一种具有速度同步检测功能的电机结构的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种具有速度同步检测功能的电机结构。

背景技术：

电机（英文：electricmachinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机在电路中是用字母m（旧标准用d）表示，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，发电机在电路中用字母g表示，它的主要作用是利用机械能转化为电能。

现有电机的测速一般是通过在转轴上安装速度传感器（如磁电编码器等），利用速度传感器与转轴的同步旋转来实现对电机转速的测定，但是这种测定方法受速度传感器本身灵敏度的影响很大，且速度传感器信号的传递也存在一定的延时，从而导致速度传感器检测到的电机的速度不准确和不及时，对后续电机的控制产生影响。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是：如何提供一种能准确和及时的获取电机转速信号的具有速度同步检测功能的电机结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种具有速度同步检测功能的电机结构，包括电机本体和整流子结构体，所述整流子结构体包括同轴设置的两个整流子定子铁芯和整流子转子铁芯，所述整流子转子铁芯位于两个所述整流子定子铁芯之间，所述整流子定子铁芯的内圆周上开设有36个定子槽，相邻两个所述定子槽之间共形成36个定子齿，在间隔分布的18个所述定子齿上分别绕制励磁线圈并将所述励磁线圈串联连接，在剩余18个所述定子齿上绕制感应绕组，所述整流子转子铁芯的外圆周上嵌设有能够与设定长度的整流子定子铁芯之间形成磁通回路的导磁段，所述整流子转子铁芯跟随所述电机本体的转子同步旋转；还包括第一相交流电源和与所述第一相交流电源的相位相差90°的第二相交流电源，所述第一相交流电源和所述第二相交流电源分别与其中一个所述整流子定子铁芯上的励磁线圈；还包括测速感应电路和模拟电压生成电路，测速感应电路包括绕制在每个所述定子槽轭部的测速线圈和72个测速整流电路，每个所述测速线圈连接对应的两个所述测速整流电路，两个所述测速整流电路对应连接一个模拟电压生成电路，与同一所述测速线圈连接的两个所述测速整流电路的输出端与一个所述模拟电压生成电路的输入端连接。

这样，第一相交流电源和第二相交流电源分别为各整流子定子铁芯上的励磁线圈提供电能，利用电磁感应原理由于整流子转子铁芯外圆周上的导磁段只跨越设定定子槽长度，因此只有处于导磁段处的定子槽内的各感应绕组上才能形成闭合磁通，即通过电磁感应原理感应出电能，此时在感应出电能的感应绕组电磁力的作用下，整流子转子铁芯旋转，随着整流子转子铁芯的旋转，整流子转子铁芯上设有导磁段的部分将旋转到其它位置的定子槽内，此时该处的定子槽处的感应绕组又输出电能，整流子转子铁芯在该处感应绕组的电磁力的作用下持续旋转，由此则实现了整流子转子铁芯不断的旋转。

同时，当整流子转子铁芯在旋转的过程中，整流子转子铁芯上导磁段将随整流子转子铁芯一起旋转，当导磁段移动到刚进入连接其中一个感应绕组的磁通回路的时期，位于导磁段来侧的测速线圈、该感应绕组和励磁线圈之间将形成磁通回路，且该磁通回路在整流子转子铁芯旋转过程中会逐渐增加，直到该感应绕组的铁芯弧面与导磁段铁芯完全重合，此时位于磁通回路中的测速线圈的磁通量增加到最大值，而该感应绕组另一侧的测速线圈处没有磁通经过；随着整流子转子铁芯的持续旋转，原来位于磁通回路中的测速线圈中的磁通量将逐渐减小到零，而原来没有磁通经过的测速线圈处的磁通将逐渐增大到最大值，由此在整流子转子铁芯旋转过程中，整流子转子铁芯导磁段铁芯在经过每个感应绕组的时候，感应绕组两侧的测速线圈磁通回路中的磁通量都是由少到多，由此测速线圈得到的速度信号便是一个锯齿波信号，锯齿波的斜面上升变化，就是电机旋转到该段的角速度变化。由于本实用新型每个感应绕组的左右都有一个测速线圈，以致所有测速的片段锯齿波都能依次链接起来，构成同步持续跟踪角速度的测速信号，该测速信号再经测速整流电路整流后输出给模拟电压生成电路，再经模拟电压生成电路后变成随时跟随电机速度变化的模拟电压信号，利用该模拟电压信号则可以准确及时的获得电机的转速信号。

优选的，所述模拟电压生成电路包括计量电容c4、复位二极管d4、单向输出二极管d6、复位电阻r3和回流电阻r5，所述计量电容c4一端分别与复位电阻r3的一端和所述测速整流电路的输出端连接，所述计量电容c4的另一端分别与所述复位二极管d4的阴极和所述单向输出二极管d6的阳极连接，所述复位二极管d4的阳极与所述复位电阻r3的另一端连接后再接地，所述模拟电压生成电路共36个，36个所述模拟电压生成电路中的单向输出二极管d6的阴极并联连接后再与所述回流电阻r5的一端连接，所述回流电阻r5的另一端接地。

这样，由测速线圈输出整流后的信号加载给计量电容c4进行限量输出，由此构成片段跟速检测信号，同时36个模拟电压生成电路的单向输出二极管d6将每一个片段跟速检测信号连接在一起，成为不间断的跟速检测信号，这个不间断的跟速检测信号通过回流电阻后，变成随时跟速变化的模拟电压信号。

优选的，所述测速整流电路包括两个二极管d2，两个所述二极管d2的阳极分别与所述测速线圈的一端连接，两个所述二极管d2的阴极并联连接后与所述模拟电压生成电路的输入端连接。

这样，测速整流电路通过两个二极管d2将测速线圈产生的交流信号整流后输出给模拟电压生成电路。

优选的，所述整流子转子铁芯的外圆周上嵌设有跨越10个定子槽长度的导磁段。

这样，整流子转子铁芯外圆周上嵌设有跨越10个定子槽长度的导磁段，可以使得在整流子转子铁芯旋转过程中，始终有特定长度的感应绕组导通，保证了整流子转子铁芯的持续旋转。

优选的，在每个所述感应绕组t1-t18的两侧均分别设有一个测速线圈，其中与所述感应绕组t1对应的两个测速线圈分别为t1a和t1b，与所述感应绕组t2对应的两个测速线圈分别为t2a和t2b，与所述感应绕组t3对应的两个测速线圈分别为t3a和t3b，与所述感应绕组t4对应的两个测速线圈分别为t4a和t4b，与所述感应绕组t5对应的两个测速线圈分别为t5a和t5b，与所述感应绕组t6对应的两个测速线圈分别为t6a和t6b，与所述感应绕组t7对应的两个测速线圈分别为t7a和t7b，与所述感应绕组t8对应的两个测速线圈分别为t8a和t8b，与所述感应绕组t9对应的两个测速线圈分别为t9a和t9b，与所述感应绕组t10对应的两个测速线圈分别为t10a和t10b，与所述感应绕组t11对应的两个测速线圈分别为t11a和t11b，与所述感应绕组t12对应的两个测速线圈分别为t12a和t12b，与所述感应绕组t13对应的两个测速线圈分别为t13a和t13b，与所述感应绕组t14对应的两个测速线圈分别为t14a和t14b，与所述感应绕组t15对应的两个测速线圈分别为t15a和t15b，与所述感应绕组t16对应的两个测速线圈分别为t16a和t16b，与所述感应绕组t17对应的两个测速线圈分别为t17a和t17b，与所述感应绕组t18对应的两个测速线圈分别为t18a和t18b。

这样，当导磁铁芯从t1b向t1a方向移动到刚进入连接感应绕组t1磁通回路的时期，t1b方向侧的励磁线圈tl励磁的磁通，经过tl、t1b和t1形成磁通回路的磁通量逐渐增加，直到t1的铁芯弧面被导磁铁芯完全重合，磁通量增加到极限；而这时期t1a没有磁通经过，当t1b的磁通量达到极限以后，t开始连接t1和其左边tl励磁的磁通，直到其左边tl铁芯弧面完全被导磁铁芯重合后，t1a的磁通量达到极限后，导磁铁芯又开始连接t18和其右边tl的磁通；就这样，在t18至t1依次循环输出各自高频交流电的同时，测速绕组也依次循环输出一个又一个由弱到强的高频交流电信号。

优选的，所述电机本体的转子上设有励磁绕组，所述励磁绕组通过瓷罐变压器提供励磁电流，所述瓷罐变压器包括固定在电机本体的定子上的初级铁芯和固定在电机本体的转子的转轴上的次级铁芯，所述初级铁芯与所述次级铁芯同轴设置并具有间隙，所述初级铁芯呈开口朝向所述次级铁芯的筒形状，所述初级铁芯上同轴设有导磁的初级支座，所述初级支座上绕设有变压器初级线圈，所述变压器初级线圈与外部电源连接，所述次级铁芯呈开口朝向所述初级铁芯的筒形状，所述次级铁芯上同轴设有导磁的次级支座，所述次级支座上绕设有变压器次级线圈，所述变压器次级线圈输出的电流经整流器后向所述励磁绕组供电。

这样，外部电源向变压器初级线圈供电，变压器初级线圈得电后产生磁场，该磁场经初级铁芯与次级铁芯之间的间隙耦合到变压器次级线圈内，从而使得在变压器次级线圈内产生交流电能，产生的交流电能再经过整流器后对励磁绕组供电，结构更加简单。

优选的，在所述整流子转子铁芯外圆周上未嵌设有导磁段的部分设有金属蒙皮。

这样，通过设置金属蒙皮，可以来消除感应绕组在失电时的交流阻抗，将高频交流电自动变换给正输出电源的感应绕组使用。

优选的，所述转子为永磁式转子或励磁式转子或鼠笼式转子。

优选的，所述整流子定子铁芯和所述导磁段均采用铁氧体材料制成。

这样，铁氧体材料的导磁性能好，使用普遍，成本较低。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式中整流子定子铁芯和整流子转子铁芯的结构示意图；

图2为本实用新型具体实施方式中测速整流电路和模拟电压生成电路的电路结构示意图；

图3为本实用新型具体实施方式中瓷罐变压器的结构及安装示意图。

附图标记说明如下：整流子定子铁芯1、整流子转子铁芯2、初级铁芯3、变压器初级线圈4、次级铁芯5、变压器次级线圈6、整流器7、转轴8、励磁绕组9。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如附图1和附图2所示，一种具有速度同步检测功能的电机结构，包括电机本体和整流子结构体，整流子结构体包括同轴设置的两个整流子定子铁芯1和整流子转子铁芯2，整流子转子铁芯2位于两个整流子定子铁芯1之间，整流子定子铁芯1的内圆周上开设有36个定子槽，相邻两个定子槽之间共形成36个定子齿，在间隔分布的18个定子齿上分别绕制励磁线圈并将励磁线圈串联连接，在剩余18个定子齿上绕制感应绕组，整流子转子铁芯2的外圆周上嵌设有能够与设定长度的整流子定子铁芯1之间形成磁通回路的导磁段，整流子转子铁芯2跟随电机本体的转子同步旋转；还包括第一相交流电源和与第一相交流电源的相位相差90°的第二相交流电源，第一相交流电源和第二相交流电源分别与其中一个整流子定子铁芯1上的励磁线圈；还包括测速感应电路和模拟电压生成电路，测速感应电路包括绕制在每个定子槽轭部的测速线圈和72个测速整流电路，每个测速线圈连接对应的两个测速整流电路，两个测速整流电路对应连接一个模拟电压生成电路，与同一测速线圈连接的两个测速整流电路的输出端与一个模拟电压生成电路的输入端连接。

这样，第一相交流电源和第二相交流电源分别为各整流子定子铁芯1上的励磁线圈提供电能，利用电磁感应原理由于整流子转子铁芯2外圆周上的导磁段只跨越设定定子槽长度，因此只有处于导磁段处的定子槽内的各感应绕组上才能形成闭合磁通，即通过电磁感应原理感应出电能，此时在感应出电能的感应绕组电磁力的作用下，整流子转子铁芯2旋转，随着整流子转子铁芯2的旋转，整流子转子铁芯2上设有导磁段的部分将旋转到其它位置的定子槽内，此时该处的定子槽处的感应绕组又输出电能，整流子转子铁芯2在该处感应绕组的电磁力的作用下持续旋转，由此则实现了整流子转子铁芯2不断的旋转。

同时，当整流子转子铁芯2在旋转的过程中，整流子转子铁芯2上导磁段将随整流子转子铁芯2一起旋转，当导磁段移动到刚进入连接其中一个感应绕组的磁通回路的时期，位于导磁段来侧的测速线圈、该感应绕组和励磁线圈之间将形成磁通回路，且该磁通回路在整流子转子铁芯2旋转过程中会逐渐增加，直到该感应绕组的铁芯弧面与导磁段铁芯完全重合，此时位于磁通回路中的测速线圈的磁通量增加到最大值，而该感应绕组另一侧的测速线圈处没有磁通经过；随着整流子转子铁芯2的持续旋转，原来位于磁通回路中的测速线圈中的磁通量将逐渐减小到零，而原来没有磁通经过的测速线圈处的磁通将逐渐增大到最大值，由此在整流子转子铁芯2旋转过程中，整流子转子铁芯2导磁段铁芯在经过每个感应绕组的时候，感应绕组两侧的测速线圈磁通回路中的磁通量都是由少到多，由此测速线圈得到的速度信号便是一个锯齿波信号，锯齿波的斜面上升变化，就是电机旋转到该段的角速度变化。由于本实用新型每个感应绕组的左右都有一个测速线圈，以致所有测速的片段锯齿波都能依次链接起来，构成同步持续跟踪角速度的测速信号，该测速信号再经测速整流电路整流后输出给模拟电压生成电路，再经模拟电压生成电路后变成随时跟随电机速度变化的模拟电压信号，利用该模拟电压信号则可以准确及时的获得电机的转速信号。

在本实施例中，模拟电压生成电路包括计量电容c4、复位二极管d4、单向输出二极管d6、复位电阻r3和回流电阻r5，计量电容c4一端分别与复位电阻r3的一端和测速整流电路的输出端连接，计量电容c4的另一端分别与复位二极管d4的阴极和单向输出二极管d6的阳极连接，复位二极管d4的阳极与复位电阻r3的另一端连接后再接地，模拟电压生成电路共36个，36个模拟电压生成电路中的单向输出二极管d6的阴极并联连接后再与回流电阻r5的一端连接，回流电阻r5的另一端接地。

这样，由测速线圈输出整流后的信号加载给计量电容c4进行限量输出，由此构成片段跟速检测信号，同时36个模拟电压生成电路的单向输出二极管d6将每一个片段跟速检测信号连接在一起，成为不间断的跟速检测信号，这个不间断的跟速检测信号通过回流电阻后，变成随时跟速变化的模拟电压信号。

在本实施例中，测速整流电路包括两个二极管d2，两个二极管d2的阳极分别与测速线圈的一端连接，两个二极管d2的阴极并联连接后与模拟电压生成电路的输入端连接。

这样，测速整流电路通过两个二极管d2将测速线圈产生的交流信号整流后输出给模拟电压生成电路。

在本实施例中，整流子转子铁芯2的外圆周上嵌设有跨越10个定子槽长度的导磁段。

这样，整流子转子铁芯2外圆周上嵌设有跨越10个定子槽长度的导磁段，可以使得在整流子转子铁芯2旋转过程中，始终有特定长度的感应绕组导通，保证了整流子转子铁芯2的持续旋转。

在本实施例中，在每个感应绕组t1-t18的两侧均分别设有一个测速线圈，其中与感应绕组t1对应的两个测速线圈分别为t1a和t1b，与感应绕组t2对应的两个测速线圈分别为t2a和t2b，与感应绕组t3对应的两个测速线圈分别为t3a和t3b，与感应绕组t4对应的两个测速线圈分别为t4a和t4b，与感应绕组t5对应的两个测速线圈分别为t5a和t5b，与感应绕组t6对应的两个测速线圈分别为t6a和t6b，与感应绕组t7对应的两个测速线圈分别为t7a和t7b，与感应绕组t8对应的两个测速线圈分别为t8a和t8b，与感应绕组t9对应的两个测速线圈分别为t9a和t9b，与感应绕组t10对应的两个测速线圈分别为t10a和t10b，与感应绕组t11对应的两个测速线圈分别为t11a和t11b，与感应绕组t12对应的两个测速线圈分别为t12a和t12b，与感应绕组t13对应的两个测速线圈分别为t13a和t13b，与感应绕组t14对应的两个测速线圈分别为t14a和t14b，与感应绕组t15对应的两个测速线圈分别为t15a和t15b，与感应绕组t16对应的两个测速线圈分别为t16a和t16b，与感应绕组t17对应的两个测速线圈分别为t17a和t17b，与感应绕组t18对应的两个测速线圈分别为t18a和t18b。

这样，当导磁铁芯从t1b向t1a方向移动到刚进入连接感应绕组t1磁通回路的时期，t1b方向侧的励磁线圈tl励磁的磁通，经过tl、t1b和t1形成磁通回路的磁通量逐渐增加，直到t1的铁芯弧面被导磁铁芯完全重合，磁通量增加到极限；而这时期t1a没有磁通经过，当t1b的磁通量达到极限以后，t开始连接t1和其左边tl励磁的磁通，直到其左边tl铁芯弧面完全被导磁铁芯重合后，t1a的磁通量达到极限后，导磁铁芯又开始连接t18和其右边tl的磁通；就这样，在t18至t1依次循环输出各自高频交流电的同时，测速绕组也依次循环输出一个又一个由弱到强的高频交流电信号。

在本实施例中，如附图3所示，电机本体的转子上设有励磁绕组9，励磁绕组9通过瓷罐变压器提供励磁电流，瓷罐变压器包括固定在电机本体的定子上的初级铁芯3和固定在电机本体的转子的转轴8上的次级铁芯5，初级铁芯3与次级铁芯5同轴设置并具有间隙，初级铁芯3呈开口朝向次级铁芯5的筒形状，初级铁芯3上同轴设有导磁的初级支座，初级支座上绕设有变压器初级线圈4，变压器初级线圈4与外部电源连接，次级铁芯5呈开口朝向初级铁芯3的筒形状，次级铁芯5上同轴设有导磁的次级支座，次级支座上绕设有变压器次级线圈6，变压器次级线圈6输出的电流经整流器7后向励磁绕组9供电。

这样，外部电源向变压器初级线圈4供电，变压器初级线圈4得电后产生磁场，该磁场经初级铁芯3与次级铁芯5之间的间隙耦合到变压器次级线圈6内，从而使得在变压器次级线圈6内产生交流电能，产生的交流电能再经过整流器7后对励磁绕组9供电，结构更加简单。

在本实施例中，在整流子转子铁芯2外圆周上未嵌设有导磁段的部分设有金属蒙皮。

这样，通过设置金属蒙皮，可以来消除感应绕组在失电时的交流阻抗，将高频交流电自动变换给正输出电源的感应绕组使用。

在本实施例中，转子为永磁式转子或励磁式转子或鼠笼式转子。

在本实施例中，整流子定子铁芯1和导磁段均采用铁氧体材料制成。

这样，铁氧体材料的导磁性能好，使用普遍，成本较低。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。