定子鐵心5、激磁繞組6、無(wú)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、霍爾元件13和內(nèi)定子鐵心14；

所述轉(zhuǎn)軸1依次穿過(guò)前端蓋軸承2、無(wú)槽轉(zhuǎn)子7、銅套10的中心孔和后端蓋軸承11，分別通過(guò)前端蓋3和后端蓋12與機(jī)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)，且設(shè)有夾槽；

所述永磁磁鋼9固定在內(nèi)定子鐵心14的夾槽中；

所述霍爾元件13固定在內(nèi)定子鐵心14的夾槽中；

所述永磁磁鋼9和霍爾元件13的安裝位置在空間上錯(cuò)開(kāi)90°角；

所述外定子鐵心5固定在機(jī)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)槽轉(zhuǎn)子7的鐵心中，將無(wú)槽轉(zhuǎn)子7的鐵心分為內(nèi)、外兩層；

所述霍爾元件13為兩片，分別為1301和1302，兩片霍爾元件的安裝位置在空間上錯(cuò)開(kāi)180°角；

所述永磁磁鋼9為兩片，分別為901和902，兩片永磁磁鋼的安裝位置在空間上錯(cuò)開(kāi)180°角；

所述兩相激磁繞組601-604和605-608的安裝位置在空間上錯(cuò)位對(duì)稱排列，且分別通入兩相錯(cuò)開(kāi)90°電角度的交流電壓。

圖3為本發(fā)明的一種新型一體式交流伺服測(cè)速機(jī)組的工作原理圖：

根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)的工作原理可知，當(dāng)兩相對(duì)稱的激磁繞組，通入兩相對(duì)稱的交流電壓時(shí)，會(huì)在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。根據(jù)圖3所示的激磁繞組結(jié)構(gòu)，形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為對(duì)稱的四個(gè)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(wú)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(chǎng)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，無(wú)槽轉(zhuǎn)子的外層繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于無(wú)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(chǎng)的作用下受到電磁力的作用，繼而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)的電磁轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)無(wú)槽轉(zhuǎn)子開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，假設(shè)瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)角速度為Ω。

假設(shè)無(wú)槽轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩為逆時(shí)針?lè)较颍瑒t無(wú)槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)層繞組開(kāi)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(wú)槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)鐵心形成閉合回路，且磁通Φ₂不經(jīng)過(guò)霍爾元件。

當(dāng)無(wú)槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)層繞組以角速度Ω逆時(shí)針切割磁通Φ₂時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，無(wú)槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)層繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：

e＝C_eΦ₂Ω (1)，

式中C_e為與無(wú)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(dòng)勢(shì)e的方向如圖3所示，由于無(wú)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(dòng)勢(shì)。該短路電流產(chǎn)生的磁通為Φ₃，假設(shè)磁路不飽和，則磁通Φ₃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(guò)程可知，磁通Φ₃與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e成正比，即：

Φ₃∝i∝e (2)。

由于磁通Φ₃穿過(guò)內(nèi)定子鐵心、霍爾元件、空氣隙和無(wú)槽轉(zhuǎn)子的內(nèi)鐵心后形成閉合回路，所以此時(shí)霍爾元件會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)：

E_H∝Φ₃ (3)。

聯(lián)立公式(3)和公式(2)可知，霍爾電勢(shì)E_H與機(jī)組的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)角速度Ω成正比。

當(dāng)無(wú)槽轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，由于永磁磁鋼形成的磁通量Φ₂不穿過(guò)霍爾元件，因此霍爾元件不會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)，即不存在剩余電壓。

本發(fā)明的一種新型一體式交流伺服測(cè)速機(jī)組，交流伺服電動(dòng)機(jī)與測(cè)速裝置共用同一無(wú)槽杯形轉(zhuǎn)子，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)；此外，測(cè)速裝置能夠直接輸出機(jī)組的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)角速度信號(hào)，線性誤差小，且不存在剩余電壓。

實(shí)施例不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，但任何基于本發(fā)明的精神所作的改進(jìn)，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。