一種轉動慣量裝置及其旋轉工作電機的電源接線結構的製作方法
2023-04-26 11:58:56
專利名稱：一種轉動慣量裝置及其旋轉工作電機的電源接線結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種轉動慣量負載試驗裝置及其旋轉工作電機的電源接線結構。
背景技術：
目前，隨著電力電子技術、電機控制技術等專業領域的發展，使電機的伺服系統在航空航天、數控工具機、機器人紡織行業等領域得到了廣泛的應用，而且還在不斷地向更多的領域和行業滲透。但同時工業自動化設備對伺服系統動作的速度和精度都提出了更嚴格的要求。對於高精度伺服系統，其應用場合為時變慣量的運動控制場合，若系統不能根據系統轉動慣量的變化實時調整控制參數，則伺服系統的控制性能將會受到較大的影響。所以說伺服系統轉動慣量的快速準確辨識是伺服驅動器控制參數自整定過程中的重要環節。為了使伺服驅動器快速、高效地辨識負載的轉動慣量，需要一個連續變化和實時可控的轉 動慣量裝置作為「標尺」。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種轉動慣量裝置，該裝置轉動慣量可連續變化，實時可控。可根據用戶的需求改變其值變化速率，該裝置還具有體積小，構架清晰，拆卸方便，操作簡單的特點。本發明所要解決的技術問題在於提供一種電機的電源接線結構，其能解決處於旋轉工作狀態的電機與外部電源的接線問題。本發明提供了一種轉動慣量裝置，包括
負載組件；該負載組件包括支架、電機、傳動機構和一對螺旋機構；所述的一對螺旋機構分別位於所述電機的兩側，每一螺旋機構包括絲槓和套在該絲槓上的絲槓螺母；電機和一對絲槓均安裝在所述的支架上，電機具有多根電源引線，所述的傳動機構將電機輸出的扭矩分別傳遞給電機兩側的一對絲槓，以驅動絲槓旋轉；
接線組件，包括轉軸、套設在所述轉軸上的絕緣軸套和碳刷組件；所述的轉軸的一端與負載組件的支架連接，並可帶動該支架旋轉；所述的絕緣軸套上設有用於走線的走線部以及多個導電環，所述電機的多根電源引線一一對應地分別與該多個導電環的內表面焊接連接；所述的碳刷組件包括多個碳刷以及用於支撐該多個碳刷的碳刷支撐裝置，所述的多個碳刷一一對應地分別接觸所述的多個導電環，且該多個碳刷與電機電源電連接；
待測電機固定架；
待測電機，該待測電機固定在待測電機固定架上，待測電機的輸出軸與所述轉軸的另
一端連接。本發明還提供了一種旋轉工作電機的電源接線結構，包括
支架；
電機，安裝在所述的支架上，該電機具有多根電源引線；轉軸，所述轉軸的一端與所述支架連接，並可帶動該支架旋轉；
絕緣軸套，該絕緣軸套套設在所述轉軸上，絕緣軸套上設有走線部和多個導電環，電機的多根電源引線布置在所述走線部內，並一一對應地分別與該多個導電環的內表面電連接;
碳刷組件，包括多個碳刷以及用於支撐該多個碳刷的碳刷支撐裝置，所述的多個碳刷一一對應地分別接觸所述的多個導電環，且該多個碳刷與電機電源電連接。本發明的有益效果是
1、本發明的轉動慣量裝置可實現負載的轉動慣量的連續變化和可控，不用進行離散點的擬合，能更好更直觀的評估伺服電機內部的響應情況。另外，還具有體積小，拆卸方便等特點；
2、本發明的轉動慣量裝置以及電源接線結構利用碳刷與導電環的接觸，使電機的電源引線導通，從而解決了處於旋轉工作狀態的電機與外部電源的接線問題。
圖I是根據本發明轉動慣量裝置一實施例的整體結構示意圖。圖2是根據本發明轉動慣量裝置的負載組件的一個實施例的結構示意圖。圖3是根據本發明轉動慣量裝置的接線組件的一個實施例的結構示意圖。圖4是根據本發明轉動慣量裝置的待測電機和待測電機固定架的一個實施例的結構示意圖。圖5是根據本發明一實施方式的轉軸的結構示意圖。圖6是圖5的C-C線剖面結構示意圖。圖7是根據本發明一實施方式的轉軸與絕緣軸套的裝配示意圖。圖8是根據本發明一實施方式的絕緣軸套的示意圖。圖9是根據本發明一實施方式的導電環的局部放大示意圖。圖10是根據本發明一實施方式的導電環和碳刷接觸的局部放大示意圖。。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做出進一步說明。參考圖I至圖4。根據發明一實施例的轉動慣量裝置包括負載組件I、接線組件2、待測電機固定架3和待測電機4。負載組件I包括支架11、電機12、傳動機構、一對螺旋機構和一對直線導軌機構。一對螺旋機構和一對直線導軌機構均分別位於電機12的兩側，每一螺旋機構包括絲槓141和套在該絲槓上的絲槓螺母142，每一直線導軌機構包括一直線導軌151和在該直線導軌上滑移的滑塊152，一對滑塊152分別與一對絲槓螺母142連接。電機12、一對絲槓141和一對直線導軌151均安裝在支架11上。電機12具有多根電源引線，電源引線的數量與電機的種類有關，例如，對於三相電機而言，具有四根電源引線。傳動機構將電機12輸出的扭矩分別傳遞給電機兩側的一對絲槓141，以驅動絲槓旋轉。在圖中所示出的實施例中，傳動機構包括設置在電機12的輸出軸上的第一錐齒輪131、分別設置在一對絲槓141上的第二錐齒輪132和第三錐齒輪133。第一錐齒輪131分別與第二錐齒輪132和第三錐齒輪133嚙合。優選的，第一錐齒輪131與第二錐齒輪132及第三錐齒輪133之間的減速比均為I. 5。採用定減速比具有兩個優點一是減小電機轉動體現在絲槓上的誤差；二是可以減小電機12的轉矩，減少負載額外的慣量。支架11包括頂板111、分別位於頂板兩側的一對側板113、114以及與頂板相對設置的底板112。該一對側板113、114的上端與頂板相連,下端與底板112相連。電機12固定在頂板111的頂壁上，該電機12的輸出軸穿過頂板111。一對絲槓141分別可轉動地設置在一對側板113、114上，該一對絲槓141的一端分別穿過該一對側板113、114，第二錐齒輪132和第三錐齒輪133分別安裝在該一對絲槓的一端。一對直線導軌151固定在該一對側板113、114的外壁上。支架11的材質可採用鋁合金，以減小負載轉動慣量的最小基數。結合圖5至圖9所示。接線組件2包括轉軸21、套設在轉軸21上的絕緣軸套22、轉軸支撐裝置、碳刷組件。轉軸的一端與支架11的底板112連接，從而可帶動該支架11 一 起旋轉。絕緣軸套22上設有用於走線的走線部以及多個導電環222，電機的多根電源引線一一對應地分別與該多個導電環222的內表面焊接連接。導電環222例如可以是由銅箔製成，絕緣軸套可由尼龍材料製成，絕緣軸套可通過上下各一個卡簧固定在轉軸21上，以便於拆卸。轉軸支撐裝置包括一基板231和用於支撐該基板231的支撐部件，該支撐部件由一對側板233、234組成，側板233、234的頂端與基板231連接，側板233、234支撐在待測電機固定架3上。基板231設有一通孔232，通孔232內安裝有軸承，轉軸21穿套在該軸承上。轉軸21在緊靠該軸承的位置處設有軸肩211。碳刷組件包括多個碳刷以及用於支撐該多個碳刷的碳刷支撐裝置，多個碳刷一一對應地分別接觸多個導電環222，且該多個碳刷與電機電源電連接。上述的接觸可以是線接觸或面接觸。圖10示出了其中一個導電環222和一個碳刷241接觸的局部放大示意圖。在圖中所示的實施例中，碳刷支撐裝置包括套設在轉軸21外的碳刷導向筒242。碳刷導向筒242的上端與基板231連接。碳刷導向筒242的內壁上設有碳刷保持架(圖中未示出)，碳刷保持架可通過粘接的方式固定在碳刷導向筒的內壁上，多個碳刷設置在該碳刷保持架上。在碳刷導向筒242的側壁上設有通孔244，電機電源的引線穿過通孔，並分別與多個碳刷電連接。轉軸21上設有一轉軸走線孔210，轉軸走線孔的一端2101開口在位於基板231上方的轉軸側壁上，另一端2102開口在位於基板231下方的轉軸側壁上。絕緣軸套22的側壁在與轉軸走線孔的另一端開口 2102相對應的位置處設有軸套走線孔223。絕緣軸套沿軸向方向間隔設有多個環狀凸起225，多個導電環222 —一對應地分別套在該多個環狀凸起225上，導電環222的寬度大於環狀凸起225的寬度。上述的走線部包括設置在每一環狀凸起上的可走線的缺口 22a以及由每相鄰兩個環狀凸起之間的間隙形成的走線槽22b。利用上述的轉軸走線孔210和軸套走線孔223，電機的電源引線可繞開基板231，便於走線。電源線從軸套走線孔223引出來，通過缺口 22a分別向絕緣軸套上的多個走線槽22b引開，並分別與套在環狀凸起上的導電環焊接連接。如圖9所示，導電環的寬度略微比環狀凸起的寬度要大，兩端分別露出些許餘量，便於焊電源線。在絕緣軸套上設置環狀凸起有三個優點1.增加各根電源引線之間的爬電距離；2.便於在上面安裝與碳刷接觸的導電環；3.各環狀凸起的一段缺口形成的槽有利於引線走線。待測電機4固定在待測電機固定架3上，待測電機4的輸出軸通過聯軸器5與轉軸21的另一端連接，以驅動轉軸21轉動。轉軸21帶動支架11以及固定在支架11上的電機12、傳動機構、一對螺旋機構和一對直線導軌機構一同旋轉。與此同時，絕緣軸套22也隨轉軸21 —同轉動。通過電機12驅動一對絲槓141轉動，帶動絲槓螺母142以及滑塊152平移，就可實現使負載轉動慣量連續變化及可控的目的了。本發明同時也公開了一種旋轉工作電機的電源接線結構，包括支架11、安裝在支架11上的電機12、轉軸21、絕緣軸套22以及碳刷組件。電機12具有多根電源引線。轉軸21的一端與支架11連接，並可帶動該支架11旋轉。絕緣軸套22套設在轉軸21上，絕緣軸套22上設有走線部和多個導電環222，電機的多根電源引線一一對應地分別與該多個導電環222的內表面電連接。碳刷組件包括多個碳刷以及用於支撐該多個碳刷的碳刷支撐裝置，多個碳刷一一對應地分別接觸多個導電環222，且該多個碳刷與電機電源電連接。絕緣軸套22沿軸向方向間隔設有多個環狀凸起225，多個導電環222——對應地分別套在該多個環狀凸起225上，導電環222的寬度大於環狀凸起225的寬度。上述的走線部包括設置在每一環狀凸起225上的可走線的缺口 22a以及由每相鄰兩個環狀凸起之間的間隙形成的走線槽22b。·
權利要求
1.一種轉動慣量裝置，其特徵在於，包括 負載組件；該負載組件包括支架、電機、傳動機構和一對螺旋機構；所述的一對螺旋機構分別位於所述電機的兩側，每一螺旋機構包括絲槓和套在該絲槓上的絲槓螺母；電機和一對絲槓均安裝在所述的支架上，電機具有多根電源引線，所述的傳動機構將電機輸出的扭矩分別傳遞給電機兩側的一對絲槓，以驅動絲槓旋轉； 接線組件，包括轉軸、套設在所述轉軸上的絕緣軸套和碳刷組件；所述的轉軸的一端與負載組件的支架連接，並可帶動該支架旋轉；所述的絕緣軸套上設有用於走線的走線部以及多個導電環，所述電機的多根電源引線一一對應地分別與該多個導電環的內表面焊接連接；所述的碳刷組件包括多個碳刷以及用於支撐該多個碳刷的碳刷支撐裝置，所述的多個碳刷一一對應地分別接觸所述的多個導電環，且該多個碳刷與電機電源電連接； 待測電機固定架； 待測電機，該待測電機固定在待測電機固定架上，待測電機的輸出軸與所述轉軸的另一端連接。
2.如權利要求I所述的轉動慣量裝置，其特徵在於，還包括一對直線導軌機構，該一對直線導軌機構分別位於所述電機的兩側，每一直線導軌機構包括一直線導軌和在該直線導軌上滑移的滑塊；該一對直線導軌均安裝在所述的支架上，該一對滑塊分別與一對絲槓螺母連接。
3.如權利要求2所述的轉動慣量裝置，其特徵在於，所述的傳動機構包括設置在所述負載組件的電機的輸出軸上的第一錐齒輪、分別設置在一對絲槓上的第二錐齒輪和第三錐齒輪；所述的第一錐齒輪分別與第二錐齒輪和第三錐齒輪嚙合。
4.如權利要求3所述的轉動慣量裝置，其特徵在於，所述的支架包括頂板、分別位於所述頂板兩側的一對側板以及與所述頂板相對設置的底板；該一對側板的上端與頂板相連，下端與底板相連； 所述負載組件的電機固定在所述的頂板的頂壁上，該電機的輸出軸穿過頂板；所述的一對絲槓分別可轉動地設置在所述的一對側板上，該一對絲槓的一端分別穿過該一對側板，所述的第二錐齒輪和第三錐齒輪分別安裝在該一對絲槓的一端；所述的一對直線導軌固定在該一對側板的外壁上；所述轉軸的一端與所述底板連接。
5.如權利要求I所述的轉動慣量裝置，其特徵在於，所述的接線組件還包括一轉軸支撐裝置，所述的轉軸支承裝置包括一基板和用於支撐該基板的支撐部件，所述的支撐部件支撐在所述的待測電機固定架上； 該基板設有一通孔，所述通孔內安裝有軸承，所述的轉軸穿套在該軸承上。
6.如權利要求5所述的轉動慣量裝置，其特徵在於，所述的碳刷支撐裝置包括套設在所述轉軸外的碳刷導向筒；所述碳刷導向筒的上端與所述基板連接，碳刷導向筒的內壁上設有碳刷保持架，所述的多個碳刷設置在該碳刷保持架上；在碳刷導向筒的側壁上設有通孔，電機電源的引線穿過所述通孔，並分別與多個碳刷電連接。
7.如權利要求6所述的轉動慣量裝置，其特徵在於， 所述轉軸上設有一轉軸走線孔；所述轉軸走線孔的一端開口在位於所述基板上方的轉軸側壁上，另一端開口在位於所述基板下方的轉軸側壁上； 所述絕緣軸套的側壁在與轉軸走線孔的另一端開口相對應的位置處設有軸套走線孔；所述絕緣軸套沿軸向方向間隔設有多個環狀凸起，所述的多個導電環一一對應地分別套在該多個環狀凸起上，導電環的寬度大於環狀凸起的寬度；所述的走線部包括設置在每一環狀凸起上的可走線的缺口以及由每相鄰兩個環狀凸起之間的間隙形成的走線槽。
8.如權利要求I所述的轉動慣量裝置，其特徵在於，所述的待測電機通過聯軸器與所述轉軸的另一端連接。
9.一種旋轉工作電機的電源接線結構，其特徵在於，包括 支架； 電機，安裝在所述的支架上，該電機具有多根電源引線； 轉軸，所述轉軸的一端與所述支架連接，並可帶動該支架旋轉； 絕緣軸套，該絕緣軸套套設在所述轉軸上，絕緣軸套上設有走線部和多個導電環，電機的多根電源引線布置在所述走線部內，並一一對應地分別與該多個導電環的內表面電連接; 碳刷組件，包括多個碳刷以及用於支撐該多個碳刷的碳刷支撐裝置，所述的多個碳刷一一對應地分別接觸所述的多個導電環，且該多個碳刷與電機電源電連接。
10.如權利要求9所述的電源接線結構，其特徵在於，所述絕緣軸套沿軸向方向間隔設有多個環狀凸起，所述的多個導電環一一對應地分別套在該多個環狀凸起上，導電環的寬度大於環狀凸起的寬度；所述的走線部包括設置在每一環狀凸起上的可走線的缺口以及由每相鄰兩個環狀凸起之間的間隙形成的走線槽。
全文摘要
本發明公開了一種轉動慣量裝置，包括負載組件、接線組件、待測電機固定支架和固定在該固定支架上的待測電機。負載組件包括支架、電機、傳動機構和一對螺旋機構。傳動機構將電機輸出的扭矩分別傳遞給一對螺旋機構的絲槓。接線組件包括轉軸、套設在轉軸上的絕緣軸套和碳刷組件；轉軸帶動支架旋轉。絕緣軸套上設有用於走線的走線部以及多個導電環，電機的多根電源引線一一對應地分別與該多個導電環的內表面焊接連接；碳刷組件的多個碳刷一一對應地分別接觸多個導電環，且該多個碳刷與電機電源電連接。該裝置轉動慣量可連續變化，實時可控。本發明還公開了一種旋轉工作電機的電源接線結構，解決了處於旋轉工作狀態的電機與外部電源的接線問題。
文檔編號G01M1/10GK102914407SQ201210453110
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月13日 優先權日2012年11月13日
發明者李佳德, 魯寧, 楊正緒 申請人:上海新時達電氣股份有限公司, 上海辛格林納新時達電機有限公司