CN117639395B - 一种带行星机构驱动系统的永磁电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带行星机构驱动系统的永磁电机，涉及永磁电机技术领域，本发明是针对具有行星机构的永磁电机的运行原理，以主动式的振动频率检测方式来“感知”行星结构中齿轮之间的磨损程度，从而直接关联到整体设备中的运行状态，具体表现为：结合对应行星齿轮处单一式的振动频率波动实况，以及三个行星齿轮相互配合时的振动频率波动实况，在不干涉整体运行状态的前提下，可以实时反馈出整体设备的运行状态，其目的是：减少后期因整体设备不可控的异常情况而直接影响到运行期间的故障率。
Description
技术领域
本发明涉及永磁电机技术领域，具体涉及一种带行星机构驱动系统的永磁电机。
背景技术
永磁直流电动机与普通直流电动机结构上的不同在于，前者取消了励磁绕组和磁极铁芯，代之以永磁磁极，具有他励直流电动机的良好特性外，还具有结构简单、运行可靠、效率高、体积小、质量轻等特点，为了满足提高扭矩输出和减速比、运行稳定，现行的电机结构内部以紧凑形式加装行星结构。
对此需要说明的是：上述结构主要依赖于齿轮传动，但是在实际运行过程中，随着运行时间的增长，齿轮之间发生不同程度上的磨损，又因为整体结构紧凑，在整体结构运行期间难以及时发现因磨损而产生的异常情况，继而增加了运行期间的故障率，甚至会直接影响到电机的运行效率。
针对上述技术问题，本申请提出了一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带行星机构驱动系统的永磁电机，用于解决现行具有行星结构的永磁电机在运行期间，难以及时发现因磨损而产生的异常情况，继而增加了运行期间的故障率，甚至也会直接影响到电机的运行效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种带行星机构驱动系统的永磁电机，包括电机本体、机架和机载控制器，所述电机本体安装在机架上，所述机架内部设置有行星组件，所述行星组件包括飞星盘、安装外壳、固定盘、主动传动轴和从动传动轴，所述安装外壳安装在机架中，所述固定盘安装在安装外壳上；
所述固定盘上安装有三个安装轴，所述安装轴上设置有行星齿轮，所述主动传动轴安装在电机本体的输出端上，且主动传动轴贯穿安装外壳和固定盘，所述主动传动轴上安装有与行星齿轮啮合的主动齿轮；
所述飞星盘与固定盘之间为转动连接，且飞星盘内壁与行星齿轮啮合，所述从动传动轴安装在飞星盘外壁的中心点位置上，所述安装轴上安装有行星盘，所述行星盘上安装有对应行星齿轮的振动检测仪，所述振动检测仪的探头位置上安装有一个工作碰珠和三个定向碰珠，所述行星齿轮上开设有对应工作碰珠和定向碰珠的环槽。
进一步设置为：所述工作碰珠和定向碰珠沿行星齿轮的中心点呈环形阵列设置，其中所述工作碰珠的设置位置与行星齿轮和主动齿轮之间的相交位置相对应。
进一步设置为：所述工作碰珠与振动检测仪的探头位置之间设置有连接弹簧。
进一步设置为：所述机载控制器中设置有关联电机本体和行星组件的运维系统，所述运维系统中包含数据采集模块、动态分析模块和终端反馈模块，数据采集模块用于记录静态数据以及采集动态数据，并将动态数据和静态数据发送到动态分析模块中；动态分析模块以动态数据建立振波曲线模型，在振波曲线模型中设置跳波系数的计算方式，并将跳波系数发送到终端反馈模块中；
在终端反馈模块中以跳波系数代入到静态数据中，对静态数据进行修正对比动作，并将修正对比动作作为反馈行星组件的运动状态。
进一步设置为：所述静态数据用于表示电机本体的输出功率和行星组件中的传动比，所述动态数据用于表示振动检测仪通过工作碰珠和行星齿轮检测得到的振动频率，且在动态分析模块中根据行星齿轮的设置位置设置编号1、2、3，并将行星齿轮中的编号信息代入到振波曲线模型中。
进一步设置为：振波曲线模型用于表示行星齿轮在旋转N圈后检测得到的振动频率的变化曲线，并将旋转N圈所消耗的时间作为一个检测周期，在振波曲线模型中同步建立对应编号中通过定向碰珠检测得到的振动频率的实况曲线，并将振波曲线模型中的变化曲线与实况曲线进行糅合对比，从变化曲线和实况曲线中同时调取同一时间纵轴上的振动频率，并通过变化曲线和实况曲线中的振动频率计算得到跳波系数中的一阶值；
在同一个检测周期中，调取变化曲线中的上峰值和下峰值以及上峰值和下峰值之间的时间跨度，以上峰值、下峰值和时间跨度建立二阶值的计算方式。
进一步设置为：在终端反馈模块中，以二阶值反馈行星齿轮中的单个运行状态，并将二阶值代入到一阶值中且对静态数据完成修正对比动作后，以修正对比动作反馈行星组件的运动状态。
本发明具备下述有益效果：
整体设备是建立在具有行星结构的永磁电机的运行原理的基础之上，主要针对其中的行星结构进行二次优化，具体表现在：设置对应行星齿轮的振动检测仪，其中是以行星齿轮作为动态结构配合静态设备的碰珠所产生的振动频率，结合到振动频率的变化而主动式的“感知”行星结构中齿轮之间的磨损程度，从而形成了以振动频率直接关联整体设备运行状态的自检模式，其目的是：避免后期因整体设备不可控的异常情况而直接影响到运行期间故障率的问题；
再次需要说明的是：再次对其中的工作碰珠的设置位置进行优化改进，具体是将其的设置位置对应在行星齿轮和主动齿轮的相交处位置，使工作碰珠主要检测二者的“工作区域”，其目的是：因为行星齿轮和主动齿轮相交处位置更容易发生磨损，从而以最为接近直接的方式进行振动频率检测，而其中的定向碰珠仅仅作为是对“工作区域”的补偿，其目的是：通过对“工作区域”的对比而提高检测过程中的数据准确率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种带行星机构驱动系统的永磁电机的结构示意图；
图2为本发明提出的一种带行星机构驱动系统的永磁电机中行星组件的结构示意图；
图3为本发明提出的一种带行星机构驱动系统的永磁电机中图2的拆分图；
图4为本发明提出的一种带行星机构驱动系统的永磁电机中行星齿轮的结构示意图；
图5为本发明提出的一种带行星机构驱动系统的永磁电机中行星盘的结构示意图。
图中：1、电机本体；2、机架；3、主动传动轴；4、安装外壳；5、飞星盘；6、从动传动轴；7、振动检测仪；8、行星齿轮；9、固定盘；10、行星盘；11、安装轴；12、环槽；13、主动齿轮；14、定向碰珠；15、工作碰珠；16、连接弹簧。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
对装有行星结构的永磁电机来说，随着运行时间的增长，齿轮之间发生不同程度上的磨损，又因为整体结构紧凑，在整体结构运行期间难以及时发现因磨损而产生的异常情况，继而增加了运行期间的故障率，甚至也会直接影响到电机的运行效率，对此提出了如下的技术方案：
参照图1-图5，本实施例中的一种带行星机构驱动系统的永磁电机，包括电机本体1、机架2和机载控制器，电机本体1安装在机架2上，机架2内部设置有行星组件，行星组件包括飞星盘5、安装外壳4、固定盘9、主动传动轴3和从动传动轴6，安装外壳4安装在机架2中，固定盘9安装在安装外壳4上；
固定盘9上安装有三个安装轴11，安装轴11上设置有行星齿轮8，主动传动轴3安装在电机本体1的输出端上，且主动传动轴3贯穿安装外壳4和固定盘9，主动传动轴3上安装有与行星齿轮8啮合的主动齿轮13；
飞星盘5与固定盘9之间为转动连接，且飞星盘5内壁与行星齿轮8啮合，从动传动轴6安装在飞星盘5外壁的中心点位置上，安装轴11上安装有行星盘10，行星盘10上安装有对应行星齿轮8的振动检测仪7，振动检测仪7的探头位置上安装有一个工作碰珠15和三个定向碰珠14，行星齿轮8上开设有对应工作碰珠15和定向碰珠14的环槽12。
基本原理：结合图3和图4进行说明的是：由电机本体1提供动力源，首先通过主动传动轴3将动力传递到主动齿轮13上，从而经由主动齿轮13与行星齿轮8、行星齿轮8与飞星盘5，将动力传递到从动传动轴6，在这一过程中，可以通过进一步限制主动齿轮13与行星齿轮8之间的传动比实现降速或者提速的传动方式，这一过程不作赘述；
上述内容是现行中常见结构形式，在本实施例有所不同的是：在对应行星齿轮8的位置上设置单一形式的振动检测仪7，振动检测仪7的探头位置上设置对应的工作碰珠15和定向碰珠14，二者均通过环槽12接触到行星齿轮8，从而在行星齿轮8进行旋转时其设置为动态结构，继而在工作碰珠15和定向碰珠14接触到行星齿轮8时，行星齿轮8通过工作碰珠15和定向碰珠14传递振动频率，并经由振动检测仪7检测出对应数值的振动频率，从而可以理解的是：若行星齿轮8与主动齿轮13或飞星盘5之间出现较大磨损时，其产生的振动频率也会发生变化，此部分为本实施例中的基本原理。
实施例二
本实施例是对实施例一中的定向碰珠和工作碰珠的设置位置进行优化改进：
工作碰珠15和定向碰珠14沿行星齿轮8的中心点呈环形阵列设置，其中工作碰珠15的设置位置与行星齿轮8和主动齿轮13之间的相交位置相对应，工作碰珠15与振动检测仪7的探头位置之间设置有连接弹簧16。
方案说明：参照图5进行说明，虽然行星齿轮8、主动齿轮13以及飞星盘5均属于动态结构，但是行星齿轮8与主动齿轮13、行星齿轮8与飞星盘5的接触位置始终不变，特别是因为主动齿轮13作为主动式传动结构，所以主动齿轮13与行星齿轮8之间接触位置更加容易发生磨损，对此需要将该位置上设置工作碰珠15，以工作碰珠15上所检测得到的振动频率作为“唯一”的检测标准，而其余三个定向碰珠14不作为检测标准，但是也会作为检测标准的参照数据，同时也对振动检测仪7起到了支撑的作用。
实施例三
本实施例是结合实施例一和实施例二提出如下的方案说明：
机载控制器中设置有关联电机本体1和行星组件的运维系统，运维系统中包含数据采集模块、动态分析模块和终端反馈模块，数据采集模块用于记录静态数据以及采集动态数据，并将动态数据和静态数据发送到动态分析模块中；动态分析模块以动态数据建立振波曲线模型，在振波曲线模型中设置跳波系数的计算方式，并将跳波系数发送到终端反馈模块中；
在终端反馈模块中以跳波系数代入到静态数据中，对静态数据进行修正对比动作，并将修正对比动作作为反馈行星组件的运动状态。
静态数据用于表示电机本体1的输出功率和行星组件中的传动比，动态数据用于表示振动检测仪7通过工作碰珠15和行星齿轮8检测得到的振动频率，且在动态分析模块中根据行星齿轮8的设置位置设置编号1、2、3，并将行星齿轮8中的编号信息代入到振波曲线模型中。
振波曲线模型用于表示行星齿轮8在旋转N圈后检测得到的振动频率的变化曲线，并将旋转N圈所消耗的时间作为一个检测周期，在振波曲线模型中同步建立对应编号中通过定向碰珠14检测得到的振动频率的实况曲线，并将振波曲线模型中的变化曲线与实况曲线进行糅合对比，从变化曲线和实况曲线中同时调取同一时间纵轴上的振动频率，并通过变化曲线和实况曲线中的振动频率计算得到跳波系数中的一阶值；
在同一个检测周期中，调取变化曲线中的上峰值和下峰值以及上峰值和下峰值之间的时间跨度，以上峰值、下峰值和时间跨度建立二阶值的计算方式。
在终端反馈模块中，以二阶值反馈行星齿轮8中的单个运行状态，并将二阶值代入到一阶值中且对静态数据完成修正对比动作后，以修正对比动作反馈行星组件的运动状态。
方案说明：结合上述内容进行说明的是：其中行星齿轮8的设置数量为三个，对此根据振动检测仪7的设置位置进行编号1、2、3，每个编号中的振动检测仪7互不干涉影响，在整体设备运行期间，振动检测仪7实时检测来自工作碰珠15处的振动频率，且建立振波曲线模型，振波曲线模型可以理解为：以时间单位作为横轴、以振动频率作为纵轴，结合到实时采集到的振动频率检测不规律或具备规律的曲线；
在理论上，工作碰珠15和定向碰珠14上所检测得到的振动频率大致相似，但是如实施例二所示因为工作碰珠15更加靠近“工作区域”，所以在本实施例中以工作碰珠15处的振动频率作为标准，而定向碰珠14处所检测得到的振动频率作为对比；
对此进行说明的是：根据电机本体1的输出功率以及行星组件中的传动比，可以计算得到主动传动轴3上的转速，从而以主动传动轴3旋转N圈所消耗的时间作为一个检测周期，那么调取这一检测周期中由多个振动频率组成的实况曲线和变化曲线，并再次如实施例二所示，若行星组件中未发生明显的磨损程度，那么上述的实况曲线乃至变化曲线均未发生明显的波动，但是随着持续运行，行星组件中的齿轮之间会发生不可控的磨损程度，所以工作碰珠15与行星齿轮8之间的振动频率势必会发生变化；
对此，设置对应振动检测仪7的工作碰珠15中所检测得到的振动频率为Xt，以及设置对应振动检测仪7的定向碰珠14中所检测得到的振动频率为Yt，对其中的一阶值计算过程来说，主要需要到实况曲线中的振动频率，设置一阶值为A，那么一阶值A具体计算方式为：A=（Xt-Yt）/Yt，在这一过程中若A小于0，则用于表示行星组件中未发生明显的磨损程度，反之若A大于0，则用于表示行星组件中发生了明显的磨损程度，并且因为每个振动检测仪7设置有对应的编码，从而可以根据对应编号中的振波曲线模型，而“感知”到发生磨损程度的行星齿轮8或主动齿轮13；
还需要再次说明的是：一阶值所表示的结果较为单一，还需要配合二阶值的运行方式，主要针对对应工作碰珠15中单一的变化曲线，首先结合到主动齿轮13的转速，结合到一个检测周期，设置主动齿轮13旋转一圈后所消耗的时间为Ti，继而整体检测周期的总时长为N*Ti，对此仅仅从变化曲线中调取Ti中的局部曲线，并从中调取关联振动频率的上峰值和下峰值，其中的下峰值可以用来表示恒值，但是上峰值用于表示在发生磨损时产生较大的振动频率，在理论上，在同一个Ti中的上峰值发生时的时间点大致相似，对此在一个检测周期中，首先记录每个Ti中的上峰值之间的数值跨度，以及在每个Ti中发生了峰值时的时间跨度，时间跨度用于发生了峰值和下峰值之间的时间差值；
从而在二阶值的计算方式中，需要结合使用到一阶值中，若在二阶值中，在每个Ti中的上峰值之间的数值跨度，以及在每个Ti中发生了峰值之间的时间跨度均未发生明显变化时，不需要进行一阶值的计算过程，仅仅是在二阶值中的数值跨度和时间跨度均发生变化时，则进入到一阶值中的计算过程，这一部分主要用于表示修正对比动作；
对此以一阶值的计算方式来说，若A小于0，则反馈行星组件处于运行正常状态；若B大于0，则反馈行星组件处于运行异常状态。
综上所述：针对具有行星机构的永磁电机的运行原理，以主动式的振动频率检测方式来“感知”行星结构中齿轮之间的磨损程度，从而直接关联到整体设备中的运行状态，具体表现为：结合对应行星齿轮处单一式的振动频率波动实况，以及三个行星齿轮相互配合时的振动频率波动实况，在不干涉整体运行状态的前提下，可以实时反馈出整体设备的运行状态，其目的是：减少后期因整体设备不可控的异常情况而直接影响到运行期间的故障率。
以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (3)
1.一种带行星机构驱动系统的永磁电机，包括电机本体（1）、机架（2）和机载控制器，其特征在于，所述电机本体（1）安装在机架（2）上，所述机架（2）内部设置有行星组件，所述行星组件包括飞星盘（5）、安装外壳（4）、固定盘（9）、主动传动轴（3）和从动传动轴（6），所述安装外壳（4）安装在机架（2）中，所述固定盘（9）安装在安装外壳（4）上；
所述固定盘（9）上安装有三个安装轴（11），所述安装轴（11）上设置有行星齿轮（8），所述主动传动轴（3）安装在电机本体（1）的输出端上，且主动传动轴（3）贯穿安装外壳（4）和固定盘（9），所述主动传动轴（3）上安装有与行星齿轮（8）啮合的主动齿轮（13）；
所述飞星盘（5）与固定盘（9）之间为转动连接，且飞星盘（5）内壁与行星齿轮（8）啮合，所述从动传动轴（6）安装在飞星盘（5）外壁的中心点位置上，所述安装轴（11）上安装有行星盘（10），所述行星盘（10）上安装有对应行星齿轮（8）的振动检测仪（7），所述振动检测仪（7）的探头位置上安装有一个工作碰珠（15）和三个定向碰珠（14），所述行星齿轮（8）上开设有对应工作碰珠（15）和定向碰珠（14）的环槽（12）；
所述机载控制器中设置有关联电机本体（1）和行星组件的运维系统，所述运维系统中包含数据采集模块、动态分析模块和终端反馈模块，数据采集模块用于记录静态数据以及采集动态数据，并将动态数据和静态数据发送到动态分析模块中；动态分析模块以动态数据建立振波曲线模型，在振波曲线模型中设置跳波系数的计算方式，并将跳波系数发送到终端反馈模块中；
在终端反馈模块中以跳波系数代入到静态数据中，对静态数据进行修正对比动作，并将修正对比动作作为反馈行星组件的运动状态；
所述静态数据用于表示电机本体（1）的输出功率和行星组件中的传动比，所述动态数据用于表示振动检测仪（7）通过工作碰珠（15）和行星齿轮（8）检测得到的振动频率，且在动态分析模块中根据行星齿轮（8）的设置位置设置编号1、2、3，并将行星齿轮（8）中的编号信息代入到振波曲线模型中；
振波曲线模型用于表示行星齿轮（8）在旋转N圈后检测得到的振动频率的变化曲线，并将旋转N圈所消耗的时间作为一个检测周期，在振波曲线模型中同步建立对应编号中通过定向碰珠（14）检测得到的振动频率的实况曲线，并将振波曲线模型中的变化曲线与实况曲线进行糅合对比，从变化曲线和实况曲线中同时调取同一时间纵轴上的振动频率，并通过变化曲线和实况曲线中的振动频率计算得到跳波系数中的一阶值，设置振动检测仪（7）的工作碰珠（15）中所检测得到的振动频率为Xt、设置对应振动检测仪（7）的定向碰珠（14）中所检测得到的振动频率为Yt以及设置一阶值为A，一阶值A计算方式为：A=（Xt-Yt）/Yt，在A＜0时，用于表示行星组件中未发生明显的磨损程度；在A＞0，用于表示行星组件中发生了明显的磨损程度；
在同一个检测周期中，调取变化曲线中的上峰值和下峰值以及上峰值和下峰值之间的时间跨度，以上峰值、下峰值和时间跨度建立二阶值的计算方式；
在终端反馈模块中，以二阶值反馈行星齿轮（8）中的单个运行状态，并将二阶值代入到一阶值中且对静态数据完成修正对比动作后，以修正对比动作反馈行星组件的运动状态。
2.根据权利要求1所述的一种带行星机构驱动系统的永磁电机，其特征在于，所述工作碰珠（15）和定向碰珠（14）沿行星齿轮（8）的中心点呈环形阵列设置，其中所述工作碰珠（15）的设置位置与行星齿轮（8）和主动齿轮（13）之间的相交位置相对应。
3.根据权利要求2所述的一种带行星机构驱动系统的永磁电机，其特征在于，所述工作碰珠（15）与振动检测仪（7）的探头位置之间设置有连接弹簧（16）。
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| CN117639395A (zh) | 2024-03-01 |
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