專利名稱：用電傳動的車速里程表傳動裝置的制作方法
技術領域：
用電傳動的車速里程表傳動裝置屬于車輛儀表、電機電子技術領域。
車輛的車速里程表用以指示行車速度和累計里程，它安裝在駕駛員前面的儀表板上。車速里程表需引入代表車輛行車速度轉動的指示信號，該指示信號是從變速箱內輸出軸的蝸輪上引出的，由于蝸輪離儀表板遠，且受駕駛員工作空間和座位的限制，故不能用直線硬軸傳遞。傳統(tǒng)的方法是用能作撓性旋轉的鋼絲軟軸作車速里程表的傳動軸。鋼絲軟軸裝置如


圖1所示(1)蝸輪端螺母；(2)鋼絲軟軸；(3)蝸輪端螺栓；(4)蝸輪軸孔；(5)變速箱殼體；(6)蝸輪軸；(7)蝸輪；(8)車速里程表端螺母；(9)車速里程表主軸孔；(10)車速里程表端螺栓；(11)車速里程表主軸；(12)車速里程表；(13)套管。用鋼絲軟軸作車速里程表的傳動軸，由于傳動距離遠，撓彎多次，軟軸需做得很長，這樣不但軟軸與套管的摩擦面積大，而且由于轉彎時鋼絲軟軸的張力，使軟軸本身與套管的摩擦力增加，致使軟軸磨損加快，同時軟軸轉彎時，還會出現疲勞折斷。另外，軟軸與套管的摩擦是不均勻的，加上軟軸本身存在很大的扭轉變形，傳動終端的轉速就很不均勻了，導致表針抖動不穩(wěn)。此外，由于軟軸長，套管與軟軸的間隙小，潤滑時，潤滑劑很難流過套管使軟軸完全潤滑，故軟軸常常是處于干摩擦狀態(tài)。若拆卸潤滑，這就很麻煩。實際上很少人對軟軸保養(yǎng)，通常是從新用至斷為止，因此，不但鋼絲軟軸的壽命短，而且表針抖動不穩(wěn)，致使車速指示不夠準確。
本發(fā)明的任務是，制作一個比鋼絲軟軸壽命長、表針擺動柔緩、指示準確的車速里程表傳動裝置，便于駕駛員掌握安全車速，減少交通事故。
本發(fā)明任務以如下方法完成。由一個單相或多相同步發(fā)電機、一個單相或多相電子放大器和一個單相或多相同步電動機組成的電傳動裝置以代換鋼絲軟軸的傳動裝置。將同步發(fā)電機安裝在車輛原來鋼絲軟軸傳動裝置的蝸輪端螺栓(
圖1(3))上，同步發(fā)動機安裝在車速里程表(
圖1(12))中或車速里程表螺栓(
圖1(10))上，兩個同步電機的軸分別與蝸輪軸(
圖1(6))和里程表主軸(
圖1(11))直接聯(lián)合，電子放大器的輸入端和輸出端分別與同步發(fā)電機和同步電動機連接。當車輛行駛時，蝸輪帶動同步發(fā)電機旋轉，發(fā)出代表蝸輪轉速的交流電信號，由電子放大器將交流電信號(整形)放大，然后供給同步電動機帶動車速里程表(含里程計)旋轉。由于同步電動機的極數與同步發(fā)電機的極數是相等的，故它們的轉速是同步的，車速里程表與蝸輪的轉速也是同步的。由于車輛的時速范圍很大，例如，一個黃河牌的車速里程表的時速范圍就在0～140公里／小時，相應的蝸輪轉速應在0～2333轉／分，因此，為了使同步發(fā)電機與同步電動機有很大的同步范圍，兩個同步電機的極數應選在10～16極之間，這樣，電機的步距角小，同步電動機容易起步。同時，同步發(fā)電機在很低車速時就獲得較高的輸出電壓；最高車速時的信號頻率也不易超過電動機的失步頻率。用作放大同步發(fā)電機發(fā)出交流信號的電子放大器，能保證在很低的車速時發(fā)電機發(fā)出的信號被放大至推動同步電動機起步。同時，信號耦合是采用直接耦合電路，能使低頻信號無阻地輸入放大器和供給同步電動機。另外，還設有(整形)限幅電路，對發(fā)電機的信號限制在一定的幅度內。
用上述方法實現的裝置，代換機械式的鋼絲軟軸后，具有如下優(yōu)點
1、不受傳動方向和安裝位置的影響，車速里程表和傳輸導線可以安裝在任意位置上；2、電機的鋼軸與銅滑動軸承(或滾珠軸承)摩擦系數小，磨損小，壽命長；3、指示針擺動平滑，指示準確；4、遠距離傳送轉速信號容易。
如下是本發(fā)明的實施例。本實施例是直接代換鋼絲軟軸的裝置，裝置中的兩個同步電機是永磁式三相12極電機，為了便于直接代用鋼絲軟軸，同步電機的體積做得很小，如果用一般的電機定子繞組結構方式作本裝置的同步電機的定子結構，就會很復雜。本發(fā)明采用如下的構成方法，如圖2所示(1)定子鐵芯；(2)三相繞組；(3)轉子磁極；(4)磁路。12極三相同步電機的定子鐵芯只有9槽，即9個極齒，每個極齒繞一只線圈，三相繞組共有9只線圈，每相三個極齒。三個極齒之間分布間隔為120°電角，極齒的齒寬與轉子的極距一樣，所以它的極性質與一般的三相12極36槽同步電機的極性質一樣，因此，這種結構與一般的三相12極36槽同步電機工藝相比就顯得簡單多了。兩個同步電機中，作拾取轉速信號用的同步發(fā)電機對效率要求不高，本發(fā)明以如下方法使其體積進一步縮小，在上述9極齒定子的基礎上，將定子做成爪極式，如圖3所示(1)爪極；(2)齒部。將繞組繞在齒部位上，工作時爪極將轉子的磁通引過齒部，使繞組感應出電動勢。定子鐵芯齒部繞組分布如圖4所示(1)定子鐵芯齒部；(2)繞組。轉子磁極與定子爪極相對位置如圖5所示(1)轉子磁極；(2)定子爪極。這樣，使爪極式定子繞組不占用徑向體積，達到電機小形化之目的。本實施例的電子放大器是用三塊OTL功放集成電路組成的三相放大器，三塊集成電路的輸入端和輸出端分別與三相同步發(fā)電機和三相同步電動機的三相線直接連接。采用懸地式接法，即三塊集成電路的輸入、輸出端與電機連接設有接地回路，電機既可以星形接法，也可以是三角形接法，都不影響集成電路的內部靜態(tài)電位。三相信號在三塊集成電路輸入端之間輸入，并被放大后從輸出端流經負載在三塊集成電路互相流動形成回路，三相放大器電原理圖如圖8所示。
以下結合附圖對本發(fā)明實施例作進一步描述。
圖1是機械式的鋼絲軟軸剖面圖；圖2是本發(fā)明實施例的三相同步電機的電磁原理圖；圖3是本發(fā)明實施例的三相同步發(fā)電機的爪極定子鐵芯圖；圖4是本發(fā)明實施例的三相同步發(fā)電機的定子鐵芯齒部、繞組分布圖；圖5是本發(fā)明實施例的三相同步發(fā)電機的轉子爪極、磁極與定子爪極平面圖；圖6是本發(fā)明實施例的三相同步發(fā)電機的實物拆開圖；圖7是本發(fā)明實施例的三相同步發(fā)電機的具體結構縱向剖面圖；圖8是本發(fā)明實施例的三相電子放大器電原理圖；圖9是本發(fā)明實施例的三相同步電動機的實物拆開圖；
圖10是本發(fā)明實施例的三相同步電動機的具體結構縱向剖面圖。
以下對構成本發(fā)明裝置的三大部分作分別描述。
一、三相同步發(fā)電機該機實物結構如圖6所示，由(1)轉子、(2)定子和其他附件組成。
參照圖7，1、轉子兩塊用電工鋼做的爪極(2)和(6)被轉子軸(11)壓裝在圓形的永久磁鋼(4)的兩極端，使得一塊爪極被磁化為N極，另一塊為S極，從向形成了六對相互交錯的磁極，如圖5(1)所示。銅(或鋁)墊圈(1)和(7)和銅(或鋁)套管(5)將轉子軸(11)與永久磁鋼(4)隔開，使永久磁鋼的S、N極磁場不會被轉子軸短路。轉子軸下端接一段20毫米長的鋼絲軟軸(13)，使轉子軸與蝸輪軸孔容易接合。插入蝸輪軸孔用的轉子軸下端(15)有一個用作轉子軸與蝸輪軸的固定鍵(17)。彈性檔圈(12)防止轉子向上甩出。轉子的外徑為20.4毫米，長為15毫米，磁極齒寬為3毫米。2、定子用高導磁率的硅鋼片迭壓而成的爪極定子鐵芯(3)(具體形狀見圖3)被銅滑動軸承(10)的一端扣壓緊。在定子鐵芯(3)的齒部上繞有三相繞組(8)，繞組使用直徑0.06毫米的漆包線，每只線圈繞350匝，接法見圖4。定轉子氣隙0.3毫米，定子內徑21毫米，外徑24毫米，爪長18毫米，爪寬5毫米，齒寬3毫米。其他附件作支架用的鐵管(14)緊套在銅軸承(10)的外邊。用絕磁的鋁或銅制作的機罩(19)與定子爪極相接觸，用三根螺絲釘(18)將機罩固定在鐵圈(9)上。大螺母(16)的尺寸與原機械式鋼絲軟軸裝置的蝸輪端的螺母相同。
二、三相電子放大器參照圖8，主要由IC1、IC2、IC3三塊OTL功放集成電路和外圍電路元件組成。
三相同步發(fā)電機的三相線A、B、C分別串上R10、R9、R8接在三塊集成電路的輸入端，R8、R9、R10與D1、D2、D3、D4、D5、D6組成三相限幅電路，使同步發(fā)電機在高低速時發(fā)出的高低電壓信號限制在0.3伏之內。接在發(fā)電機中性點與地之間的電容C23是用以降低三相放大器輸入端對地輸入阻抗，以減少其它高內阻信號對放大器的干擾，放大器離發(fā)電機遠，它的三相引線A、B、C和中性引線(O)用屏蔽線屏蔽。三塊集成電路的輸出端串上R5、R3、R7，分別與同步電動機(D)的三相線連接，這三個電阻的作用是改善電流時間常數，即是在負載串上這三個電阻后，可以提高電源電壓，電壓高電流流過電動機的速度快，使同步電動機在高頻時不易失步。C22是退耦濾波電容，R2是限流電阻。IC1、IC2、IC3是特性相同的LA4112集成電路，它的VCC電壓是13伏，每塊功率是2.7W，電壓增益是68分貝，K是電源開關，其他參數和外圍電路元件參考《常用線性集成電路手冊》。整個放大器元件裝在一個110×45×25毫米的鐵殼內，其總耗電功率小于5W。各元件的數值如下C1C8C1547μF、C2C9C1650PF、C3C10C17560PF、C4C11C182μF、C5C12C9220μF、C6C13C2047μF、C221000μF、C2347μF、C7C14C21100μF。上面電容耐壓16伏以上。R1R4R682Ω 1/8 W、R8R9R102.5KΩ 1/8 W、R3R5R74Ω3W、R24Ω5W、D1～D62AP10。
三、三相同步電動機該機實物結構如圖9所示，由轉子(1)、定子(2)(圖中定子繞組只畫出一只線圈)和其他附件組成。
參照
圖10，1、轉子用12塊永久磁鐵粘合而成(N、S極)，互相交錯的12個磁極(17)(磁極橫斷面見圖2(3))并用兩個銅端蓋(9)和(15)壓緊，然后一起壓裝在轉子軸(3)上，轉子軸接一段鋼絲軟軸(18)使轉子軸與車速里程表主軸容易接合。插入車速里程表主軸方孔中的部分(19)做成方形。轉子外徑為18毫米、長為24毫米、磁極齒寬為3毫米。2、定子用高導磁率硅鋼片迭成的定子鐵芯(8)(鐵芯槽形見圖2(1))。(6)是三相繞組，線圈跨距是1～2槽，繞組分布、接線和磁路見圖2。每只線圈使用直徑0.23漆包線，繞90匝。定轉子氣隙0.3毫米，它的迭厚14毫米，內徑18.6毫米，外徑37毫米，齒寬3.6毫米，槽深6毫米。其他附件(5)和(11)是彈性鋼圈，分別將軸承(17)和(14)壓裝在機殼(10)和端蓋(13)上，鐵套管(16)套在鐵管(2)上，并被三根鐵釘(4)緊壓在機殼上，大螺母(1)的尺寸與原機械式鋼絲軟軸裝置在車速里程表端螺母相同。
使用時，將三相同步發(fā)電機的大螺母(如圖7(16))裝在車輛的蝸輪端螺栓(如
圖1(3))上，三相同步電動機的大螺母(如
圖10(1))裝在車速里程表的螺栓(如
圖1(10))上，放大器的Vcc電源線通過開關(K)接在12伏蓄電池的正極，放大器的地端接蓄電池的負極，行車前將(K)打開(通電)即可。
本發(fā)明裝置可直接代換黃河牌車速里程表機械式的鋼絲軟軸，車速在0.8～140公里／小時(此時同步電機的頻率是0～234周)的范圍內，車速里程表的轉速與蝸輪的轉速保持同步，表針擺動柔緩，指示準確。
權利要求1.一種用電傳動的車速里程表傳動裝置，其特征是由同步發(fā)電機、電子放大器和同步電動機組成。
2.按權利要求1所述的裝置，其特征是由三相同步發(fā)電機、三相電子放大器和三相同步電動機組成。
3.按權利要求2所述的裝置，其特征是三相同步發(fā)電機和三相同步電動機是12極9槽9齒的。
4.按權利要求2所述的裝置，其特征是三相同步發(fā)電機的定子鐵芯是爪極式的。
5.按權利要求2所述的裝置，其特征是三相同步電子放大器是由三塊OTL功放集成電路組成。
6.按權利要求2或5所述的裝置，其特征是三相電子放大器與三相同步發(fā)電機和三相同步電動機的信號耦合是直接耦合的，兩個同步電機是星形接法，也可以是三角形接法。
專利摘要一種由同步發(fā)電機(1)、電子放大器(2)、導線(3)和同步電動機(4)組成的電傳動的車速里程表傳動裝置。該裝置能直接代換現用機械式的鋼絲軟軸傳動裝置，其優(yōu)點在于能克服鋼絲軟軸裝置壽命短和表針容易抖動的現象。
文檔編號G01C22/00GK2030315SQ87216759
公開日1989年1月4日 申請日期1987年12月19日 優(yōu)先權日1987年12月19日
發(fā)明者李增成 申請人:李增成