CN107707091A - 一种阀用伺服有限转角力矩电机及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种阀用伺服有限转角力矩电机及方法，包括电机、定子、磁钢、输出轴和衬套Ⅰ；所述定子安装在电机内，定子为齿槽型定子，在定子上设有小齿，线圈Ⅰ设于小齿内；所述定子的中部设有内孔，衬套Ⅰ通过过盈压装设置在内孔内，输出轴通过磁钢与衬套Ⅰ连接，磁钢粘接在输出轴上。本发明的电机采用齿槽型结构设计，齿槽型结构电机气隙长度较短，气隙磁密高，能够输出较高扭矩，同时电枢铁芯采用斜槽结构，齿上开有小齿，能够有效降低采用齿槽结构带来的转矩波动，满足伺服电机的要求。

Description

一种阀用伺服有限转角力矩电机及方法
技术领域
本发明涉及一种阀用伺服有限转角力矩电机及方法，属于有限转角电机技术领域。
背景技术
有限转角电机属于力矩电机的一部分，通常只起到驱动作用，但是在液压阀中，油阀的开启过程中即需要一定的力矩驱动，还需要通过油阀开启的大小控制液压油的流量大小，另外，油阀开启的过程油液产生的阻力与油阀开启角度大小成反比，在整个过程中对电机既有输出力矩的要求，同时还应具备伺服电机的特点，这两点要求是传统有限转角力矩电机无法满足的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种阀用伺服有限转角力矩电机及方法，该阀用伺服有限转角力矩电机及方法通过计算得到特殊的输出力矩曲线，满足电机的驱动要求，增加传感器并对传感器安装距离进行相关优化，得到油阀开启角度与输出信号之间的关系，从而满足电机的控制要求。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种阀用伺服有限转角力矩电机及方法，包括电机、定子、磁钢、输出轴和衬套Ⅰ；所述定子安装在电机内，定子为齿槽型定子，在定子上设有小齿，线圈Ⅰ设于小齿内；所述定子的中部设有内孔，衬套Ⅰ通过过盈压装设置在内孔内，输出轴通过磁钢与衬套Ⅰ连接，磁钢粘接在输出轴上。
所述电机还包括转子和衬套Ⅱ，定子通过衬套Ⅱ与转子连接，在衬套Ⅱ的一侧设有铁芯，衬套Ⅱ的另一侧设有端盖。
所述铁芯的两侧设有线圈Ⅱ。
所述端盖与衬套Ⅱ之间设有密封圈，在端盖的一端设有线性霍尔元件。
所述铁芯为斜槽结构。
所述电机还设有油阀，油阀位于转子上。
基于一种阀用伺服有限转角力矩方法，包括以下步骤：
①获取曲线：通过有限转角性能测量仪得到电机输出力矩曲线；
②获取油阀开启角度：根据电机输出力矩曲线调整油阀开启角度，获取满足电机输出力矩曲线的油阀开启角度；
③控制油阀开合大小：在输出轴旋转过程中，磁钢产生了正弦性磁场，线性霍尔元件感应到不同大小的磁场，输出不同的电压，使用三用表测量霍尔输出电压，把油阀开启角度与霍尔输出电压进行一一对应，获取油阀的开合大小。
所述电机输出力矩曲线为正弦波。
本发明的有益效果在于：
1.电机采用齿槽型结构设计，齿槽型结构电机气隙长度较短，气隙磁密高，能够输出较高扭矩，同时电枢铁芯采用斜槽结构，齿上开有小齿，能够有效降低采用齿槽结构带来的转矩波动，满足伺服电机的要求；
2.根据转角范围合理设计齿槽配合，转子在旋转过程中，转子耦合的磁链是不断变化的，因此输出力矩为变化值，通过对齿槽配合和磁钢形状的优化，得到电机输出力矩曲线为正弦波，根据油阀开闭大小，选择对应角度，在安装时通过适当调整输出轴与油阀的位置，即可满足力矩与油阀开启角度的关系；
3.为实时监测电机转角位置达到控制油阀开启大小的目的，在电机尾部增加位置传感器，根据电机的体积和重量要求，选择线性霍尔，感应磁钢的磁场强度，使用三用表测量霍尔输出电压，再根据线性霍尔的特点，对跟踪磁钢形状和与霍尔的距离进行优化，保证霍尔感应到的磁场为线性，从而提高输出信号的线性度，提高电机的控制精度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明电机的结构示意图；
图3是本发明电机输出力矩曲线图；
图4是本发明霍尔输出电压与转轴旋转角度关系图；
图中：1-定子，2-线圈Ⅰ，3-磁钢，4-输出轴，5-衬套Ⅰ，6-转子，7-铁芯，8-端盖，9-密封圈，10-线性霍尔元件，11-衬套Ⅱ，12-线圈Ⅱ。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，一种阀用伺服有限转角力矩电机及方法，包括电机、定子1、磁钢3、输出轴4和衬套Ⅰ5；所述定子1安装在电机内，为满足电机驱动对力矩的要求，定子1采用齿槽型定子，输出较高扭矩，同时铁芯7采用斜槽结构,在定子1上设有小齿，能够有效降低定子1带来的转矩波动，满足电机驱动要求，线圈Ⅰ2设于小齿内；所述定子1的中部设有内孔，衬套Ⅰ5通过过盈压装设置在内孔内，输出轴4通过磁钢3与衬套Ⅰ5连接，磁钢3粘接在输出轴4上。
所述电机还包括转子6和衬套Ⅱ11，定子1通过衬套Ⅱ11与转子6连接，在衬套Ⅱ11的一侧设有铁芯7，衬套Ⅱ11的另一侧设有端盖8；所述铁芯7的两侧设有线圈Ⅱ12；所述端盖8与衬套Ⅱ11之间设有密封圈9，密封圈9隔离转子6与定子1、线圈Ⅱ12，将传统的动密封改为静密封，电机浸泡油液时，油液只能在衬套Ⅱ11的空腔中，提高了电机整体的可靠性，在端盖8的一端设有线性霍尔元件10，实时监测电机角度，达到控制油阀的目的，提高输出信号的线性度，提高电机的控制精度，如图2所示。
所述电机还设有油阀，油阀位于转子6上。
基于一种阀用伺服有限转角力矩方法，包括以下步骤：
①获取曲线：通过有限转角性能测量仪得到电机输出力矩曲线；
②获取油阀开启角度：根据电机输出力矩曲线调整油阀开启角度，获取满足电机输出力矩曲线的油阀开启角度；
③控制油阀开合大小：在输出轴4旋转过程中，磁钢3产生了正弦性磁场，线性霍尔元件10感应到不同大小的磁场，输出不同的电压，使用三用表测量霍尔输出电压，把油阀开启角度与霍尔输出电压进行一一对应，获取油阀的开合大小。
所述电机输出力矩曲线为正弦波。
综上所述，从图1和图3可以看出，通过选择合适的齿槽配合和磁钢3形状，电机的输出力矩为正弦波，在经过安装调整即可满足力矩随着油阀开启角度的变化而变化；通过图2和图4可以看出，由于油阀开启位置与线性霍尔输出信号已一一对应，通过控制电机电流大小，即可控制油阀位置，通过解算霍尔信号的输出，继而得到油阀的位置，达到控制油阀流量的目的，同时通过对霍尔安装位置进行优化，提高霍尔输出信号的线性度，提高电机的控制精度。

Claims (8)

1.一种阀用伺服有限转角力矩电机，包括电机、定子(1)、磁钢(3)、输出轴(4)和衬套Ⅰ(5)，其特征在于：所述定子(1)安装在电机内，定子(1)为齿槽型定子，在定子(1)上设有小齿，线圈Ⅰ(2)设于小齿内；所述定子(1)的中部设有内孔，衬套Ⅰ(5)通过过盈压装设置在内孔内，输出轴(4)通过磁钢(3)与衬套Ⅰ(5)连接，磁钢(3)粘接在输出轴(4)上。
2.如权利要求1所述的阀用伺服有限转角力矩电机，其特征在于：所述电机还包括转子(6)和衬套Ⅱ(11)，定子(1)通过衬套Ⅱ(11)与转子(6)连接，在衬套Ⅱ(11)的一侧设有铁芯(7)，衬套Ⅱ(11)的另一侧设有端盖(8)。
3.如权利要求2所述的阀用伺服有限转角力矩电机，其特征在于：所述铁芯(7)的两侧设有线圈Ⅱ(12)。
4.如权利要求2所述的阀用伺服有限转角力矩电机，其特征在于：所述端盖(8)与衬套Ⅱ(11)之间设有密封圈(9)，在端盖(8)的一端设有线性霍尔元件(10)。
5.如权利要求3所述的阀用伺服有限转角力矩电机，其特征在于：所述铁芯(7)为斜槽结构。
6.如权利要求1所述的阀用伺服有限转角力矩电机，其特征在于：所述电机还设有油阀，油阀位于转子(6)上。
7.一种阀用伺服有限转角力矩方法，其特征在于：包括以下步骤：
①获取曲线：通过有限转角性能测量仪得到电机输出力矩曲线；
②获取油阀开启角度：根据电机输出力矩曲线调整油阀开启角度，获取满足电机输出力矩曲线的油阀开启角度；
③控制油阀开合大小：在输出轴(4)旋转过程中，磁钢(3)产生了正弦性磁场，线性霍尔元件(10)感应到不同大小的磁场，输出不同的电压，使用三用表测量霍尔输出电压，把油阀开启角度与霍尔输出电压进行一一对应，获取油阀的开合大小。
8.如权利要求1所述的阀用伺服有限转角力矩方法，其特征在于：所述电机输出力矩曲线为正弦波。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112393833A (zh) * 2020-11-10 2021-02-23 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 一种测量有限转角电机不平衡磁拉力的测量装置及测量方法

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