CN102914407A - 一种转动惯量装置及其旋转工作电机的电源接线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转动惯量装置，包括负载组件、接线组件、待测电机固定支架和固定在该固定支架上的待测电机。负载组件包括支架、电机、传动机构和一对螺旋机构。传动机构将电机输出的扭矩分别传递给一对螺旋机构的丝杠。接线组件包括转轴、套设在转轴上的绝缘轴套和碳刷组件；转轴带动支架旋转。绝缘轴套上设有用于走线的走线部以及多个导电环，电机的多根电源引线一一对应地分别与该多个导电环的内表面焊接连接；碳刷组件的多个碳刷一一对应地分别接触多个导电环，且该多个碳刷与电机电源电连接。该装置转动惯量可连续变化，实时可控。本发明还公开了一种旋转工作电机的电源接线结构，解决了处于旋转工作状态的电机与外部电源的接线问题。

Description

一种转动惯量装置及其旋转工作电机的电源接线结构

技术领域

本发明涉及一种转动惯量负载试验装置及其旋转工作电机的电源接线结构。 

背景技术

目前，随着电力电子技术、电机控制技术等专业领域的发展，使电机的伺服系统在航空航天、数控机床、机器人纺织行业等领域得到了广泛的应用，而且还在不断地向更多的领域和行业渗透。但同时工业自动化设备对伺服系统动作的速度和精度都提出了更严格的要求。 

对于高精度伺服系统，其应用场合为时变惯量的运动控制场合，若系统不能根据系统转动惯量的变化实时调整控制参数，则伺服系统的控制性能将会受到较大的影响。所以说伺服系统转动惯量的快速准确辨识是伺服驱动器控制参数自整定过程中的重要环节。为了使伺服驱动器快速、高效地辨识负载的转动惯量，需要一个连续变化和实时可控的转动惯量装置作为“标尺”。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种转动惯量装置，该装置转动惯量可连续变化，实时可控。可根据用户的需求改变其值变化速率，该装置还具有体积小，构架清晰，拆卸方便，操作简单的特点。 

本发明所要解决的技术问题在于提供一种电机的电源接线结构，其能解决处于旋转工作状态的电机与外部电源的接线问题。 

本发明提供了一种转动惯量装置，包括： 

负载组件；该负载组件包括支架、电机、传动机构和一对螺旋机构；所述的一对螺旋机构分别位于所述电机的两侧，每一螺旋机构包括丝杠和套在该丝杠上的丝杠螺母；电机和一对丝杠均安装在所述的支架上，电机具有多根电源引线，所述的传动机构将电机输出的扭矩分别传递给电机两侧的一对丝杠，以驱动丝杠旋转；

接线组件，包括转轴、套设在所述转轴上的绝缘轴套和碳刷组件；所述的转轴的一端与负载组件的支架连接，并可带动该支架旋转；所述的绝缘轴套上设有用于走线的走线部以及多个导电环，所述电机的多根电源引线一一对应地分别与该多个导电环的内表面焊接连接；所述的碳刷组件包括多个碳刷以及用于支撑该多个碳刷的碳刷支撑装置，所述的多个碳刷一一对应地分别接触所述的多个导电环，且该多个碳刷与电机电源电连接；

待测电机固定架；

待测电机，该待测电机固定在待测电机固定架上，待测电机的输出轴与所述转轴的另一端连接。

本发明还提供了一种旋转工作电机的电源接线结构，包括： 

支架；

电机，安装在所述的支架上，该电机具有多根电源引线；

转轴，所述转轴的一端与所述支架连接，并可带动该支架旋转；

绝缘轴套，该绝缘轴套套设在所述转轴上，绝缘轴套上设有走线部和多个导电环，电机的多根电源引线布置在所述走线部内，并一一对应地分别与该多个导电环的内表面电连接；

碳刷组件，包括多个碳刷以及用于支撑该多个碳刷的碳刷支撑装置，所述的多个碳刷一一对应地分别接触所述的多个导电环，且该多个碳刷与电机电源电连接。

本发明的有益效果是： 

1、本发明的转动惯量装置可实现负载的转动惯量的连续变化和可控，不用进行离散点的拟合，能更好更直观的评估伺服电机内部的响应情况。另外，还具有体积小，拆卸方便等特点；

2、本发明的转动惯量装置以及电源接线结构利用碳刷与导电环的接触，使电机的电源引线导通，从而解决了处于旋转工作状态的电机与外部电源的接线问题。

附图说明

图1是根据本发明转动惯量装置一实施例的整体结构示意图。 

图2是根据本发明转动惯量装置的负载组件的一个实施例的结构示意图。 

图3是根据本发明转动惯量装置的接线组件的一个实施例的结构示意图。 

图4是根据本发明转动惯量装置的待测电机和待测电机固定架的一个实施例的结构示意图。 

图5是根据本发明一实施方式的转轴的结构示意图。 

图6是图5的C-C线剖面结构示意图。 

图7是根据本发明一实施方式的转轴与绝缘轴套的装配示意图。 

图8是根据本发明一实施方式的绝缘轴套的示意图。 

图9是根据本发明一实施方式的导电环的局部放大示意图。 

图10是根据本发明一实施方式的导电环和碳刷接触的局部放大示意图。。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。 

参考图1至图4。根据发明一实施例的转动惯量装置包括负载组件1、接线组件2、待测电机固定架3和待测电机4。 

负载组件1包括支架11、电机12、传动机构、一对螺旋机构和一对直线导轨机构。一对螺旋机构和一对直线导轨机构均分别位于电机12的两侧，每一螺旋机构包括丝杠141和套在该丝杠上的丝杠螺母142，每一直线导轨机构包括一直线导轨151和在该直线导轨上滑移的滑块152，一对滑块152分别与一对丝杠螺母142连接。电机12、一对丝杠141和一对直线导轨151均安装在支架11上。电机12具有多根电源引线，电源引线的数量与电机的种类有关，例如，对于三相电机而言，具有四根电源引线。传动机构将电机12输出的扭矩分别传递给电机两侧的一对丝杠141，以驱动丝杠旋转。在图中所示出的实施例中，传动机构包括设置在电机12的输出轴上的第一锥齿轮131、分别设置在一对丝杠141上的第二锥齿轮132和第三锥齿轮133。第一锥齿轮131分别与第二锥齿轮132和第三锥齿轮133啮合。优选的，第一锥齿轮131与第二锥齿轮132及第三锥齿轮133之间的减速比均为1.5。采用定减速比具有两个优点：一是减小电机转动体现在丝杠上的误差；二是可以减小电机12的转矩，减少负载额外的惯量。 

支架11包括顶板111、分别位于顶板两侧的一对侧板113、114以及与顶板相对设置的底板112。该一对侧板113、114的上端与顶板相连，下端与底板112相连。电机12固定在顶板111的顶壁上，该电机12的输出轴穿过顶板111。一对丝杠141分别可转动地设置在一对侧板113、114上，该一对丝杠141的一端分别穿过该一对侧板113、114，第二锥齿轮132和第三锥齿轮133分别安装在该一对丝杠的一端。一对直线导轨151固定在该一对侧板113、114的外壁上。支架11的材质可采用铝合金，以减小负载转动惯量的最小基数。 

结合图5至图9所示。接线组件2包括转轴21、套设在转轴21上的绝缘轴套22、转轴支撑装置、碳刷组件。转轴的一端与支架11的底板112连接，从而可带动该支架11一起旋转。绝缘轴套22上设有用于走线的走线部以及多个导电环222，电机的多根电源引线一一对应地分别与该多个导电环222的内表面焊接连接。导电环222例如可以是由铜箔制成，绝缘轴套可由尼龙材料制成，绝缘轴套可通过上下各一个卡簧固定在转轴21上，以便于拆卸。转轴支撑装置包括一基板231和用于支撑该基板231的支撑部件，该支撑部件由一对侧板233、234组成，侧板233、234的顶端与基板231连接，侧板233、234支撑在待测电机固定架3上。基板231设有一通孔232，通孔232内安装有轴承，转轴21穿套在该轴承上。转轴21在紧靠该轴承的位置处设有轴肩211。 

碳刷组件包括多个碳刷以及用于支撑该多个碳刷的碳刷支撑装置，多个碳刷一一对应地分别接触多个导电环222，且该多个碳刷与电机电源电连接。上述的接触可以是线接触或面接触。图10示出了其中一个导电环222和一个碳刷241接触的局部放大示意图。在图中所示的实施例中，碳刷支撑装置包括套设在转轴21外的碳刷导向筒242。碳刷导向筒242的上端与基板231连接。碳刷导向筒242的内壁上设有碳刷保持架（图中未示出），碳刷保持架可通过粘接的方式固定在碳刷导向筒的内壁上，多个碳刷设置在该碳刷保持架上。在碳刷导向筒242的侧壁上设有通孔244，电机电源的引线穿过通孔，并分别与多个碳刷电连接。转轴21上设有一转轴走线孔210，转轴走线孔的一端2101开口在位于基板231上方的转轴侧壁上，另一端2102开口在位于基板231下方的转轴侧壁上。绝缘轴套22的侧壁在与转轴走线孔的另一端开口2102相对应的位置处设有轴套走线孔223。绝缘轴套沿轴向方向间隔设有多个环状凸起225，多个导电环222一一对应地分别套在该多个环状凸起225上，导电环222的宽度大于环状凸起225的宽度。上述的走线部包括设置在每一环状凸起上的可走线的缺口22a以及由每相邻两个环状凸起之间的间隙形成的走线槽22b。利用上述的转轴走线孔210和轴套走线孔223，电机的电源引线可绕开基板231，便于走线。电源线从轴套走线孔223引出来，通过缺口22a分别向绝缘轴套上的多个走线槽22b引开，并分别与套在环状凸起上的导电环焊接连接。如图9所示，导电环的宽度略微比环状凸起的宽度要大，两端分别露出些许余量，便于焊电源线。在绝缘轴套上设置环状凸起有三个优点：1.增加各根电源引线之间的爬电距离；2.便于在上面安装与碳刷接触的导电环；3.各环状凸起的一段缺口形成的槽有利于引线走线。 

待测电机4固定在待测电机固定架3上，待测电机4的输出轴通过联轴器5与转轴21的另一端连接，以驱动转轴21转动。转轴21带动支架11以及固定在支架11上的电机12、传动机构、一对螺旋机构和一对直线导轨机构一同旋转。与此同时，绝缘轴套22也随转轴21一同转动。通过电机12驱动一对丝杠141转动，带动丝杠螺母142以及滑块152平移，就可实现使负载转动惯量连续变化及可控的目的了。 

本发明同时也公开了一种旋转工作电机的电源接线结构，包括支架11、安装在支架11上的电机12、转轴21、绝缘轴套22以及碳刷组件。电机12具有多根电源引线。转轴21的一端与支架11连接，并可带动该支架11旋转。绝缘轴套22套设在转轴21上，绝缘轴套22上设有走线部和多个导电环222，电机的多根电源引线一一对应地分别与该多个导电环222的内表面电连接。碳刷组件包括多个碳刷以及用于支撑该多个碳刷的碳刷支撑装置，多个碳刷一一对应地分别接触多个导电环222，且该多个碳刷与电机电源电连接。 

绝缘轴套22沿轴向方向间隔设有多个环状凸起225，多个导电环222一一对应地分别套在该多个环状凸起225上，导电环222的宽度大于环状凸起225的宽度。上述的走线部包括设置在每一环状凸起225上的可走线的缺口22a以及由每相邻两个环状凸起之间的间隙形成的走线槽22b。 

Claims (10)

1.一种转动惯量装置，其特征在于，包括：

负载组件；该负载组件包括支架、电机、传动机构和一对螺旋机构；所述的一对螺旋机构分别位于所述电机的两侧，每一螺旋机构包括丝杠和套在该丝杠上的丝杠螺母；电机和一对丝杠均安装在所述的支架上，电机具有多根电源引线，所述的传动机构将电机输出的扭矩分别传递给电机两侧的一对丝杠，以驱动丝杠旋转；

接线组件，包括转轴、套设在所述转轴上的绝缘轴套和碳刷组件；所述的转轴的一端与负载组件的支架连接，并可带动该支架旋转；所述的绝缘轴套上设有用于走线的走线部以及多个导电环，所述电机的多根电源引线一一对应地分别与该多个导电环的内表面焊接连接；所述的碳刷组件包括多个碳刷以及用于支撑该多个碳刷的碳刷支撑装置，所述的多个碳刷一一对应地分别接触所述的多个导电环，且该多个碳刷与电机电源电连接；

待测电机固定架；

待测电机，该待测电机固定在待测电机固定架上，待测电机的输出轴与所述转轴的另一端连接。

2.如权利要求1所述的转动惯量装置，其特征在于，还包括一对直线导轨机构，该一对直线导轨机构分别位于所述电机的两侧，每一直线导轨机构包括一直线导轨和在该直线导轨上滑移的滑块；该一对直线导轨均安装在所述的支架上，该一对滑块分别与一对丝杠螺母连接。

3.如权利要求2所述的转动惯量装置，其特征在于，所述的传动机构包括设置在所述负载组件的电机的输出轴上的第一锥齿轮、分别设置在一对丝杠上的第二锥齿轮和第三锥齿轮；所述的第一锥齿轮分别与第二锥齿轮和第三锥齿轮啮合。

4.如权利要求3所述的转动惯量装置，其特征在于，所述的支架包括顶板、分别位于所述顶板两侧的一对侧板以及与所述顶板相对设置的底板；该一对侧板的上端与顶板相连，下端与底板相连；

所述负载组件的电机固定在所述的顶板的顶壁上，该电机的输出轴穿过顶板；所述的一对丝杠分别可转动地设置在所述的一对侧板上，该一对丝杠的一端分别穿过该一对侧板，所述的第二锥齿轮和第三锥齿轮分别安装在该一对丝杠的一端；所述的一对直线导轨固定在该一对侧板的外壁上；所述转轴的一端与所述底板连接。

5.如权利要求1所述的转动惯量装置，其特征在于，所述的接线组件还包括一转轴支撑装置，所述的转轴支承装置包括一基板和用于支撑该基板的支撑部件，所述的支撑部件支撑在所述的待测电机固定架上；

该基板设有一通孔，所述通孔内安装有轴承，所述的转轴穿套在该轴承上。

6.如权利要求5所述的转动惯量装置，其特征在于，所述的碳刷支撑装置包括套设在所述转轴外的碳刷导向筒；所述碳刷导向筒的上端与所述基板连接，碳刷导向筒的内壁上设有碳刷保持架，所述的多个碳刷设置在该碳刷保持架上；在碳刷导向筒的侧壁上设有通孔，电机电源的引线穿过所述通孔，并分别与多个碳刷电连接。

7.如权利要求6所述的转动惯量装置，其特征在于，

所述转轴上设有一转轴走线孔；所述转轴走线孔的一端开口在位于所述基板上方的转轴侧壁上，另一端开口在位于所述基板下方的转轴侧壁上；

所述绝缘轴套的侧壁在与转轴走线孔的另一端开口相对应的位置处设有轴套走线孔；所述绝缘轴套沿轴向方向间隔设有多个环状凸起，所述的多个导电环一一对应地分别套在该多个环状凸起上，导电环的宽度大于环状凸起的宽度；所述的走线部包括设置在每一环状凸起上的可走线的缺口以及由每相邻两个环状凸起之间的间隙形成的走线槽。

8.如权利要求1所述的转动惯量装置，其特征在于，所述的待测电机通过联轴器与所述转轴的另一端连接。

9.一种旋转工作电机的电源接线结构，其特征在于，包括：

支架；

电机，安装在所述的支架上，该电机具有多根电源引线；

转轴，所述转轴的一端与所述支架连接，并可带动该支架旋转；

绝缘轴套，该绝缘轴套套设在所述转轴上，绝缘轴套上设有走线部和多个导电环，电机的多根电源引线布置在所述走线部内，并一一对应地分别与该多个导电环的内表面电连接；

碳刷组件，包括多个碳刷以及用于支撑该多个碳刷的碳刷支撑装置，所述的多个碳刷一一对应地分别接触所述的多个导电环，且该多个碳刷与电机电源电连接。

10.如权利要求9所述的电源接线结构，其特征在于，所述绝缘轴套沿轴向方向间隔设有多个环状凸起，所述的多个导电环一一对应地分别套在该多个环状凸起上，导电环的宽度大于环状凸起的宽度；所述的走线部包括设置在每一环状凸起上的可走线的缺口以及由每相邻两个环状凸起之间的间隙形成的走线槽。

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