本实用新型专利技术公开了一种压电致动的永磁调速器的精确转速控制装置，装置的圆柱凸轮筒外壁沿其周向开设有弧形槽，弧形槽内设有弧形的滑槽块；位于圆柱凸轮筒轴向上滑槽块的两端通过对称布置的压电材料与弧形槽的内壁连接；滑槽块上开设有贯通滑槽块厚度方向的螺旋形长条孔；圆柱凸轮筒的中空内腔中同轴套设有能与其相对移动的筒状轴向从动件；轴向从动件上设有滑动杆，滑动杆伸入长条孔中两者构成滑动副；同步带组件包括第一同步带轮、同步带和第二同步带轮，第一同步带轮和第二同步带轮之间通过同步带啮合传动。本实用新型专利技术所公开的技术与装备能够实现永磁调速器转速的精确控制，能减缓圆柱凸轮机构从动件的磨损，控制实时性好，装置整体结构紧凑。装置整体结构紧凑。装置整体结构紧凑。
【技术实现步骤摘要】
一种压电致动的永磁调速器的精确转速控制装置
[0001]本技术涉及永磁调速器的转速控制领域，具体涉及一种压电致动的永磁调速器的精确转速控制装置。
技术介绍
[0002]永磁调速器是通过导体部分与永磁部分的电磁感应传递转速和转矩的非接触式传动装置。常见的永磁调速器有盘状和筒状两种结构，通过调节机构调整永磁部分与导体部分的气隙或耦合面积可以调节永磁调速器的输出速度和扭矩，永磁调速器的调节机构与方法直接影响永磁调速器的输出性能。
[0003]永磁调速器中常见的调节机构有圆柱凸轮、滚珠丝杠以及齿轮齿条等，圆柱凸轮机构调节的精度较高，但从动件磨损后调节精度下降；滚珠丝杠和齿轮齿条单向调节精度较高，但机构中的间隙会使回程误差增加，导致控制精度的降低。由于永磁调速器转速随着气隙的变化并不是线性的，较小的气隙差距可能引起永磁调速器较大的转速误差，因此以上方式在永磁调速器自动控制中容易造成输出速度的稳态误差较大。且由于执行机构的精度有限，以上调速方式在调速时也容易出现实际转速在设定值附近振荡，使得调速器输出速度达不到所需目标转速的精度，同时造成调速机构使用寿命的减少。此外由于运行过程中永磁调速器的温度变化以及机构的振动等原因，永磁调速器的输出转速在气隙固定时也会发生变化，因此永磁调速器转速的精确控制对调速机构的控制精度和响应速度都有较高的要求。
[0004]PZT压电陶瓷是一种优异的压电材料，能够使机械能和电能发生相互转换。在正压电效应下，PZT能将受到的压力转化为电压；在负压电效应下，PZT能将电压量转化为压力和变形量。PZT压电陶瓷能承受较大的压力，在其作用下的电学量与力学量具有良好的线性转化关系。因此可以对PZT施加电压控制，使其成为具有精密运动特性的微执行器。
技术实现思路
[0005]本技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种压电致动的永磁调速器的精确转速控制装置。本技术在原有的用圆柱凸轮改变永磁调速器气隙或耦合面积控制转速的基础上，用PZT进行压电致动以实现永磁调速器转速进一步的精确控制，并在工作环境变化或有调速需要时对调速器输出转速进行实时快速地调节。
[0006]本技术所采用的具体技术方案如下：
[0007]本技术的第一目的在于提供了一种压电致动的永磁调速器的精确转速控制装置，其包括圆柱凸轮筒、滑槽块、轴向从动件和同步带组件；
[0008]所述圆柱凸轮筒为中空的筒状结构，外壁沿其周向开设有弧形槽，弧形槽内设有弧形的滑槽块；位于圆柱凸轮筒轴向上滑槽块的两端通过对称布置的压电材料与所述弧形槽的内壁连接，压电材料初始为压缩状态；滑槽块两端的压电材料分别通过导线与外部的电源相连，且两者的电压极性相反；通过滑槽块两端压电材料的作用，滑槽块能沿圆柱凸轮
筒轴向移动；所述滑槽块上开设有贯通滑槽块厚度方向的螺旋形长条孔；
[0009]所述圆柱凸轮筒的中空内腔中同轴套设有能与其相对移动的筒状轴向从动件；轴向从动件上设有滑动杆，滑动杆伸入所述长条孔中两者构成滑动副；轴向从动件能在圆柱凸轮筒旋转时由所述滑动副驱动，使其沿圆柱凸轮筒的轴向移动；
[0010]所述轴向从动件的首端固定连接有能同步移动的动力电机；动力电机的旋转轴穿过轴向从动件的中空内腔并伸出所述圆柱凸轮筒，与外部永磁调速器的转动部分相连接；所述旋转轴能在轴向从动件的中空内腔中旋转；
[0011]所述同步带组件包括第一同步带轮、同步带和第二同步带轮，第一同步带轮和第二同步带轮之间通过同步带啮合传动；所述第一同步带轮套设固定于圆柱凸轮筒首端的外周，第一同步带轮能与圆柱凸轮筒同步旋转；所述第二同步带轮通过转轴连接能同步转动的调速电机。
[0012]作为优选，所述压电材料为PZT压电陶瓷。
[0013]作为优选，所述永磁调速器为盘状永磁调速器，动力电机通过旋转轴与永磁调速器的导体盘背板固定连接。
[0014]进一步的，所述盘状永磁调速器的导体盘的材料为铜，导体盘背板的材料为45号钢。
[0015]作为优选，所述永磁调速器为筒状永磁调速器，动力电机通过旋转轴与永磁调速器的永磁筒或导体筒固定连接。
[0016]作为优选，所述第一同步带轮的直径大于第二同步带轮的直径。
[0017]作为优选，所述滑槽块沿圆柱凸轮筒周向的两端分别与所在处弧形槽的内壁贴合连接。
[0018]作为优选，所述永磁调速器上还设有与控制器输入端相连的速度传感器，控制器的输出端分别与调速电机和压电材料的电源相连接。
[0019]本技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
[0020]本技术对永磁调速器的转速控制精度高，响应速度快，能实现转速的动态调节和有效减轻振动，同时减缓圆柱凸轮机构从动件的磨损。其同步带及调速电机部分与圆柱凸轮能够一起对永磁调速器的转速进行快速粗调，PZT部分可以驱动滑槽块在圆柱凸轮上沿轴向运动，同时带动轴向从动件和与永磁调速器的连接部分沿轴向运动，调整气隙或耦合面积实现永磁调速器转速的精调。本技术装置中的转速传感器将调速器转速实时反馈至控制器，控制器通过控制调速电机的旋转角度和PZT两端的电压实现永磁调速器转速的精确控制。本技术适用于盘状和筒状的永磁调速器转速的精确控制，以及一些机构轴向位置快速精确调节的实现。
附图说明
[0021]图1是本技术装置的结构示意图；
[0022]图2是图1中圆柱凸轮筒的局部结构示意图；
[0023]图3是图1中同步带组件的局部结构示意图；
[0024]图4是本技术压电材料与电源的连接方式示意图；
[0025]图5是本技术压电材料的细调节过程示意图；
[0026]图6是本技术控制器的反馈原理示意图；
[0027]图中：1、导体盘，2、导体盘背板，3、旋转轴，4、圆柱凸轮筒，5、压电材料，6、滑槽块，7、第一同步带轮，8、轴向从动件，9、动力电机，10、同步带，11、第二同步带轮，12、调速电机。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步阐述和说明。本技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
[0029]为了实现永磁调速器转速的精确控制，并在工作环境变化或有调速需要时对调速器输出转速进行实时快速地调节。本技术提供了一种压电致动的永磁调速器的精确转速控制装置，该装置是在原有的用圆柱凸轮改变永磁调速器气隙或耦合面积控制转速的基础上，用PZT进行压电致动以实现永磁调速器转速进一步的精确控制。
[0030]本技术的精确转速控制装置可以应用于盘状与筒状的永磁调速器中：当永磁调速器为盘状永磁调速器时，本装置的动力电机9可以通过旋转轴3与永磁调速器的导体盘背板2固定连接，通过调节盘状永磁调速器的气隙实现转速的精确控制。其中，盘状永磁调速器的导体盘1优选采用铜板，导体盘背板2优选采用45号钢钢板。当永磁调速器为筒状永磁调速器时，本装置的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种压电致动的永磁调速器的精确转速控制装置，其特征在于，包括圆柱凸轮筒(4)、滑槽块(6)、轴向从动件(8)和同步带组件；所述圆柱凸轮筒(4)为中空的筒状结构，外壁沿其周向开设有弧形槽，弧形槽内设有弧形的滑槽块(6)；位于圆柱凸轮筒(4)轴向上滑槽块(6)的两端通过对称布置的压电材料(5)与所述弧形槽的内壁连接，压电材料(5)初始为压缩状态；滑槽块(6)两端的压电材料(5)分别通过导线与外部的电源相连，且两者的电压极性相反；通过滑槽块(6)两端压电材料(5)的作用，滑槽块(6)能沿圆柱凸轮筒(4)轴向移动；所述滑槽块(6)上开设有贯通滑槽块(6)厚度方向的螺旋形长条孔；所述圆柱凸轮筒(4)的中空内腔中同轴套设有能与其相对移动的筒状轴向从动件(8)；轴向从动件(8)上设有滑动杆，滑动杆伸入所述长条孔中两者构成滑动副；轴向从动件(8)能在圆柱凸轮筒(4)旋转时由所述滑动副驱动，使其沿圆柱凸轮筒(4)的轴向移动；所述轴向从动件(8)的首端固定连接有能同步移动的动力电机(9)；动力电机(9)的旋转轴(3)穿过轴向从动件(8)的中空内腔并伸出所述圆柱凸轮筒(4)，与外部永磁调速器的转动部分相连接；所述旋转轴(3)能在轴向从动件(8)的中空内腔中旋转；所述同步带组件包括第一同步带轮(7)、同步带(10)和第二同步带轮(11)，第一同步带轮(7)和第二同步带轮(11...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨世锡，康佳，王帅，池永为，王永军，李升明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：
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