專利名稱:用于流暢運動的儀表板的指示模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種根據(jù)通常小于360度的角位置用于對部件進行精確定位的步進電動機,特別是是涉及儀表板的指不模塊。
背景技術(shù):
在已知的現(xiàn)有技術(shù)中,美國專利US6043574描述了 二相電動機,其由電線圈激發(fā)的定子部分以及具有在交錯方向的徑向上的N對磁電極的轉(zhuǎn)子構(gòu)成,其中,N等于3或5。定子部分具有至少兩個W形回路,每個回路包括圍繞著中心支柱的電線圈。所述W形回路以這樣的方式配置,當其中一個中心支柱面對磁轉(zhuǎn)變時,另一個中心支柱面對磁極。所述W形回路的支柱的極掌具有η/4的角度間隔并且兩個W形回路中心支柱的極掌屬于不同相位,其相差的角度大約等于n/2±k.π/Ν,其中N是磁極的對數(shù),其為3或是5,且k等于0,1 或 2。同樣已知的是,DENSO公司申請的法國專利FR2807160中描述了指示測量的裝置,其包括:刻度盤;箱體,其被配置在所述刻度盤后面;驅(qū)動控制段,其被配置在箱體中;旋轉(zhuǎn)軸,其由所述驅(qū)動控制段驅(qū)動。所述旋轉(zhuǎn)軸包括由兩個軸承分別支撐的兩個細軸和一個與這兩個細軸連接的粗軸。每個細軸的長度和外直徑要達到以下程度,即長度相對于外直徑的比例能夠確保抵抗一定的彎曲。因此,所述旋轉(zhuǎn)軸無點動地旋轉(zhuǎn)并且該軸通過所設(shè)有的指數(shù)指針指示車輛運行條件的準確值。現(xiàn)有技術(shù)方法的技術(shù)目標是提高扭矩和在不損失制造簡單和將聯(lián)合機制例如減速器整合的可能性的同時取消通量閉合元件?,F(xiàn)有技術(shù)的方法總體上是讓人滿意的,但是在某些情況下具有點動的驅(qū)動部件一方面導致電動機的運行和特征(無電流扭矩過大以及有電流時的扭矩不恒定),另一方面導致了在驅(qū)動鏈上出現(xiàn)間隙。當指數(shù)顯示達到某些速度時,所述點動尤其明顯。從使用者的角度考慮,第一個缺點是,使用者感覺缺乏運動的流暢性,其表現(xiàn)為視覺上的不舒適以及缺乏信息的精確性。第二個缺點是由于點動產(chǎn)生的過度震動,其對于使用者為可聽見的噪聲,其表現(xiàn)為另一個不舒適。最后,這些震動可能對電動機組件的使用壽命帶來負面影響從而需要過早地更換電動機組件。
發(fā)明內(nèi)容
為了改進驅(qū)動部件的流暢性,本發(fā)明涉及具有二相電動機的指示模塊,所述二相電動機包括轉(zhuǎn)子和定子部分,其中轉(zhuǎn)子具有在交錯方向的徑向上的N對磁電極,其中,N等于3或5,定子部分具有至少兩個W形回路所述回路由從閉合的外環(huán)帶向內(nèi)延伸的且在W形回路的中心支柱(la jambe centrale)上具有線圈的徑向極齒所構(gòu)成,所述W形回路以這樣的方式配置,當其中一個W形回路的中心齒面對轉(zhuǎn)子的磁轉(zhuǎn)變(transitionmagnetique)時,至少另一個W形回路的中心齒面對轉(zhuǎn)子的磁極。另外,所述電動機在轉(zhuǎn)子與定子之間包括至少一個機械相互作用式特殊裝置以保證由根據(jù)轉(zhuǎn)子相對于定子的相對速度的幾乎恒定的力以及小于定子和轉(zhuǎn)子之間的電磁相互作用產(chǎn)生的扭矩值所確定的有角度的摩擦(frottment angulaire)。摩擦裝置的介入對于技術(shù)人員來說是非常不習慣的,技術(shù)人員通常尋求在系統(tǒng)中減少摩擦。根據(jù)優(yōu)選實施方式,更具體地說,模塊包括與定子聯(lián)接的箱體、定子機械減速組件以及機械相互作用式特殊裝置,所述定子機械減速組件包括對指針進行驅(qū)動的輸出齒輪,所述機械相互作用式特殊裝置由在所述輸出齒輪的齒輪盤面上切割實現(xiàn)的至少一個弧形摩擦臂和與箱體聯(lián)接的滑道構(gòu)成。優(yōu)選地,所述摩擦臂由聚甲醛聚合實現(xiàn)而成。同樣優(yōu)選地,所述滑道恰好與所述摩擦臂的端部接觸,且該端部是凸起的。優(yōu)選地,模塊包括N個有彈性的摩擦臂,所述摩擦臂的滑動端部分開360/N度,其中N等于2或3。根據(jù)其他具體實施方式
,定子具有圓環(huán)和齒組件,所述齒組件從環(huán)形段徑向延伸出,所述環(huán)形段構(gòu)成固定至箱體的凸肩且具有互補形狀的機械連接裝置。所述凸肩允許保證定子和箱體之間有較大剛性的機械連接并且減少由箱體中間部分產(chǎn)生的定子和轉(zhuǎn)子之間的縫隙。根據(jù)另一個有利的其他實施方式,定子具有至少五個徑向長度相同的齒。這個實施方式允許減少另一個點動源。優(yōu)選地,為了構(gòu)成W形回路,具有線圈的齒的長度是相同的。優(yōu)選的,線圈的長度和帶有該線圈的齒的長度幾乎相等,但小于定子空出的中心區(qū)域的截面。根據(jù)優(yōu)選的實施方式,齒的端部的形狀是平行六面體。這個方法允許提高有電流時的扭矩以及改進移動的流暢性。
本發(fā)明的技術(shù)特征及優(yōu)點將依照下述的具體的實施例的闡述而變得顯而易見,其在下述的相關(guān)附圖中被分別地描述:圖1是根據(jù)本發(fā)明實施方式所述的取下箱體上蓋的第一模塊的四分之三示圖;圖2是根據(jù)本發(fā)明實施方式所述的取下箱體下蓋的第一模塊的四分之三示圖;圖3是電動機箱體的下蓋的獨立示圖;圖4是集成在第一指示模塊中的機械減速器的輸出齒輪的四分之三獨立示圖;圖5是集成在第一指示模塊中的機械減速器的輸出齒輪表面的四分之三獨立示圖;圖6是第一指示模塊的剖面圖;圖7是圖6中示出的剖面圖的細節(jié)圖;圖8是集成在第一指示模塊中的軟鐵磁定子的獨立示圖;圖9是由第一指示模塊驅(qū)動的指針的獨立示圖;圖10是根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式所述的取下箱體下蓋的第二指示模塊的四分之二不圖。
具體實施例方式圖1示出了不包含上蓋的指示模塊I的四分之三示圖,在圖2中上蓋被標記為3。上蓋3與下蓋2共同構(gòu)成箱體,箱體包含允許用于對部件的旋轉(zhuǎn)進行控制的組件,在這樣的情況下指數(shù)指針或指針未在此處示出。下蓋2具有兩個可形變的機械連接爪11以允許將箱體定位在此處未示出的印刷電路板上。電動機位于指示模塊I內(nèi),其由多個齒構(gòu)成的軟鐵磁定子4組成,在圖8中多個齒被標記為18,20,21,其中兩個齒20包含線圈5,線圈5用于提供電流。由線圈5產(chǎn)生的磁通量與具有N個極的磁化轉(zhuǎn)子協(xié)作,以用于使磁化轉(zhuǎn)子6相對于軟鐵磁定子4運動,其中N等于3或5。 為了降低移動部件的旋轉(zhuǎn)速度,減速組件包括與磁化轉(zhuǎn)子6聯(lián)接的第一齒輪7,嚙合在第一齒輪7上的中間齒輪8以及輸出齒輪9。所述減速系統(tǒng)同樣被構(gòu)造為包括三個不同的齒輪。第三也即最后一個齒輪,為輸出齒輪9,其軸向延伸以構(gòu)造為容納導向部件的中空軸10,在這樣的情況下指針未在此處示出。圖2示出了不包 含下蓋的指示模塊I的四分之三示圖。所述下蓋2通過連接件12與上蓋3機械式地連接。輸出齒輪9具有三個摩擦臂13,摩擦臂13在輸出齒輪9上被切割而成且能夠在軸向上、即中空軸10的旋轉(zhuǎn)軸線上彈性形變。當下蓋2和上蓋3通過滑動端部的支撐被裝配在一起以構(gòu)成箱體時,所述摩擦臂13用于形成機械限制,所述滑動端部是摩擦臂13在與下蓋2聯(lián)接的滑道上的凸起,在圖4中被標示為15,滑道在圖3中被標示為
14。所述端部15形成的凸起允許保證有效的點接觸。在示出了下蓋2的圖3中可以看出,所述滑道14環(huán)繞在開口 23的周圍,用于使中空軸10從開口 23中穿過,中空軸10通向上蓋3及下蓋2。在圖4和圖5中示出的輸出齒輪9的獨立示圖中,可以更清楚地看出三個摩擦臂13圍繞著中空軸10成120°分布。這三個摩擦臂13在齒輪上按照一定的長度和寬度被切害I],其必須能夠保證最佳的軸向上的剛性。三個摩擦臂13的精確的尺寸通過計算材料抗力性來實現(xiàn)。優(yōu)選為聚甲醛(POM)類型的聚合塑料,因為這種材質(zhì)允許在完全保持有利的強度和機械耐力的情況下,獲得與應(yīng)用和輸出齒輪9的尺寸能夠兼容的剛性。摩擦臂13的尺寸通過計算材料抗力性來實現(xiàn),其中所述臂13可被看作是梁。摩擦力允許獲得能夠應(yīng)用到輸出齒輪9上的摩擦扭矩,其允許通過優(yōu)化臂的長度和寬度來制定臂的尺寸,通過以下公式可以得到臂13容許的最大形變:
「 ^ P 3.E.1GZ.少F =-J2-其中,E[N/m2]是所使用的材料的楊氏模量,Igz [m4]是相對于形變軸線構(gòu)成的梁的二次方矩,y[m]是凸起的滑動端部15的偏轉(zhuǎn),l[m]是摩擦臂13的長度。每個摩擦臂13具有凸起的滑動端部,該滑動端部以點支撐在下蓋2的滑道14上滑動。在輸出齒輪9上同樣被成模實現(xiàn)的有,與下蓋2的限位塊24協(xié)作的機械止動件16,如圖3所示,從而形成機械限制以阻止在輸出齒輪9上實現(xiàn)非常大的角度移動。
圖6示出了指示模塊I的剖面圖,其示出了所述線圈的電連接爪17被固定在與印刷電路板(未示出)連接的連接板上。更特別的,在圖6中,輸出齒輪9被標出。由點形成的框25不具有結(jié)構(gòu)上的意義,但它代表了在圖7中被詳細示出的區(qū)域。圖7示出了帶有摩擦臂13的輸出齒輪9。通過與下蓋2的滑道14的機械接觸,所述摩擦臂13在軸向上通過彎曲被固定從而保證當輸出齒輪9相對于蓋2運動時,庫侖摩擦力的引入允許限制輸出齒輪9的輪軸游間(le d6battment),所述輪軸游間或者是由具有或不具有隨時間變化的電流的扭矩所產(chǎn)生,或者是通過非常大的機械間隙所產(chǎn)生。所述輪軸游間可以隨著輸出齒輪9的角速度而或大或小,其因此通過摩擦臂13存在的限制以及通過下蓋2的滑道14與下蓋2發(fā)生接觸而被完全地限定。根據(jù)指數(shù)類型(尺寸,材質(zhì))、所希望達到的旋轉(zhuǎn)速度以及要求的顯示的質(zhì)量水平,摩擦扭矩以及摩擦臂13的數(shù)量和尺寸是不同的,但總是遵循最大的尺寸要求。經(jīng)過驗證的方法也會在制定尺于方面給予非常大的幫助從而能夠?qū)⑴c機械系統(tǒng)非線性相關(guān)的偶然性以及材料的機械塑變的變化考慮進來,所述材料的機械塑變隨時間變化且需要暫時和/或熱性上的穩(wěn)定。圖8示出了優(yōu)選實施方式中軟鐵磁定子4的獨立示圖,它包括兩個帶有電線圈5的長齒20、一個在這兩個長齒20之間的中心齒21和五個相同的齒18。這些齒構(gòu)成兩個W形回路,形成W形回路的兩個齒之間互通。所述齒的分布允許將無電流的扭矩最小化并且同樣有助于將指數(shù)指針22上的點動最小化。所述齒設(shè)有由平行六面體構(gòu)成的端部,該端部允許導通磁通量從而以最優(yōu)的方式用于提高有電流時的扭矩。在定子4的外輪廓上布置有凸肩19以允許定子4在下蓋2中更好的指數(shù)計算(indexation)。圖9示出了由中空軸10驅(qū)動的指數(shù)指針或指針。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的第二指示模塊I。第二指示模塊與第一指示模塊不同之處在于,輸出齒輪9沒有被中空軸延伸穿過,而是與指針26連接,指針26為電動機的輸出軸且用于通過旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動指數(shù)部件(未示出)。本發(fā)明的原理在實施中不局限于帶有中空軸的單一模塊。與第一模塊相同的是,摩擦臂13在輸出齒輪9的材料上被切割出來。摩擦臂13的數(shù)量和尺寸可以根據(jù)本文上述方法有所變化。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)有二相電動機的指示模塊,所述二相電動機包括:轉(zhuǎn)子(6),其具有在交錯方向的徑向上的N對磁電極,N等于3或5 ;以及定子部分(4),其具有至少兩個W形回路,所述回路由從閉合的外環(huán)帶向內(nèi)延伸的且在W形回路的中心支柱上具有線圈(5)的徑向極齒(20)構(gòu)成,所述W形回路以這樣的方式配置,當其中一個W形回路的中心齒面對轉(zhuǎn)子的磁轉(zhuǎn)變時,至少另一個W形回路的中心齒面對轉(zhuǎn)子的磁極; 其特征在于,在轉(zhuǎn)子與定子之間包括至少一個機械相互作用式特殊裝置(13,14,15)以保證由根據(jù)轉(zhuǎn)子(6)相對于定子(4)的相對速度的幾乎恒定的力以及小于定子和轉(zhuǎn)子之間的電磁相互作用產(chǎn)生的扭矩值所確定的有角度的摩擦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指示模塊,其特征在于,還包括與定子聯(lián)接的箱體(2)和定子機械減速組件,所述定子減速組件包括用于對指針(22)進行驅(qū)動的輸出齒輪(9),所述機械相互作用式特殊裝置由在所述輸出齒輪的齒輪盤面上切割實現(xiàn)的至少一個弧形摩擦臂(13,15)和與所述箱體聯(lián)接的滑道(14)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的指示模塊,其特征在于,所述摩擦臂由聚甲醛聚合實現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的指示模塊,其特征在于,所述滑道與所述摩擦臂(13)的端部(15)接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的指示模塊,其特征在于,所述端部是凸起的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5其中之一項所述的指示模塊,其特征在于,指示模塊包括N個有彈性的摩擦臂(13),所述摩擦臂(13)的滑動端部分開360/N度,其中N等于2或3。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項所述的指示模塊,其特征在于,定子(4)具有圓環(huán)和齒組件(18),所述齒組件(18)從環(huán)形段徑向延伸出,所述環(huán)形段構(gòu)成固定至箱體(2)的凸肩(19)且具有互補形狀的機械連接裝置。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求至少其中一項所述的指示模塊,其特征在于,五個齒至少具有相同的徑向長度。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求至少其中一項所述的指示模塊,其特征在于,帶線圈的齒的長度是相同的。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求其中任意一項所述的指示模塊,其特征在于,線圈的長度和帶有線圈的齒的長度幾乎相等,但小于定子的中空區(qū)域的截面。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求至少其中一項所述的指示模塊,其特征在于,齒的端部的形狀是平行六面體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于流暢運動的儀表板的指示模塊。指示模塊設(shè)有二相電動機,二相電動機包括轉(zhuǎn)子(6),其具有在交錯方向的徑向上的N對磁電極,N等于3或5;以及定子部分(4),其具有至少兩個W形回路,所述回路由從閉合的外環(huán)帶向內(nèi)延伸的且在W形回路的中心支柱上具有線圈(5)的徑向極齒(20)構(gòu)成,W形回路以這樣的方式配置,當其中一個W形回路的中心齒面對轉(zhuǎn)子的磁轉(zhuǎn)變時,至少另一個W形回路的中心齒面對轉(zhuǎn)子的磁極。電動機在轉(zhuǎn)子與定子之間包括至少一個機械相互作用式特殊裝置(13,14,15)以保證由根據(jù)轉(zhuǎn)子(6)相對于定子(4)的相對速度的幾乎恒定的力以及小于定子和轉(zhuǎn)子之間的電磁相互作用產(chǎn)生的扭矩值所確定的有角度的摩擦。
文檔編號G01D7/00GK103105185SQ20111046256
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·海因里希 申請人:移動磁體技術(shù)公司