CN103633758B - 隔振型编织机用伺服电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及伺服电机。一种隔振型编织机用伺服电机，包括电机本体，电机本体包括外壳、位于外壳内的定子和位于定子内的转子，转子包括转轴，转子还包括套设在转轴上的环形多极充磁磁钢，磁钢为一体结构，外壳设有隔振座，隔振座包括从上而下依次分布的浮筏和基座，浮筏和基座之间、以及浮筏和外壳之间都通过隔振器进行连接。本发明提供了一种磁钢安装方便、磁钢安装过程中不会产生破碎现象且隔振效果好的隔振型编织机用伺服电机，解决了现有的编织机用伺服电机磁钢由多片组成并通过粘贴方式固定到转轴上所存在的安装不便、容易产生磁钢破碎、安装在纺织设备上会产生振动而干涉纺织机的工作的问题。

Description

隔振型编织机用伺服电机

技术领域

本发明涉及伺服电机，尤其涉及一种隔振型编织机用伺服电机。

背景技术

伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件转动的电机。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类。

现有的编织机用伺服电机转子的结构形式为在转轴上固定转子铁心片，然后将多片磁钢粘在转子铁心片上，磁钢沿转轴的周向分布。在中国专利号为2009201602953、授权公告日为2010年5月19日、名称为“一种油田抽油机用永磁同步电机转子一体式冲片”的专利文件中即公开了现有的磁钢和转轴连接结构方式。

纺织用伺服电机磁钢现有的结构及连接方式存在以下不足：磁钢由多片构成通过以环形粘结而分布在转轴的周向，存在粘贴偏差大，造成磁极不对称及上下位置偏差、磁力分布不均匀等现象，影响电机性能及造成电磁噪音；磁钢粘贴工艺繁杂，且需要借助工装固定，耗费较多人工。磁钢磁力强尤其是钕铁硼磁钢，多片磁钢粘贴时容易造成磁钢相吸撞击导致磁钢破损的现象。

现有的纺织用伺服电机还存在以下不足：隔振效果差，安装在纺织设备上时会导致设备产生振动而干扰纺织机的工作；定子（线圈所在）所产生的热量不但没有进行合理的回收利用、而且需要耗费电去驱动风扇进行散热，因此现有的直流无刷电机还存在能耗高的问题。

发明内容

本发明提供了一种磁钢安装方便、磁钢安装过程中不会产生破碎现象且隔振效果好的隔振型编织机用伺服电机，解决了现有的编织机用伺服电机磁钢由多片组成并通过粘贴方式固定到转轴上所存在的安装不便、容易产生磁钢破碎、安装在纺织设备上会产生振动而干涉纺织机的工作的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种隔振型编织机用伺服电机，包括电机本体，所述电机本体包括外壳、位于外壳内的定子和位于定子内的转子，所述转子包括转轴，所述转子还包括套设在转轴上的环形多极充磁磁钢，所述磁钢为一体结构，所述外壳设有隔振座，所述隔振座包括从上而下依次分布的浮筏和基座，所述浮筏和所述基座之间、以及所述浮筏和所述外壳之间都通过隔振器进行连接。由于将构成电机磁极的多片磁钢设计为一体结构的环形、多极充磁形成磁极，从而无需转子铁心片进行粘结固定，直接将磁钢套设在转子上即可。因此安装方便、不存在磁钢片的磁力导致碰撞破碎的现象，也不会产生粘结而导致的偏差、磁极不对称、磁力分布不均匀时现象、能有效提高电机整体性能及改善电磁噪音。此种磁钢装配工艺简单，用压机将磁钢与转子紧配或粘贴在一起即可，提升了生产效率，降低生产成本。在外壳上设置隔振座，使用时通过将基座固定在纺织机机架上的方式将本发明固定。隔振座的设置能够降低使用时电机本体产生的振动传递给同纺织机机架，从而避免电机的振动干涉纺织机的工作。

作为优选，所述隔振器包括竖置的隔振弹簧和竖置的支撑杆，所述支撑杆设有若干可水平伸缩而插入所述隔振弹簧的弹簧圈之间的托杆，所述托杆沿上下方向分布，所述隔振弹簧的下端通过所述托杆同所述支撑杆连接在一起。使用时，当电机本体的振动频率同位于电机本体和浮筏之间的隔振器的固有频率相同时、则调整该隔振器的频率而防止该隔振器产生共振；当浮筏的振动频率同位于阀体和基座之间的隔振器的固有频率相同时、则调整该隔振器的频率同浮筏的振动频率不同而防止该隔振器产生共振。隔振器的频率的调整方法为：因隔振弹簧振动过程中仅位于插入的托杆的上方的弹簧圈参与振动（以即仅位于插入的托杆的上方的弹簧圈为有效的弹簧圈），通过使不同的托杆插入到隔振弹簧的弹簧圈之间来改变隔振弹簧的有效圈数，从而实现对隔振弹簧振动频率的改变、实现对隔振器的调频作用。实现了隔振器的调频，能够有效避免产生共振，且该结构调频时方便。

作为优选，所述托杆设有托杆缩进弹簧，所述支撑杆为管状结构，所述托杆穿设于所述支撑杆，所述支撑杆内设有可升降的托杆顶出块。托杆内端被托杆顶出块顶住、则托杆外端插在隔振弹簧内，否则在缩进弹簧的作用下、托杆的外端不插在隔振弹簧内。伸缩托杆时方便省力。

本发明还包括电连接在一起的第一振动频率检测装置、第二振动频率检测装置和控制单元，所述隔振器还包括顶出块升级电机；所述控制单元用于当隔振器产生共振时通过顶出块升级电机去驱动托杆顶出块升降以更换插入隔振弹簧中的托杆而达到改变隔振弹簧的有效圈数来实现隔振弹簧的固有振动频率的改变、从而避免产生共振。实现了自动调频以避免产生共振。

作为优选，所述浮筏包括壳体和位于壳体内的吸能撑架，所述壳体的前后左右侧面上设有形变引导孔，所述吸能撑架包括沿上下方向分布的上基板、中基板和下基板，上基板和中基板之间设有若干上斜支撑板，上基板、中基板和上斜支撑板之间围成沿水平方向延伸的上形变通道，下基板和中基板之间设有若干下斜支撑板，下基板、中基板和下斜支撑板之间围成下形变通道，下变形通道的延伸方向和上变形通道的延伸方向相同。使得浮筏为板状结构的情况下既保证了浮筏的结构强度、又保证了整体弯曲和扭转的强度，同时减轻了浮筏的重量，节省了材料,让隔振器的设计具有了更大的灵活性，以提高浮筏的隔振效果。因此本结构的浮筏既具有板式浮筏的结构紧凑、占用空间小、外观简洁的优点，又具有桁架式浮筏隔振效果好的优点。

作为优选，所述上斜支撑板和下斜支撑板都为波纹板，所述上斜支撑板和下斜支撑板上的波纹的纹槽的延伸方向和上变形通道的延伸方向相同。能够提高吸能撑架的吸能效果。

作为优选，所述上形变通道和下形变通道的两端设有端盖，所述上斜支撑板中位于所述相邻上形变通道之间的上斜支撑板、所述下斜支撑板中位于所述相邻下形变通道之间的下斜支撑板、以及中基板位于相邻的上形变通道和下形变通道之间的部位上都设有阻尼通道，所述上形变通道和下形变通道内都填充有液体。浮筏受到振动冲击而产生变形时会促使液体经阻尼通道在不同的形变通道之间往复流动，液体和阻尼通道产生摩擦而将振动能量转变为热能，从而起到隔振作用。

作为优选，所述上变形通道和下变形通道内设有悬浮在所述液体内的吸能杆，所述吸能杆的延伸方向和所述上形变通道的延伸方向相同。当浮筏受到高频低幅振动时，则形变通道不会产生变形，不变形则液体不会在阻尼通道内流动，故高频低幅振动不容易被消除掉。此时吸能杆会产生晃动而同液体产生摩擦、从而对高频低幅振动能量进行有效的消除。能够进一步提高本发明的吸能隔振效果。

本发明还包括给电机本体散热用的散热风扇和驱动散热风扇的温差发电管，所述温差发电管的高温端同所述电机本体连接在一起。安装温差发电管来吸收电机本体所产生的热量进行发电并驱动散热风扇以对电机本体进行降温，对电机本体所产生的热量得到了回收利用，不需要另行耗电去对电机本体进行散热从而起到降低能耗的作用。传统的通过外供电去驱动散热风扇进行散热的方式由于为只要电机起动则就给散热风扇供电而对电机本体进行散热、就算电机本体温度不高即不需要散热时散热风扇仍旧进行运转，因此不但能耗高、而且会导致散热风扇寿命缩短。采用本技术方案时，只有当电机本体的温度高时才会在温差发电管的高低温端产生温差而发电，有了电后散热风扇才会转动，散热和温差放电管对电机本体的吸热双重途径来降低电机本体的温度即散热降温，如果温度低后即不需要散热时，温差放电管不产生电（即不会发电）、散热风扇则自动因缺电而停止，因此还能够起到延长散热风扇寿命的作用。

作为优选，所述温差发电管的高温端设有包裹住所述定子的吸热腔，所述吸热腔的外表面覆盖有绝热层，所述温差发电管的低温端同所述外壳连接在一起。实现了以紧凑的结构安装温差发电管、且对电机本体（定子为线圈所在，为电机本体的热源）温度的上升能够及时快速响应，响应及时则对电机本体的防护效果好，电机本地不会产生因为散热不及时而烧毁的现象。

本发明具有下述优点：安装方便、不存在磁钢片的磁力导致碰撞破碎的现象，也不会产生粘结而导致的偏差、磁极对称、磁力分布均匀、能有效提高电机整体性能及改善电磁噪音、能提升生产效率，降低生产成本；由于设置有隔振座，避免电机的振动干涉纺织机的工作。

附图说明

图1为本发明实施例一的正视示意图。

图2为图1中A处的局部放大示意图。

图3为图2中B处的局部放大示意图。

图4为实施例一中的吸能撑架的正视示意图。

图5为图4中C处的局部放大示意图。

图6为实施例一中的电机本体的剖视示意图。

图7为本发明实施例二中的吸能撑架的正视示意图。

图8为图7中D处的局部放大示意图。

图中：电机本体1、外壳11、定子12、转子13、转轴131、磁钢132、导条通孔1321、导条133、端板134、轴承14、第一振动频率检测装置15、编码器2、散热风扇3、隔振器4、隔振弹簧41、竖置的支撑杆42、顶出块升降电机43、上连接头44、下连接头45、托杆顶出块46、上导入面461、下导入面462、螺杆47、托杆48、托杆缩进弹簧49、温差发电管5、吸热腔51、绝热层52、出风管53、护罩6、送风管61、基座7、浮筏8、壳体81、形变引导孔811、吸能撑架82、上基板821、中基板822、下基板823、上斜支撑板824、上形变通道825、下斜支撑板826、下形变通道827、波纹的纹槽828、端盖829、阻尼通道820、第二振动频率检测装置83、吸能杆84、翻滚槽841、控制单元9。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一，参见图1，一种隔振型编织机用伺服电机，包括电机本体1。电机本体1包括外壳11和转轴131。外壳11的右端连接有护罩6。转轴131从外壳的左端伸出外壳11。

外壳11设置了隔振座。隔振座包括从上而下依次分布的浮筏8和基座7。外壳11通过若干个隔振器4连接在浮筏8上。浮筏8通过若干个隔振器4连接在基座7上。具体为隔振器4有8个（图中只能看到4个）。8个隔振器4中的4个隔振器用于将机外壳11支撑在浮筏8上、另外4个隔振器用于将浮筏8支撑在基座7上。连接外壳11和浮筏8的隔振器同连接浮筏8和基座7的隔振器错开。能够减小外壳11和基座7之间的宽频振动传递。

外壳11设有第一振动频率检测装置15。第一振动频率检测装置15用于检测电机本体1所产生的振动的频率。第一振动频率检测装置15为现有的检测频率的装置。第一振动频率检测装置15和控制单元9电连接在一起。

浮筏8设有第二振动频率检测装置83。第二振动频率检测装置83用于检测浮筏8受到振动时所产生的振动的频率。第二振动频率检测装置83和第一振动频率检测装置15的结构相同。第二振动频率检测装置83和控制单元9电连接在一起。浮筏8为板状结构。浮筏8包括壳体81和位于壳体内的吸能撑架82。壳体81的前后左右侧面上设有形变引导孔811。形变引导孔811为椭圆孔。为椭圆孔的有益效果为：对壳体变形时的引导效果好。形变引导孔811所在椭圆的长轴沿水平方向延伸。沿水平方向延伸的有益效果为：能够提高壳体壳的吸能效果。

隔振器4包括竖置的隔振弹簧41、竖置的支撑杆42、顶出块升降电机43、上连接头44和下连接头45。隔振弹簧41的上端同上连接头44连接在一起。隔振弹簧41套设在支撑杆42上。隔振弹簧41为压簧。支撑杆42的下端同下连接头45连接在一起。顶出块升降电机43固定在支撑杆42的上端部。顶出块升降电机43和控制单元9电连接在一起。

浮筏和基座二者同隔振器的连接方式同外壳和浮筏二者同隔振器的连接方式相同。以下就外壳和浮筏二者同隔振器的连接方式作具体说明。

参见图2，下连接头45通过球面配合活动连接在壳体81上。上连接头44同外壳11活动连接在一起。上连接头44和外壳11之间为球面配合。隔振器和被连接的部件之间为球面配合的活动连接的有益效果为：可以发散掉非上下方向上的振动力，从而克服了现有的隔振器只能对上下方向的振动进行有效隔离的问题。

支撑杆42贯穿上连接头44和外壳11。支撑杆42为管状结构。支撑杆42内设有托杆顶出块46和螺杆47。托杆顶出块46的上端设有上导入面461。托杆顶出块46的下端设有下导入面462。托杆顶出块46螺纹连接在螺杆47上。螺杆47同支撑杆42平行。螺杆47同顶出块升降电机43的动力输出轴连接在一起。支撑杆42设有若干径向贯穿支撑杆的托杆48。托杆48沿上下方向分布。隔振弹簧41的下端通过托杆48插在隔振弹簧41的弹簧圈之间而同支撑杆42连接在一起。

参见图3，托杆48设有托杆缩进弹簧49。当托杆48的内端抵接到托杆顶出块46时、则托杆48的外端插在隔振弹簧41的弹簧圈之间；当托杆48的内端不抵接到托杆顶出块46时、则在托杆缩进弹簧49的作用下托杆48朝向支撑杆42内部运动使得托杆48的外端不插在隔振弹簧41的弹簧圈之间。

参见图4，吸能撑架包括沿上下方向分布的上基板821、中基板822和下基板823。上基板821和中基板822之间设有若干上斜支撑板824。上基板821、中基板822和上斜支撑板824之间围成若干沿水平方向延伸的上形变通道825。上形变通道825为三角形通道。下基板823和中基板822之间设有若干下斜支撑板826。下基板823、中基板822和下斜支撑板826之间围成若干沿水平方向延伸的下形变通道827。下形变通道827为三角形通道。

参见图5，上斜支撑板824和下斜支撑板826都为波纹板。上斜支撑板和下斜支撑板上的波纹的纹槽828的延伸方向和上变形通道825的延伸方向相同。

使用时，参见图1到图5，基座7固定在纺织机的机架上。第一振动频率检测装置15将检测到电机本体1所产生的振动的频率输送给控制单元9，第二振动频率检测装置83将检测到的浮筏8所产生的振动的频率输送给控制单元9。

控制单元9首先使连接外壳11和浮筏8的隔振器不和电机本体1产生共振。

具体避免连接外壳11和浮筏8的隔振器和电机本体1产生共振的过程为：计算出连接外壳11和浮筏8的隔振器以第一振动频率检测装置15检测到的频率为固有频率时对应的隔振弹簧的有效圈数的值（以下称为共振圈数值），进而判断该隔振器（即连接外壳11和浮筏8的隔振器）的隔振弹簧位于插入隔振弹簧的托杆上方的弹簧圈数的值（以下称为有效圈数值）是否同共振圈数值相等；如果相等，控制单元9使该隔振器进行如下动作：顶出块升降电机43驱动螺杆47转动，螺杆47驱动托杆顶出块46升降到顶在其它的托杆的内端上、即使其它的托杆插入到隔振弹簧内，从而使得隔振弹簧的有效圈数值改变，从而避免连接外壳11和浮筏8的隔振器和电机本体1产生共振。

控制单元9再使连接浮筏8和基座7的隔振器不和浮筏8产生共振。

具体避免连接浮筏8和基座7的隔振器和浮筏8产生共振的过程为：计算出连接浮筏8和基座7的隔振器以第二振动频率检测装置83检测到的频率为固有频率时对应的隔振弹簧的有效圈数的值（以下称为共振圈数值），进而判断该隔振器（即连接浮筏8和基座7的隔振器）中的隔振弹簧位于插入隔振弹簧的托杆上方的弹簧圈数的值（以下称为有效圈数值）是否同共振圈数值相等；如果相等，控制单元9使该隔振器进行如下动作：顶出块升降电机43驱动螺杆47转动，螺杆47驱动托杆顶出块46升降到顶在其它的托杆的内端上、即使其它的托杆插入到隔振弹簧内，从而使得隔振弹簧的有效圈数值改变，从而避免连接浮筏8和基座7的隔振器和浮筏8产生共振。

参见图6，外壳11内设有定子12和位于定子内的转子13。转子13包括转轴131和设置于转轴131上的磁钢132。转子131的两端通过轴承14支撑于外壳11。磁钢132为环形多极充磁磁钢。磁钢132为钕铁硼磁钢。磁钢132为一体结构。磁钢132和转轴131之间为紧配合固定在一起。磁钢132内设有若干沿转轴131轴向延伸周向分布的导条通孔1321。导条通孔1321内插接有导条133。导条133和导条通孔1321之间为紧配合。磁钢132的左右两端设有挡接在导条133左右两端的端板134。

护罩6内设有编码器2和散热风扇3。编码器2用于检测转轴131的转动情况。

外壳11内设有温差发电管5。温差发电管5和散热风扇3电连接在一起、即温差发电管5由于取动散热风扇3。温差发电管5的高温端设有吸热腔51。吸热腔51的外表面覆盖有绝热层52。定子12容置在吸热腔51内。定子12通过绝热层52同外壳11绝热性连接在一起。吸热腔51和定子12之间填充满导热胶（导热胶在图中没有画出）。能够避免吸热不能够及时响应定子的温度升高而导致的定子损坏现象。提高了发电时的灵敏度。温差发电管5的低温端同外壳11连接在一起。

吸热腔51和护罩6内部空间之间设有送风管61。送风管61为隔热管。吸热腔51设有出风管53。出风管53为隔热管。出风管53的出口端穿出外壳11。

使用时定子12产生热量而导致温度上升时使得吸热腔31和外壳11之间产生能够驱动温差发电管5的温差后发电管5吸收定子12产生的热量而发电。温差发电管5发电时起到对定子12降温的作用的同时驱动散热风扇3转动，散热风扇3产生的风吹过编码器对编码器驱动降温作用后将送分管61进入吸热腔51内起到对定子12降温的作用，吸收了定子12热量的热风经出风管53流出。由于出风管53和送分管61都为隔热管，能够防止外壳11随着定子12一起升高而缩小温差发电管5高低温端的温差，起到提高发电效果的作用，发电效果好则散热效果好。

实施例二，参见图7，同实施例一的不同之处为：上形变通道825和下形变通道827的两端设有端盖829。上斜支撑板824中位于相邻上形变通道826之间的上斜支撑板上、下斜支撑板826中位于相邻下形变通道827之间的下斜支撑板、以及中基板822位于相邻的上形变通道和下形变通道之间的部位上都设有阻尼通道820。上形变通道825和下形变通道827内都填充有液体（液体在图中没有画出）。上形变通道825和下形变通道827内设有悬浮在液体内的吸能杆84。吸能杆84的延伸方向和上形变通道825的延伸方向相同。

参见图8，吸能杆84的表面上设有沿吸能杆84的延伸方向延伸的翻滚槽841。在上变形通道825、下变形通道827中的液体产生振动时，翻滚槽841能够加速吸能杆84的晃动，起到提高吸能效果的作用。

参见图7，当吸能撑架82受到振动时，会产生形变而导致上形变通道825和下形变通道827产生变形，变形时液体经阻尼通道820在各形变通道之间往复运动，液体流经阻尼通道820时产生摩擦而吸能。当受到的振动为高频低幅振动时，则形变不足以促使液体在形变通道之间流动，但此时吸能杆84还是能够产生晃动，吸能杆84晃动时同液体产生摩擦而吸能。

实施例二中磁钢和转轴之间为间隙配合。磁钢和转轴之间用胶粘结在一起。该胶形成粘结层。

Claims (9)

1.一种隔振型编织机用伺服电机，包括电机本体，所述电机本体包括外壳、位于外壳内的定子和位于定子内的转子，所述转子包括转轴，其特征在于，所述转子还包括套设在转轴上的环形多极充磁磁钢，所述磁钢为一体结构，所述外壳设有隔振座，所述隔振座包括从上而下依次分布的浮筏和基座，所述浮筏和所述基座之间、以及所述浮筏和所述外壳之间都通过隔振器进行连接，所述隔振器包括竖置的隔振弹簧和竖置的支撑杆，所述支撑杆设有若干可水平伸缩而插入所述隔振弹簧的弹簧圈之间的托杆，所述托杆沿上下方向分布，所述隔振弹簧的下端通过所述托杆同所述支撑杆连接在一起。

2.根据权利要求1所述的隔振型编织机用伺服电机，其特征在于，所述托杆设有托杆缩进弹簧，所述支撑杆为管状结构，所述托杆穿设于所述支撑杆，所述支撑杆内设有可升降的托杆顶出块。

3.根据权利要求2所述的隔振型编织机用伺服电机，其特征在于，还包括电连接在一起的第一振动频率检测装置、第二振动频率检测装置和控制单元，所述隔振器还包括顶出块升级电机；所述控制单元用于当隔振器产生共振时通过顶出块升级电机去驱动托杆顶出块升降以更换插入隔振弹簧中的托杆而达到改变隔振弹簧的有效圈数来实现隔振弹簧的固有振动频率的改变、从而避免产生共振。

4.根据权利要求1或2或3所述的隔振型编织机用伺服电机，其特征在于，所述浮筏包括壳体和位于壳体内的吸能撑架，所述壳体的前后左右侧面上设有形变引导孔，所述吸能撑架包括沿上下方向分布的上基板、中基板和下基板，上基板和中基板之间设有若干上斜支撑板，上基板、中基板和上斜支撑板之间围成沿水平方向延伸的上形变通道，下基板和中基板之间设有若干下斜支撑板，下基板、中基板和下斜支撑板之间围成下形变通道，下变形通道的延伸方向和上变形通道的延伸方向相同。

5.根据权利要求4所述的隔振型编织机用伺服电机，其特征在于，所述上斜支撑板和下斜支撑板都为波纹板，所述上斜支撑板和下斜支撑板上的波纹的纹槽的延伸方向和上变形通道的延伸方向相同。

6.根据权利要求4所述的隔振型编织机用伺服电机，其特征在于，所述上形变通道和下形变通道的两端设有端盖，所述上斜支撑板中位于相邻所述上形变通道之间的上斜支撑板、所述下斜支撑板中位于相邻所述下形变通道之间的下斜支撑板、以及中基板位于相邻的上形变通道和下形变通道之间的部位上都设有阻尼通道，所述上形变通道和下形变通道内都填充有液体。

7.根据权利要求6所述的隔振型编织机用伺服电机，其特征在于，所述上变形通道和下变形通道内设有悬浮在所述液体内的吸能杆，所述吸能杆的延伸方向和所述上形变通道的延伸方向相同。

8.根据权利要求1或2或3所述的隔振型编织机用伺服电机，其特征在于，还包括给电机本体散热用的散热风扇和驱动散热风扇的温差发电管，所述温差发电管的高温端同所述电机本体连接在一起。

9.根据权利要求8所述的隔振型编织机用伺服电机，其特征在于，所述温差发电管的高温端设有包裹住所述定子的吸热腔，所述吸热腔的外表面覆盖有绝热层，所述温差发电管的低温端同所述外壳连接在一起。