CN1120372C - 转速检测器 - Google Patents

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Abstract

小型永磁式直流电动机20的一种转速检测器，具有一个感应线圈11绕制在电动机的磁通环15上。磁通环15有一个台阶部分18供容纳线圈11的绕组用。线圈11根据定子磁场因转子转动引起的变化产生电信号。

Description

转速检测器
本发明涉及一种与电动机配合使用的转速检测器，具体地说，涉及小型永磁式直流(PMDC)电动机的一种转速检测器。
使用PMDC电动机时有许多场合都需要监控电动机的转速或计出电动机轴的转速。这往往是用霍耳传感器和装在电动机轴上磁铁或用编码器装在电动机轴上与光传感器配合工作达到的。这两种方法涉及的零部件较贵，装起来很费时，而且由于这些零部件所占用的空间无论是电动机的内部空间还是电动机的外部空间都是相当大的，因而需要将电动机设计得使其可以容纳这些零部件，而这些零部件占用电动机内部空间时使电动机的体积增大，占用电动机外部空间时又易于损坏。
最近，采用感应线圈监视电动机在其转子转动时磁通的变化的转速检测器开发出来了，见例如欧洲专利EP-A-0626748。该专利是将电感/电容电路装入一个单独的盒子中，盒子则通过压配合到轴承套上，从而装在电动机的非驱动端上。在这种配置方式中，线圈的作用是检测漏磁通，而为使电动机高效率工作，总希望最大限度地减小磁通的漏泄以提高效率，从而降低了这类检测器的可靠性/灵敏度。此外，还可以参看欧洲专利EP-A-0529131，该专利采用了装在电动机内的线圈。
为提供灵敏度高的转速检测器，本发明的转速检测器采用了绕制在给电动机的定子提供磁通返回通路的磁通引导器件上的感应线圈。理想的情况是，这种磁通引导器件是个装在电动机外壳上的一个磁通环，它也可以是电动机外壳的一部分。磁通环通常用以形成定子各磁极之间低磁阻的磁通返回通路。采用磁通环有助于磁通的集中，减少磁通的漏泄，同时可以使电动机外壳用较薄的材料制成而不必承担磁路饱和的风险。感应线圈绕制在磁通环上，因而使磁通环起线圈磁心的作用，既简化了线圈的制造，又确保磁通通过线圈，给转速检测电路提供强信号。同时，这种磁通环实施方案还可以使电动机在不影响检测电路的情况下进行更换。的确，这种转速检测器通过适当配备磁通环无需将任何特殊的零件装入电动机中就可装到任何电动机上。
本发明的目的是给采用感应线圈的永磁式直流电动机提供一种新型的转速检测器。
转速检测电路是众所周知的，再加上它并不构成本发明的一部分，因而这里不予说明，但千万不要忘记的是，检测器来的信号是馈到检测电路上的，由检测电路用这个信号来实现其设计功能，这包括转速控制、位置控制、过载检测等功能，和象故障操作等之类的故障条件。
因此，本发明提供一种与外壳装有永磁式定子的直流电动机配合使用的转速检测器，所述检测器包括：磁通引导器件，用于给定子提供磁通返回通路；和检测器件，具有一个线圈绕制在磁通引导器件上从而改变电动机的磁通，检测器件在线圈中产生电信号。
最好是，磁通引导器件装在电动机的外壳。
另一种方式，磁通引导器件也可以是电动机外壳的至少一部分。
最好是，磁通引导器件装在印刷电路板上，线圈端接在印刷电路板的端子上，且印刷电路板的凸端子配置得使其与电动机的凹端子配套。
最好是，印刷电路板具有读取线圈来的信号和根据这些信号控制电动机的线路。
现在参看附图举例说明本发明的一些最佳实施例。附图中：
图1绘出了本发明第一实施例的转速检测器；
图2绘出了图1装在扁平边电动机上的转速检测；
图3是与图2类似装在圆形电动机上的转速检测器的示意图；
图4绘出了本发明的另一个实施例装在电动机上的转速检测器；
图5绘出了本发明另一个实施例装在电动机上的转速检测器；
图6绘出了图5装在印刷电路板上的转速检测器；
图7绘出了另一个实施例的转速检测器。
在图1和图2所示第一实施例的转速检测器10中，磁通引导器件为磁通环15，线圈11绕制在磁通环上。磁通环15是全壳式的，就是说磁通环使用时基本上环绕着电动机外壳。实际上，磁通环松弛状态下的内径小于电动机外壳的直径，因而磁通环15张开后可以装到电动机外壳上，利用磁通环的弹性使磁通环固定到电动机上。可以加上一些锁定件。磁通环的形状基本上与电动机外壳的形状配套，从而使电动机外壳与磁通环很好地接触，最大限度地减小磁通通路的磁阻。
图中所示的电动机20是扁平边电动机，就是说，外壳有两个呈弧形或部分呈圆形的部分由两个直的部分连接起来，两直的部分彼此相互平行。定子有两个弧形永久磁铁23装配到电机外壳的圆形部分上。磁通环15的形状与处在通过定子磁极的一个平面相应位置的裂口19类似。线圈11绕制在磁通环的一个直的部分上。这是在使用过程中磁通最集中的位置。磁通环15在绕有线圈11的位置呈台阶形，形成台阶部分18，使磁通环15与电动机外壳之间形成一个间隔或间隙，供安置线圈用，否则磁通环与电动机外壳接触。线圈11可以如图1所示那样端接并固定在磁通环15的端子12上，也可以如图2所示那样其活动引出线13直接接检测线路。
图3绘出了装在圆形电动机20(外壳横截面呈圆形的电动机)上的类似转速检测器10。锁定件(图中未示出)确保(横截面也基本上呈圆形的)磁通环15在电动机外壳上装配得使裂口19与通过定子磁极的平面重合，且使线圈11处在定子两毗邻磁极之间的台阶部分18上。这种电动机通常有两个专用的弧形永久磁铁或一个橡皮环磁体，形成有两个或多个磁极。
图4示出了结构与图1和图2的转速检测器类似的转速检测器10，装在扁平边电动机20上，不同之处在于，磁通引导器件是个半壳式磁通环16，就是说磁通环16只半途沿圆周方向环绕电动机外壳22延伸。实际上，磁通环16延伸的幅度超过圆周的一半，以便可以在外壳上自支身撑抓住外壳。在所有其它方面，图4的检测器与图1
实施例的相同。
图5是转速检测器10与图2和图4类似装有四分之一壳体式呈磁通环17形式的磁通引导器件。四分之一壳体式磁通环17沿电动机外壳的扁平边在两磁铁之间延伸，补足外壳形成的磁通通路。这里，磁通环17在磁极或容纳线圈绕组的磁铁之间的位置也有一个台阶部分18。
四分之一壳体磁通环17可以按各种有趣的装配方式配置，例如如图6的配置中，磁通环17装在印刷电路板(PCB)30上。PCB30有一个接插件33供将PCB板30与电动机的电源以及控制电动机的控制信号的电源连接用。PCB30还有电子线路32供读取转速检测器10来的信号并根据转速检测器来的信号和输入的控制信号控制电动机20。控制信号可以是简单的通/断信号，也可以是更复杂包括有应加以保持的条件(例如转速或位置)的信号。在所示的实施例中，电动机具有凹端子(图中未示出)，PCB30具有凸端31，与电动机的各凹端子配套。凸端子31还起定位和支撑的辅助作用，但在大多数应用情况下，还是需要配备另外的支撑件，供将电机外壳22固定到磁通环17上，以防电动机20因受到震动、冲击等意外地与PCB30脱离。
上面所展示的是扁平边电动机，但四分之一壳体磁通环也可以与圆形电动机配用，只是注意应确保磁通环与定子的各电极正确对齐。
图7的实施例不采用分立的磁通环而用电动机外壳作为磁通引导器件。外壳是个扁平边式外壳，由两半25、26组成，俗称为蛤壳式外壳。两半25、26由鸽尾接头27连接在一起。接头27沿外壳的扁平边形成，位于形成定子的一对磁铁23之间。各半装有单一的弧形磁铁。
其中一个接头在第一半25上具有笔直的指形件28嵌入另一半26的切口29中。感应线圈11即绕制在指形件28上或围绕指形件28设置，从而当转子旋转时，检测磁场的变化。线圈11虽然可以绕在对线圈端子12起支撑辅助作用的线轴上，但最好还是用环氧树脂封装起来形成结实、稳固而尺寸极小的绝缘线圈。
作为另一种方案，电动机外壳可以是个深拉制的罐子，指形件为装有线圈、切成的凸起部分，向后弯曲或变形嵌入指形件形成而留下的凹口中，指形件的远端靠在或接凹口的边缘，指形件即从凹口处切出的，以便最大限度地减小通过指形件的磁通通路的磁阻。
上面已就各种最佳实施例进行说明，但本技术领域的行家们都知道，在不脱离本发明在所附权利要求书中所述的精神实质和范围的前提下是可以对上述实施例进行修改和更改的。

Claims (7)

1.一种与具有装永磁定子的外壳的直流电动机配合使用的转速检测器，包括：
磁通引导器件(15，16，17，28)；和
检测线圈11，绕制在磁通引导器件上；
其特征在于，
磁通引导器件(15，16，17，28)是为形成定子的磁通返回通路而配置的，从而可以通过改变电动机的磁通在检测线圈(11)中产生电信号。
2.如权利要求1所述的转速检测器，其特征在于，磁通引导器件(28)至少为电动机外壳(22)的一部分。
3.如权利要求1所述的转速检测器，其特征在于，磁通引导器件(15，16，17)采用电动机的外壳(22)。
4.如权利要求3所述的转速检测器，其特征在于，磁通引导器件(17)装在印刷电路板(30)上，印刷电路板(30)的凸端子(31)配置得使其与电动机(20)的凹端子配套。
5.如权利要求4所述的转速检测器，其特征在于，印刷电路板(30)具有线路(32)供读取线圈(11)来的信号和根据这些信号控制电动机(20)用。
6.如权利要求1所述的转速检测器，其特征在于，磁通引导器件(15，16，17)为装在电动机外壳的磁通环。
7.如权利要求6所述的转速检测器，其特征在于，磁通环(15，16，17)有一个台阶部分(18)供容纳线圈绕组。
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