CN109139520B - 电风扇摇头摆角调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电风扇摇头摆角调节装置及其调角采样电信号数据获取方法，在电机装有转子标志物，在转子标志物对应距离置有转子位置传感信号获取装置，转子位置传感信号获取装置通过导线与调角控制芯片连接；为使电机转子位置传感信号获取装置获取的调角采样电信号数据与调角过程行星轮曲柄变长动作轨迹相对应且有规律，须定义行星轮曲柄的“基准零点”与“最大位移拐点”位置，按变角齿轮箱动力传递机构的既定传动比，逻辑变换，从而在调角过程中电机转子运转时，能获取到与行星轮曲柄变长动作轨迹相对应且有规律的采样电信号数据，本装置具有无触点式采样，稳定可靠低成本的特点。

Description

电风扇摇头摆角调节装置

技术领域

本发明涉及电风扇摇头装置，尤其是一种电风扇摇头摆角调节装置。本发明还涉及该摇头摆角调节装置的采样电信号获取方法。

背景技术

现有的一种电风扇摇头摆角调节装置(中国专刊号200510037286.1)技术，其特点是在一套由蜗杆——蜗轮——蜗轮轴——大齿轮动力传递机构，行星轮曲柄机构和大齿轮——棘爪离合装置组成的变角齿轮箱内，设置一套由凸轮——随动件——摆杆构成的往复机械采样装置，在往复机械采样装置末端的摆杆动作端叉口，卡入一套由滑块导电触头套装在导电信号变换基板上作往复滑行的采样电信号变换装置，采样电信号变换装置通过导线与调角控制芯片连接，将采样电信号反馈输往调角控制芯片运算，控制磁极装置的吸合与脱开，操控行星轮曲柄的变长迴转动作与调整，从而组成一套闭环式电风扇摇头摆角调节装置。然而，由于滑块导电触头与导电信号变换基板的接合型式是一种摩擦滑动弹性压迫式换触装置，随着使用时间延长，滑块往复滑动摩擦越多，导电触头与基板之间就会出现磨损、氧化(电蚀)越严重的现象，受氧化层厚薄不匀和导电触头弹性压力接触不一的影响，在调角运转中反馈回输的采样电信号往往出现不规则紊乱状况，导致调角控制芯片运算失效，从而使电风扇摆角调节控制失败，这是需要改善的。此外，由于变角齿轮箱壳体空间小，在其内置的凸轮——随动件——摆杆机械式采样机构所作的往复机械动作过程较短，一般只有若干毫米行程，加上往复机构繁多，各种配合累积工差大，造成往复机械采样机构叠加滑块导电触头——导电信号变换基板变送装置所输出的采样电信号分辨率较低，且生产成本高，难以在调角要求精度稍高的电风扇中使用，这也是需要改进的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能避免因滑块触头接触式滑动致触头基板出现磨损氧化而造成采样电信号紊乱失效，并能提高采样电信号稳定性、可靠性和分辨率，且成本低的电风扇摇头摆角调节装置；为此，本发明还要提供一种能获取该摇头摆角调节装置的采样电信号的方法。

本发明包括电机，一套由动力传递机构、行星轮曲柄机构和离合装置组成的变角齿轮箱，变角齿轮箱壳体装有磁吸装置，磁吸装置通过导线与调角控制芯片连接，在电机装置有转子标志物，在转子标志物对应距离置有转子位置传感信号获取装置，转子位置传感信号获取装置通过导线与调角控制芯片连接。

上述的转子标志物对应距离置有转子位置传感信号获取装置的一种技术方案可采用磁敏式转子位置传感信号获取装置技术方案，即转子标志物是转子置有永磁体，在永磁体对应距离置有的转子位置传感信号获取装置是磁敏式转子位置传感信号获取装置。

在采用磁敏式转子位置传感信号获取装置技术方案时，上述电机可以是永磁无刷直流电机，永磁无刷直流电机转子置有永磁体磁极兼作为转子标志物，在永磁体对应距离置有磁敏式转子位置传感信号获取装置，此磁敏式转子位置传感信号获取装置可以是霍尔传感器，霍尔传感器通过导线与调角控制芯片连接；此磁敏式转子位置传感信号获取装置也可以是从永磁无刷直流电机定子绕组出线的电子电路以软件方法获得转子永磁体磁极位置信号的无位置传感器控制技术装置，无位置传感器控制技术装置通过导线与调角控制芯片连接。

在采用磁敏式转子位置传感信号获取装置技术方案时，上述电机也可以是交流电机，在交流电机转子置有永磁体成为转子标志物，在转子永磁体对应距离置有霍尔传感器，霍尔传感器对应交流电机永磁体组成磁敏式转子位置传感信号获取装置，霍尔传感器通过导线与调角控制芯片连接。

上述的转子标志物对应距离置有转子位置传感信号获取装置的另一种技术方案，可以采用光电式转子位置传感信号获取装置技术方案，即是转子标志物为转子置有遮光板，在遮光板对应距离置有由发光管——光敏接收管组件组成的光电式转子位置传感信号获取装置，发光管——光敏接收管组件通过导线与调角控制芯片连接，从节省成本基点，上述发光管——光敏接收管组件可以是光电传感器。

为实现上述电风扇摇头摆角调节装置在调解过程中能实时获取行星轮曲柄的变长迴转动作轨迹的采样电信号，本发明的调角采样电信号获取方法如下：把上述电机转子的运转位置状况与调角时行星轮曲柄的变长迴转动作轨迹，按上述变角齿轮箱动力传递机构的既定传动比，即转子旋转圈数∶行星轮曲柄迴转圈数＝N∶1的传动关系，建立起互为对应关联且有规律的位移关系，在调角过程，实时监测电机转子旋转位置状况的上述转子位置传感信号获取装置，就能以此既定传动比获取与行星轮曲柄变长迴转动作轨迹互为对应关联且符合行星轮回曲柄变长迴转规律的采样电信号数据。

上述转子位置传感信号获取装置获取到与行星轮曲柄变长迴转动作轨迹互为对应关联且符合行星轮曲柄变长迴转规律的采样电信号数据的具体实施方法如下：在电机转子标志物位于行星轮曲柄与太阳轮偏心距最小距离时的位置，被上述转子位置传感信号获取装置获取的采样电信号数据，定义为该行星轮曲柄变长迴转动作轨迹的“基准原点”位置采样电信号数据；在转子标志物运转位于行星轮曲柄与太阳轮偏心距最大距离时的位置，被转子位置传感信号获取装置获取的采样电信号数据，定义为该行星轮曲柄变长迴转动作轨迹的“最大位移拐点”位置采样电信号数据，该行星轮曲柄变长迴转动作轨迹的“最大位移拐点”位置，是转子标志物从“基准原点”位置起驱动行星轮曲柄迴转一圈既定传动比的二分之一值(N/2∶1)位置，可理解，转子位置传感信号获取装置从“基准原点”位置至“最大位移拐点”位置获取的采样电信号数据链，与行星轮曲柄从小到大的变长位移动作轨迹互为对应且符合行星轮曲柄上半周迴转规律；转子位置传感信号获取装置从“最大位移拐点”位置至“基准原点”位置获取的采样电信号数据链，与行星轮曲柄从大到小的变短位移动作轨迹互为对应且符合行星轮曲柄下半周迴转规律，于是，转子位置传感信号获取装置在监测转子标记物运转位置状况时，能实时获取到与行星轮曲柄变长迴转动作轨迹互为对应关联且符合迴转规律的采样电信号数据，通过导线反馈传输至调角控制芯片，从而以实现闭环式控制调角。

由于本发明将原滑块导电触头机械往复滑动压迫接触式采样电信号装置，改为采用非接触式的转子位置传感信号获取装置作为采样电信号装置，消除了原触头机械往复滑行磨损及电蚀氧化损害缺陷，从而显著提高了采样电信号的稳定性和有效性，并延长了电信号采样系统的工作使用寿命。

本发明取消了原变角齿轮箱由凸轮——随动件——摆杆的往复机械采样装置以及在摆杆动作端叉口卡入滑块导电触头——导电信号基板电信号变换装置，改为在电机的转子的对应距离设置一套非接触式转子位置传感信号获取装置，不但降低变角齿轮箱往复机械采样装置生产成本，同时由于转子单向连贯的圆周运转位移精度大大高于凸轮——随动件——摆杆的双向往复位移精度，明显提高了采样电信号的分辨率。

本发明装置具有非接触式采样，电信号稳定，结构紧凑，成本低，工作寿命长的特点，适合为电风扇摇头摆角调节装置使用。

附图说明

图1为本发明在永磁无刷直流电机中采用磁敏式转子位置传感信号获取装置方式中的一种有位置传感器装置的实施例总体装置示图；

图2为图1的局部放大剖示图；

图3为本发明在永磁无刷直流电机中采用磁敏式转子位置传感信号获取装置方式中的另一种无位置传感器控制技术装置的实施例总体装置图；

图4为图3的局部放大剖示图；

图5为本发明在交流电机中采用磁敏式转子位置传感信号获取装置的实施例总体装置示图；

图6为图5的局部放大剖示图；

图7为本发明在交流电机中采用光电式转子位置传感信号获取装置的实施例总体装置示图；

图8为图7的局部放大剖示图。

具体实施方式

下面以实施例和附图对本发明作进一步说明：

参照图1和图2，本发明包括外转子永磁无刷直流电机6，一套由蜗杆13——蜗轮14——蜗轮轴——大齿轮3动力传递机构、行星轮曲柄5机构和大齿轮3——棘爪12离合装置组成的变角齿轮箱4，变角齿轮箱4壳体装有磁吸装置1，磁吸装置1通过导线7与调角控制芯片8连接，在外转子永磁无刷直流电机6的转子9置有永磁体10磁极，永磁体10磁极成为与转子一起旋转的转子9标志物，在永磁体10对应距离置有霍尔传感器11，霍尔传感器11通过导线2与调角控制芯片8连接，从而调角过程中霍尔传感器11在监测转子9永磁体10运转时，能获取到与行星轮曲柄5变长迴转动作轨迹相对应的采样电信号数据，经导线2实时反馈至调角控制芯片8，实现闭环式自动控制摆角调节。

参照图3和图4，本发明包括永磁无刷直流电机16，一套与图1相同的变角齿轮箱4和磁吸装置1，磁吸装置1通过导线7与调角控制芯片17连接，在永磁无刷直流电机16的转子9置有永磁体10磁极，在永磁体10对应距离置有的定子绕组20出线18到电子电路板21，经电子电路板21专用集成电路19软件运算，组成无位置传感器控制技术装置，无位置传感器控制技术装置经导线15与调角控制芯片17连接，调角过程中，无位置传感器控制技术装置在监测转子9永磁体10运转时，能获取到与行星轮曲柄5变长迴转动作轨迹相对应的采样电信号数据，经导线15实时反馈至调角控制芯片17，实现自动控制摆角调节。

参照图5和图6，本发明包括交流电机23，一套与图1相同的变角齿轮箱4和磁吸装置1，磁吸装置1通过导线7与调角控制芯片24连接，在交流电机23转子29蜗杆28置有支架27，支架27内置有永磁体26，永磁体26成为与转子29一起旋转的转子标志物，在永磁体26对应距离置有霍尔传感器25，霍尔传感器25固装在电机23壳体内，霍尔传感器25通过导线22与调角控制芯片24连接，从而在调角过程中，霍尔传感器25在监测交流电机23转子29永磁体26运转时，能获取到与行星轮曲柄5变长迴转动作轨迹相对应的采样电信号数据，经导线22实时反馈至调角控制芯片24，实现摆角调节。

参照图7和图8，本发明包括交流电机31，一套与图1相同的变角齿轮箱4和磁吸装置1，磁吸装置1通过导线7与调角控制芯片32连接，在交流电机31转子36置有与转子36一起旋转的盘状遮光板35，盘状遮光板35制有透光空隙34，在遮光板35对应距离置有光电传感器33，光电传感器33通过导线30与调角控制芯片32连接，从而在调角过程中，光电传感器33在监测交流电机31盘状遮光板35运转时，能获取到与行星齿轮曲柄5变长迴转动作轨迹相对应的采样电信号数据，实现摆角调节。

在图1和图2实施例一所示的变角齿轮箱4动力传递机构中，已知的转子9蜗杆13蜗轮14的一级传动比为40∶1，蜗轮轴∶大齿轮3的二级传动比为5∶1，大齿轮3下端同心置有的太阳轮与行星轮曲柄5的啮合传动比为1∶1，从而合计得知变角齿轮箱4动力传递机构总的既定传动比为200∶1，即调角动作时，转子9每转动200圈，驱动行星轮曲柄5对应迴转1圈，从而在转子9与行星轮曲柄5的动作轨迹之间建立起互为对应关联的位移关系。

为使该互为对应关联的位移关系能符合行星轮曲柄5的变长迴转动作轨迹特征：即上半周迴转周期行星轮曲柄5的偏心距是由小至大，下半周迴轮周期行星轮曲柄5偏心距是由大至小，并且在转子9对应距离的霍尔传感器11的电信号采样端能够获取到与行星轮曲柄5变长迴转规律的采样电信号数据，须约定如下方法：在转子9永磁体10位于行星轮曲柄5与太阳轮偏心距最小距离时的位置，被霍尔传感器11获取到的采样电信号数据，定义为行星轮曲柄5变长迴转动作轨迹的“基准原点”位置采样电信号数据；在转子9永磁体10动转位于行星轮曲柄9与太阳轮偏心距最大距离时，被霍尔传感器11获取到的采样电信号数据，定义为行星轮曲柄5变长迴转动作轨迹的“最大位移拐点”位置采样电信号数据，按变角齿轮箱4动力传递机构已知的既定传动比200∶1的二分之一计算，该行星轮曲柄5变长迴转动机轨迹的“最大位移拐点”位置，是转子9永磁体10从“基准原点”位置起运转到100圈的位置，可以理解，霍尔传感器11对转子9从“基准原点”位置至第100圈位置获取的采样电信号数据链，与行星轮曲柄5偏心距从小到大的上半周变长位移动作轨迹互为对应；而从转子9第100圈位置至“基准原点”位置获取的采样电信号数据链，与行星轮曲柄5偏心距从大到小的下半周变短位移动作轨迹互为对应，于是，霍尔传感器11在监测永磁体9运转状况时，就能实时获取到与行星轮曲柄5变长迴转动作轨迹互为对应关联且符合迴转规律的采样电信号数据，通过导线2反馈传输至调角控制芯片8，从而对行星轮曲柄5的变长动作实施非接触式电信号采样与传送，并实现控制调角。

在图3、图4、图5、图6、图7、图8所示的其它三个实施例中的变角齿轮箱4与图1、图2所示实施例一中的变角齿轮箱4的动力传递机构完全相同，已知的既定传动比200∶1也完全相同，只是对实施例一其中所示的转子位置传感信号获取装置与转子标志物的具体实施方式采取了局部置换，可理解，图3、图4实施例二，图5、图6实施例三和图7、图8实施例四中所示的三个局部置换转子位置传感信号获取装置的获取采样电信号数据实施方法，都能与实施例一的霍尔传感器的获取采样电信号数据实施方法等效，都能实时获取到与行星轮曲柄5变长迴转动作轨迹互为对应关联且符合迴转规律的采样电信号数据，通过导线反馈传输至调角控制芯片。实现非接触式电信号采样、传递与调角。

当然，本发明的转子位置传感信号获取装置和转子标志物不局限于上述的四种实施例方式，在光电式转子位置传感信号获取装置技术方案中，转子标志物也可以为反光斑，反光斑对应距离置有由发光管——光敏接收管组成的光电传感器，这种局部置换，均落入本发明技术保护范围。

Claims (11)

1.一种电风扇摇头摆角范围调节装置，它包括电机，一套由动力传递机构、行星轮曲柄机构和离合装置组成的变角齿轮箱，变角齿轮箱壳体装有磁吸装置，磁吸装置通过导线与调角控制芯片连接，其特征在于：在电机置有转子标志物，在转子标志物对应距离置有转子位置传感信号获取装置，能通过监测转子标志物运转获取到与行星轮曲柄变长迴转动作轨迹相对应的采样电信号数据，转子位置传感信号获取装置通过导线与调角控制芯片连接，调角控制芯片能够根据所述转子位置传感信号获取装置获取的采样电信号数据，实现电风扇摆角调节。

2.根据权利要求1所述的电风扇摇头摆角范围调节装置，其特征在于：所述的转子标志物是转子置有永磁体，所述的转子位置传感信号获取装置是磁敏式转子位置传感信号获取装置。

3.根据权利要求1所述的电风扇摇头摆角调节装置，其特征在于：所述的电机是永磁无刷直流电机，永磁无刷直流电机转子置有永磁体磁极，在永磁体对应距离置有磁敏式转子位置传感信号获取装置，磁敏式转子位置传感信号获取装置通过导线与调角控制芯片连接。

4.根据权利要求3所述的电风扇摇头摆角范围调节装置，其特征在于：所述的磁敏式转子位置传感信号获取装置是霍尔传感器，霍尔传感器通过导线与调角控制芯片连接。

5.根据权利要求3所述的电风扇摇头摆角范围调节装置，其特征在于：所述的磁敏式转子位置传感信号获取装置是从永磁无刷直流电机定子绕组出线的电子电路以软件方法获得转子永磁体磁极位置信号的无位置传感器控制技术装置，无位置传感器控制技术装置通过导线与调角控制芯片连接。

6.根据权利要求1或2所述的电风扇摇头摆角范围调节装置，其特征在于：所述的电机是交流电机，在交流电机转子置有永磁体，在转子永磁体对应距离置有霍尔传感器，霍尔传感器通过导线与调角控制芯片连接。

7.根据权利要求1所述的电风扇摇头摆角范围调节装置，其特征在于：所述的转子位置传感信号获取装置是光电式转子位置传感信号获取装置。

8.根据权利要求1或7所述的电风扇摇头摆角范围调节装置，其特征在于：所述的转子标志物是电机转子置有遮光板，在遮光板对应距离置有由发光管——光敏接收管组件组成的光电式转子位置传感信号获取装置，发光管——光敏接收管组件通过导线与调角控制芯片连接。

9.根据权利要求8所述的电风扇摇头摆角范围调节装置，其特征在于：所述的遮光板制有透光空隙，所述的发光管——光敏接收管组件是光电传感器。

10.一种实现权利要求1所述的电风扇摇头摆角范围调节装置的调角采样电信号获取方法，其特征在于：把所述电机转子的运转位置状况与调角时行星轮曲柄的变长迴转动作轨迹，按所述变角齿轮箱动力传递机构的既定传动比，即转子旋转圈数∶行星轮曲柄迴转圈数＝N∶1，建立起互为对应关联且有规律的位移关系，在调角过程，实时监测电机转子旋转位置状况的所述转子位置传感信号获取装置，就能以此既定传动比获取到与行星轮曲柄变长迴转动作轨迹互为对应关联且符合行星轮曲柄变长迴转规律的采样电信号数据。

11.根据权利要求10所述的电风扇摇头摆角范围调节装置的调角采样电信号获取方法，其特征在于：通过以下方法获取与行星轮曲柄变长迴转动作轨迹互为对应关联且符合行星轮曲柄变长迴转规律的采样电信号数据：在电机转子标志物位于行星轮曲柄与太阳轮偏心距最小距离时的位置，被所述转子位置传感信号获取装置获取的采样电信号数据，定义为该行星轮曲柄变长迴转动作轨迹的“基准原点”位置采样电信号数据，在转子标志物运转位于行星轮曲柄与太阳轮偏心距最大距离时的位置，被转子位置传感信号获取装置获取的采样电信号数据，定义为该行星轮曲柄变长迴转动作轨迹的“最大位移拐点”位置采样电信号数据，该行星轮曲柄变长迴转动作轨迹的“最大位移拐点”位置，是转子标志物从“基准原点”位置起驱动行星轮曲柄迴轮一圈既定传动比的二分之一值位置。

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