CN100405712C - 一种电动机的转动探测结构及其探测方法 - Google Patents

一种电动机的转动探测结构及其探测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100405712C
CN100405712C CNB2005101016370A CN200510101637A CN100405712C CN 100405712 C CN100405712 C CN 100405712C CN B2005101016370 A CNB2005101016370 A CN B2005101016370A CN 200510101637 A CN200510101637 A CN 200510101637A CN 100405712 C CN100405712 C CN 100405712C
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
current potential
section
detection part
commutator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CNB2005101016370A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1794546A (zh
Inventor
黎志航
虞建军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AILONGWEI ELECTROMECHANICAL Co Ltd ZHAOQING CITY GUANGDONG PROV
Original Assignee
AILONGWEI ELECTROMECHANICAL Co Ltd ZHAOQING CITY GUANGDONG PROV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AILONGWEI ELECTROMECHANICAL Co Ltd ZHAOQING CITY GUANGDONG PROV filed Critical AILONGWEI ELECTROMECHANICAL Co Ltd ZHAOQING CITY GUANGDONG PROV
Priority to CNB2005101016370A priority Critical patent/CN100405712C/zh
Publication of CN1794546A publication Critical patent/CN1794546A/zh
Priority to PCT/CN2006/003188 priority patent/WO2007059712A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100405712C publication Critical patent/CN100405712C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/66—Structural association with auxiliary electric devices influencing the characteristic of, or controlling, the machine, e.g. with impedances or switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电动机的转动探测结构，包括整流转动器件和正、负极电刷；整流转动器件沿电机轴方向分为上、下两段，其中一段为电源连接段，与正、负极电刷接触联接；另一段为电位探测段，沿周向呈规律间隔设置有绝缘层，且对应该段设置有电位探测件；电位探测件与整流转动器件之间为滑动接触。本发明还公开了该电动机的转动探测方法，即将正、负极电刷与电机电路的电压输出端连接，电位探测件与滤波电路的信号输入端连接，滤波电路的信号输出端连接外部的信号显示设备。电机旋转时电位探测件周期性地交替探测到零电位和高电位而形成有规律的矩形波，利用输出的矩形波便可以探测出电动机的转动情况。本发明结构简单、成本低，可靠性高。

Description

一种电动机的转动探测结构及其探测方法
技术领域
本发明涉及一种电动机，尤其涉及一种电动机的转动探测结构及其探测方法。
背景技术
目前对于电动机的转动探测，通常是将一个HALL效应传感器(霍尔效应传感器)连接到电机电路中，然后将采集到的信号通过环形磁铁或其它电子元件输出到HALL电路中，通过其输出的有效波形来观测电动机的运转情况。但这种探测技术存在着以下缺陷：
(1)HALL效应传感器的成本高，而且配置要求高，必须使用专门的且较为复杂的HALL电路、环形磁铁或其它电子输出元件，带HALL感应器电路还增加了电磁兼容性设计的难度
(2)从信号采样到信号输出需要经过较多的中间环节，导致失效的环节众多，电路零件本身和连接的可靠性会影响到信号的输出。比如，环形磁铁退磁或者HALL电路中任何一个电子元件的损坏，都有可能导致HALL方案不能输出正确的波形，探测的可靠性低。
(3)HALL感应器电路及其附件部分会增大产品的体积。
(4)HALL元件和环形磁铁对于使用环境都有一定的要求。HALL探测装置的使用寿命受到HALL元件以及环形磁铁等元件使用寿命的限制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低、使用寿命长，能够真实可靠地反应电机转动情况的电动机的转动探测结构。本发明还提供了使用该探测结构的探测方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种电动机的转动探测结构，包括换向器和正、负极电刷；所述换向器沿电动机轴方向分为上、下两段，其中一段为电源连接段，该连接段的换向片与所说正、负极电刷接触连接；另一段为电位探测段，沿该探测段周向的换向片表面有规律交替地布有由绝缘处理形成的绝缘层和由该换向片表面形成的导电层，且对应该探测段设置有电位探测件；以便在所说电动机运转时，通过所述电位探测件交替地与所述绝缘层和导电层为滑动接触以获取交替的电位信号并经滤波电路输出，从而根据其输出的波形判断所说电动机的转动情况。本发明的整流转动器件可以为整流子或换向器，且呈分段设计，将其中电位探测段上的换向片呈规律间隔(可以间隔一极、二极或数极)地做绝缘处理而构成绝缘层，做绝缘处理和未做绝缘处理的部分交替为零电位和高电位的探测点。电刷位置与电位探测位置相对固定，高电位探测点的电位则相对一定。由于未做绝缘处理的部分和绝缘层呈规律间隔设置，电位探测件便周期性地与未做绝缘处理的部分以及绝缘层接触，因此探测得到的电位在零电位和相对电位之间交变，形成有规律的矩形波，利用输出的矩形波便可以探测出电动机的转动情况。
本发明所述电位探测件与所说正、负极电刷相对于所述电动机回转轴心的角度间距相等，这样电机无论怎样换向，电位探测件处的电平始终保持相对一定。
本发明所述换向器可以有八极(或其它极数)，其电位探测段上沿周向每间隔一极(或多极)设置有绝缘层，这样整流转动器件其电位探测段上的电位探测点和绝缘层交替间隔排布。
本发明所述电位探测件呈电刷状，可以由具有良好摩擦性能和良好导电性能的石墨和铜粉的混合材料制成。或者所述电位探测件呈簧片状，可以由具有良好弹性和良好导电性能的片状材料制成。
本发明提供的一种电动机的转动探测方法，包括以下步骤：
a.将电动机的换向器沿所述电动机轴方向分为上、下两段，其中一段为电源连接段，该连接段的换向片用于与所说正、负极电刷接触连接；另一段为电位探测段，沿该探测段周向的换向片表面有规律交替地做绝缘处理而构成绝缘层和由该换向片表面形成导电层，做绝缘处理和未做绝缘处理的部分交替为零电位和高电位的探测点；
b.在电动机的基座上设置电位探测件，其位置与所述换向器的电位探测段对应，且与所述绝缘层和导电层滑动接触；而以电位探测件与正、负极电刷相对于电机回转轴心的角度间距相等为宜，这样电机无论怎样换向，电位探测件处的电平始终保持相对一定。
c.所说正、负极电刷与电动机电路的电压输出端连接，所述电位探测件与滤波电路的信号输入端连接，滤波电路的信号输出端连接外部的信号显示设备，如示波器等；
d.开启电动机旋转，通过电动机电路输入电压，电位探测件从所述换向器的电位探测段采集到信号，并将信号通过滤波电路输出到示波器上，根据输出的波形判断电动机的旋转状况。
本发明具有以下有益效果：
(1)结构简单，便于装配，而且降低了制作成本。
(2)所需连接电路简单易行，无需中间的连接元件，避免了中间失效的环节，提高了探测的可靠性和真实性。
(3)使用寿命长，因为电位探测件可以采用比电刷更耐磨的材料，因此，只要电机能够转动，通过电位探测件就可以输出有效波形。
(4)适用性广，适用于任意工作环境。
附图说明
下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：
图1是本发明实施例电动机转动探测结构的示意图；
图2是图1的A-A剖面图；
图3是图1的B-B剖面图；
图4是图1所示实施例电刷状电位探测件与整流转动器件的装配示意图；
图5是图1所示实施例簧片状电位探测件与整流转动器件的装配示意图；
图6是图1所示实施例的探测原理电路框图；
图7是图1所示实施例探测到的波形示意图(一个周期)。
图中：磁瓦1，硅钢片2，绕组3，轴承4，整流转动器件5，正极电刷6，负极电刷7，绝缘层8，换向片9，电位探测件10
具体实施方式
图1～图7所示为本发明的实施例，如图1所示，电动机包括磁瓦1、硅钢片2、绕组3、轴承4、整流转动器件5、正极电刷6和负极电刷7，整流转动器件为换向器，具有八极换向片9。如图1所示，整流转动器件沿电机轴方向分为上、下二段，其中下段为电源连接段，如图2所示，与正极电刷6和负极电刷7接触联接。上段为电位探测段，如图3所示，沿周向每隔一极设置有绝缘层8，使得换向片9和绝缘层8交替间隔排布。对应电位探测段设置有电位探测件10，电位探测件10与整流转动器件之间为滑动接触，且相对于电机回转轴心与正极电刷6、负极电刷7的角度间距相等。
电位探测件10可以呈电刷状，其装配如图4所示，由具有良好摩擦性能和良好导电性能的石墨和铜粉的混合材料制成。可以通过一盒式刷握固定在电机的基座上，电刷状电位探测件安装在刷握内，其一端为探测端，外伸出刷握且与整流转动器件的电位探测段滑动接触，另一端接有刷鞭作为引出端与电路连接。在刷握上还设有弹性件如扭簧，通过其弹力作用使电位探测件与整流转动器件保持接触。
另外，电位探测件10也可以呈簧片状，其装配如图5所示，由具有良好弹性和良好导电性能的片状材料制成，其一端通过插脚的方式或者用螺钉等固定在电机基座的安装位上，另一端作为探测端与电位探测段为滑动面接触。通过其本身的弹力来保持和整流转动器件之间的接触。
本实施例的转动探测方法，包括以下步骤：
a.电动机的整流转动器件可以为换向器，具有八极换向片9，沿电机轴方向分为上、下两段，其中下段为电源连接段，用于与正极电刷6、负极电刷7接触联接；上段为电位探测段，沿周向每隔一极做绝缘处理而构成绝缘层8，即绝缘层8与未做绝缘处理的换向片9交替间隔排布，使得做绝缘处理和未做绝缘处理的部分交替为零电位和高电位的探测点；
b.在电机的基座上设置电位探测件10，其位置与整流转动器件的电位探测段对应，且与正极电刷6、负极电刷7距离相等，与电位探测段呈滑动接触；
电位探测件10采用电刷状时，可以由具有良好摩擦性能和良好导电性能的石墨和铜粉的混合材料制成。可以通过一盒式刷握固定在电机的基座上，电刷状电位探测件安装在刷握内，其一端为探测端，外伸出刷握且与整流转动器件的电位探测段滑动接触，另一端接有刷鞭作为引出端与电路连接。在刷握上还设有弹性件如扭簧，通过其弹力作用使电位探测件与整流转动器件保持接触。
电位探测件10采用呈簧片状时，由具有良好弹性和良好导电性能的片状材料制成，其一端通过插脚的方式或者用螺钉等固定在电机基座的安装位上，另一端作为探测端与电位探测段为滑动面接触。通过其本身的弹力来保持和整流转动器件之间的接触。
c.如图6所示，正极电刷6、负极电刷7与电机电路的电压输出端连接，电位探测件10与滤波电路的信号输入端连接，滤波电路的信号输出端连接示波器；不管电机电源正负极如何转换，信号输出端的负极始终保持和电源负极的连接。电容C3和电容C4和电阻R(或者电感)组成一个CRC(或CLC)п形滤波电路。探测件的信号线通过这个滤波电路输出标准的矩形波。
d.开启电机旋转，通过电机电路输入电压，电位探测件10从整流转动器件的电位探测段采集到信号，并将信号通过滤波电路输出到示波器上，根据输出的波形可以判断电机的旋转状况。
当输入电压为12V时，由于电位探测件10与电机两电刷6、7等距(间隔90度放置)，这样电机无论怎样换向，电位探测件10的电平始终保持在6V左右。由于电位探测段的换向片9(电位探测点)和绝缘层8交替间隔排布，电机旋转的过程中，电位探测件10便周期性的与换向片9和绝缘层8接触，当电位探测件10接触换向片9时，电位探测件电平为6V，当接触绝缘片8时，电位探测件电平为0V。正常情况下显示如图7所示的矩形波。该矩形波为我们提供了电机旋转的准确情况。

Claims (7)

1.一种电动机的转动探测结构，包括换向器(5)和正、负极电刷(6、7)，其特征在于：所述换向器(5)沿电动机轴方向分为上、下两段，其中一段为电源连接段，该连接段的换向片与所说正、负极电刷(6、7)接触连接；另一段为电位探测段，沿该探测段周向的换向片表面有规律交替地布有由绝缘处理形成的绝缘层(8)和由该换向片表面形成的导电层(9)，且对应该探测段设置有电位探测件(10)；以便在所说电动机运转时，通过所述电位探测件(10)交替地与所述绝缘层(8)和导电层(9)滑动接触以获取交替的电位信号并经滤波电路输出，从而根据其输出的波形判断所说电动机的转动情况。
2.根据权利要求1所述的电动机的转动探测结构，其特征在于：所述电位探测件(10)与所说正、负极电刷(6、7)相对于所述电动机回转轴心的角度间距相等。
3.根据权利要求1所述的电动机的转动探测结构，其特征在于：所述换向器(5)有八极，其电位探测段上沿周向每间隔一极设置有绝缘层(8)。
4.根据权利要求1所述的电动机的转动探测结构，其特征在于：所述电位探测件(10)呈电刷状。
5.根据权利要求1所述的电动机的转动探测结构，其特征在于：所述电位探测件(10)呈簧片状。
6.一种电动机的转动探测方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.将电动机的换向器(5)沿所述电动机轴方向分为上、下两段，其中一段为电源连接段，该连接段的换向片用于与所说正、负极电刷(6、7)接触连接；另一段为电位探测段，沿该探测段周向的换向片表面有规律交替地做绝缘处理而构成绝缘层(8)和由该换向片表面形成导电层(9)，做绝缘处理和未做绝缘处理的部分交替为零电位和高电位的探测点；
b.在电动机的基座上设置电位探测件(10)，其位置与所述换向器的电位探测段对应，且与所述绝缘层(8)和导电层(9)滑动接触；
c.所说正、负极电刷(6、7)与电动机电路的电压输出端连接，所述电位探测件(10)与滤波电路的信号输入端连接，滤波电路的信号输出端连接外部的信号显示设备。
d.开启电动机旋转，通过电动机电路输入电压，所述电位探测件(10)从所述换向器(5)的电位探测段采集到信号，并将信号通过滤波电路输出到示波器上，根据输出的波形判断电动机的旋转状况。
7.根据权利要求6所述的电动机的转动探测方法，其特征在于：所述电位探测件(10)与所说正、负极电刷(6、7)相对于电动机回转轴心的角度间距相等。
CNB2005101016370A 2005-11-25 2005-11-25 一种电动机的转动探测结构及其探测方法 Active CN100405712C (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005101016370A CN100405712C (zh) 2005-11-25 2005-11-25 一种电动机的转动探测结构及其探测方法
PCT/CN2006/003188 WO2007059712A1 (fr) 2005-11-25 2006-11-27 Structure de detection de sens de rotation de moteur et procede de detection associe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005101016370A CN100405712C (zh) 2005-11-25 2005-11-25 一种电动机的转动探测结构及其探测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1794546A CN1794546A (zh) 2006-06-28
CN100405712C true CN100405712C (zh) 2008-07-23

Family

ID=36805870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005101016370A Active CN100405712C (zh) 2005-11-25 2005-11-25 一种电动机的转动探测结构及其探测方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN100405712C (zh)
WO (1) WO2007059712A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100405712C (zh) * 2005-11-25 2008-07-23 广东肇庆爱龙威机电有限公司 一种电动机的转动探测结构及其探测方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87106152A (zh) * 1986-09-03 1988-03-16 德昌电机工业制造厂有限公司 具有转速指示装置的电动机
CN1037478C (zh) * 1993-02-22 1998-02-18 通用电气公司 单相电子换向电动机系统及其方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2244265Y (zh) * 1995-09-26 1997-01-01 刘群利 一种三相交流发电机
JP2000060074A (ja) * 1998-08-10 2000-02-25 Mitsubishi Electric Corp 整流子モータ
CN100405712C (zh) * 2005-11-25 2008-07-23 广东肇庆爱龙威机电有限公司 一种电动机的转动探测结构及其探测方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN87106152A (zh) * 1986-09-03 1988-03-16 德昌电机工业制造厂有限公司 具有转速指示装置的电动机
CN1037478C (zh) * 1993-02-22 1998-02-18 通用电气公司 单相电子换向电动机系统及其方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CN－1037478 C 1998.02.18

Also Published As

Publication number Publication date
CN1794546A (zh) 2006-06-28
WO2007059712A1 (fr) 2007-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8120503B2 (en) Brush wear monitor having mounted flags interactable with an impedance dependent switch
US20090251308A1 (en) Three-phase faulted circuit indicator
EP1870680A2 (en) Multifunction sensor system for electrical machines
EP1468302B1 (en) Electric motor monitoring system
US20110213571A1 (en) Sectional magnetic encoding method and system for measuring rotating shaft parameters
JP2004304999A (ja) 発電機界磁巻線における短絡巻きのオンライン検出
CN1818393A (zh) 具有检测异常功能的风扇
KR20170054085A (ko) 로터 위치 검출 장치 및 그 방법
CN100405712C (zh) 一种电动机的转动探测结构及其探测方法
CN103166079B (zh) 用于机动车的电机
CN113376402A (zh) 检测电机旋转方向的装置及方法
Mu et al. Functional structure enhanced synergistic sensing from triboelectric–electromagnetic hybrid nanogenerator for self-powered rotating speed monitoring
CN114877918A (zh) 一种集成自供电传感装置
CN110224555B (zh) 一种低磁阻的磁电装置
CN107449957A (zh) 一种基于磁悬浮的高压交直流验电装置
CN115632533B (zh) 一种永磁同步电机磁变量实时监测装置及监测方法
CN110146010B (zh) 一种自驱动的高精度角度测量系统及方法
EP3301792B1 (en) Method and measurement system for analyzing a temporal variation of a magnetic flux produced by a magnetic field producer at a rotor of a generator
CN106441432A (zh) 一种自供电转动参数测量传感器
CN108613688A (zh) 基于磁电复合材料和驻极体的多功能集合传感装置
CN111289896B (zh) 一种基于电机的电性测量装置
CN200972391Y (zh) 全自动滚筒式洗衣机串激式电机测速传感器
EP2362202A1 (en) Method of magnetic encoding sections of a shaft and system for measuring parameters of the rotating shaft
CN207423105U (zh) 一种电阻式角度编码器
CN113777530A (zh) 内转子式三相无刷励磁机旋转二极管开路故障诊断方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant