專利名稱:具有轉(zhuǎn)速指示裝置的電動(dòng)機(jī)的制作方法
本發(fā)明涉及具在用于指示其轉(zhuǎn)速的裝置的電動(dòng)機(jī)。更具體地說，本發(fā)明涉及裝有這種裝置的小功率永磁直流(PMDC)電動(dòng)機(jī)。
眾所周知，可以在電動(dòng)機(jī)上加上一種裝置、以產(chǎn)生一種提供關(guān)于該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信息的信號(hào)、以便用該信號(hào)反饋信息、以對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)實(shí)行某種控制。
通常，或者把轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生器做成電動(dòng)機(jī)整體的一部分、或者把它作為任選附件加在電動(dòng)機(jī)的外部。在這兩種情況下，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)都要求總的外殼大于單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)外殼。此外，如果把該轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生器加到標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)上，它通常在某種程度上會(huì)妨礙電動(dòng)機(jī)接線端子的使用或者妨礙電動(dòng)機(jī)的通風(fēng)以及增加電動(dòng)機(jī)的尺寸。
在精心設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，空間通常被有效地占據(jù)，幾乎不存在用于加上任何元件的空閑容積。
本發(fā)明的目的是要在標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部設(shè)置轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生器，而不增加電動(dòng)機(jī)的尺寸或者損害電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)或性能。
由于繞線式電樞的結(jié)構(gòu)形式，在普通整流式電動(dòng)機(jī)內(nèi)存在其空間未被利用的小區(qū)域。因?yàn)楸仨毎央妱?dòng)機(jī)換向器的換向片與構(gòu)成在電樞的鐵心疊片組上的繞組相連接，所以必須采取用換向片上的箍圈固定繞組導(dǎo)線的措施、然后用熔焊或者錫焊的方法把繞組連接到換向片。這要求換向器的長度略長于剛好與向該換向器饋送電力的電刷接觸所需要的長度。從換向器上的箍圈所在的區(qū)域徑向向外延伸、一直到由電動(dòng)機(jī)的外殼所構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)的邊界所包含的空間通常是未被占用的空間。這個(gè)小空間很少被利用。
本發(fā)明提供一種具有一個(gè)機(jī)殼、一個(gè)安裝在機(jī)殼內(nèi)并包括一個(gè)繞線式電樞和與電樞的繞組電連接的換向器的轉(zhuǎn)子以及壓在換向器上的電刷裝置的電動(dòng)機(jī)，其中，在電刷裝置和電樞之間設(shè)置轉(zhuǎn)速檢測裝置，該檢測裝置包括安裝在轉(zhuǎn)子上，電樞與電刷裝置之間的、與該轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體裝置以及安裝在電動(dòng)機(jī)機(jī)殼中鄰近磁體裝置旋轉(zhuǎn)路徑的導(dǎo)體裝置，這種布置使得磁體裝置相對(duì)于導(dǎo)體裝置的旋轉(zhuǎn)會(huì)在導(dǎo)體裝置中感應(yīng)出反映轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度的電信號(hào)。
磁性裝置最好安裝在電樞的一端、它包括一組圍繞轉(zhuǎn)子圓周擴(kuò)展的交錯(cuò)的北極和南極。
磁體裝置最好包括許多徑向延伸的葉片，每一個(gè)葉片在其端部具有磁極，這些磁極在圓周方向上交替為南極和北極。這些葉片可以構(gòu)成離心式風(fēng)扇，從而抽取換向器上的空氣并且將它沿著這些葉片的半徑方向通過設(shè)置在外殼上的通風(fēng)孔排出。
導(dǎo)體裝置最好包括一種印刷電路。該導(dǎo)體最好遵循一條相對(duì)于圍繞轉(zhuǎn)子延伸的圓的波形路徑(最好是一條方波路徑)。
對(duì)于波形路徑的每個(gè)周期，在磁體裝置上設(shè)置一對(duì)磁極。
最好把導(dǎo)體裝置設(shè)置在垂直于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸的平面內(nèi)的圓環(huán)上。該圓環(huán)最好靠近包圍著電樞的電動(dòng)機(jī)定子的端部。在磁性裝置的與電刷裝置相反的一側(cè)。
印刷電路可以是柔性的并被支撐在不易彎曲的塑料或金屬環(huán)上。采用金屬環(huán)，例如鋼環(huán)，可能比較好，金屬環(huán)可以將該導(dǎo)體裝置與定子隔離，以減小電噪聲。
該導(dǎo)體裝置最好包括若干層、以增強(qiáng)該導(dǎo)體裝置中的感應(yīng)信號(hào)。可以用如下方法構(gòu)成這種導(dǎo)體裝置，即，把該電路印刷在若干支撐材料制成的環(huán)上，把這些環(huán)彼此連接成整體以及導(dǎo)體經(jīng)過接線被布置成從一個(gè)環(huán)跨接到另一個(gè)環(huán)。然后，可以把這些環(huán)疊合在一起以構(gòu)成導(dǎo)體裝置。
從以下的描述和附帶的權(quán)利要求
書中將看到本發(fā)明的其他最佳的特征和優(yōu)點(diǎn)。
將參照附圖通過舉例進(jìn)一步描述本發(fā)明，在這些附圖中圖1是實(shí)施本發(fā)明的永磁直流(PMDC)電動(dòng)機(jī)的截面示意圖;
圖2是沿圖1的Ⅱ-Ⅱ線剖開的截面圖;
圖3a是用于圖1的電動(dòng)機(jī)中的磁體和風(fēng)扇裝置的端視圖;
圖3b是圖3a的Ⅲb-Ⅲb線上的截面圖;
圖4說明構(gòu)成用于圖1的電動(dòng)機(jī)的檢測導(dǎo)體的方法。
圖1用圖解說明了典型的小功率PMDC電動(dòng)機(jī)的主要部分，為了實(shí)施本發(fā)明已經(jīng)對(duì)其作了改進(jìn)。這種電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和制造方法在本專業(yè)中是眾所周知的，因此在這里只需要作簡單的說明。
電動(dòng)機(jī)1具有包括一個(gè)在端部3閉合的深拉的罐形鋼外殼2和封閉外殼2的相對(duì)一端的塑料端蓋4的機(jī)殼。
轉(zhuǎn)子組件包括裝在外殼端部3和端蓋4中的軸承6、7上的轉(zhuǎn)軸5。牢固地要裝在轉(zhuǎn)軸5上的是由薄鋼片的疊片組構(gòu)成的、壓配合在轉(zhuǎn)軸5上的電樞8。該電樞徑向橫截面內(nèi)具有三個(gè)由中心鐵心延伸出來的蘑菇狀磁極11(在某些應(yīng)用場合可能設(shè)置不同的號(hào)碼)。環(huán)繞每一個(gè)磁極11繞制一個(gè)線圈9，并且把每一個(gè)線圈的兩根端線連接到牢固地安裝在轉(zhuǎn)軸5上的換向器12的換向片10上。端蓋4裝有包括兩個(gè)電刷簧片13的電刷裝置，每一個(gè)電刷簧片支撐一個(gè)壓在換向器12上的電刷14。
兩塊永久磁鐵15安裝在外殼2中，從而構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的定子。磁鐵15被固定在一對(duì)由外殼2壓緊的支撐耳(ears)37和一個(gè)U形彈簧38之間的位置上。
在與換向器12徑向相對(duì)的外殼壁上以及在端壁3和端蓋4上，設(shè)置有通風(fēng)孔16。
這樣的結(jié)構(gòu)在本專業(yè)中是眾所周知的。裝配電動(dòng)機(jī)時(shí)，把磁鐵裝入外殼中，然后將轉(zhuǎn)子組件插入這些磁鐵之間。把裝有電刷裝置的端蓋4安裝到外殼2的開口端上，使電刷與換向器保持距離，直至將端蓋裝上，以避免在裝配期間損壞電刷。
本發(fā)明所作出的改進(jìn)在于在電樞8與電刷裝置13、14之間的區(qū)域中，即在換向器12的、用于把電樞線圈9連接到換向器12的區(qū)段附近，提供轉(zhuǎn)速檢測裝置。
在磁鐵15的軸向端部18上設(shè)置環(huán)形鋼板17。環(huán)形板17具有與磁鐵15相同的寬度、以免卡住轉(zhuǎn)子組件。柔性的塑料圓環(huán)上的具有印刷電路形式的導(dǎo)體19安裝在板17上?？梢园阉辰Y(jié)到板17上。接頭20從導(dǎo)體延伸到機(jī)殼的外部、用于同監(jiān)控裝置(未示出)電連接，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，所述監(jiān)控裝置檢測在導(dǎo)體中感應(yīng)的信號(hào)、從而能夠計(jì)算出該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
參考圖4，導(dǎo)體19包括印刷在柔性塑料底板31上的曲折的銅條30。底板31具有三個(gè)沿折疊線32相連接的圓環(huán)的形式。銅條30圍繞每一個(gè)圓環(huán)按照方波的形式延伸。該導(dǎo)體從接頭20開始、繞過第一圓環(huán)34的一半、在完成將近六周之后經(jīng)過折疊線32到達(dá)相鄰的環(huán)35，接著類似地圍繞圓環(huán)35到達(dá)圓環(huán)36，然后以類似的方式返回到接頭20。在折疊線32處將底板31疊合、以構(gòu)成一個(gè)三層的導(dǎo)體。適當(dāng)排列該導(dǎo)體的路徑，使得在導(dǎo)體的每一層中產(chǎn)生的信號(hào)彼此相加。用設(shè)置多層的方法可以提高信噪比。
用于在導(dǎo)體中感應(yīng)出信號(hào)的磁體組件21安裝在電樞8的端部、鄰近換向器12。組件21由粘著磁性材料的塑料整體地模壓而成。這種材料在本專業(yè)中是眾所周知的。模壓之后，可以用任何需要的方法將材料磁化。
組件21包括其外徑等于電樞8的外徑的圓柱形凸盤22。三個(gè)臂23從凸盤22的后端伸出;在凸盤22的另一端上構(gòu)成指向徑向內(nèi)部的圓環(huán)24。在圓環(huán)24上構(gòu)成24個(gè)徑向延伸的風(fēng)扇葉片25。
模壓之后，將葉片25磁化，使得相鄰葉片的徑向外端26具有相反的極性、圍繞該組件外圓周的北極和南極交錯(cuò)排列。把組件21安裝在電樞8上時(shí)，把三個(gè)臂23連接在該電樞8的磁板11的外部側(cè)面27之間，圓柱形凸盤22緊靠在電樞8的端部上。選定葉片25的尺寸，使它延伸到外殼2附近、并且從導(dǎo)體19的近旁而過。
為了組裝電動(dòng)機(jī)，將鋼環(huán)18和印刷電路19安置在磁鐵15上。將磁性組件21連接到裝配好的轉(zhuǎn)子的電樞8上，環(huán)24中心孔供換向器12以及與電樞繞組的連接線穿行。然后，將轉(zhuǎn)子安裝在磁鐵15之間。其后將端蓋4裝配在電動(dòng)機(jī)外殼2上。如圖1中所示，把接頭20從端蓋4和外殼2之間送出該外殼。
工作時(shí)，即電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁性組件21在導(dǎo)體19中感應(yīng)出電信號(hào)，該信號(hào)的頻率和幅度反映該電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。電動(dòng)機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周24個(gè)葉片和12個(gè)導(dǎo)體周期的布置給出12脈沖。經(jīng)過可以連接到任何合適的監(jiān)控裝置上的接頭20將該信號(hào)饋送出電動(dòng)機(jī)。
由于環(huán)18堵塞了磁鐵15之間形成的通道，所以阻止了空氣穿過這些通道而流通，使得風(fēng)扇葉片25優(yōu)先抽取換向器12上的空氣、并且將它通過外殼壁上的通風(fēng)孔16排出。
可以對(duì)所述實(shí)施例作出各種改進(jìn)，因此，希望把所有這些改進(jìn)包含在所附權(quán)利要求
書的范圍內(nèi)。例如，可以改變?nèi)~片25的數(shù)目，以提高信號(hào)的強(qiáng)度和頻率，而導(dǎo)體的周期數(shù)和磁性葉片對(duì)的數(shù)目相配。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)，它具有一個(gè)機(jī)殼、一個(gè)安裝在該機(jī)殼內(nèi)包括一個(gè)繞線式電樞和與該電樞的繞組電連接的換向器的轉(zhuǎn)子，以及壓在該換向器上的電刷裝置，其特征在于其中，在所述電動(dòng)機(jī)機(jī)殼內(nèi)，所述電刷裝置和所述電樞之間設(shè)置有轉(zhuǎn)速檢測裝置，該檢測裝置包括安裝在所述轉(zhuǎn)子上所述電樞與所述電刷裝置之間的、與所述轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體裝置，以及安裝在所述電動(dòng)機(jī)機(jī)殼內(nèi)、鄰近該磁體裝置旋轉(zhuǎn)路徑的導(dǎo)體裝置，這種布置使得所述磁體裝置相對(duì)于所述導(dǎo)體裝置的旋轉(zhuǎn)將在該導(dǎo)體裝置中感應(yīng)出一個(gè)反映所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度的電信號(hào)。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求
1的電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述磁體裝置安裝在所述電樞的一端、鄰近所述換向器。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求
1或者2的電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述磁體裝置包括許多沿半徑方向延伸的風(fēng)扇葉片，沿圓周方向上相鄰的風(fēng)扇葉片的徑向外端部具有相反的磁極極性。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求
3的電動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述機(jī)殼中鄰近所述葉片的位置上設(shè)置通風(fēng)孔，所述葉片適合于將空氣通過所述通風(fēng)孔吹出所述機(jī)殼。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求
1至4中任一項(xiàng)的電動(dòng)機(jī)，其特征在于其中所述導(dǎo)體沿著一條圍繞以所述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸為圓心的圓周的波形路徑。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求
5的電動(dòng)機(jī)，其特征在于其中所述路徑是一個(gè)方波路徑。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求
5或者6的電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)體是一種印刷電路。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求
7的電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)體印刷在一種環(huán)形的柔性塑料支撐板上。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求
8的電動(dòng)機(jī)，其特征在于其中設(shè)置多層所述導(dǎo)體，每一層導(dǎo)體印刷在各自的所述環(huán)形支撐板上，所述這些支撐板彼此構(gòu)成整體、并疊合在一起，所述各層中的所述導(dǎo)體路徑相互對(duì)齊。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求
1至9中任何一項(xiàng)的電動(dòng)機(jī)，其特征在于其中將所述導(dǎo)體安置在所述電動(dòng)機(jī)的定子的一端。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求
10的電動(dòng)機(jī)，其特征在于將所述導(dǎo)體支撐在被安置于所述導(dǎo)體與所述定子之間的鐵磁性的圓環(huán)上。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求
1至11中任何一項(xiàng)的電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)是一種小功率永久磁鐵直流(PMDC)電動(dòng)機(jī)。
專利摘要
小功率永磁直流電動(dòng)機(jī)具有安置在換向器(12)周圍、電刷裝置(13、14)和電樞(8)之間的轉(zhuǎn)速指示裝置。該裝置包括具有印刷在柔性支撐板上并且對(duì)準(zhǔn)圍繞電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸(5)的圓周的方波銅條形式的導(dǎo)體(19)，以及安裝在電樞上的磁體組件。磁體組件包括由粘結(jié)磁性材料的塑料構(gòu)成的徑向延伸的葉片(25)。將葉片磁化，使得相鄰葉片具有相反的極性。當(dāng)磁體組件隨著轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片相對(duì)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，從而在該導(dǎo)體中感應(yīng)出電信號(hào)?？梢员O(jiān)測該信號(hào)，以指示電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
文檔編號(hào)H02K23/04GK87106152SQ87106152
公開日1988年3月16日 申請(qǐng)日期1987年9月2日
發(fā)明者費(fèi)明貴 申請(qǐng)人:德昌電機(jī)工業(yè)制造廠有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan