[发明专利]一种测速复合直流电动机

说明书

技术领域

本发明涉及直流电动机的伺服调速系统，应用于直流电动机及其测速装置的设计、制造、安装和运行领域。

背景技术

传统意义上，直流电动机作为一类主要的能量转换装置，其设计、制造加工技术和运行中，更多的关注其效率指标、力能指标等，并尽可能减小其体积重量和制造成本，但未考虑测速的需要。

当把电动机用于伺服调速系统时，需要装设单独的测速装置，如测速发电机、光电编码器等。测速发电机与电动机的原理一致，输出电压与转子转速成正比，一般装设在电动机外部，安装于电动机的驱动轴上，由测速发电机的输出电压得到发电机的转速；光电编码器是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，由光栅盘和光电检测装置组成，其中光栅盘装在电动机的驱动轴上，光电检测装置固定于其它结构部件上。

然而，现有技术存在以下不足之处：①系统设计要兼顾系统的安装空间，会增大系统的体积和重量及系统的成本；②测速装置在运行过程中，受到震动冲击、高温、电磁干扰等不利因素的影响，测量精度、可靠性和使用寿命会降低；③测量装置安装在电动机内会影响电动机的通风散热，影响电动机的高效运行，安装在外部会进一步增大系统体积和重量。

发明内容

本发明提出一种测速复合直流电动机，兼顾电动机及其测速装置的设计，建立新型测速复合直流电动机的概念模型机，完善电机的设计和控制，使其更好地运用于伺服调速系统和研究成果的产业化做准备。

为了达到上述目的，本发明提出一种测速复合直流电动机，包括转子和定子，所述转子的转子槽内嵌放有测速线圈，所述测速线圈随转子一起转动，产生幅值和频率与电动机转速成正比的交变电动势；

所述电动机的转子轴上设置有滑环，所述滑环与所述测速线圈相连；

所述定子上设置有电刷，所述电刷与所述滑环相连；

通过所述滑环和电刷向外输出交变电动势，检测交变电动势的幅值和频率得到电机转速。

进一步的，所述转子轴上设置有两个滑环，所述定子上安装有一对电刷。

进一步的，所述测速线圈的两个出线端通过在电机转子轴上的通孔连接到两个滑环上，所述滑环与电刷相连，并输出测速信号。

进一步的，所述测速信号的幅值和频率与电机转速成正比，作为伺服调速系统的转速信号。

进一步的，所述转子槽中嵌放电枢绕组，所述电枢绕组的出线端连到所述定子的换向器上，通过所述换向器和电刷与直流电源实现电气连接。

进一步的，所述电机运行时供电电源为直流电，但电枢绕组中为交流的电势和电流，并且交流电势的幅值和频率与电机转速成正比。

本发明提出的测速复合直流电动机，测速复合直流电动机以电动机本体设计为基础，采用新颖的一体化结构设计，经初步分析相对与传统的“电动机+测速机构”的设计具有以下优势：①结构紧凑、体积小、重量轻、惯量小、运行平稳；②坚固、耐热、耐冲击、抗干扰、成本低、寿命长可靠性高的特点；③本身不含独立的电子线路，使用环境不受限制，易于与伺服测速系统的其它部件实现连接。

附图说明

图1所示为传统直流电动机转子结构示意图。

图2所示为本发明较佳实施例的测速复合直流电动机转子结构示意图。

图3所示为本发明较佳实施例的测速线圈及其滑环结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

图1为传统直流电动机的转子，转子铁芯10的槽中嵌放电枢绕组20，电枢绕组20的出线端连到转轴30上的换向器40上，通过换向器40和电刷(本图未画出，属于电机定子部分)与直流电源实现电气连接，电机运行时供电电源为直流电，但电枢绕组20中为交流的电势和电流，并且交流电势的幅值和频率与电机转速成正比。

请参考图2和图3，图2所示为本发明较佳实施例的测速复合直流电动机转子结构示意图，图3所示为本发明较佳实施例的测速线圈及其滑环结构示意图。本发明提出一种测速复合直流电动机，包括转子和定子(图中未示)，所述转子铁芯100的槽内嵌放有测速线圈200，所述测速线圈200随转子一起转动，产生幅值和频率与电动机转速成正比的交变电动势；所述电动机的转子轴300上设置有滑环500，所述滑环500与所述测速线圈200相连；所述定子上设置有电刷，所述电刷与所述滑环500相连；通过所述滑环500和电刷向外输出交变电动势，检测交变电动势的幅值和频率得到电机转速。