CN1073303C - 对准转子位置传感器的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种将转子位置传感器元件对准并固定到电机轴上改进的方法和装置。本发明的一个实施例是用于对准并固定遮光器组件形式的RPT元件的装置和方法。遮光器包含一带穿孔的延伸部分，其围绕电机轴开口。一环状夹环，由金属或其它合适的材料制成，滑动配合在遮光器的突出部分上。夹环还可以包括所谓的“耳部”或其它非圆形部分，使其断面不为圆形。夹环允许遮光器被牢固地固定到电机轴上而不会导致扭矩从而引起遮光器与光传感器的偏离，或转子与定子组件偏离，或是同时引起两种偏离。

Description

对准转子位置传感器的方法和装置
本发明涉及用于对准和定位电机中转子位置传感器元件(RPT)的装置。本发明特别涉及用于相对于电机转子对准和固定诸如如遮光器机构之类的RPT元件的改进的方法和设备。
在某些电机应用中，知道转子相对于定子和绕组的位置是必要的，在某些电机中是关键的。例如，在切换磁阻电机中，绕组必须按转子的精确位置激磁。在其它电机中，只需要知道转子相对于定子组件的位置。
有几种现有技术的RPT元件，例如磁阻式，电容式以及磁性式RPT。此外，本领域中周知的是遮光器机构可以和光传感器一起工作提供电信号以激磁不同相位的绕组。典型的现有技术的将遮光器机构安装到电机上的方法是，首先，激磁一相绕组使得转子与定子组件对准，然后，将遮光器放置到转子轴上。通常通过压力配合，滚花或其它摩擦形式的装配将其保持在轴上。或者，也可通过紧固装置，如带有调节螺丝的开口环或者将遮光器固定到转子轴上的锥形套筒将其固定。
上述已知的现有技术紧固装置引起的问题是，转子一旦被对准，将RPT固定到轴上而不使转子偏移是困难的。也就是说，将RPT固定到转子轴上所需的力会引起RPT移动偏离对准或转子移动偏离其激磁对准，或者两者同时发生。遮光组件也可发生同样的问题。一般，在电机装配中，激磁一相绕组以对准转子，在转子对准的情况下，现有技术的遮光器被滚花和压配合到转子轴上。将遮光器放置到轴上所需的力会使遮光器和/或转子偏离。再者，现有技术的将遮光器固定到轴上的装置一般是一螺丝夹或锥形套筒配合。两种装置既麻烦，又将扭矩和旋转力施加到遮光器和轴上，从而引起遮光器偏离。
本发明的目的就是克服上述对准和固定RPT元件中的问题。例如，本发明的一个目的就是通过提供遮光器和能够方便地将遮光器牢固地固定到轴上而不影响转子的对准的紧固件来克服上述问题。
根据本发明的优选实施例，提供一包括遮光器和夹环的遮光器组件。遮光器含有一穿孔的延伸部分，它围绕所述轴的开孔。夹环还可进一步包括所谓的“耳部”或其它的非圆环部分，使得其横断面不为圆形。此组件允许遮光器被牢固地固定到转子轴上而不会引起会使遮光器相对光传感器偏离，或转子相对定子组件偏离，或同时引起两者偏离的扭转力。
图1是一切换磁阻电机的分解图，示出本发明实施例的位置和组装。
图2是一切换磁阻电机的横断面图，示出本发明实施例的位置和组装。
图3是本发明实施例的分解图。
尽管容易本发明作出各种修改和变形，这里将通过举例在附图中表示并详细描述本发明的特定实施例。然而，应当理解，并不打算将本发明限制到所公开的特定形式。相反，本发明将涵盖所有落入所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的修改，等同物和变形。
在某些电机中，重要的是知道转子相对于定子组件的位置。更具体地说，在切换磁阻电机中，绕组根据转子的位置被激磁。这样，在切换磁阻电机中，转子和定子之间的精确关系对于其运转是至关重要的。
本领域中已知的一种跟踪转子位置的方法是通过使用遮光器和光传感器形式的RPT元件。遮光器一般固定在转子轴上，并因而随着转子轴一起旋转。光传感器一般固定到印刷电路板上，印刷电路板又固定到电机的端板上。在一优选实施例中，遮光器是圆形的并以塑料制造，具有从其外边缘以90度角延伸的齿。齿被条形编码，从而，随着遮光器旋转，其向光传感器提供信号。光传感器通过印刷电路板送出信号，信号又控制电机绕组的激磁。
图1示出含有本发明实施例的切换磁阻电机的分解图。遮光器1滑动配合在制造轴2上并由紧固件3固定到轴2上。光传感器4装在印刷电路板5上，印刷电路板又装在电机的端罩6上。图2是本发明的一个优选实施例的横断面图。在此图中，示出遮光器1与轴2和定子组件7的空间关系。
图3是本发明的一个实施例的分解图，在此实施例中，遮光器1为圆形并包含具有垂直于遮光器1的径向面的槽口9的突出部8。突出部分8形成最好是滑动配合到转子轴2上的开口。在优选实施例中，遮光器1由轻质耐用的材料如塑料制成。光传感器4固定在印刷电路板5上，印刷电路板又固定到电机的端罩6上。条形编码的齿10相对于遮光器1的径向面90度设置。当遮光器1随着转子轴2旋转时，条形编码的齿10交替地隔断光传感器4的光束，使得印刷电路板5送出信号到第二印刷电路板，第二印刷电路板又使得电机定子中的绕组激磁。
图3所示的是紧固件3的优选实施例。在优选实施例中。紧固件3为金属环或由柔顺的并不具有什么弹性的材料，如铝或钢制造的环状结构。在一最优选实施例中，紧固件3为钢制并具有耳部11。耳部11彼此相对，以提供旋转平衡。耳部11也便于紧固件3的夹持或上紧。紧固件3的优选实施例由OETIKERTM制造。
在优选实施例中，遮光器1滑动配合在电机转子的轴2上。紧固件3滑动配合在遮光器1的突出部8上，一旦遮光器1被适当对准，紧固件3可以容易地夹紧，或在径向压缩以牢固地将遮光器1固定到轴2上而不会引起明显的扭矩或旋转力加到遮光器1或轴2上。用来压紧紧固件3的夹紧动作的麻烦程度比起现有技术来减少，并易于将遮光器1固定到轴2上，而不引起可能使转子或遮光器1偏离的扭矩或旋转力。
可以看出，在操作中，紧固件3应为轻质和平衡件。同样应当理解，紧固件3的重量越大，就越应当平衡。而且对于适当的操作，耳部11是不需要的。此外，耳部11的数目和形状可以在本发明的范围内变化，同样，遮光器的提供轴的开口区域的结构(例如，突出部分8)也可以在本发明的范围内变化。在优选实施例中。遮光器1的各个部分，包括突出部分8和齿9是作为整体由塑料模制的。
本发明的组装既可以手工完成，也可以自动完成，或者手工和自动结合完成。自动过程速度快，并可以纳入组装线中。
在一种优选的方法中，电机被夹紧或固持就位。一电流(40VDC；4+/-.5A)施加到绕组的相位A来对准转子和定子。轴2被夹紧或固持就位。电流然后被撤除。遮光器1滑动配合到轴2上面并且遮光器的位置参考孔12被用来对准遮光器1和传感器4。遮光器1在轴2上轴向向下滑动直到遮光器1与传感器4的底部为.070+/-.030。传感器4然后被激活(5V,20mA)。遮光器1逆时针旋转直到传感器4被触发(+/-0°10′)。紧固件3然后滑到遮光器1的突出部8上，然后被夹紧或压缩以紧固遮光器1相对轴2定位，而不引起实质性的扭矩或旋转力。耳部11应当被等量压缩以使得紧固件3以平衡状态工作。
应当理解，各单个步骤以及其顺序(1)激磁一相绕组；(2)将遮光器滑动配合到转子轴上；(3)将紧固件滑动配合到遮光器的一部分上；(4)将遮光器与光传感装置位置对准；(5)夹紧或压缩紧固件使得遮光器牢固地固定到转子轴上而没有实质性的扭矩或旋转力施加到转子或遮光器上，在不背离本发明的范围的情况下都可以改变。
此外，上述装置和方法示例性实施例的描述目的只是用于举例而不是用于限制。所公开的实施例和方法可以进行许多改变而不背离本发明的范围和精神。特别是，本发明可与诸如磁阻式，电容式以及磁性式RPT元件一起使用。

Claims (20)

1．一种转子位置传感器组件，包括：
一RPT元件，适于固定在转子轴上，其特征在于所述RPT元件具有一突出部分；以及
一紧固件，适于滑动配合到所述轴上和所述RPT元件的突出部分上，所述紧固件围绕所述突出部分被压缩以将所述RPT元件固定到所述轴上而不会引起扭力施加到所述轴上或所述RPT元件上从而造成所述轴和所述RPT元件的偏离。
2．根据权利要求1的转子位置传感器组件，其特征在于所述RPT元件是一固定在所述转子的轴上的遮光器组件。
3．根据权利要求2的转子位置传感器组件，其特征在于所述紧固件还包括一环。
4．根据权利要求3的转子位置传感器组件，其特征在于所述紧固件还包括具有平衡耳部的一环。
5．根据权利要求4的转子位置传感器组件，其特征在于所述紧固件还包括具有平衡耳部的一金属环。
6．根据权利要求1的转子位置传感器组件，其特征在于所述RPT元件适于滑动配合到轴上。
7．一用于电机的遮光器组件，包括：
一遮光器，适于固定到转子轴上，其特征在于所述遮光器具有一突出部，适于滑动配合到所述转子轴上；并且
一紧固件，适于滑动配合到所述轴和所述遮光器的突出部上，所述紧固件围绕所述突出部被压缩以将所述遮光器的所述突出部固定到所述轴上而不会引起足以导致所述轴或所述遮光器偏离的扭力。
8．根据权利要求7的遮光器组件，其特征在于所述紧固件还包括一环。
9．根据权利要求8的遮光器组件，其特征在于所述紧固件还包括具有平衡耳部的一环。
10．根据权利要求9的遮光器组件，其特征在于所述紧固件是一具有平衡耳部的一金属环。
11．一用于电机的遮光器组件，包括：
一遮光器，适于滑动配合到一转子轴上；其特征在于遮光器具有一突出部，以及用于将所述遮光器的突出部紧固到所述轴上而不会引起明显的扭力施加到所述轴或所述遮光器上从而导致所述遮光器或所述轴的偏离的装置；其中所述用于紧固的装置包括一具有耳部的金属环紧固件。
12．根据权利要求11的遮光器组件，其特征在于所述遮光器的突出部上开有槽。
13．根据权利要求12的遮光器组件，其特征在于所述遮光器还包括模制塑料。
14．一种将遮光器固定到电机的转子轴上的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
激磁一相绕组以对准转子位置；
将遮光器滑动配合到所述转子轴上；
将所述遮光器位置与光学传感装置对准，并且
用于将所述遮光器牢固地固定到所述轴上而不会引起明显的扭力施加到所述遮光器或所述轴上从而导致所述遮光器或所述轴的偏离的步骤。
15．一转子位置传感器组件，包括：
一RPT元件，它可以固定到电机的转子轴上，其特征在于所述RPT具有一突出部；
一紧固件，所述紧固件与所述转子轴和所述RPT元件的突出部具有滑动配合关系，所述紧固件围绕所述突出部被压缩从而所述紧固件能够将所述RPT元件固定到所述轴上而不会引起明显的旋转力或扭矩施加到所述RPT元件或所述转子轴上从而导致所述RPT元件或所述转子轴的偏离。
16．根据权利要求15的转子位置传感器组件，其特征在于所述RPT元件是一遮光器组件。
17．根据权利要求15的转子位置传感器组件，其特征在于所述RPT元件与所述转子轴具有滑动配合关系。
18．一种将遮光器固定到电机的转子轴上的方法，其特征在于所述方法包括步骤：
激磁一相绕组以对准转子位置；
将遮光器滑动配合到所述转子轴上；
将紧固件滑动配合到所述遮光器的一部分上；
将所述遮光器与光传感装置对准位置；并且
围绕所述部分压缩所述紧固件以将遮光器固定到所述轴上。
19．根据权利要求18的方法，其特征在于所述压缩步骤包括压缩从紧固件突出的一对耳部。
20．根据权利要求18的方法，其特征在于第二个滑动配合步骤包括将紧固件滑动配合到所述遮光器的一开槽的突出部分。
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