CN106505799A - 一种电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机，包括转子、转轴和机箱，还包括第一传感装置、第二传感装置和具有扭力弹性的弹性件；第一传感装置包括第一码盘和第一传感器，第一码盘安装在转子上，第二传感装置包括第二码盘和第二传感器，第二传感装置安装在转轴上；转子可旋转地套设在转轴上，弹性件设置在转子和转轴之间，所述转子和转轴通过弹性件弹性连接。本电机通过增加弹性件和传感装置使得电机的转矩能够实时被监测，并且膜片具有扭力弹性能够对变化的转矩起缓冲作用，形成对电机的保护。

Description

一种电机

技术领域

本发明涉及电机性能检测技术领域，具体涉及一种电机。

背景技术

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。电机作为动力源驱动各种机械，其驱动转矩的变化直接影响被驱动的机械，故电机驱动转矩的检测尤为重要，可在源头控制优化机械设备的性能。

现有技术中对电机输出转矩的方法是，将转矩测量装置安装在电机输出轴与机械被驱动轴之间，对电机的输出轴进行测量。这种扭矩的测量方式需在设备上预留出一定空间和加装专用的电路，测量不方便，不经济。另外一种方法是间接的测量电机电流大小计算扭矩，此方法虽然经济，但是通过电流计算出的扭矩不精确。

发明内容

本发明提供一种自带方便测量转矩的电机。

一种实施例中提供一种电机，包括转子、转轴和机箱，还包括第一传感装置、第二传感装置和具有扭力弹性的膜片；第一传感装置包括第一码盘和第一传感器，第一码盘安装在转子上，第二传感装置包括第二码盘和第二传感器，第二传感装置安装在转轴上；转子可旋转地套设在转轴上，弹性件设置在转子和转轴之间，转子和转轴通过弹性件弹性连接。

进一步地，弹性件为膜片，膜片通过至少两个第一连接点与转子固定连接，膜片通过至少两个第二连接点与转轴固定连接，第一连接点和第二连接点形成扭矩。

进一步地，转轴的一端设有固定的环形连接块；膜片为环形膜片，第一连接点和第二连接点交替设置同一圆周上，且第一连接点和第二连接点交替均分设置。

进一步地，膜片设有两个第一连接点和两个第二连接点，连接块和转子的端面上分别设有与膜片对应的2个螺纹孔，连接块通过螺钉与膜片的第一连接点连接，转子通过螺钉与膜片的第二连接点连接。

进一步地，膜片有多个，多个膜片相互错位连接在一起，形成交替连接的结构，连接块和转子分别与两端的膜片连接。

在其他实施例中，弹性件为弹性柱，转轴一端圆周面上设有多个均匀分布的凸起，转子的一端面上设有多个凸起，转子上的多个凸起交错卡设在转轴的多个凸起之间，并且转子和转轴的凸起之间具有预设的间隙；转子和转轴的凸起的两侧均设有半圆凹槽，使得转子和转轴的凸起之间形成一个圆柱腔，弹性柱安装在圆柱腔内。

进一步地，包括控制器，控制器分别与第一传感器和第二传感器电连接，用于获取第一传感器和第二传感器输出的转子角位移信号和转轴角位移信号，并根据转子角位移信号和转轴角位移信号之差计算出电机的实时扭矩。

依据上述实施例的电机，由于转子和转轴是通过具有扭力弹性的弹性件连接，转子通过膜片带动转轴旋转，在具有负载变化的情况下，输出转矩需要过渡调整，在调整的过程中转子和转轴之间会出现角位移差；在转子和转轴上分别安装有第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器分别对转子和转轴角位移差进行实时监测，通过监测的角位移差输出相应的转子角位移信号和转轴角位移信号，转子角位移信号和转轴角位移信号之差可用于计算电机的实时转矩，本电机通过增加膜片和传感装置使得电机的转矩能够实时被监测，并且弹性件具有扭力弹性能够对变化的转矩起缓冲作用，形成对电机的保护。

附图说明

图1为一种实施例中电机的结构示意图；

图2为一种实施例中电机的输出的信号图；

图3为另一种实施例中电机的结构框图；

图4为另一种实施例中电机的侧视图；

图5为另一种实施例中电机的局部结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

在本实施例中提供了一种电机，本电机主要为伺服电机，本电机可实时监测转矩的大小，实时反映电机的运行状况，并且电机具有自我保护功能。

如图1所示，电机主要包括：转子1、转轴2、定子线圈7、弹性件5和机箱(图中未示出)，弹性件5为膜片。

转子1可旋转地套设在转轴2上，转子1可相对转轴2转动，转子1不是固定安装在转轴2上，转轴2的两端均伸出转子1的两端面，如图1方向所示，转轴2左侧伸出端为输出轴，用于与各种机械设备连接；转轴2右侧伸出端为连接端，转轴2的连接端通过具有扭力弹性的膜片与转子1右端面连接，电机的运作原理为：电机通电在转子1和定子线圈7电磁感应的作用下，转子1被驱动旋转，转子1通过右侧的膜片带动转轴2转动。转子1和转轴2的连接方式具体如下。

转子1右端伸出的轴上设有环形连接块21，连接块21通过焊接或卡接固定套设在转子1上，或者连接块21与转子1为一体式结构。膜片为具有扭力弹性的环形膜片，在转矩作用下可产生扭转变形，膜片设置在连接块21和转子1右端之间。膜片上两个第一连接点和两个第二连接点，两个第一连接点和两个第二连接点交替均分在同一圆周上，即4个连接点的连线形成十字形，转子1右端和连接块21上分别设有与膜片对于的2个螺纹孔。为了方便描述，将膜片的4个连接点摆在水平和竖直位置，连接块21通过螺钉与膜片横向两端的第一连接点联接，转子1右端通过螺钉与膜片纵向两端的第二连接点联接，即连接块21与转子1通过膜片形成错位90°的交叉连接。在其实施例中，转子1和连接块21与膜片的连接位置也可调换，连接块21和膜片也可设置在转轴2的左端。

在其他实施例中，在连接块21和转子1之间设有多个膜片，多个膜片相互错位连接在一起，形成交替连接的结构，即扭力需通过每个膜片的传递。连接块21和转子1分别与两端的膜片连接，最终转子1的扭力通过多个膜片逐一传递到连接块21上。多个膜片的设置使得膜片能够传递更大的扭力，同时具有更强的缓冲能力。

转子1和转轴2通过可变形的膜片连接，在负载的变化或者其他情况下，转子1和转轴2的转矩增加或者降低，转矩在变化的过程中必然导致转子1和转轴2之间存在角位移差。为了检测电机转矩，在转子1上设有第一传感装置3，在转轴2上设有第二传感装置4，第一传感装置3包括第一码盘31和第一传感器32，第二传感装置4包括第二码盘41和第二传感器42。第一码盘31套设固定在转子1右端，第二码盘41固定在转轴2的最右端，第一传感器32和第二传感器42分别安装在机箱上，第一传感器32和第二传感器42为固定件，两者的检测端分别面向第一码盘31和第二码盘41设置，分别感应第一码盘31和第二码盘41旋转的角位移，并且分别输出相应的转子角位移信号和转轴角位移信号。转子角位移信号和转轴角位移信号分别体现出转子1和转轴2的旋转实时状况，转子角位移信号和转轴角位移信号以矩阵信号的方式呈现，如图2所示，当转子1和转轴2同步旋转时，转子角位移信号和转轴角位移信号为同步矩阵，在A时间点转矩发送变化，转子1和转轴2出现角相位差，转子角位移信号和转轴角位移信号则出现不同步，同样出现相位差。故转子角位移信号和转轴角位移信号实时反映了转子1和转轴2的旋转状况，即转子角位移信号和转轴角位移信号可用于计算电机转矩。第二传感装置42为现有技术中伺服电机中自带的位置传感装置。故本电机在现有伺服电机的基础上增加第一传感装置41配合安装弹性件5即可实现转矩测量。

在其他实施例中，电机还设有控制器6，如图3所示，控制器6分别与第一传感器32和第二传感器42电连接，用于获取第一传感器32和第二传感器42实时输出的转子角位移信号和转轴角位移信号，根据转子角位移信号和转轴角位移信号计算出电机的实时转矩。通常控制器6中的计算模块为现有技术中伺服电机自带模块。

本实施例提供的一种电机，由于转子1和转轴2是通过具有扭力弹性的膜片连接，转子1通过膜片带动转轴2旋转，在具有负载变化的情况下，输出转矩需要过渡调整，在调整的过程中转子1和转轴2之间会出现角位移差；在转子1和转轴2上分别设有第一传感装置3和第二传感装置4，第一传感装置3和第二传感装置4分别对转子1和转轴2位移差进行实时监测，通过监测的角位移差输出相应的转子角位移信号和转轴角位移信号，转子角位移信号和转轴角位移信号可用于计算电机的实时转矩。本电机通过增加膜片和传感装置使得电机的转矩能够实时被监测，并且膜片具有扭力弹性能够对变化的转矩起缓冲作用，形成对电机的保护。

实施例二：

本实施例提供了一种电机，本实施例与实施例一的区别在于弹性件。

如图4和图5所示，本实施例的弹性件5为弹性柱，弹性柱有6个，转轴2的左端的圆周面上设有3个均匀分布的凸起，转子1的左端面上设有对应的3个凸起，转子1的3个凸起交错卡设在转轴2的3个凸起之间，并且转子1的3个凸起与转轴2的3个凸起之间设有预设的间隙，该间隙使得转子1和转轴2具有一定角度的错位空间。转子1的3个凸起和转轴2的3个凸起的两侧均设有半圆槽，使得转子1的3个凸起与转轴2的3个凸起之间形成6个圆柱腔，6个弹性柱分布安装在6个圆柱腔内，当转子1转动后通过6个具有弹性的弹性柱带动转轴2转轴。在其他实施例中，转子1和转轴2上凸起的个数和形状可根据需求灵活设置，保证转轴1和转轴2之间具有一定间隙，且转子1和转轴2之间具有容置弹性柱的圆柱腔。为了更好的安装弹性柱，在转轴2凸起的左侧安装有一个环形挡片，挡片将弹性柱封闭在圆柱腔内。

本实施例将弹性件5用弹性柱代替膜片，弹性柱具有更大的承载能力，能够满足更大功率的电机，同时弹性柱安装在左端，使得弹性件更接近输出端的负载，减小了转子1和转轴2的错位误差，提高了检测精度。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所述技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (7)

1.一种电机，包括转子(1)、转轴(2)和机箱，其特征在于，还包括第一传感装置(3)、第二传感装置(4)和具有扭力弹性的弹性件(5)；所述第一传感装置(3)包括第一码盘(31)和第一传感器(32)，所述第一码盘安装在所述转子(1)上，所述第二传感装置(4)包括第二码盘(41)和第二传感器(42)，所述第二传感装置安装在所述转轴(2)上；所述转子(1)可旋转地套设在所述转轴(2)上，所述弹性件(5)设置在所述转子(1)和转轴(2)之间，所述转子(1)和转轴(2)通过所述弹性件(5)弹性连接。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述弹性件(5)为膜片，所述膜片通过至少两个第一连接点与所述转子(1)固定连接，所述膜片通过至少两个第二连接点与所述转轴(2)固定连接，所述第一连接点和第二连接点传递扭矩。

3.如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述转轴(2)的一端设有固定的环形连接块(21)；所述膜片为环形膜片，所述第一连接点和第二连接点交替设置同一圆周上，且所述第一连接点和第二连接点交替均分设置。

4.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述膜片设有两个第一连接点和两个第二连接点，所述连接块(21)和转子(1)的端面上分别设有与所述膜片对应的2个螺纹孔，所述连接块(21)通过螺钉与所述膜片的第一连接点连接，所述转子(1)通过螺钉与所述膜片的第二连接点连接。

5.如权利要求4所述的电机，其特征在于，所述膜片有多个，多个所述膜片相互错位连接在一起，形成交替连接的结构，所述连接块(21)和转子(1)分别与两端的膜片连接。

6.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述弹性件(5)为弹性柱，所述转轴(2)一端圆周面上设有多个均匀分布的凸起，所述转子(1)的一端面上设有多个凸起，所述转子(1)上的多个凸起交错卡设在所述转轴(2)的多个凸起之间，并且所述转子(1)和所述转轴(2)的凸起之间具有预设的间隙；所述转子(1)和所述转轴(2)的凸起的两侧均设有半圆凹槽，使得所述转子(1)和所述转轴(2)的凸起之间形成一个圆柱腔，所述弹性柱安装在所述圆柱腔内。

7.如权利要求5或6所述的电机，其特征在于，还包括控制器(6)，所述控制器(6)分别与第一传感器(32)和第二传感器(42)电连接，用于获取所述第一传感器(32)和第二传感器(42)输出的转子角位移信号和转轴角位移信号，并根据所述转子角位移信号和转轴角位移信号之差计算出电机的实时扭矩。