专利名称:具有转速指示装置的电动机的制作方法
本发明涉及具在用于指示其转速的装置的电动机。更具体地说，本发明涉及装有这种装置的小功率永磁直流(PMDC)电动机。
众所周知，可以在电动机上加上一种装置、以产生一种提供关于该电动机转速信息的信号、以便用该信号反馈信息、以对电动机的运转状态实行某种控制。
通常，或者把转速信号发生器做成电动机整体的一部分、或者把它作为任选附件加在电动机的外部。在这两种情况下，现有的设计都要求总的外壳大于单独的电动机外壳。此外，如果把该转速信号发生器加到标准电动机上，它通常在某种程度上会妨碍电动机接线端子的使用或者妨碍电动机的通风以及增加电动机的尺寸。
在精心设计的电动机内部，空间通常被有效地占据，几乎不存在用于加上任何元件的空闲容积。
本发明的目的是要在标准电动机内部设置转速信号发生器，而不增加电动机的尺寸或者损害电动机的结构或性能。
由于绕线式电枢的结构形式，在普通整流式电动机内存在其空间未被利用的小区域。因为必须把电动机换向器的换向片与构成在电枢的铁心叠片组上的绕组相连接，所以必须采取用换向片上的箍圈固定绕组导线的措施、然后用熔焊或者锡焊的方法把绕组连接到换向片。这要求换向器的长度略长于刚好与向该换向器馈送电力的电刷接触所需要的长度。从换向器上的箍圈所在的区域径向向外延伸、一直到由电动机的外壳所构成的电动机的边界所包含的空间通常是未被占用的空间。这个小空间很少被利用。
本发明提供一种具有一个机壳、一个安装在机壳内并包括一个绕线式电枢和与电枢的绕组电连接的换向器的转子以及压在换向器上的电刷装置的电动机，其中，在电刷装置和电枢之间设置转速检测装置，该检测装置包括安装在转子上，电枢与电刷装置之间的、与该转子一起转动的磁体装置以及安装在电动机机壳中邻近磁体装置旋转路径的导体装置，这种布置使得磁体装置相对于导体装置的旋转会在导体装置中感应出反映转子旋转速度的电信号。
磁性装置最好安装在电枢的一端、它包括一组围绕转子圆周扩展的交错的北极和南极。
磁体装置最好包括许多径向延伸的叶片，每一个叶片在其端部具有磁极，这些磁极在圆周方向上交替为南极和北极。这些叶片可以构成离心式风扇，从而抽取换向器上的空气并且将它沿着这些叶片的半径方向通过设置在外壳上的通风孔排出。
导体装置最好包括一种印刷电路。该导体最好遵循一条相对于围绕转子延伸的圆的波形路径(最好是一条方波路径)。
对于波形路径的每个周期，在磁体装置上设置一对磁极。
最好把导体装置设置在垂直于转子的旋转轴的平面内的圆环上。该圆环最好靠近包围着电枢的电动机定子的端部。在磁性装置的与电刷装置相反的一侧。
印刷电路可以是柔性的并被支撑在不易弯曲的塑料或金属环上。采用金属环，例如钢环，可能比较好，金属环可以将该导体装置与定子隔离，以减小电噪声。
该导体装置最好包括若干层、以增强该导体装置中的感应信号。可以用如下方法构成这种导体装置，即，把该电路印刷在若干支撑材料制成的环上，把这些环彼此连接成整体以及导体经过接线被布置成从一个环跨接到另一个环。然后，可以把这些环叠合在一起以构成导体装置。
从以下的描述和附带的权利要求
书中将看到本发明的其他最佳的特征和优点。
将参照附图通过举例进一步描述本发明，在这些附图中图1是实施本发明的永磁直流(PMDC)电动机的截面示意图;
图2是沿图1的Ⅱ-Ⅱ线剖开的截面图;
图3a是用于图1的电动机中的磁体和风扇装置的端视图;
图3b是图3a的Ⅲb-Ⅲb线上的截面图;
图4说明构成用于图1的电动机的检测导体的方法。
图1用图解说明了典型的小功率PMDC电动机的主要部分，为了实施本发明已经对其作了改进。这种电动机的结构和制造方法在本专业中是众所周知的，因此在这里只需要作简单的说明。
电动机1具有包括一个在端部3闭合的深拉的罐形钢外壳2和封闭外壳2的相对一端的塑料端盖4的机壳。
转子组件包括装在外壳端部3和端盖4中的轴承6、7上的转轴5。牢固地要装在转轴5上的是由薄钢片的叠片组构成的、压配合在转轴5上的电枢8。该电枢径向横截面内具有三个由中心铁心延伸出来的蘑菇状磁极11(在某些应用场合可能设置不同的号码)。环绕每一个磁极11绕制一个线圈9，并且把每一个线圈的两根端线连接到牢固地安装在转轴5上的换向器12的换向片10上。端盖4装有包括两个电刷簧片13的电刷装置，每一个电刷簧片支撑一个压在换向器12上的电刷14。
两块永久磁铁15安装在外壳2中，从而构成电动机的定子。磁铁15被固定在一对由外壳2压紧的支撑耳(ears)37和一个U形弹簧38之间的位置上。
在与换向器12径向相对的外壳壁上以及在端壁3和端盖4上，设置有通风孔16。
这样的结构在本专业中是众所周知的。装配电动机时，把磁铁装入外壳中，然后将转子组件插入这些磁铁之间。把装有电刷装置的端盖4安装到外壳2的开口端上，使电刷与换向器保持距离，直至将端盖装上，以避免在装配期间损坏电刷。
本发明所作出的改进在于在电枢8与电刷装置13、14之间的区域中，即在换向器12的、用于把电枢线圈9连接到换向器12的区段附近，提供转速检测装置。
在磁铁15的轴向端部18上设置环形钢板17。环形板17具有与磁铁15相同的宽度、以免卡住转子组件。柔性的塑料圆环上的具有印刷电路形式的导体19安装在板17上。可以把它粘结到板17上。接头20从导体延伸到机壳的外部、用于同监控装置(未示出)电连接，电动机运转期间，所述监控装置检测在导体中感应的信号、从而能够计算出该电动机的转速。
参考图4，导体19包括印刷在柔性塑料底板31上的曲折的铜条30。底板31具有三个沿折叠线32相连接的圆环的形式。铜条30围绕每一个圆环按照方波的形式延伸。该导体从接头20开始、绕过第一圆环34的一半、在完成将近六周之后经过折叠线32到达相邻的环35，接着类似地围绕圆环35到达圆环36，然后以类似的方式返回到接头20。在折叠线32处将底板31叠合、以构成一个三层的导体。适当排列该导体的路径，使得在导体的每一层中产生的信号彼此相加。用设置多层的方法可以提高信噪比。
用于在导体中感应出信号的磁体组件21安装在电枢8的端部、邻近换向器12。组件21由粘着磁性材料的塑料整体地模压而成。这种材料在本专业中是众所周知的。模压之后，可以用任何需要的方法将材料磁化。
组件21包括其外径等于电枢8的外径的圆柱形凸盘22。三个臂23从凸盘22的后端伸出;在凸盘22的另一端上构成指向径向内部的圆环24。在圆环24上构成24个径向延伸的风扇叶片25。
模压之后，将叶片25磁化，使得相邻叶片的径向外端26具有相反的极性、围绕该组件外圆周的北极和南极交错排列。把组件21安装在电枢8上时，把三个臂23连接在该电枢8的磁板11的外部侧面27之间，圆柱形凸盘22紧靠在电枢8的端部上。选定叶片25的尺寸，使它延伸到外壳2附近、并且从导体19的近旁而过。
为了组装电动机，将钢环18和印刷电路19安置在磁铁15上。将磁性组件21连接到装配好的转子的电枢8上，环24中心孔供换向器12以及与电枢绕组的连接线穿行。然后，将转子安装在磁铁15之间。其后将端盖4装配在电动机外壳2上。如图1中所示，把接头20从端盖4和外壳2之间送出该外壳。
工作时，即电动机旋转时，磁性组件21在导体19中感应出电信号，该信号的频率和幅度反映该电动机的旋转速度。电动机每旋转一周24个叶片和12个导体周期的布置给出12脉冲。经过可以连接到任何合适的监控装置上的接头20将该信号馈送出电动机。
由于环18堵塞了磁铁15之间形成的通道，所以阻止了空气穿过这些通道而流通，使得风扇叶片25优先抽取换向器12上的空气、并且将它通过外壳壁上的通风孔16排出。
可以对所述实施例作出各种改进，因此，希望把所有这些改进包含在所附权利要求
书的范围内。例如，可以改变叶片25的数目，以提高信号的强度和频率，而导体的周期数和磁性叶片对的数目相配。
权利要求
1.一种电动机，它具有一个机壳、一个安装在该机壳内包括一个绕线式电枢和与该电枢的绕组电连接的换向器的转子，以及压在该换向器上的电刷装置，其特征在于其中，在所述电动机机壳内，所述电刷装置和所述电枢之间设置有转速检测装置，该检测装置包括安装在所述转子上所述电枢与所述电刷装置之间的、与所述转子一起转动的磁体装置，以及安装在所述电动机机壳内、邻近该磁体装置旋转路径的导体装置，这种布置使得所述磁体装置相对于所述导体装置的旋转将在该导体装置中感应出一个反映所述转子旋转速度的电信号。
2.一种根据权利要求
1的电动机，其特征在于所述磁体装置安装在所述电枢的一端、邻近所述换向器。
3.一种根据权利要求
1或者2的电动机，其特征在于所述磁体装置包括许多沿半径方向延伸的风扇叶片，沿圆周方向上相邻的风扇叶片的径向外端部具有相反的磁极极性。
4.一种根据权利要求
3的电动机，其特征在于在所述机壳中邻近所述叶片的位置上设置通风孔，所述叶片适合于将空气通过所述通风孔吹出所述机壳。
5.一种根据权利要求
1至4中任一项的电动机，其特征在于其中所述导体沿着一条围绕以所述电动机转轴为圆心的圆周的波形路径。
6.一种根据权利要求
5的电动机，其特征在于其中所述路径是一个方波路径。
7.一种根据权利要求
5或者6的电动机，其特征在于所述导体是一种印刷电路。
8.一种根据权利要求
7的电动机，其特征在于所述导体印刷在一种环形的柔性塑料支撑板上。
9.一种根据权利要求
8的电动机，其特征在于其中设置多层所述导体，每一层导体印刷在各自的所述环形支撑板上，所述这些支撑板彼此构成整体、并叠合在一起，所述各层中的所述导体路径相互对齐。
10.一种根据权利要求
1至9中任何一项的电动机，其特征在于其中将所述导体安置在所述电动机的定子的一端。
11.一种根据权利要求
10的电动机，其特征在于将所述导体支撑在被安置于所述导体与所述定子之间的铁磁性的圆环上。
12.一种根据权利要求
1至11中任何一项的电动机，其特征在于所述电动机是一种小功率永久磁铁直流(PMDC)电动机。
专利摘要
小功率永磁直流电动机具有安置在换向器(12)周围、电刷装置(13、14)和电枢(8)之间的转速指示装置。该装置包括具有印刷在柔性支撑板上并且对准围绕电动机转轴(5)的圆周的方波铜条形式的导体(19)，以及安装在电枢上的磁体组件。磁体组件包括由粘结磁性材料的塑料构成的径向延伸的叶片(25)。将叶片磁化，使得相邻叶片具有相反的极性。当磁体组件随着转轴旋转时，叶片相对导体运动，从而在该导体中感应出电信号。可以监测该信号，以指示电动机的转速。
文档编号H02K23/04GK87106152SQ87106152
公开日1988年3月16日 申请日期1987年9月2日
发明者费明贵 申请人:德昌电机工业制造厂有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan