[0034] 以下结合附图进一步描述本发明的一种永磁式直流伺服测角振动机组的实施。
[0035] 如图1、图2所示，一种永磁式直流伺服测角加速度机组，包括转轴1、前端盖轴承2、前端盖3、绝缘套筒4、换向器5、电刷6、电刷支架7、机壳8、无槽转子9、永磁磁钢10、第一定子铁心11、后端盖12、杯形转子13、输出绕组14、第二定子铁心15、铜套16、后端盖轴承17、隔磁枕套18和霍尔元件19；
[0036] 所述转轴1依次穿过前端盖轴承2、绝缘套筒4、无槽转子9、杯形转子13、铜套16的中心孔和后端盖轴承17，并通过前端盖3和后端盖12与机壳8固定；
[0037] 所述换向器5固定在绝缘套筒4的外侧；
[0038] 所述无槽转子9、杯形转子13和绝缘套筒4固定在转轴1上，跟随转轴1一同旋转；
[0039] 所述无槽转子9的电枢和铁心采用固化一体式设计，整体形状为杯形；
[0040] 所述无槽转子9的绕组通过换向器5与电刷6相连；
[0041] 所述第一定子铁心11与后端盖12固定，整体为圆环形结构，置于无槽转子9的杯体内部，且设有凹槽；
[0042] 所述永磁磁钢10嵌放在第一定子铁心11的凹槽中；
[0043] 所述隔磁枕套18将第一定子铁心11分成内、外两层；
[0044] 所述第一定子铁心11的内层设有凹槽，霍尔元件19嵌放在凹槽中；
[0045] 所述铜套16与后端盖12固定，设有中心通孔；
[0046] 所述第二定子铁心15同心地固定在铜套16的外侧，设有绕组槽；
[0047] 所述输出绕组14嵌放在第二定子铁心15的绕组槽中；
[0048] 所述第二定子铁心15和输出绕组14置于杯形转子13的杯体内部；
[0049] 所述杯形转子13的杯体置于第一定子铁心11和第二定子铁心15之间的空气隙中；
[0050] 所述无槽转子9的杯体置于第一定子铁心11和机壳8之间的空气隙中；
[0051] 所述嵌放在第一定子铁心11凹槽中的永磁磁钢10为四片，分别为101、102、103和104，在空间上均匀分布；
[0052] 所述电刷6的数目为四个，分别为601、602、603和604，在空间上均匀分布；
[0053] 所述四个电刷601-604和四片永磁磁钢101-104在空间上的安装位置对齐；
[0054] 所述隔磁枕套18为瓦片状，共四片，在空间上均匀分布；
[0055] 所述霍尔元件19的数目为四个，在空间上均匀分布；
[0056] 所述四个霍尔元件与四片永磁磁钢的位置在空间上错开45°角；
[0057] 所述霍尔元件19和输出绕组14的位置在空间上对齐。
[0058] 图3为本发明的一种永磁式直流伺服测角振动机组的工作原理图：
[0059] 直流电流I通过电刷和换向器后，接入到无槽转子的绕组中形成闭合回路，电流I的方向如图所示。永磁磁钢形成的磁场分布情况如图3所示，一部分经过第一定子铁心的外层、空气隙、无槽转子的绕组及其铁心后形成闭合回路，假设该部分恒定磁通为Φ1，根据直流电动机的电磁转矩公式可知，无槽转子绕组产生的驱动转矩为：
[0060] T＝CTΦ1I (1)，
[0061] 式中CT为与无槽转子绕组结构相关的常数。
[0062] 根据左手定则，无槽转子受到的电磁转矩为顺时针方向，即此时无槽转子为顺时针旋转。
[0063] 此外，永磁磁钢形成的磁场，还有一部分经过第一定子铁心内层、空气隙、杯形转子及第二定子铁心后形成闭合回路，假设该部分恒定磁通为Φ2。由于磁钢的位置和霍尔元件、输出绕组错开45°角，可知磁通Φ2与霍尔元件、输出绕组没有匝链。
[0064] 当无槽转子为顺时针旋转时，带动转轴和杯形转子一同转动，假设角速度为Ω，杯形转子的杯体可以看做是很多根导条，如图3所示。则根据法拉第电磁感应定律，杯形转子导条切割磁通Φ2产生的感应电动势为：
[0065] e＝CeΦ2Ω (2)，
[0066] 式中Ce为与杯形转子结构相关的常数。
[0067] 根据右手定则，感应电动势e的方向如图3所示，对应电流产生的磁通为Φ3，其方向与感应电流符合右手螺旋定则，且与感应电动势成正比，即：
[0068] Φ3∝e∝Ω (3)。
[0069] 由于磁通Φ3穿过第一定子铁心内层、霍尔元件、空气隙、杯形转子、第二定子铁心和输出绕组后形成闭合回路，即磁通Φ3与霍尔元件、输出绕组同时匝链。
[0070] 根据霍尔效应，霍尔元件会产生霍尔电势：
[0071] EH∝Φ3 (4)。
[0072] 联立公式(4)和(3)可知，霍尔电势与机组的瞬时旋转角速度Ω成正比。
[0073] 同时根据变压器原理，输出绕组产生的感应电动势为：
[0074]
[0075] 联立公式(5)和(3)可知：
[0076]
[0077] 即输出绕组的感应电动势与系统的瞬时旋转角加速度 成正比。
[0078] 本发明的一种永磁式直流伺服测角振动机组，伺服电动机和角振动检测装置共用同一磁场和转轴，无需其他传动部件，结构紧凑、体积小、噪声低、运行平稳；机组中的角振动检测装置测量精度高、动态特性好，且无需滑环等信号引出装置，能够直接、同时将伺服电动机的瞬时旋转角速度和角加速度信号输出，无需微分电路对信号进行处理，具有较好的抗干扰能力和较高的信噪比。
[0079] 实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。
