專利名稱：一種電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測結(jié)構(gòu)及其探測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動機(jī)，尤其涉及一種電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測結(jié)構(gòu)及其探測方法。
背景技術(shù)：
目前對于電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測，通常是將一個HALL效應(yīng)傳感器(霍爾效應(yīng)傳感器)連接到電機(jī)電路中，然后將采集到的信號通過環(huán)形磁鐵或其它電子元件輸出到HALL電路中，通過其輸出的有效波形來觀測電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。但這種探測技術(shù)存在著以下缺陷(1)HALL效應(yīng)傳感器的成本高，而且配置要求高，必須使用專門的且較為復(fù)雜的HALL電路、環(huán)形磁鐵或其它電子輸出元件，帶HALL感應(yīng)器電路還增加了電磁兼容性設(shè)計(jì)的難度(2)從信號采樣到信號輸出需要經(jīng)過較多的中間環(huán)節(jié)，導(dǎo)致失效的環(huán)節(jié)眾多，電路零件本身和連接的可靠性會影響到信號的輸出。比如，環(huán)形磁鐵退磁或者HALL電路中任何一個電子元件的損壞，都有可能導(dǎo)致HALL方案不能輸出正確的波形，探測的可靠性低。
(3)HALL感應(yīng)器電路及其附件部分會增大產(chǎn)品的體積。
(4)HALL元件和環(huán)形磁鐵對于使用環(huán)境都有一定的要求。HALL探測裝置的使用壽命受到HALL元件以及環(huán)形磁鐵等元件使用壽命的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用壽命長，能夠真實(shí)可靠地反應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)動情況的電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供了使用該探測結(jié)構(gòu)的探測方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供的一種電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測結(jié)構(gòu)，包括整流轉(zhuǎn)動器件和正、負(fù)極電刷；所述整流轉(zhuǎn)動器件沿電機(jī)軸方向分為上、下兩段，其中一段為電源連接段，與正、負(fù)極電刷接觸聯(lián)接；另一段為電位探測段，沿周向呈規(guī)律間隔設(shè)置有絕緣層，且對應(yīng)該段設(shè)置有電位探測件；所述電位探測件與整流轉(zhuǎn)動器件之間為滑動接觸。本發(fā)明的整流轉(zhuǎn)動器件可以為整流子或換向器，且呈分段設(shè)計(jì)，將其中電位探測段上的換向片呈規(guī)律間隔(可以間隔一極、二極或數(shù)極)地做絕緣處理而構(gòu)成絕緣層，做絕緣處理和未做絕緣處理的部分交替為零電位和高電位的探測點(diǎn)。電刷位置與電位探測位置相對固定，高電位探測點(diǎn)的電位則相對一定。由于未做絕緣處理的部分和絕緣層呈規(guī)律間隔設(shè)置，電位探測件便周期性地與未做絕緣處理的部分以及絕緣層接觸，因此探測得到的電位在零電位和相對電位之間交變，形成有規(guī)律的矩形波，利用輸出的矩形波便可以探測出電動機(jī)的轉(zhuǎn)動情況。
本發(fā)明所述電位探測件與正、負(fù)極電刷相對于電機(jī)回轉(zhuǎn)軸心的角度間距相等，這樣電機(jī)無論怎樣換向，電位探測件處的電平始終保持相對一定。
本發(fā)明所述整流轉(zhuǎn)動器件可以有八極(或其它極數(shù))，其電位探測段上沿周向每間隔一極(或多極)設(shè)置有絕緣層，這樣整流轉(zhuǎn)動器件其電位探測段上的電位探測點(diǎn)和絕緣層交替間隔排布。
本發(fā)明所述電位探測件呈電刷狀，可以由具有良好摩擦性能和良好導(dǎo)電性能的石墨和銅粉的混合材料制成?；蛘咚鲭娢惶綔y件呈簧片狀，可以由具有良好彈性和良好導(dǎo)電性能的片狀材料制成。
本發(fā)明提供的一種電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測方法，包括以下步驟a.將電動機(jī)的整流轉(zhuǎn)動器件沿電機(jī)軸方向分為上、下兩段，其中一段為電源連接段，用于與正、負(fù)極電刷接觸聯(lián)接；另一段為電位探測段，沿周向呈規(guī)律間隔地做絕緣處理而構(gòu)成絕緣層，做絕緣處理和未做絕緣處理的部分交替為零電位和高電位的探測點(diǎn)；b.在電機(jī)的基座上設(shè)置電位探測件，其位置與所述整流轉(zhuǎn)動器件的電位探測段對應(yīng)，且與電位探測段呈滑動接觸；而以電位探測件與正、負(fù)極電刷相對于電機(jī)回轉(zhuǎn)軸心的角度間距相等為宜，這樣電機(jī)無論怎樣換向，電位探測件處的電平始終保持相對一定。
c.正、負(fù)極電刷與電機(jī)電路的電壓輸出端連接，電位探測件與濾波電路的信號輸入端連接，濾波電路的信號輸出端連接外部的信號顯示設(shè)備，如示波器等；d.開啟電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過電機(jī)電路輸入電壓，電位探測件從整流轉(zhuǎn)動器件的電位探測段采集到信號，并將信號通過濾波電路輸出到示波器上，根據(jù)輸出的波形判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀況。
本發(fā)明具有以下有益效果(1)結(jié)構(gòu)簡單，便于裝配，而且降低了制作成本。
(2)所需連接電路簡單易行，無需中間的連接元件，避免了中間失效的環(huán)節(jié)，提高了探測的可靠性和真實(shí)性。
(3)使用壽命長，因?yàn)殡娢惶綔y件可以采用比電刷更耐磨的材料，因此，只要電機(jī)能夠轉(zhuǎn)動，通過電位探測件就可以輸出有效波形。
(4)適用性廣，適用于任意工作環(huán)境。


下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖1是本發(fā)明實(shí)施例電動機(jī)轉(zhuǎn)動探測結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是圖1的A-A剖面圖；圖3是圖1的B-B剖面圖；圖4是圖1所示實(shí)施例電刷狀電位探測件與整流轉(zhuǎn)動器件的裝配示意圖；圖5是圖1所示實(shí)施例簧片狀電位探測件與整流轉(zhuǎn)動器件的裝配示意圖；圖6是圖1所示實(shí)施例的探測原理電路框圖；圖7是圖1所示實(shí)施例探測到的波形示意圖(一個周期)。
圖中磁瓦1，硅鋼片2，繞組3，軸承4，整流轉(zhuǎn)動器件5，正極電刷6，負(fù)極電刷7，絕緣層8，換向片9，電位探測件10具體實(shí)施方式
圖1～圖7所示為本發(fā)明的實(shí)施例，如圖1所示，電動機(jī)包括磁瓦1、硅鋼片2、繞組3、軸承4、整流轉(zhuǎn)動器件5、正極電刷6和負(fù)極電刷7，整流轉(zhuǎn)動器件為換向器，具有八極換向片9。如圖1所示，整流轉(zhuǎn)動器件沿電機(jī)軸方向分為上、下二段，其中下段為電源連接段，如圖2所示，與正極電刷6和負(fù)極電刷7接觸聯(lián)接。上段為電位探測段，如圖3所示，沿周向每隔一極設(shè)置有絕緣層8，使得換向片9和絕緣層8交替間隔排布。對應(yīng)電位探測段設(shè)置有電位探測件10，電位探測件10與整流轉(zhuǎn)動器件之間為滑動接觸，且相對于電機(jī)回轉(zhuǎn)軸心與正極電刷6、負(fù)極電刷7的角度間距相等。
電位探測件10可以呈電刷狀，其裝配如圖4所示，由具有良好摩擦性能和良好導(dǎo)電性能的石墨和銅粉的混合材料制成?？梢酝ㄟ^一盒式刷握固定在電機(jī)的基座上，電刷狀電位探測件安裝在刷握內(nèi)，其一端為探測端，外伸出刷握且與整流轉(zhuǎn)動器件的電位探測段滑動接觸，另一端接有刷鞭作為引出端與電路連接。在刷握上還設(shè)有彈性件如扭簧，通過其彈力作用使電位探測件與整流轉(zhuǎn)動器件保持接觸。
另外，電位探測件10也可以呈簧片狀，其裝配如圖5所示，由具有良好彈性和良好導(dǎo)電性能的片狀材料制成，其一端通過插腳的方式或者用螺釘?shù)裙潭ㄔ陔姍C(jī)基座的安裝位上，另一端作為探測端與電位探測段為滑動面接觸。通過其本身的彈力來保持和整流轉(zhuǎn)動器件之間的接觸。
本實(shí)施例的轉(zhuǎn)動探測方法，包括以下步驟a.電動機(jī)的整流轉(zhuǎn)動器件可以為換向器，具有八極換向片9，沿電機(jī)軸方向分為上、下兩段，其中下段為電源連接段，用于與正極電刷6、負(fù)極電刷7接觸聯(lián)接；上段為電位探測段，沿周向每隔一極做絕緣處理而構(gòu)成絕緣層8，即絕緣層8與未做絕緣處理的換向片9交替間隔排布，使得做絕緣處理和未做絕緣處理的部分交替為零電位和高電位的探測點(diǎn)；b.在電機(jī)的基座上設(shè)置電位探測件10，其位置與整流轉(zhuǎn)動器件的電位探測段對應(yīng)，且與正極電刷6、負(fù)極電刷7距離相等，與電位探測段呈滑動接觸；電位探測件10采用電刷狀時，可以由具有良好摩擦性能和良好導(dǎo)電性能的石墨和銅粉的混合材料制成?？梢酝ㄟ^一盒式刷握固定在電機(jī)的基座上，電刷狀電位探測件安裝在刷握內(nèi)，其一端為探測端，外伸出刷握且與整流轉(zhuǎn)動器件的電位探測段滑動接觸，另一端接有刷鞭作為引出端與電路連接。在刷握上還設(shè)有彈性件如扭簧，通過其彈力作用使電位探測件與整流轉(zhuǎn)動器件保持接觸。
電位探測件10采用呈簧片狀時，由具有良好彈性和良好導(dǎo)電性能的片狀材料制成，其一端通過插腳的方式或者用螺釘?shù)裙潭ㄔ陔姍C(jī)基座的安裝位上，另一端作為探測端與電位探測段為滑動面接觸。通過其本身的彈力來保持和整流轉(zhuǎn)動器件之間的接觸。
c.如圖6所示，正極電刷6、負(fù)極電刷7與電機(jī)電路的電壓輸出端連接，電位探測件10與濾波電路的信號輸入端連接，濾波電路的信號輸出端連接示波器；不管電機(jī)電源正負(fù)極如何轉(zhuǎn)換，信號輸出端的負(fù)極始終保持和電源負(fù)極的連接。電容C3和電容C4和電阻R(或者電感)組成一個CRC(或CLC)п形濾波電路。探測件的信號線通過這個濾波電路輸出標(biāo)準(zhǔn)的矩形波。
d.開啟電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過電機(jī)電路輸入電壓，電位探測件10從整流轉(zhuǎn)動器件的電位探測段采集到信號，并將信號通過濾波電路輸出到示波器上，根據(jù)輸出的波形可以判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀況。
當(dāng)輸入電壓為12V時，由于電位探測件10與電機(jī)兩電刷6、7等距(間隔90度放置)，這樣電機(jī)無論怎樣換向，電位探測件10的電平始終保持在6V左右。由于電位探測段的換向片9(電位探測點(diǎn))和絕緣層8交替間隔排布，電機(jī)旋轉(zhuǎn)的過程中，電位探測件10便周期性的與換向片9和絕緣層8接觸，當(dāng)電位探測件10接觸換向片9時，電位探測件電平為6V，當(dāng)接觸絕緣片8時，電位探測件電平為0V。正常情況下顯示如圖7所示的矩形波。該矩形波為我們提供了電機(jī)旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)確情況。
權(quán)利要求
1.一種電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測結(jié)構(gòu)，包括整流轉(zhuǎn)動器件(5)和正、負(fù)極電刷(6、7)，其特征在于所述整流轉(zhuǎn)動器件(5)沿電機(jī)軸方向分為上、下兩段，其中一段為電源連接段，與正、負(fù)極電刷(6、7)接觸聯(lián)接；另一段為電位探測段，沿周向呈規(guī)律間隔設(shè)置有絕緣層(8)，且對應(yīng)該段設(shè)置有電位探測件(10)；所述電位探測件(10)與整流轉(zhuǎn)動器件(5)之間為滑動接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電位探測件(10)與正、負(fù)極電刷(6、7)相對于電機(jī)回轉(zhuǎn)軸心的角度間距相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測結(jié)構(gòu)，其特征在于所述整流轉(zhuǎn)動器件(5)有八極，其電位探測段上沿周向每間隔一極設(shè)置有絕緣層(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電位探測件(10)呈電刷狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電位探測件(10)呈簧片狀。
6.一種電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測方法，其特征在于包括以下步驟a.將電動機(jī)的整流轉(zhuǎn)動器件(5)沿電機(jī)軸方向分為上、下兩段，其中一段為電源連接段，用于與正、負(fù)極電刷(6、7)接觸聯(lián)接；另一段為電位探測段，沿周向呈規(guī)律間隔地做絕緣處理而構(gòu)成絕緣層(8)，做絕緣處理和未做絕緣處理的部分交替為零電位和高電位的探測點(diǎn)；b.在電機(jī)的基座上設(shè)置電位探測件(10)，其位置與所述整流轉(zhuǎn)動器件的電位探測段對應(yīng)，且與電位探測段呈滑動接觸；c.正、負(fù)極電刷(6、7)與電機(jī)電路的電壓輸出端連接，電位探測件(10)與濾波電路的信號輸入端連接，濾波電路的信號輸出端連接外部的信號顯示設(shè)備。d.開啟電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過電機(jī)電路輸入電壓，電位探測件(10)從整流轉(zhuǎn)動器件的電位探測段采集到信號，并將信號通過濾波電路輸出到示波器上，根據(jù)輸出的波形判斷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀況。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電位探測件(10)與正、負(fù)極電刷(6、7)相對于電機(jī)回轉(zhuǎn)軸心的角度間距相等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測結(jié)構(gòu)，包括整流轉(zhuǎn)動器件和正、負(fù)極電刷；整流轉(zhuǎn)動器件沿電機(jī)軸方向分為上、下兩段，其中一段為電源連接段，與正、負(fù)極電刷接觸聯(lián)接；另一段為電位探測段，沿周向呈規(guī)律間隔設(shè)置有絕緣層，且對應(yīng)該段設(shè)置有電位探測件；電位探測件與整流轉(zhuǎn)動器件之間為滑動接觸。本發(fā)明還公開了該電動機(jī)的轉(zhuǎn)動探測方法，即將正、負(fù)極電刷與電機(jī)電路的電壓輸出端連接，電位探測件與濾波電路的信號輸入端連接，濾波電路的信號輸出端連接外部的信號顯示設(shè)備。電機(jī)旋轉(zhuǎn)時電位探測件周期性地交替探測到零電位和高電位而形成有規(guī)律的矩形波，利用輸出的矩形波便可以探測出電動機(jī)的轉(zhuǎn)動情況。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可靠性高。
文檔編號G01R31/34GK1794546SQ20051010163
公開日2006年6月28日 申請日期2005年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月25日
發(fā)明者黎志航, 虞建軍 申請人:廣東肇慶愛龍威機(jī)電有限公司