CN206472075U - 一种新型伺服电机驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型伺服电机驱动系统，包括伺服电机、电机安装板和固定架，伺服电机设置于电机安装板的底部，伺服电机内设有传感器组件，传感器组件包括测速传感器组件和位置传感器组件，位置传感器组件和速度传感器组件均安装于伺服电机的内壁上，伺服电机的输出端设有联轴器，联轴器连接有驱动轴，驱动轴连接有传动机构，传动机构包括传动箱、传动锥齿轮和传动轴，传动箱固定安装于固定架上。该驱动系统结构简单、科学便利、针对性强、自动化程度高、适用范围广、操作方便、安全性高、可靠性好，能够准确实现控制指令的要求，消除传动机构中的误差，解决了伺服控制力矩，速度，精度和降低成本方面的要求。

Description

一种新型伺服电机驱动系统

技术领域

本实用新型涉及一种新型伺服电机驱动系统。

背景技术

近年来随着微处理器、新型数字信号处理器(DSP)的应用，出现了数字控制系统，控制部分可完全由软件进行。伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的伺服电动机和伺服驱动器，并不断完善和更新。伺服系统已成为当代高性能数控的主要发展方向，现有世界各国已经商品化了的伺服系统采用的是全数字控制正弦波电动机伺服驱动。伺服驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，伺服在额定速度范围以内，其转矩很稳定，其工作方式是由伺服电机自带的位置传感器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，并根据其反馈信号判断有无失步，从而进行补充，调整转子转动的角度。

另一方面，目前伺服驱动技术使用在工业自动化生产线上的规模越来越大，数控设备大部分均采用伺服驱动技术，其功率趋向大型化，为获得合适的转速和扭距，通常采用电机加上减速或者增速装置的方式。因此有伺服用减速机，或者增速机。但是机械的减速或者增速装置，因为制造和发热等原因存在传动的间隙和机械变形。因此导致精密的闭环伺服控制变成了开环控制，而且随传动链增加而加大，甚至有可能因为传动链故障而完全失控，满足不了精密控制力矩，速度，精度以及降低成本的要求。除此之外，由于不同的控制和运动需要不同型号的电动机和伺服电动机完成，因此电动机和伺服电动机以及控制电动机运动的伺服驱动系统种类十分繁杂，为了降低电动机和伺服电动机的生产成本和应用难度，采用通用兼容性的伺服电动机显的尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型伺服电机驱动系统，该驱动系统结构简单、科学便利、针对性强、自动化程度高、适用范围广、操作方便、安全性高、可靠性好，能够准确实现控制指令的要求，消除传动机构中的误差，解决了伺服控制力矩，速度，精度和降低成本方面的要求。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种新型伺服电机驱动系统，包括伺服电机、电机安装板和固定架，伺服电机设置于电机安装板的底部，伺服电机内设有传感器组件，传感器组件包括测速传感器组件和位置传感器组件，位置传感器组件和速度传感器组件均安装于伺服电机的内壁上，伺服电机的输出端设有联轴器，联轴器连接有驱动轴，驱动轴连接有传动机构，传动机构包括传动箱、传动锥齿轮和传动轴，传动箱固定安装于固定架上，传动锥齿轮包括主动传动锥齿轮和从动传动锥齿轮，主动传动锥齿轮和从动传动锥齿轮均位于传动箱内，主动传动锥齿轮安装于驱动轴的端部，从动传动锥齿轮安装于传动轴的端部，主动传动锥齿轮和从动传动锥齿轮相匹配。通过设置测速传感器组件和位置传感器组件，可以精确地检测出当前伺服电机的输出端的速度、旋转方向和旋转位置，调整电机的运动，实现闭环伺服控制，能够准确满足控制指令的要求，消除传动机构中的误差，解决伺服控制力矩，速度，精度和降低成本方面的要求。

进一步，测速传感器组件包括测速探头、测速线圈、测速整形放大器和测速脉冲器，测速探头包括第一测速探头和第二测速探头，测速线圈包括第一测速线圈和第二测速线圈，第一测速探头和第二测速探头均设置于伺服电机的转子的外圆周上，第一测速线圈的一端连接第一测速探头，第一测速线圈的另一端连接测速整形放大器，测速整形放大器连接测速脉冲器，第二测速线圈的一端连接第二测速探头，第二测速线圈的另一端连接测速整形放大器。该测速传感器组件采用电磁感应原理，在被测轴端安装一个软磁性铁质齿轮，齿轮与电机转子同轴旋转，在齿轮的外圆周安装第一测速探头和第二测速探头，两个探头由一个圆柱形永磁体铁芯与线圈组成，线圈绕在铁芯上，当齿轮的齿对着探头时，铁芯的磁通变大，当齿轮的齿槽对着探头时，铁芯的磁通变小。当齿轮旋转时，铁芯的磁通周期变化，在探头磁通增大时线圈输出正脉冲，在探头磁通减小时线圈输出负脉冲，经整形放大器输出方波脉冲信号，探头每转过一个齿就输出一个方波脉冲，脉冲频率与齿轮转速成正比，从而达到精确测量出伺服电机的输出转速和旋转方向，该测速传感器组件结果简单，对温度变化等环境条件要求不高，无需提供电源，工作稳定可靠。

进一步，位置传感器组件包括磁敏元件、前级放大器、脉冲整形器和磁敏元件电源，磁敏元件设置于伺服电机的转子的外圆周上，磁敏元件连接前级放大器和磁敏元件电源，前级放大器连接脉冲整形器。通过磁敏元件，检测出伺服电机的转子的位置，经前级放大器和脉冲整形器输出脉冲信号，从而达到精确测量出伺服电机的转子的位置。

进一步，磁敏元件包括管座、管壳、磁敏电阻、绝缘基片和永磁块，管座的上端连接管壳，管座的下端连接有引脚，引脚连接前级放大器和磁敏元件电源，永磁块设置于管座上，永磁块上设有绝缘基片，绝缘基片上设有磁敏电阻。

进一步，磁敏电阻包括第一磁敏电阻和第二磁敏电阻，第一磁敏电阻设置于绝缘基片的一侧，第二磁敏电阻设置于绝缘基片的另一侧。

进一步，传动轴的两端设有固定安装座。通过设置固定安装座，使传动轴很好地安装于固定架上。

进一步，传动轴的两端设有直齿轮。通过设置直齿轮连接执行机构(图中未画出)，从而使伺服电机更好地驱动执行机构，更加精确地完成相关工作。

进一步，电机安装板和固定架之间至少设有4根安装立柱。通过设置安装立柱，使伺服电机更好地安装于固定架的下方。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本实用新型为一种新型伺服电机驱动系统，该驱动系统结构简单、科学便利、针对性强、自动化程度高、适用范围广、操作方便、安全性高、可靠性好，通过设置测速传感器组件和位置传感器组件，可以精确地检测出当前伺服电机的输出端的速度、旋转方向和旋转位置，调整电机的运动，实现闭环伺服控制，能够准确满足控制指令的要求，消除传动机构中的误差，解决伺服控制力矩，速度，精度和降低成本方面的要求。

该测速传感器组件采用电磁感应原理，在被测轴端安装一个软磁性铁质齿轮，齿轮与电机转子同轴旋转，在齿轮的外圆周安装第一测速探头和第二测速探头，两个探头由一个圆柱形永磁体铁芯与线圈组成，线圈绕在铁芯上，当齿轮的齿对着探头时，铁芯的磁通变大，当齿轮的齿槽对着探头时，铁芯的磁通变小。当齿轮旋转时，铁芯的磁通周期变化，在探头磁通增大时线圈输出正脉冲，在探头磁通减小时线圈输出负脉冲，经整形放大器输出方波脉冲信号，探头每转过一个齿就输出一个方波脉冲，脉冲频率与齿轮转速成正比，从而达到精确测量出伺服电机的输出转速和旋转方向，该测速传感器组件结果简单，对温度变化等环境条件要求不高，无需提供电源，工作稳定可靠。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型中一种新型伺服电机驱动系统的结构示意图；

图2为本实用新型中传动机构的结构示意图；

图3为本实用新型中传感器组件的结构示意图；

图4为本实用新型中磁敏元件的结构示意图。

图中：1-伺服电机；2-电机安装板；3-固定架；4-联轴器；5-驱动轴；6-传动箱；7-传动轴；8-主动传动锥齿轮；9-从动传动锥齿轮；10-测速整形放大器；11-测速脉冲器；12-第一测速探头；13-第二测速探头；14-第一测速线圈；15-第二测速线圈；16-转子；17-磁敏元件；18-前级放大器；19-脉冲整形器；20-磁敏元件电源；21-管座；22-管壳；23-绝缘基片；24-永磁块；25-引脚；26-第一磁敏电阻；27-第二磁敏电阻；28-固定安装座；29-直齿轮；30-安装立柱。

具体实施方式

如图1至图4所示，一种新型伺服电机驱动系统，包括伺服电机1、电机安装板2和固定架3，伺服电机1设置于电机安装板2的底部，伺服电机1内设有传感器组件，传感器组件包括测速传感器组件和位置传感器组件，位置传感器组件和速度传感器组件均安装于伺服电机1的内壁上，伺服电机1的输出端设有联轴器4，联轴器4连接有驱动轴5，驱动轴5连接有传动机构，传动机构包括传动箱6、传动锥齿轮和传动轴7，传动箱6固定安装于固定架3上，传动锥齿轮包括主动传动锥齿轮8和从动传动锥齿轮9，主动传动锥齿轮8和从动传动锥齿轮9均位于传动箱6内，主动传动锥齿轮8安装于驱动轴5的端部，从动传动锥齿轮9安装于传动轴7的端部，主动传动锥齿轮8和从动传动锥齿轮9相匹配。通过设置测速传感器组件和位置传感器组件，可以精确地检测出当前伺服电机1的输出端的速度、旋转方向和旋转位置，调整电机的运动，实现闭环伺服控制，能够准确满足控制指令的要求，消除传动机构中的误差，解决伺服控制力矩，速度，精度和降低成本方面的要求。

测速传感器组件包括测速探头、测速线圈、测速整形放大器10和测速脉冲器11，测速探头包括第一测速探头12和第二测速探头13，测速线圈包括第一测速线圈14和第二测速线圈15，第一测速探头12和第二测速探头13均设置于伺服电机1的转子16的外圆周上，第一测速线圈14的一端连接第一测速探头12，第一测速线圈14的另一端连接测速整形放大器10，测速整形放大器10连接测速脉冲器11，第二测速线圈15的一端连接第二测速探头13，第二测速线圈15的另一端连接测速整形放大器10。该测速传感器组件采用电磁感应原理，在被测轴端安装一个软磁性铁质齿轮，齿轮与电机转子16同轴旋转，在齿轮的外圆周安装第一测速探头12和第二测速探头13，两个探头由一个圆柱形永磁体铁芯与线圈组成，线圈绕在铁芯上，当齿轮的齿对着探头时，铁芯的磁通变大，当齿轮的齿槽对着探头时，铁芯的磁通变小。当齿轮旋转时，铁芯的磁通周期变化，在探头磁通增大时线圈输出正脉冲，在探头磁通减小时线圈输出负脉冲，经整形放大器输出方波脉冲信号，探头每转过一个齿就输出一个方波脉冲，脉冲频率与齿轮转速成正比，从而达到精确测量出伺服电机1的输出转速和旋转方向，该测速传感器组件结果简单，对温度变化等环境条件要求不高，无需提供电源，工作稳定可靠。

位置传感器组件包括磁敏元件17、前级放大器18、脉冲整形器19和磁敏元件电源20，磁敏元件17设置于伺服电机1的转子16的外圆周上，磁敏元件17连接前级放大器18和磁敏元件电源20，前级放大器18连接脉冲整形器19。磁敏元件17包括管座21、管壳22、磁敏电阻、绝缘基片23和永磁块24，管座21的上端连接管壳22，管座21的下端连接有引脚25，引脚25连接前级放大器18和磁敏元件电源20，永磁块24设置于管座21上，永磁块24上设有绝缘基片23，绝缘基片23上设有磁敏电阻。磁敏电阻包括第一磁敏电阻26和第二磁敏电阻27，第一磁敏电阻26设置于绝缘基片23的一侧，第二磁敏电阻27设置于绝缘基片23的另一侧。通过磁敏元件17，检测出伺服电机1的转子16的位置，经前级放大器18和脉冲整形器19输出脉冲信号，从而达到精确测量出伺服电机1的转子16的位置。

传动轴7的两端设有固定安装座28。通过设置固定安装座28，使传动轴7很好地安装于固定架3上。

传动轴7的两端设有直齿轮29。通过设置直齿轮29连接执行机构(图中未画出)，从而使伺服电机1更好地驱动执行机构，更加精确地完成相关工作。

电机安装板2和固定架3之间至少设有4根安装立柱30。通过设置安装立柱30，使伺服电机1更好地安装于固定架3的下方。

以上仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此。任何以本实用新型为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本实用新型的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种新型伺服电机驱动系统，其特征在于：包括伺服电机、电机安装板和固定架，所述伺服电机设置于所述电机安装板的底部，所述伺服电机内设有传感器组件，所述传感器组件包括测速传感器组件和位置传感器组件，所述位置传感器组件和所述测速传感器组件均安装于所述伺服电机的内壁上，所述伺服电机的输出端设有联轴器，所述联轴器连接有驱动轴，所述驱动轴连接有传动机构，所述传动机构包括传动箱、传动锥齿轮和传动轴，所述传动箱固定安装于所述固定架上，所述传动锥齿轮包括主动传动锥齿轮和从动传动锥齿轮，所述主动传动锥齿轮和所述从动传动锥齿轮均位于所述传动箱内，所述主动传动锥齿轮安装于所述驱动轴的端部，所述从动传动锥齿轮安装于所述传动轴的端部，所述主动传动锥齿轮和所述从动传动锥齿轮相匹配。

2.根据权利要求1所述的一种新型伺服电机驱动系统，其特征在于：所述测速传感器组件包括测速探头、测速线圈、测速整形放大器和测速脉冲器，所述测速探头包括第一测速探头和第二测速探头，所述测速线圈包括第一测速线圈和第二测速线圈，所述第一测速探头和所述第二测速探头均设置于所述伺服电机的转子的外圆周上，所述第一测速线圈的一端连接所述第一测速探头，所述第一测速线圈的另一端连接所述测速整形放大器，所述测速整形放大器连接所述测速脉冲器，所述第二测速线圈的一端连接所述第二测速探头，所述第二测速线圈的另一端连接所述测速整形放大器。

3.根据权利要求1所述的一种新型伺服电机驱动系统，其特征在于：所述位置传感器组件包括磁敏元件、前级放大器、脉冲整形器和磁敏元件电源，所述磁敏元件设置于所述伺服电机的转子的外圆周上，所述磁敏元件连接所述前级放大器和磁敏元件电源，所述前级放大器连接所述脉冲整形器。

4.根据权利要求3所述的一种新型伺服电机驱动系统，其特征在于：所述磁敏 元件包括管座、管壳、磁敏电阻、绝缘基片和永磁块，所述管座的上端连接所述管壳，所述管座的下端连接有引脚，所述引脚连接所述前级放大器和所述磁敏元件电源，所述永磁块设置于所述管座上，所述永磁块上设有所述绝缘基片，所述绝缘基片上设有所述磁敏电阻。

5.根据权利要求4所述的一种新型伺服电机驱动系统，其特征在于：所述磁敏电阻包括第一磁敏电阻和第二磁敏电阻，所述第一磁敏电阻设置于所述绝缘基片的一侧，所述第二磁敏电阻设置于所述绝缘基片的另一侧。

6.根据权利要求1所述的一种新型伺服电机驱动系统，其特征在于：所述传动轴的两端设有固定安装座。

7.根据权利要求1所述的一种新型伺服电机驱动系统，其特征在于：所述传动轴的两端设有直齿轮。

8.根据权利要求1所述的一种新型伺服电机驱动系统，其特征在于：所述电机安装板和固定架之间至少设有4根安装立柱。