CN107576295B - 一种电机动子高速直线位移传感检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电机动子高速直线位移传感检测装置，包括第一带轮组(6)、第二带轮组(7)、同步带(10)、旋转编码器(11)；第一带轮组(6)和第二带轮组(7)均包括带轮轴(602)和同步轮(607)；同步带(10)一端套在第一带轮组(6)的同步轮(607)上，另一端套在第二带轮组(7)的同步轮(607)上，中间部分与次级动子(5)固定；旋转编码器(11)和同步轮(607)均固定于带轮轴(602)上。该位移传感检测装置结构紧凑，不增加次级动子的惯量，实现了运行速度高于15m/s以上的高速直线电机位移传感检测。
Description
技术领域
本发明涉及电机领域，尤其是一种电机动子高速直线位移传感检测装置。
背景技术
直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的动力装置。由于不需要中间的传动机构，直线电机已经在轨道交通、工业控制、数控机床等工业领域得到了广泛的应用。高性能的直线电机动子位移测量一般均采用带位置传感器的闭环控制方法，位置传感器为直线电机驱动控制系统提供位置和速度反馈信号。对于长行程、高速度的直线电机驱动控制系统最高运行速度高达数十米每秒，甚至数百米每秒，需要通过高可靠性、高分辨率的高速位移检测系统实现闭环控制。目前，用于电机动子位置检测的传感器主要有：光电脉冲编码器、直线光栅尺、感应同步器、旋转变压器以及电涡流传感器等。现有的这些直线位移传感器，这些直线位移传感器的最大运行速度不超过15m/s，在响应速度和检测精度上很难同时满足这类工作场合的工作需求。而针对高于15m/s运行速度的直线电机驱动控制系统，没有精确的、相应迅速的传感器检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种电机动子高速直线位移传感检测装置，解决电机动子高速直线运动时响应速度慢、检测精度差的问题。
具体的，本发明提供了一种电机动子高速直线位移传感检测装置，包括第一带轮组、第二带轮组、同步带、旋转编码器；
第一带轮组和第二带轮组均包括带轮轴和同步轮；同步带一端套在第一带轮组的同步轮上，另一端套在第二带轮组的同步轮上，中间部分与次级动子固定；
旋转编码器和同步轮均固定于带轮轴上。
同步带随次级动子共同移动，具有相同的线速度，而同步带与同步轮和编码器有相同的角速度，这种结构形式使得次级动子的运动形式全部传送给编码器，进行准确计数，不会产生测量偏差，具有测量准确的特点，并且同步带随次级动子同时运动，不会产生测量滞后，使得测量时反应迅速。
进一步地，第一带轮组和第二带轮组分别可拆卸的固定于电机的基座前端板和基座后端板。
可拆卸的连接形式使得测量装置维修和更换方便，且测量装置所处的位置均为端面，能够节省空间，避免占用次级动子的运动空间。
进一步地，第一带轮组和第二带轮组均包括带轮座；
带轮座包括底板和两个固定于底板的相互平行的立板；底板上开有螺栓孔；立板上分别开设有安装孔。
带轮座结构简单，能够满足安装和固定需要，同时节省空间，使得该测量装置可以做的提交很小，节省空间。
进一步地，第一带轮组和第二带轮组均包括第一轴承和第二轴承；
第一轴承和第二轴承分别安装于带轮座的立板的安装孔内。
轴承安装于安装孔内，减少带轮轴运行转动时的摩擦力，进而使得带轮轴的转速与同步轮完全相同，使得测量结果更准确。
进一步地，带轮轴一端安装于第一轴承内，另一端安装于第二轴承内，并伸出第二轴承外；
同步轮固定安装于两平行立板之间的带轮轴上，二者之间为过盈配合。
同步轮与带轮轴之间没有相对运动，使得二者之间有相同的角速度，而过盈配合的连接能够保证该固定关系在运行过程中，尤其是次级动子高速运动时，这种连接关系不会被破坏。
进一步地，旋转编码器固定安装于第一带轮组的带轮轴伸出第二轴承的一端上，二者之间为过盈配合。
旋转编码器与带轮轴过盈配合，使得二者之间的固定关系不会在次级动子高速运动时被破坏，保证没有相对运动，使得测量结果更准确。
进一步地，次级动子的左端和右端分别有凸起，所述同步带位于次级动子的表面，由第一压板、第二压板紧固在直线电机次级动子的左端和右端的凸起上。
同步带和次级动子固定在一起，二者之间没有相对运动，这样就能有相同的线速度，保证测量结果准确，并且不增加次级动子的惯量。
进一步地，第一带轮组和第二带轮组均包括第一轴承盖和第二轴承盖；
第一轴承盖可拆卸的固定于立板上，将第一轴承密封于安装孔内；第二轴承盖可拆卸的固定于立板上，将第二轴承密封于安装孔内。
轴承属于精密器件，若外部的尘土等进入轴承内，则轴承的旋转摩擦力会增大，使得带轮轴的旋转不准确，影响测量结果。
进一步地，第一带轮组通过带轮座底板上的螺栓孔螺栓连接固定于直线电机的基座前端板上；
第二带轮组通过带轮座底板上的螺栓孔螺栓连接固定于直线电机的基座后端板上。
螺栓连接使得带轮组可方便的拆卸，且带轮组损坏时可容易的拆除，而不影响电机的内部结构，只需更换即可正常使用。
进一步地，同步轮为齿轮。
齿轮的外齿可增加同步带和同步轮之间的摩擦力，使得同步带不会打滑，也不容易从同步轮上滑落，保证同步带和同步轮的同步运动。
本发明的有益效果：
该位移传感检测装置通过同步带和同步轮，将高速直线位移转换为高速旋转位移，旋转编码器能够精确测量此时的角速度，保证了直线位移传感检测装置的响应速度和检测精度。本装置结构紧凑，不增加次级动子的惯量，实现了运行速度高于15m/s以上的高速直线电机位移传感检测，通过设计旋转编码器的分辨率和同步轮的直径，可以适应不同速度范围和检测精度的需要。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1是本发明的位移传感检测装置在电机上的安装位置示意图；
图2是本发明的位移传感检测装置整体结构示意图；
图3是本发明的位移传感检测装置分解结构示意图。
图中：1-直线电机基座、2-基座前端板、3-基座后端板、4-初级定子、5-次级动子、6-第一带轮组、7-第二带轮组、8-第一压板、9-第二压板、10-同步带、11-旋转编码器；
601-带轮座、602-带轮轴、603-第一轴承、604-第二轴承、605-第一轴承盖、606-第二轴承盖、607-同步轮。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，直线电机驱动控制系统包括直线电机基座1、基座前端板2、基座后端板3、初级定子4、次级动子5，基座前端板2和基座后端板3分别安装固定于直线电机基座1的前端和后端，构成封闭的空腔，两排平行的初级定子4固定于该空腔内，两排平行的初级定子4之间有次级动子5，次级动子5在两排平行的初级定子4之间，初级定子4通电后，利用初级定子4和次级动5子之间的电磁力推动次级动子5直线运动。
本发明提供了一种电机动子高速直线位移传感检测装置，包括第一带轮组6、第二带轮组7、第一压板8、第二压板9、同步带10、旋转编码器11。
如图2所示，第一带轮组6包括带轮座601、带轮轴602、第一轴承603、第二轴承604、第一轴承盖605、第二轴承盖606、同步轮607。
带轮座601包括底板和两个固定于底板的相互平行的立板，底板上开有螺栓孔，用于将带轮座601固定于直线电机的基座前端板2上，立板上分别开设有安装第一轴承603和第二轴承604的安装孔；第一轴承603和第二轴承604分别安装于立板的安装孔内；带轮轴602一端安装于第一轴承603内，并且第一轴承盖605通过螺栓固定于立板上，将第一轴承603密封于安装孔内，对第一轴承605起防护的作用；带轮轴602另一端安装于第二轴承604内，并伸出第二轴承604外，第二轴承盖606通过螺栓固定于立板上，将第二轴承604密封于安装孔内，对第二轴承604起防护的作用；同步轮607固定安装于两平行立板之间的带轮轴602上，二者之间为过盈配合，同步轮607与带轮轴602有相同的角速度，实现同步旋转。
第二带轮组7和第一带轮组6结构相同，包括带轮座601、带轮轴602、第一轴承603、第二轴承604、第一轴承盖605、第二轴承盖606、同步轮607。第二带轮组7的带轮座601通过螺栓固定于直线电机的基座后端板3上。
旋转编码器11固定安装于第一带轮组6的带轮轴602伸出第二轴承604的一端上，二者之间为过盈配合，实现旋转编码器11与带轮轴602同步旋转，有相同的角速度。又因同步轮607与带轮轴602有相同的角速度，是同步旋转，因此同步轮607、带轮轴602和旋转编码器11三者有相同的角速度，是同步旋转。
同步带10一端套在第一带轮组6的带轮轴602的外圆周上，另一端套在第二带轮组7的带轮轴602的外圆周上，同步带10中间部分与次级动子5接触的部分通过第一压板8和第二压板9将同步带10和次级动子5固定，使得同步带10和次级动子5同步移动，同步带10和次级动子5有相同的线速度。
次级动子5的左端和右端分别有凸起，同步带10位于次级动子5的表面，由第一压板8、第二压板9通过螺栓分别紧固在直线电机次级动子5的左端和右端的凸起上。
可选的，同步轮607为齿轮，齿轮上外齿的存在使得同步带10和同步轮607之间的摩擦力增加，同步带10和同步轮607之间不易打滑，能够保证二者之间有相同的线速度，保证测量的准确性。
使用时，第一带轮组6固定于直线电机的基座前端板2上，第二带轮组7固定于直线电机的基座后端板3上，同步带8安装于第一带轮组6和第二带轮组7之间，且与次级动子5固定，当次级动子5直线运动时，同步带8也同步运动，二者之间有相同的线速度，同步带8带动同步轮607以相同的线速度旋转，同步轮607则带动带轮轴602和旋转编码器11以相同的角速度同步旋转，由旋转编码器11测量旋转角速度，根据同步轮607的直径可以得到次级动子5的直线运动线速度。
该位移传感检测装置通过同步带和同步轮，将高速直线位移转换为高速旋转位移，旋转编码器能够精确测量此时的角速度，保证了直线位移传感检测装置的响应速度和检测精度。本装置结构紧凑，不增加次级动子的惯量，实现了运行速度高于15m/s以上的高速直线电机位移传感检测，通过设计旋转编码器的分辨率和同步轮的直径，可以适应不同速度范围和检测精度的需要。
尽管已经结合优选的实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解的是在不违背本发明精神和实质的情况下，各种修正都是允许的，它们都落入本发明的权利要求的保护范围之中。
Claims (1)
1.一种电机动子高速直线位移传感检测装置，其特征在于，包括第一带轮组(6)、第二带轮组(7)、同步带(10)、旋转编码器(11)；
所述第一带轮组(6)和第二带轮组(7)均包括带轮轴(602)和同步轮(607)；所述同步带(10)一端套在第一带轮组(6)的同步轮(607)上，另一端套在第二带轮组(7)的同步轮(607)上，中间部分与次级动子(5)固定；所述同步轮(607)为齿轮；
次级动子(5)的左端和右端分别有凸起，所述同步带(10)位于次级动子(5)的表面，由第一压板(8)、第二压板(9)紧固在直线电机次级动子(5)的左端和右端的凸起上；
所述旋转编码器(11)和同步轮(607)均固定于带轮轴(602)上；
所述第一带轮组(6)和第二带轮组(7)分别可拆卸的固定于电机的基座前端板(2)和基座后端板(3)；所述基座前端板(2)和基座后端板(3)分别安装固定于直线电机基座(1)的前端和后端，构成封闭的空腔；所述空腔内固定安装两排平行的初级定子(4)，所述次级动子(5)设置在两排平行的初级定子(4)之间，所述初级定子(4)通电后能够产生电磁力推动次级动子(5)直线运动；
所述第一带轮组(6)和第二带轮组(7)均包括带轮座(601)；
所述带轮座(601)包括底板和两个固定于底板的相互平行的立板；底板上开有螺栓孔；立板上分别开设有安装孔；
所述第一带轮组(6)和第二带轮组(7)均包括第一轴承(603)和第二轴承(604)；所述第一轴承(603)和第二轴承(604)分别安装于带轮座(601)的立板的安装孔内；
所述带轮轴(602)一端安装于第一轴承(603)内，另一端安装于第二轴承(604)内，并伸出第二轴承(604)外；所述同步轮(607)固定安装于两平行立板之间的带轮轴(602)上，二者之间为过盈配合；
所述旋转编码器(11)固定安装于第一带轮组(6)的带轮轴(602)伸出第二轴承(604)的一端上，二者之间为过盈配合；
所述第一带轮组(6)和第二带轮组(7)均包括第一轴承盖(605)和第二轴承盖(606)；所述第一轴承盖(605)可拆卸的固定于立板上，将第一轴承(603)密封于安装孔内；第二轴承盖(606)可拆卸的固定于立板上，将第二轴承(604)密封于安装孔内；
所述第一带轮组(6)通过带轮座(601)底板上的螺栓孔螺栓连接固定于直线电机的基座前端板(2)上；
所述第二带轮组(7)通过带轮座(601)底板上的螺栓孔螺栓连接固定于直线电机的基座后端板(3)上。
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