CN110071605B - 带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构 - Google Patents

带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构，包括：电机本体；电磁感应式旋转变压器，所述电磁感应式旋转变压器与所述电机本体连接，用于输出编码信号；电机控制器模块，所述电机控制器模块接收所述编码信号并控制所述电机本体。与现有技术相比，本发明带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构具有以下优点：1)电机安装方式多样化、简易化，可穿轴安装、轴端安装及轴侧边安装；2)采用非接触式感应方式，使用寿命长；3)抗抖动、抗油污、抗电磁干扰，耐高低温能力强；4)输出信号形式可适配任意电机控制器接口。

Description

带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构
技术领域
本发明涉及一种带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构。
背景技术
工业4.0概念正在世界范围内被广泛传播，这代表了未来智能工业的发展趋势，而在新一代电机制造业中，快速、高效是技术发展的明确趋势。越来越多的应用和领域对于电机控制的要求已经不仅仅停留在满足节能要求的通用变频器及速度控制上，精确的位置控制已成为了新的需求点。
电机位置检测及反馈由电机位置编码器完成，所以一款优秀的电机位置编码器很大程度上决定了电机在节能、高效、精准及互通等方面的表现。目前市面上电机位置编码器方案主要包括：
光电编码器
工作方式：一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，是目前应用最多的传感器。一般由光栅盘和光电探测装置组成，当光栅盘转动时，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号。
缺陷：光栅盘易碎、易受到油污粉尘等污染造成信号丢失、抗抖动能力差。
磁电编码器
工作方式：该方案将一个圆形径向充磁磁铁固定在IC的上方或下方，磁铁旋转一周，IC得到一个周期为360度的正弦波信号，再通过后端信号处理得到方波。
缺陷：高温下磁铁退磁造成信号精度降低；磁铁充磁技术要求高，特别是N、S极连接处充磁不均匀导致正弦波信号失真，输出信号精度降低；安装精度要求高，防震性差；只能安装在电机转轴末端。
传统旋转变压器
工作方式：旋转变压器的原边、副边绕组则随转子的角位移发生相对位置的改变，因而其输出电压的大小随转子角位移而发生变化,输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系。
缺陷：传统旋转变压器尺寸大、重量大，需要较大的安装空间，对电机整体设计造成困扰。
以上方案在电机安装方式等方面均有不同程度的缺陷。因此，市场如今迫切需要一种新的位置编码器，来克服现在方案所存在的缺陷。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明目的在于提供一种解决上述技术问题的带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构。
为解决上述技术问题，本发明提供一种带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构，包括：电机本体；电磁感应式旋转变压器，所述电磁感应式旋转变压器与所述电机本体连接，用于输出编码信号；电机控制器模块，所述电机控制器模块接收所述编码信号并控制所述电机本体；其中所述电磁感应式旋转变压器包括：定子模块，所述定子模块包括激励线圈及接收线圈；所述激励线圈用于通过高频周期性交流电压和电流，在所述定子模块区域内产生交变电磁场；所述接收线圈设置在所述激励线圈产生的交变电磁场区域内，并产生感应电动势；转子模块，所述转子模块用于影响激所述激励线圈和所述接收线圈之间的电磁耦合强度；处理模块，所述处理模块处理从所述接收线圈上得到的电压信号输出电机所需的所述编码信号。
优选地，所述定子模块包括：定子板，所述电机的转轴穿设于所述定子板；所述激励线圈及所述接收线圈设置在所述定子板上。
优选地，所述电机本体为内转子电机；在所述电机本体的外侧设有侧盖，所述侧盖与所述电机本体之间形成一置物空间；所述电磁感应式旋转变压器设置在所述置物空间内。
优选地，所述处理模块设置在所述电机控制器模块上，所述处理模块与所述电机控制器模块连接。
优选地，所述电机控制器模块与所述定子模块连接，所述电机控制器模块包括：电机控制板，所述电机的转轴穿设于所述电机控制板，所述处理模块设置在所述电机控制板上；电机控制器，所述电机控制器设置在所述电机控制板上，所述电机控制器接收所述编码信号并控制所述电机本体。
优选地，所述处理模块与所述定子模块连接，所述处理模块包括：印刷电路板，所述电机的转轴穿设于所述印刷电路板；处理芯片，所述处理芯片设置在所述印刷电路板上，所述处理芯片从所述接收线圈上得到的电压信号输出电机所需的所述编码信号。
优选地，所述电机控制器模块与所述处理模块连接，所述电机控制器模块包括：电机控制板，所述电机的转轴穿设于所述电机控制板；电机控制器，所述电机控制器设置在所述电机控制板上，所述电机控制器接收所述编码信号并控制所述电机本体。
优选地，所述处理模块设置在所述定子模块上。
优选地，所述电机本体为外转子电机，所述电机本体包括磁钢和线包，所述磁钢及所述线包之间形成一置物空间；所述电磁感应式旋转变压器设置在所述置物空间内。
优选地，所述转子模块设置在所述磁钢的内壁上，所述处理模块设置在所述定子模块上。
与现有技术相比，本发明带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构具有以下优点：
1)电机安装方式多样化、简易化，可穿轴安装、轴端安装及轴侧边安装；
2)采用非接触式感应方式，使用寿命长；
3)抗抖动、抗油污、抗电磁干扰，耐高低温能力强；
4)输出信号形式可适配任意电机控制器接口。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明内转子电机外观示意图；
图2为本发明内转子电机爆炸结构示意图；
图3为本发明电磁感应式旋转变压器安装结构实例一示意图；
图4为本发明电磁感应式旋转变压器安装结构实例二示意图；
图5为本发明电磁感应式旋转变压器安装结构实例三示意图；
图6为本发明电磁感应式旋转变压器安装结构实例四示意图；
图7为本发明电磁感应式旋转变压器安装结构实例五示意图；
图8为本发明外转子电机外观示意图；
图9为本发明外转子电机爆炸结构示意图；
图10为本发明电磁感应式旋转变压器安装结构实例六示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和修改。
图1为本发明的内转子电机外观示意图。
内转子电机是以电机中间的线包为旋转体来输出扭矩，电机的磁钢固定不同。
图2为本发明的内转子电机爆炸结构示意图。
如图所示，电机本体9中间的线包与电机转轴5相连接并带动其转动；电磁感应式旋转变压器的定子模块6和电机控制器模块8通过中心孔洞使电机转轴5穿过，同时通过螺丝(4A、4B、4C)固定在电机本体9的外壳上；电磁感应式旋转变压器的转子模块3镶嵌在电机转轴5上，并随电机转轴5转动；侧盖2通过螺丝(1A、1B、1C)固定在电机本体9的外壳上，将电磁感应式旋转变压器包裹于内。
图3为本发明的电磁感应式旋转变压器安装结构实例一示意图。
如图所示，电磁感应式旋转变压器的定子模块6和电机控制器模块8通过中心孔洞使电机转轴5穿过；转子模块3镶嵌在电机转轴5上，并随电机转轴5转动，改变激励线圈和接收线圈之间的电磁耦合强度，使得专用处理芯片7的输出电压信号与电机转角成线性关系；输出电压信号输入电机控制器模块8。
图4为本发明的电磁感应式旋转变压器安装结构实例二示意图。
如图所示，电磁感应式旋转变压器的定子模块6、印刷电路板10和电机控制器模块11通过中心孔洞使电机转轴5穿过；专用处理芯片7安装在印刷电路板10上；转子模块3镶嵌在电机转轴5上，并随电机转轴5转动，改变激励线圈和接收线圈之间的电磁耦合强度，使得专用处理芯片7的输出电压信号与电机转角成线性关系；输出电压信号输入电机控制器模块8。
图5为本发明的电磁感应式旋转变压器安装结构实例三示意图。
如图所示，电磁感应式旋转变压器的定子模块6通过中心孔洞使电机转轴5穿过；转子模块3镶嵌在电机转轴5上，并随电机转轴5转动，改变激励线圈和接收线圈之间的电磁耦合强度，使得专用处理芯片7的输出电压信号与电机转角成线性关系。
图6为本发明的电磁感应式旋转变压器安装结构实例四示意图。
如图所示，若电机提供的编码器安装空间较小，电磁感应式旋转变压器的定子模块6可安装在电机转轴5侧边；转子模块3镶嵌在电机转轴5上，并随电机转轴5转动，改变激励线圈和接收线圈之间的电磁耦合强度，使得专用处理芯片7的输出电压信号与电机转角成线性关系。
图7为本发明的电磁感应式旋转变压器安装结构实例五示意图。
如图所示，若电子转轴过短，无法将定子模块6安装在电机本体9的外壳上，可将电子模块6安装在侧盖2上；转子模块3固定在电机转轴5顶端部位，并随电机转轴5转动，改变激励线圈和接收线圈之间的电磁耦合强度，使得专用处理芯片7的输出电压信号与电机转角成线性关系。
图8为本发明的外转子电机外观示意图。
外转子电机是以电机外侧的磁钢作为旋转体来输出扭矩，电机内侧的线包固定不动。
图9为本发明外转子电机爆炸结构示意图。
如图所示，电磁感应式旋转变压器的转子模块3通过螺丝(12A、12B、12C)
固定在电机外侧的磁钢13外壳内侧，并随磁钢13转动；电磁感应式旋转变压器的定子模块6通过螺丝(14A、14B、14C)固定在电机内侧的线包15外壳内侧；电磁感应式旋转变压器安装在电机内部；转子模块3随磁钢13转动，改变激励线圈和接收线圈之间的电磁耦合强度，使得专用处理芯片7的输出电压信号与电机转角成线性关系。
图10为本发明电磁感应式旋转变压器安装结构实例六示意图。
如图所示，电磁感应式旋转变压器的转子模块3固定在电机外侧的磁钢13外壳内侧；若安装空间较小，可以将转子模块3的图形直接复刻在磁钢13外壳内侧上；转子模块3随磁钢13转动，改变激励线圈和接收线圈之间的电磁耦合强度，使得专用处理芯片7的输出电压信号与电机转角成线性关系。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构，其特征在于，包括：
电机本体；
电磁感应式旋转变压器，所述电磁感应式旋转变压器与所述电机本体连接，用于输出编码信号；
电机控制器模块，所述电机控制器模块接收所述编码信号并控制所述电机本体；其中
所述电磁感应式旋转变压器包括：
定子模块，所述定子模块包括激励线圈及接收线圈；
所述激励线圈用于通过高频周期性交流电压和电流，在所述定子模块区域内产生交变电磁场；
所述接收线圈设置在所述激励线圈产生的交变电磁场区域内，并产生感应电动势；
转子模块，所述转子模块用于影响激所述激励线圈和所述接收线圈之间的电磁耦合强度；
处理模块，所述处理模块处理从所述接收线圈上得到的电压信号输出电机所需的所述编码信号；
所述定子模块包括：
定子板，所述电机的转轴穿设于所述定子板；
所述激励线圈及所述接收线圈设置在所述定子板上；
所述电机本体包括电机转子和电机定子；所述电机转子包括磁钢和磁钢外壳；所述电机定子包括线包和线包外壳；电机定子嵌合在电机转子内，利用电机定子和磁钢外壳形成一个置物空间；
所述电磁感应式旋转变压器设置在所述置物空间内；
所述转子模块设置在所述磁钢外壳的内壁上，所述定子模块设置在所述线包外壳的内壁上，所述处理模块设置在所述定子模块上。
2.根据权利要求1所述的带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构，其特征在于，所述电机本体为内转子电机；在所述电机本体的外侧设有侧盖，所述侧盖与所述电机本体之间形成一置物空间；
所述电磁感应式旋转变压器设置在所述置物空间内。
3.根据权利要求2所述的带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构，其特征在于，所述处理模块设置在所述电机控制器模块上，所述处理模块与所述电机控制器模块连接。
4.根据权利要求3所述的带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构，其特征在于，所述电机控制器模块与所述定子模块连接，所述电机控制器模块包括：
电机控制板，所述电机的转轴穿设于所述电机控制板，所述处理模块设置在所述电机控制板上；
电机控制器，所述电机控制器设置在所述电机控制板上，所述电机控制器接收所述编码信号并控制所述电机本体。
5.根据权利要求2所述的带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构，其特征在于，所述处理模块与所述定子模块连接，所述处理模块包括：
印刷电路板，所述电机的转轴穿设于所述印刷电路板；
处理芯片，所述处理芯片设置在所述印刷电路板上，所述处理芯片从所述接收线圈上得到的电压信号输出电机所需的所述编码信号。
6.根据权利要求5所述的带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构，其特征在于，所述电机控制器模块与所述处理模块连接，所述电机控制器模块包括：
电机控制板，所述电机的转轴穿设于所述电机控制板；
电机控制器，所述电机控制器设置在所述电机控制板上，所述电机控制器接收所述编码信号并控制所述电机本体。
7.根据权利要求2所述的带有电磁感应式旋转变压器的电机安装结构，其特征在于，所述处理模块设置在所述定子模块上。
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