CN2142202Y - 磁电式脉冲测速发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是永磁式脉冲测速发电机与微电子 线路组装为一体的机电要体化的数字式速度检测元 件。它将永磁脉冲测速机本身每转输出脉冲数一定、 脉冲幅值随转速而改变的脉冲信号通过计算机控制 改变每转输出脉冲数，适用于数控系统作速度检测元 件。如用于数控机床中，当机床加工不同螺纹时可省 去升速、减速齿轮装置，降低生产成本，简化设计。本 实用新型具有每转输出一个脉冲的功能，可作为绝对 式测速元件使用。且体积小、成本低、寿命长、易维 修，完全适用于工业环境使用。

Description

磁电式脉冲测速发电机是一种永磁脉冲测速发电机和微电子线路装置相结合的机电一体化的数字式速度检测元件。

永磁脉冲测速发电机有两种：一种是如西安微电机研究所研制的CYM系列产品，其转子外圆周分别均布有300齿和600齿。另一种是永磁低速同步电动机作为脉冲测速发电机使用，其转子外圆周通常有50齿均布，转子铁心为冲片叠装结构。国内有TYD系列产品，国外日本三洋公司有103系列产品，美国SE公司有SS系列产品，这两种脉冲测速机每转输出的脉冲数均与转子齿数相同。

在速度检测系统中作为数字式速度检测元件的还经常应用光学编码器。

采用永磁脉冲测速机作为速度检测元件时，虽然可靠性高，但体积大，安装不便。采用光电编码器作为速度检测元件其缺点是：光电编码器采用光学玻璃，要求一定光路，在工业环境下，高低温、湿度变化、水汽的凝结、油雾及尘埃、机械振动与冲击等情况使光电编码器易损坏、可靠性差。同时这两种速度检测元件选定后，每转输出的脉冲数一定。如当数控机床要加工不同螺距螺纹时，必须通过升速齿轮，使机床结构复杂，成本增加。

本实用新型的目的在于提供一种将永磁脉冲测速发电机和微电子线路装置相结合的磁电式脉冲测速发电机。其可靠性高、成本低、寿命长、易维修，可满足工业环境下，高低温、湿度变化、水汽凝结、油雾及尘埃、机械振动与冲击等使用环境要求；同时通过系统的微机控制处理改变分频数2ⁿ，可以改变每转输出的脉冲数，如用于数控机床，可以省去升速齿轮，使机床设计简化，成本降低。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种磁电式脉冲测速机由永磁脉冲测速机和微电子线路装置组合而成。微电子线路装置装于永磁脉冲测速机的非轴伸端，与永磁脉冲测速发电机形成一个整体。

磁电式脉冲测速发电机由轴承1、端盖2、转子铁心3、转子磁钢4、定子铁心5、转子端面磁钢6、定子绕组7、霍耳集成块8连接组成。其中轴承1、端盖2、转子铁心3、转子磁钢4、定子铁心5、定子绕组的位置连接关系与现有永磁低速同步电机相同。转子端面磁钢6固定安装在转子端面上，霍耳集成块8也固定在端盖2上与转子端面磁钢6相对应的位置，其一端接地，另一端为零位输出。

转子磁钢和转子端面磁钢均为轴向激磁。

转子铁心由外圆周均布有小齿的电工钢片迭装而成，转子冲片的形状为

。

转子铁心共有两段，相互之间错移1／2转子齿距。

转子铁心的齿数决定脉冲测速机每转输出的脉冲数。

转子端面磁钢和霍尔集成块构成脉冲测速机每转一脉冲的输出起零位信号作用，作为绝对编码的基准信号。

微电子线路装置由限幅电路10、放大电路11、整形电路12、相位比较器13、低通滤波器14、V_CO电路15、放大电路16、模拟开关17、分频器18连接组成。测速机输出信号的输出端接限幅电路10的输入端，限幅电路10的输出端接放大电路11的输入端，放大电路11的输出端接整形电路12的输入端，整形电路12的输出端接相位比较器13的输入端，相位比较器13的输出端分别接低通滤波器14，V_CO电路15，模拟开关17的输入端，低通滤波器14的输出端接V_CO电路的另一输入端，模拟开关17的输出端接分频器18的输入端，模拟开关有控制端A、B、C，V_CO电路15的输出端和分频器18的输出端同接放大电路16的输入端，脉冲信号最后经放大电路16放大输出。

脉冲测速机输出近似正弦波的脉冲电压信号，此信号随转速不同，脉冲幅值在变，此信号输入经微电子线路装置经限幅后得到一个不随电机转速变化的脉冲电压，以放大整形后，经相位比较器与2ⁿ分频后的信号进行相位比较，产生出与两信号相位差成正比的输出脉冲电压，经低通滤波滤除高频分量后得到平均电压U_d，将U_d送入V_CO输入端，以控制其频率的高低，使V_CO频率接近输入信号频率即电机本身输出脉冲数的2ⁿ倍，经相位锁定后，再将该信号放大得到一个幅值不变的方波信号。

每转输出的脉冲数为2ⁿ·A，即磁电式脉冲测速发电机的电机本身每转输出的脉冲数一定，脉冲幅值随转速不同而变，但经微电子线路装置处理，系统的计算机控制，每转输出脉冲数便可按下式变化：

每转输出脉冲数＝2ⁿ·A

n＝1.2.3.4……

A－电机本身输出脉冲数

输出的脉冲波形为方波，方波幅值与电机转速无关。

本实用新型磁电式脉冲测速发电机的优点在于：

1、输出脉冲波形为方波，方波幅值不随转速改变而变。

2、通过系统的微机控制改变分频数2ⁿ，可以改变每转输出脉冲数，如用于数控机床可以省去升速齿轮，使机床设计简化，成本降低，扩大了螺纹加工范围。

3、具有每转输出一个脉冲的功能，可作为绝对式测速元件使用。

4、可靠性高、成本低、寿命长、易维修。可满足工业环境下，高低温、湿度变化、水汽的凝结、油雾及尘埃、机械振动与冲击等使用环境要求。

磁电式脉冲测速机是机电一体化的产品，克服了光电编码器和永磁脉冲测速机固有的缺点，可广泛用于数控系统作速度检测元件，如在数控机床上完全可取代光电编码器和永磁脉冲测速发电机。

附图说明：

图1为磁电式脉冲测速机结构图

图2为微电子线路工作原理框图

图3为磁电式脉冲测速机电机转子冲片图

图4为磁电式脉冲测速机电机定子冲片图

图5为微电子线路电气原理图

实施例：

1200脉冲磁电式脉冲测速机。结构如图1所示，由转轴轴承、端盖、转子铁心、转子磁钢、定子铁心、转子端面磁钢、定子绕组、霍耳集成块、微电子线路装置组成。定子、转子铁心冲片形状如图4、3所示，由冷轧电工钢带冲制而成，定子冲片内圆均布8个大齿，每个大齿上又均布5个小齿；转子冲片外圆均布150个小齿。

转子磁钢形状如图3所示，材料为YX－70A，内径D₁＝18.1mm，外径D₂＝55mm，厚H＝2mm。

转子端面磁钢为钕铁硼XNF－27，尺寸为12.8×7×2.8mm，端面磁钢和霍耳集成块CS6839组成每转一个“零信号”脉冲输出。

微电子线路如图5所示。电机本身每转输出150个脉冲，经微电子线路8倍频后输出1200个脉冲，用于数控机床作速度检测。

通过微电子线路装置输出的脉冲是方波，有脉冲输出时，其电压幅值为3.6V，无脉冲输出时，其电压幅值为＜0.35V。

Claims (9)

1、一种磁电式脉冲测速发电机，其特征是：由永磁脉冲测速机和微电子线路装置组合而成，微电子线路装置装于永磁脉冲测速机的非轴伸端，与永磁脉冲测速发电机形成一个整体。

2、根据权利要求1所述的磁电式脉冲测速发电机，其特征是：永磁脉冲测速机由轴承1、端盖2、转子铁心3、转子磁钢4、定子铁心5、转子端面磁钢6、定子绕组7、霍耳集成块8连接组成，其中轴承1、端盖2、转子铁心3、转子磁钢4、定子铁心5、定子绕组的位置连接关系与现有永磁低速同步电机相同，转子端面磁钢6固定安装在转子端面上，霍耳集成块8也固定在端盖2上与转子端面磁钢6相对应的位置，霍耳集成块8一端接地，另一端为零位输出。

3、根据权利要求2所述的磁电式脉冲测速发电机，其特征是：转子磁钢4和转子端面磁钢6均为轴向激磁。

4、根据权利要求2所述的磁电式脉冲测速发电机，其特征是：转子铁心3由外圆周均布有小齿的电工钢片迭装而成，转子冲片的形状为 。

5、根据权利要求2或4所述的磁电式脉冲测速发电机，其特征是：转子铁心3共有两段，相互之间错移1／2转子齿距。

6、根据权利要求1所述的磁电式脉冲测速发电机，其特征是：微电子线路装置由限幅电路10、放大电路11、整形电路12、相位比较器13、低通滤波器14、V_CO电路15、放大电路16、模拟开关17、分频器18连接组成，测速机输出信号的输出端接限幅电路10的输入端，限幅电路10的输出端接放大电路11的输入端，放大电路11的输出端接整形电路12的输入端，整形电路12的输出端接相位比较器13的输入端，相位比较器13的输出端分别接低通滤波器14，V_CO电路15，模拟开关17的输入端，低通滤波器14的输出端接V_CO电路的另一输入端，模拟开关17的输出端接分频器18的输入端，模拟开关有控制端A、B、C，V_CO电路15的输出端和分频器18的输出端同接放大电路16的输入端，脉冲信号最后经放大电路16放大输出。

7、根据权利要求2所述的磁电式脉冲测速发电机，其特征是：霍耳集成块为CS6839。

8、根据权利要求3所述的磁电式脉冲测速发电机，其特征是：转子端面磁钢为钕铁硼XNF－27，尺寸为12.8×7×2.8mm。

9、根据权利要求4所述的磁电式脉冲测速发电机，其特征是：转子冲片外圆均布150个小齿。

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