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        叉車交流電機用速度傳感器脈沖輪的設計優化
        王 彤,高阿鵬
        金泰德勝電機有限公司(KDS),廣東 佛山 (528308)
        Design Optimization of Speed Sensor Pulse Wheel for Forklift Truck AC Motor
        Wang Tong, Gao Apeng
        Kinetek DeSheng (Shunde, Foshan) Motor Co., Ltd
         
        摘 要:本文闡述了叉車交流電機用速度傳感器脈沖輪的設計優化要點,針對不同材料和工藝進行了對比,提出了一種最優的解決方案,通過相關試驗驗證,證明該方案最具有性價比,完全適合速度傳感器的實際應用。
        關鍵詞:叉車  交流電機 傳感器軸承 外置式速度傳感器 脈沖輪
        Abstract: The key point to optimize design of speed sensor pulse wheel for forklift AC motor was described.  Different material and technics were compared.  It showed a best solution, and all testing proved the solution has high cost performance for this kind of application.
        Keywords: Forklift  AC Motor  Sensor Bearing  Outside Speed Sensor  Pulse Wheel
         
        引言
        隨著電動叉車行業的迅猛發展,交流傳動系統逐步在電動叉車驅動系統中成為主流,作為其中的重要部件—交流電機,越來越多地被叉車制造企業關注。早期的叉車交流電機,在結構上采用了傳感器軸承,作為電機速度檢測和轉向檢測的工具,以其結構緊湊的特點,為大多數電機制造企業所接受。
        但是,傳感器軸承在大批量的應用中,出現了許多傳感器部件失效的現象,加上維護不便、價格相對偏高、對環境靜電敏感等因素,對電機制造企業和叉車制造企業造成很大困擾,因此,行業需要一種結構簡單、便于維護、成本相對較低、對使用環境靜電敏感度不高的外置式速度傳感器,來替換傳感器軸承。
        1  外置式速度傳感器的引入
        它是一種普遍應用于汽車和航空等多個領域的外置式速度傳感器,裝配方式簡單,便于更換,其輸出波形和精度與傳感器軸承相同,成本相對較低,對使用環境靜電的敏感度不高,是一種理想的替換品。
        外置式速度傳感器,必須使用與之相配合的脈沖輪,產生相應的波形。而脈沖輪的設計,直接影響到速度傳感器輸出信號的穩定性和精度,只有穩定地輸出相應的脈沖數和相位關系,才能便于控制器對交流電機進行控制。因此,脈沖論的設計就成為至關重要的環節。
         
        2  脈沖輪的結構和材質選擇
        脈沖輪的設計特性要求,必須滿足以下幾個方面:
        2.1 脈沖輪外圓上的齒槽必須均布,才能保證輸出信號的精度和穩定性。
        2.2 脈沖輪外圓上的齒數,數量從幾齒到上百齒不等,齒數必須根據不同的使用條件來選擇,并且能與不同的控制器來進行合理匹配。因為直徑安裝空間小,從而導致每個齒的幾何分布厚度非常薄,根據有關資料推薦,齒厚最小僅為2mm,齒高可達5mm,因此,對材料強度要求高。
        2.3 脈沖輪的材質必須有一定的弱導磁性,例如:低碳鋼或中碳鋼。
        2.4 加工工藝性和通用性要好。
        2.5 零件成本低。
        2.6 零件的裝配性和互換性好。
         
        3  脈沖輪采用不同材料和工藝的對比分析
        根據脈沖輪的設計特性要求,我們針對脈沖輪采用了不同的材料和工藝方式,進行了對比試驗和成本分析。
         
        4  試驗和分析
        根據上述對比試驗和分析,綜合考慮波形信號的穩定性,齒的強度,制造成本及裝配工藝性,優先采用沖片疊壓成型工藝。
        通過實際生產和使用檢驗,性能和結構滿足要求。但由于結構和工藝的特殊性,每批生產的零件厚度相差較大,從而導致脈沖輪的軸向裝配存在問題,如果采用常規手段難以調整,必須在考慮成本的同時,采用特殊零件和工藝來調整尺寸波動的影響。
        具體采取的措施如下:
        4.1 統一每個脈沖輪單片的材料,將單片的材料更換為單張厚度公差較為嚴格的鋼片,以減小疊壓的累積誤差帶來的影響。
        4.2 嚴格規定脈沖輪的疊壓片數和厚度檢測部位,以減少測量誤差和工藝影響。
        4.3 訂制特殊的卡簧,調整軸上脈沖輪的軸向加工尺寸鏈,采取適當的卡簧彈性預緊量。
         
        結論
        經過初期的樣品試驗,采用疊壓成型工藝的脈沖輪結構,符合預計的設計要求,并且具有最高的性價比,實現與外置式速度傳感器的完美配合。
         
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