CN203747582U - 带扭矩传感器的开关磁阻电机 - Google Patents

Abstract

一种带扭矩传感器的开关磁阻电机，属于驱动系统领域。包括叠片定子、叠片转子、绕组、前端盖、后端盖和机轴，绕组缠绕在叠片定子上，其出线管设在后端盖的外周侧；前端盖通过螺钉固定在叠片定子的前端；后端盖通过螺钉固定在叠片定子的后端；机轴通过轴承与叠片转子连接，前端盖固定设置扭矩传感器，所述的扭矩传感器包括设置在外壳内的线路板、传输装置和扭矩应变片，扭矩应变片固定在机轴上，扭矩应变片通过传输装置连接线路板，线路板的输出端连接设置在外壳上的接口。设置简单方便，便于生产和维修。扭矩应变片将开关磁阻电机的负载扭矩转换为电信号，通过传输装置、线路板处理后，输送到接口，便于采集和上传使用，提高开关磁阻电机的性能。

Description

带扭矩传感器的开关磁阻电机

技术领域

本实用新型涉及一种开关磁阻电机，具体地说，涉及一种带扭矩传感器的开关磁阻电机。

背景技术

大功率开关磁阻电机应用到使用领域之后，为了提高电机控制器的控制精度，完善电机信息，需要对扭矩进行测定。

现有的扭矩测量方法根据转矩的不同情况，可以采取不同的转矩测量方法。扭矩的测量方法可以分为平衡力法、能量转换法和传递法。其中传递法设计的转矩测量仪器种类最多，应用也最广泛。

（1）平衡力法及平衡力类转矩测量装置：匀速运转的动力机械或制动机械，在其机体上必然同时作用着与转矩大小相等，方向相反的平衡力矩。通过测量机体上的平衡力矩（实际上是测量力和力臂）来确定动力机械主轴上工作转矩的方法成为平衡法。平衡力法直接从机体上测转矩，不存在从旋转件到静止件的转矩传递问题。但它适合测量匀速工作情况下的转矩，不能测动态转矩。

（2）能量转换法：依据能量守恒定律，通过测量其他形式能量如电能、热能参数来测量旋转机械的机械能，进而求得转矩的方法即能量转换法。从方法上讲，能量转换法实际上就是对功率和转速进行测量的方法。能量转换法测转矩一般在电机方面有较多的应用。

（3）传递法：传递法是指利用弹性元件在传递转矩时物理参数的变化与转矩的对应关系来测量转矩的一类方法。常用弹性元件为扭轴，故传递法又成为扭矩法。根据被测物理参数不同，基于传递法的转矩测量仪器有很多种类型。在现代测量中，这类转矩测量仪的应用最广泛。目前，国内外研制和开发的基于传递法的扭矩传感器种类很多，从原理上讲，主要分为应变型、磁弹性型、转角型和其他型等4种。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种成本低、控制灵活可靠，调速精度高，可以实时测量扭矩的带扭矩传感器的开关磁阻电机。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种带扭矩传感器的开关磁阻电机，包括叠片定子、叠片转子、绕组、前端盖、后端盖和机轴，绕组缠绕在叠片定子上，其出线管设在后端盖的外周侧；前端盖通过螺钉固定在叠片定子的前端；后端盖通过螺钉固定在叠片定子的后端；机轴通过轴承与叠片转子连接，前端盖固定设置扭矩传感器，所述的扭矩传感器包括设置在外壳内的线路板、传输装置和扭矩应变片，扭矩应变片固定在机轴上，扭矩应变片通过传输装置连接线路板，线路板的输出端连接设置在外壳上的接口。扭矩传感器可以通过螺栓固定在前端盖，设置简单方便，便于生产和维修。扭矩应变片将开关磁阻电机的负载扭矩转换为电信号，通过传输装置、线路板处理后，输送到接口，便于采集和上传使用，提高开关磁阻电机的性能。

其中优选方案是：

所述传输装置包括4条导电滑环，导电滑环固定在机轴上，线路板的输入端设置与导电滑环相适应的电刷。导电滑环设置简单实用。

所述的传输装置包括放大器、变换器、无线发射装置和无线接收装置，扭矩应变片连接放大器，放大器的输出端通过变换器连接无线发射装置，无线接收装置的输出端连接线路板的输入端。由于导电滑环属于磨擦接触，因此不可避免地存在着磨损并发热，因而限制了旋转轴的转速及导电滑环的使用寿命。及由于接触不可靠引起信号波动，因而造成测量误差大甚至测量不成功。为了克服导电滑环的缺陷，另一个办法就是采用无线电遥测的方法：将扭矩应变信号在旋转轴上放大并进行V/F转换成频率信号，通过载波调制用无线电发射的方法从旋转轴上发射至轴外，再用无线电接收的方法，就可以得到旋转轴受扭的信号。

本实用新型具有的有益效果是，通过设置扭矩传感器，采用扭矩应变片实时监测开关磁阻电机的扭矩变化，可以得到不同负载要求的机械特性，控制简单、灵活，能容易地实现拖动设备的控制。由于扭矩应变片为固定在转轴上，不需要设置联轴器或者法兰盘等转接机构，提高了开关磁阻电机的输出性能。因此可以大大提高开关磁阻电机的性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：1、后端盖；2、固定环；3、转动环；4、机轴；5、轴承；6、前端盖；7、螺钉；8、铆钉；9、叠片转子；10、叠片定子；11、螺钉；12、出线管；13、接口；14、外壳；15、线路板；16、扭矩应变片；17、传输装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

如图1所示，带扭矩传感器的开关磁阻电机包括电气连接的开关磁阻电动机、位置传感器、控制器和功率变换器，控制器的输出端连接功率变换器，功率变换器的输出端连接开关磁阻电动机，开关磁阻电动机的输出端连接电梯负载，开关磁阻电动机的后端盖空腔内固定设置磁位置传感器，磁位置传感器的输出端连接控制器的输入端，磁位置传感器包括固定环和转动环，转动环固定在开关磁阻电动机的转轴上，固定环设置在后端盖上，固定环设置有塑壳封装的线路板，线路板上设置有磁敏元器件和信号接口。转动环为一固定块，固定块一侧设置齿盘，齿盘上间隔均布齿盘凸起和齿盘凹槽，固定块中间设置轴孔和键槽。转动环直接由转轴带动，控制简单直接，信号准确性高。

固定环为一金属圆环，金属圆环上设置2个环状通孔，环状通孔上设置固定螺丝与后端盖相适应，线路板安装在两环状通孔之间，磁敏元器件固定在线路板上，线路板上设置信号接口，线路板固定在塑料外壳内。设置连接方便。

通过设置磁位置传感器，成本低、调速范围宽、控制灵活、工作可靠，在宽广的转速和功率范围内都具有高效率，能够有效防止粉尘、油污等污染。

开关磁阻电动机包括叠片定子10、叠片转子9、绕组、前端盖6、后端盖1和机轴，绕组缠绕在叠片定子10上，其出线管12设在后端盖1的外周侧；

前端盖6通过螺钉7固定在叠片定子10的前端，从前端封装叠片定子10和叠片转子9；后端盖1通过螺钉11固定在叠片定子10的后端，从后端封装叠片定子10和叠片转子9；叠片转子9上贯穿铆接有至少一个铆钉8，叠片定子10上也贯穿铆接有至少一个铆钉；机轴通过轴承5与叠片转子9连接；后端盖1的空腔内设有转动环3，转动环3套装在叠片转子9后端的机轴4上；固定环2固定在后端盖1上；前端盖6固定设置扭矩传感器，所述的扭矩传感器包括设置在外壳14内的线路板15、传输装置17和扭矩应变片16，扭矩应变片16固定在机轴4上，扭矩应变片16通过传输装置17连接线路板15，线路板的输出端连接设置在外壳上的接口13。

传输装置17包括4条导电滑环，导电滑环固定在机轴4上，线路板15的输入端设置与导电滑环相适应的电刷。

实施例2：

在实施例1的基础上，传输装置包括放大器、变换器、无线发射装置和无线接收装置，扭矩应变片连接放大器，放大器的输出端通过变换器连接无线发射装置，无线接收装置的输出端连接线路板的输入端。

工作原理：

扭矩应变片将开关磁阻电机的负载扭矩转换为电信号，通过传输装置、线路板处理后，输送到接口，便于采集和上传使用，提高开关磁阻电机的性能，设置简单方便，便于生产和维修。

Claims (3)

1.一种带扭矩传感器的开关磁阻电机，包括叠片定子（10）、叠片转子（9）、绕组、前端盖（6）、后端盖（1）和机轴，绕组缠绕在叠片定子（10）上，其出线管（12）设在后端盖（1）的外周侧；前端盖（6）通过螺钉（7）固定在叠片定子（10）的前端；后端盖（1）通过螺钉（11）固定在叠片定子（10）的后端；机轴（4）通过轴承（5）与叠片转子（9）连接，其特征在于：前端盖（6）固定设置扭矩传感器，所述的扭矩传感器包括设置在外壳（14）内的线路板（15）、传输装置（17）和扭矩应变片（16），扭矩应变片（16）固定在机轴（4）上，扭矩应变片（16）通过传输装置（17）连接线路板（15），线路板的输出端连接设置在外壳上的接口（13）。

2.根据权利要求1所述的带扭矩传感器的开关磁阻电机，其特征在于：所述传输装置（17）包括4条导电滑环，导电滑环固定在机轴（4）上，线路板（15）的输入端设置与导电滑环相适应的电刷。

3.根据权利要求1所述的带扭矩传感器的开关磁阻电机，其特征在于：所述的传输装置（17）包括放大器、变换器、无线发射装置和无线接收装置，扭矩应变片（16）连接放大器，放大器的输出端通过变换器连接无线发射装置，无线接收装置的输出端连接线路板的输入端。