CN1028272C - 带频率发生器的微型电机 - Google Patents

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Abstract

带频率发生器的微型电机包括电机和频率发生器。频率发生器包括转子，环形盘状内齿芯子，永久磁铁和定子。发生器转子安装在电机转子上，它有软磁性材料制成的、外缘装有多个磁极齿的盘状转盘部分。软磁材料的盘形内齿芯子与电机外壳的内侧接触，并面对转盘部分的外环形表面，其内缘装有多个磁极齿。永久磁铁在所述两种极齿间产生磁场。频率发生器定子的频率探测线圈测定磁路中磁通变化并产生正比于转盘转数的感生电动势。

Description

本发明总的涉及带频率发生器的微型电机，例如，带动小型磁带录音机的那种电机。本发明尤其涉及那种带频率发生器的微型电机，这种电机有优良频率特性和高输出，而且，由于有效地利用空间存放频率发生器而避免了电机尺寸的增大。
众所周知，在本发明前，装频率发生器的微型电机包括一个有多个磁极齿的转子;一个有多个磁极齿的定子，其磁极齿按面对转子的磁极齿的方式安置;一个在转子与定子的磁极齿之间形成磁场的永久磁铁;一个可产生感生电动势的频率探测线圈，感生电动势随转子与定子的磁极齿之间磁场的变化而正比于转子的转数。
图7A和7B是说明没带频率发生器的普通类型微型电机构造的示意图;图8A是说明先有技术的带频率发生器的微型电机构造的示意图;图8B是说明图8A所示先有技术的频率发生器的透视图。
图7B是一辅助图，用来说明电刷安装处的情况，观察方向是图7A中的A-A向。图7A中，用来固定电刷的结构被省略了，这部分的情况与图8A中所示相同。
图7所示的微型电机包括5部分：一套由电刷定位架2支撑的电刷装置3，定位架2安装在一个合成树脂做成的端部钟形盘1上;一个固定地装在电机传动轴6上的整流子7，传动轴6由轴承5支撑;一个通过整流子7固定地装在电机传动轴上的转子8;一个绕 在转子8的转子铁心8-1上的转子线圈8-2;一个固定地装在电机外壳9的内环形表面上的永久磁铁10。当电流送入微型电机的转子线圈8-2时，位于由永久磁铁10形成的磁场和电机外壳9中的转子8即开始旋转。图中标号11指示一个噪声消除元件。
先有技术的微型电机为探测电机转数而安装频率发生器12（如图8所示），其工艺是通过在轴线方向上延伸微型电机的传动轴来完成的（如图7所示），但与此同时，也延伸了电机外壳9的轴向长度。频率发生器12就设置在延伸后得到的空间，图中标号12-1指示频率发生器的转子（下文中称FG转子），在其外缘有一块多极磁化的磁铁;标号12-2指示频率发生器的定子（下文中称FG定子），它有一个梳状铁心12-21，该铁心装在FG转子12-1的外缘对面，而探测线圈则绕在梳状铁心12-21上。
其它标号对应的各部分如图7所示。
在图8A中，当电机驱动时，FG转子12-1随之旋转。
FG转子12-1面对着FG定子12-2的梳状齿，当转子旋转时，它的磁极的极性实际上是重复变换的。FG转子磁极极性一旦倒转就使得与探测线圈12-22连系的磁通方向改变，并使该线圈产生感生电动势，因为感生电动势的频率与FG转子的转数成正比，于是，通过测量感生电动势的频率就可测定电机的转数。
综上所述，先有技术微型电机要求专门提供一个用于放置频率发生器12的空间，这就使得它需要一个大的（特别在电机轴线方向）空间尺寸。
本发明打算克服先前的微型电机的这些缺陷。
为此，本发明中带频率发生器的微型电机包括：定子，它具有用于形成磁场的永久磁铁;转子，它具有绕在转子铁心上的转子线圈;电机部分，其中，电流通过与电刷呈滑动接触的整流子输入转子线圈;以及频率发生器。所述频率发生器包括：具有盘形转盘部分的频率发生器转子，转盘部分由软磁性材料做成，装在转子上，其外缘上装有多个磁极尖齿;环状盘形的内齿铁心，它用软磁性材料做成，安装方式是：与电机外壳的内壁接触并面对转盘部分外环形表面，铁心内缘装有多个磁极尖齿;可在转盘部分磁极尖齿与内齿铁心磁极尖齿间形成磁场的永久磁铁;以及具有频率探测线圈的频率发生器定子，探测线圈可测定磁路中发生的磁通的变化，（磁通由永久磁铁穿越引起）产生与转盘部分的转数成正比的感生电动势。
本发明中各部件的情况在关于图1至图6的详细描述中将更为清楚。
图1是说明本发明的原理的结构图，
图2是说明微型电机中设置探测线圈的位置（如图1所示）的辅助图。
图3是说明本发明的一个实施例的结构图。
图4是说明图3所示的实施例中设置探测线圈的位置的辅助图。
图5是说明图3所示的实施例中FG转子和定子的辅助图，图5A为局部放大的视图，图5B是沿图5A中A-A线方向取的侧视图。
图6A和6B是说明用于本发明中的FG转子和定子的另一实施例的辅助图。
图7A和7B是说明没有频率发生器的普通微型电机的结构图。
图8A是说明带频率发生器的先有技术微型电机的辅助结构图。
图8B是说明用于先有技术的微型电机（如图8A所示）中的频率发生器的透视图。
图1和2说明作为本发明实施例的带频率发生器的微型电机。在图1和2中，标号20指示FG转子，20-11指示齿轮部分，21指示FG定子，21-1，21-2，21-3分别指示内齿铁心、FG磁铁和探测线圈，其余标号与图7所示相对应。
本发明着眼于电刷装置3和整流子7周围的空间，此空间可用于频率发生器。就是说，通过将频率发生器安装于此空间，可以使带频率发生器的微型电机具有与不带频率发生器的微型电机基本上相同的空间尺寸。
在图1和2中，FG转子20由具环状盘形的软磁性材料做成，并固定地装在一个噪声消除元件的绝缘表面或等势面上。FG转子外缘加工成齿轮形（见图5B）。
FG定子21由内齿铁心21-1，永久磁铁21-2和探测线圈21-3组成。内齿铁心21-1由软磁性材料做成，基本上呈环状盘形，其制作在内缘上的齿轮（如图5B所示）与制作在FG转子外缘上的齿轮有相同的齿距。一对永久磁铁21-2（下文中称FG磁铁）安置在端部钟形盘1的内表面上。探测线圈21-3绕在每一个FG磁铁21-2上。FG定子21的内齿铁心21-1固定地装在电机外壳9上，其安装方式应使内齿铁心21的内齿部分经由一个预先确定的空隙与FG转子20的齿轮部分相对。
如图2所示，一对探测线圈21-3以串联方式连接。
图1所示的频率发生器由FG转子20和FG定子21组成。在频率发生器中形成的磁路是：FG磁铁21-2 FG转子20
Figure 89103305X_IMG3
内齿铁心21-1
Figure 89103305X_IMG4
电机外壳9
Figure 89103305X_IMG5
端部钟形盘1
Figure 89103305X_IMG6
FG磁铁21-2。当电机被驱动时，FG转子20随之旋转。由于FG转子20旋转，磁通强度将随FG转子20与FG定子21的内齿铁心21-1间空隙中磁阻的变化而变化。结果，探测线圈21-3中将产生感生电动势，其频率对应于磁通强度的变化。
由于感生电动势的频率正比于FG转子20的转数，所以，电机的转数可通过测量探测线圈21-3中感生电动势的频率来确定。
同时，由磁路中噪声引起的磁通起伏，将对探测线圈21-3的输出产生不良影响。
但是，电机的转数仍能准确地测定，因为，由噪声引起的磁通起伏可以通过适当配置探测线圈对21-3来抵消，即，把两个探测线圈安装在相对于整流子7（如图1所示）的对称的位置上。
在图3所示实施例中，内齿铁心21-1配置的方式是使FG转子位于内齿铁心21-1与FG磁铁21-2之间。如图4所示，探测线圈沿电机外壳9外缘缠绕。图3与图1所示的实施例有着基本上相同的结构。
在图3所示实施例中，因为FG转子定位于内齿铁心21-1和FG磁铁21-2之间，所以，即使电机传动轴在轴线方向移动，FG磁铁21-2和FG转子20之间的距离与FG转子20和内齿铁心21之间的距离之和可保持不变。因此，在FG磁铁21-2、FG转子20和内齿铁心21-1中间，由于电机传动 轴6的轴向移动造成的诸空隙中磁阻的变化就能防止。
如图4所示，探测线圈21-3沿电机外壳9的内表面缠绕。这是为了减少来自电机转子8旋转时引起的不利的磁通影响。这就是说，如图3和4中实施例所表明的，由转子8侧面来的大部分漏磁通流过内齿铁心21-1，电机外壳9、端部钟形盘1，图底部的电机外壳9和内齿铁心21-1。结果，不管转子8的转角位置如何，漏磁通都不与探测线圈21-3交连。这样，探测线圈21-3基本上不受由磁通引起的有害噪声效应的影响。换言之，来自电机转子8由磁通引起的噪声有害影响被消除了。此外，由于电刷定位架2外缘上刻有放置探测线圈的槽沟，从而省去线圈架。电刷定位架2由绝缘材料做成，它是为沿电机外壳9的内环形表面固定电刷装置3而设置的。线圈架的删除，可减少微型电机的制做成本，还可简化绕线操作，节省劳力。
在本发明中，内齿铁心21-1的内齿部分和FG转子20的齿轮部分有着相同的齿距，它们经由预先确定的空隙安装在彼此相对的位置上。即，在图3所示的实施例中，内齿铁心21-1和FG转子20具有平的盘形，同时，内齿铁心21-1的内齿部分和FG转子20的齿轮部分20-11以其侧表面彼此相对。必须注意的是，内齿部分21-11和齿轮部分20-11相对位置的准确性对频率发生器的特性有很大的影响。
为了增加上面提到的这种相对位置的准确性，最理想的是同时提高内齿铁心21-1和FG转子20在轴向上和径向上的位置的准确性。不论怎样，本发明使内齿铁心21-1与FG转子20相对位置准确性的提高成为可能，其方法即是选择如图5、图6A和 6B中所示的任一配置。这就是说：如果径向上准确性偏低，可采用图5所示实施例;如果轴向上准确性偏低，可采用图6B所示实施例;如果是中间情形，则可采用图6A所示实施例。
综上所述，本发明使我们有可能得到一个具有优良频率特性和高输出的带频率发生器的微型电机。由于有效地利用了电机中可用来放置频率发生器的空间，从而避免了电机空间尺寸的增大。
本发明的另一优点是一般零件可通用于装和不装频率发生器的微型电机。

Claims (7)

1、一种带频率发生器的微型电机，包括：一个钟形外壳部分；一个与所述钟形外壳的开口端相连的端盘部分；一个与所述钟形外壳相连的第一转子轴；一个与所述端盘相连的第二转子轴外壳；一个由所述第一外壳和第二外壳支撑的、用于转动的转子轴；一个支承在所述转子轴上的转子铁心；一个包括一个与所述钟形外壳相连的永久磁铁的定子，所述定子径向地朝向所述转子铁心，转子绕组绕在所述转子铁心，转子绕组绕在所述转子铁心上组成一个转子；一个位于所述钟形外壳内的转子轴上的整流子，支承在所述钟形外壳的电刷通过滑动接触与所述整流子相连接；一个一个由软磁材料组成的盘形频率发生器转子部分，所述盘形频率发生器转子包括在其外缘的磁极尖齿；一个由软磁组成的环状盘内齿铁心；其外缘与所述钟形外壳相连并受其支承，而所述的环形状内齿铁心则具有一个界定多个磁极尖齿的内缘；上述带频率发生器的微型电机其特征在于：
所述环状盘内齿铁心磁极尖齿面对所述盘形频率发生器转子磁极尖齿，所述环状盘内齿铁心磁极尖齿与所述盘形频率发生器转子磁极尖齿相间开以限定一个空隙；至少一个位于邻近的所述空隙的频率发生器定子永久磁铁，所述至少一个频率发生器永久磁铁与所述端盘相连以在所述盘形频率发生器转子和所述环状内齿铁心磁极尖齿之间确定一个磁场；及一个包括频率检测线圈的频率发生器定子，所述频率检测线圈用来检测磁通变化并产生一个正比于转子转速的感应电压，而所述频率发生器则位于由所述电刷与所述电机子外壳所限定的空间内。
2、如权利要求1所述的带频率发生器的微型电机，其特征在于：定位于频率发生器转子的盘形转盘上的齿轮与定位于频率发生器定子内齿轮内缘上的齿轮有着相同的齿距。
3、如权利要求2所述的带频率发生器的微型电机，其特征在于：频率发生器转子上的盘形转盘设置在内齿铁心和永久磁铁之间。
4、如权利要求2所述的带频率发生器的微型电机，其特征在于：频率发生器转子的盘形转盘上的齿轮与频率发生器定子内齿铁心上的齿轮均弯成这样的状态，以致它们在平行于电机轴线的方向上彼此相向。
5、如权利要求2所述的带频率发生器的微型电机，其特征在于：频率发生器转子的盘形转盘上的齿轮与频率发生器定子内齿铁心上的齿轮彼此以45°角相对。
6、如权利要求1所述的带频率发生器的微型电机，其特征在于：频率探测线圈绕在永久磁铁外缘上。
7、如权利要求1所述的带频率发生器的微型电机，其特征在于：频率探测线圈设置在电刷定位架外缘上专为存放探测线圈设置的槽沟中，该电刷定位架沿电机外壳的内环形表面固定电刷。
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