智能永磁同步伺服电机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能永磁同步伺服电机，包括永磁同步伺服电机、设置在永磁同步伺服电机上的数据采集处理模块和用于控制永磁同步伺服电机运行的控制装置，控制装置包括电机控制器和与电机控制器连接的物联网系统，永磁同步伺服电机的输出端接有负载，负载与电机控制器之间接有用于反馈永磁同步伺服电机工作电流的电流传感器，数据采集处理模块包括套装在永磁同步伺服电机中转轴尾端的编码器，编码器分别与转速传感器、位置传感器、温度传感器、振动传感器和应力传感器相连接。本实用新型设计新颖，能够同时采集永磁同步伺服电机多种状态参数，并具有远程通信功能，实时监测电机工况状态，功能完备，实用性强。
【专利说明】
智能永磁同步伺服电机
技术领域
[0001]本实用新型属于永磁同步伺服电机监测技术领域，具体涉及一种智能永磁同步伺服电机。
【背景技术】
[0002]永磁同步伺服电机在各种工业装备上已经大量使用，现有伺服电机可以通过安装在电机上的编码器感知电机的转速和位置，通过驱动器感知负载电流，实现闭环控制调节，达到伺服控制的目的。可是电机在运行过程中，由于受到负载和环境的影响，其实际运行中除转速和位置外的其他物理状态，比如振动、温度分布，应力分布等等状态信息也在不断变化，这些不断变化的物理信息，是评价电机实际运行状态的有力依据。因此，现如今缺少一种智能型的永磁同步伺服电机，结合已经通过编码器、电机驱动器感知的速度、位置和转矩电流等信息，增设环境监测可以实时监控电机的工况状态，做到全面监控、快速响应、以及故障预测预报等等智能化动作；另外，物联网的发展为这种智能化的可实施性和可行性带来前所未有的机会。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种智能永磁同步伺服电机，其设计新颖合理，能够同时采集永磁同步伺服电机多种状态参数，并具有远程通信功能，实时监测电机工况状态，功能完备，实用性强，便于推广使用。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:智能永磁同步伺服电机，其特征在于:包括永磁同步伺服电机、设置在永磁同步伺服电机上的数据采集处理模块和用于控制永磁同步伺服电机运行的控制装置，所述控制装置包括电机控制器和与电机控制器连接的物联网系统，永磁同步伺服电机的输出端接有负载，负载与电机控制器之间接有用于反馈永磁同步伺服电机工作电流的电流传感器，所述数据采集处理模块包括套装在永磁同步伺服电机中转轴尾端的编码器，编码器分别与转速传感器、位置传感器、温度传感器、振动传感器和应力传感器相连接，其中，
[0005]编码器，用于向电机控制器发送数据，用于接收处理转速传感器、位置传感器、温度传感器、振动传感器和应力传感器传送的信号；
[0006]转速传感器，用于采集永磁同步伺服电机中转轴的转速；
[0007]位置传感器，用于采集永磁同步伺服电机中磁极的位置；
[0008]温度传感器，用于采集永磁同步伺服电机中前轴承外侧、前法兰上、壳体内侧壁上、定子线包处、后法兰上或后轴承外侧的温度；
[0009]振动传感器，用于采集永磁同步伺服电机中前轴承外侧、前法兰上、后法兰上或后轴承外侧的振动频率；
[0010]应力传感器，用于采集永磁同步伺服电机中前轴承外侧或后轴承外侧压力。
[0011]上述的智能永磁同步伺服电机，其特征在于:所述电机控制器通过通信模块与物联网系统连接。
[0012]上述的智能永磁同步伺服电机，其特征在于:所述通信模块为有线通信模块或无线通信模块。
[0013]上述的智能永磁同步伺服电机，其特征在于:所述转速传感器、位置传感器、温度传感器、振动传感器和应力传感器的数量均为多个。
[0014]上述的智能永磁同步伺服电机，其特征在于:所述温度传感器为微型温度传感器，振动传感器为微型振动传感器，应力传感器为微型振动传感器。
[0015]上述的智能永磁同步伺服电机，其特征在于:所述转速传感器为霍尔转速传感器或磁感应转速传感器，位置传感器为霍尔位置传感器或磁感应位置传感器。
[0016]上述的智能永磁同步伺服电机，其特征在于:所述编码器为增量式编码器。
[0017]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0018]1、本实用新型在现有编码器上集成温度传感器、震动传感器和应力传感器处理模块，增设多个采集接口，实现多数据采集处理，结构简单，便于推广使用。
[0019]2、本实用新型在永磁同步伺服电机内部前轴承、前法兰、壳体、定子线包、后法兰和后轴承处安装多种类型的微型传感器，采集转子转速和位置的同时采集环境参数，功能完备，可靠稳定，使用效果好。
[0020]3、本实用新型设计新颖合理，采用物联网监测永磁同步伺服电机运行状态，综合多种参数预测电机检修时间，判断电机使用寿命，可合理安排工作计划，提高生产效率，实用性强，便于推广使用。
[0021]综上所述，本实用新型设计新颖合理，能够同时采集永磁同步伺服电机多种状态参数，并具有远程通信功能，实时监测电机工况状态，功能完备，实用性强，便于推广使用。
[0022]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型永磁同步伺服电机与编码器的结构安装示意图。
[0024]图2为本实用新型的电路原理框图。
[0025]附图标记说明:
[0026]I 一转速传感器；2—位置传感器；3—电流传感器；
[0027]4 一温度传感器；5—振动传感器；6—应力传感器；
[0028]7—编码器；8—电机控制器；10—永磁同步伺服电机；
[0029]10-1—转轴；10-2—前轴承；10-3—前法兰；
[0030]10-4—壳体；10-5—定子；10-6—后法兰；
[0031]10-7一后轴承；11一负载；12—通彳目模块；
[0032]13—物联网系统。
【具体实施方式】
[0033]如图1和图2所示，本实用新型包括永磁同步伺服电机10、设置在永磁同步伺服电机10上的数据采集处理模块和用于控制永磁同步伺服电机10运行的控制装置，所述控制装置包括电机控制器8和与电机控制器8连接的物联网系统13，永磁同步伺服电机10的输出端接有负载11，负载11与电机控制器8之间接有用于反馈永磁同步伺服电机1工作电流的电流传感器3，所述数据采集处理模块包括套装在永磁同步伺服电机10中转轴10-1尾端的编码器7，编码器7分别与转速传感器1、位置传感器2、温度传感器4、振动传感器5和应力传感器6相连接，其中，
[0034]编码器7，用于向电机控制器8发送数据，用于接收处理转速传感器1、位置传感器
2、温度传感器4、振动传感器5和应力传感器6传送的信号；
[0035]转速传感器I，用于采集永磁同步伺服电机10中转轴10-1的转速；
[0036]位置传感器2，用于采集永磁同步伺服电机10中磁极的位置；
[0037]温度传感器4，用于采集永磁同步伺服电机10中前轴承10-2外侧、前法兰10-3上、壳体10-4内侧壁上、定子10-5线包处、后法兰10-6上或后轴承10-7外侧的温度；
[0038]振动传感器5，用于采集永磁同步伺服电机10中前轴承10-2外侧、前法兰10-3上、后法兰10-6上或后轴承10-7外侧的振动频率；
[0039]应力传感器6，用于采集永磁同步伺服电机10中前轴承10-2外侧或后轴承10-7外侧压力。
[0040]如图1所示，本实施例中，所述电机控制器8通过通信模块12与物联网系统13连接。[0041 ]本实施例中，所述通信模块12为有线通信模块或无线通信模块。
[0042]实际使用中，有线通信模块包括串口或工业以太网通信模块，实现电机控制器8与物联网系统13的有线数据通信;无线通信模块包括GPRS或无线WIFI模块，实现电机控制器8与物联网系统13的无线数据通信。
[0043]本实施例中，所述转速传感器1、位置传感器2、温度传感器4、振动传感器5和应力传感器6的数量均为多个。
[0044]本实施例中，所述温度传感器4为微型温度传感器，振动传感器5为微型振动传感器，应力传感器6为微型振动传感器。
[0045]本实施例中，所述转速传感器I为霍尔转速传感器或磁感应转速传感器，位置传感器2为霍尔位置传感器或磁感应位置传感器。
[0046]本实施例中，所述编码器7为增量式编码器。
[0047]本实用新型使用时，前轴承10-2外侧位置处预埋温度传感器4、振动传感器5和应力传感器6采集该处环境参数对永磁同步伺服电机10运行状态的影响；前法兰10-3位置处预埋温度传感器4和振动传感器5采集该处环境参数对永磁同步伺服电机10运行状态的影响；壳体10-4内侧壁上预埋温度传感器4采集该处温度参数对永磁同步伺服电机10运行状态的影响；定子10-5线包处采集该处温度参数对永磁同步伺服电机10运行状态的影响；后法兰10-6位置处预埋温度传感器4和振动传感器5采集该处环境参数对永磁同步伺服电机10运行状态的影响；后轴承10-7外侧位置处预埋温度传感器4、振动传感器5和应力传感器6采集该处环境参数对永磁同步伺服电机10运行状态的影响；以上六个位置处传感器采集到的数据汇总到编码器7，通过编码器7的内部电路进行预处理，电机控制器8读取编码器7中预处理的数据信息，加上转速传感器1、位置传感器2和电流传感器3采集的永磁同步伺服电机1的速度、位置和转矩电流等信息，可以实时监控电机的工况状态，做到全面监控、快速响应、以及故障预测预报等等智能化动作，通过物联网智能化的通讯方式，可随时掌握永磁同步伺服电机10的运行状况;预测电机的检修时间；判断电机的寿命周期等，可以合理的安排工作计划，提高生产效率。
[0048]根据实际使用需要，可以增加永磁同步伺服电机10上各处传感器的数量，使采集点更加密集，数据更加准确，所有的传感器通过电机结构设计保证埋设位置的合理性和采集数据的准确性，传感器的位置不能阻碍或降低电机的性能、安全等基本要求，实际使用效果好。
[0049]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.智能永磁同步伺服电机，其特征在于:包括永磁同步伺服电机(10)、设置在永磁同步伺服电机(10)上的数据采集处理模块和用于控制永磁同步伺服电机(10)运行的控制装置，所述控制装置包括电机控制器(8)和与电机控制器(8)连接的物联网系统(13)，永磁同步伺服电机(10)的输出端接有负载(11)，负载(11)与电机控制器(8)之间接有用于反馈永磁同步伺服电机(10)工作电流的电流传感器(3)，所述数据采集处理模块包括套装在永磁同步伺服电机(10)中转轴(10-1)尾端的编码器(7)，编码器(7)分别与转速传感器(1)、位置传感器(2)、温度传感器(4)、振动传感器(5)和应力传感器(6)相连接，其中， 编码器(7)，用于向电机控制器(8)发送数据，用于接收处理转速传感器(I)、位置传感器(2)、温度传感器(4)、振动传感器(5)和应力传感器(6)传送的信号； 转速传感器(I)，用于采集永磁同步伺服电机(10)中转轴(10-1)的转速； 位置传感器(2)，用于采集永磁同步伺服电机(10)中磁极的位置； 温度传感器(4)，用于采集永磁同步伺服电机(10)中前轴承(10-2)外侧、前法兰(10-3)上、壳体(10-4)内侧壁上、定子(10-5)线包处、后法兰(10-6)上或后轴承(10-7)外侧的温度； 振动传感器(5)，用于采集永磁同步伺服电机(10)中前轴承(10-2)外侧、前法兰(10-3)上、后法兰(10-6)上或后轴承(10-7)外侧的振动频率； 应力传感器(6)，用于采集永磁同步伺服电机(10)中前轴承(10-2)外侧或后轴承(10-7)外侧压力。2.按照权利要求1所述的智能永磁同步伺服电机，其特征在于:所述电机控制器(8)通过通信模块(12)与物联网系统(13)连接。3.按照权利要求2所述的智能永磁同步伺服电机，其特征在于:所述通信模块(12)为有线通信模块或无线通信模块。4.按照权利要求1所述的智能永磁同步伺服电机，其特征在于:所述转速传感器(1)、位置传感器(2)、温度传感器(4)、振动传感器(5)和应力传感器(6)的数量均为多个。5.按照权利要求4所述的智能永磁同步伺服电机，其特征在于:所述温度传感器(4)为微型温度传感器，振动传感器(5)为微型振动传感器，应力传感器(6)为微型振动传感器。6.按照权利要求4所述的智能永磁同步伺服电机，其特征在于:所述转速传感器(I)为霍尔转速传感器或磁感应转速传感器，位置传感器(2)为霍尔位置传感器或磁感应位置传感器。7.按照权利要求1所述的智能永磁同步伺服电机，其特征在于:所述编码器(7)为增量式编码器。
【文档编号】H02K11/27GK205647195SQ201620473976
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】刘建锋, 张燕, 徐致雄, 陈华胄, 尚立库
【申请人】西安安凡达智能电机有限公司