王　彤，高阿鹏

金泰德胜电机有限公司（KDS），广东　佛山 （528308）

Kinetek DeSheng (Shunde, Foshan) Motor Co., Ltd

 

摘　要：本文阐述了叉车交流电机用速度传感器脉冲轮的设计优化要点，针对不同材料和工艺进行了对比，提出了一种最优的解决方案，通过相关试验验证，证明该方案最具有性价比，完全适合速度传感器的实际应用。

关键词：叉车  交流电机　传感器轴承　外置式速度传感器　脉冲轮

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

随着电动叉车行业的迅猛发展，交流传动系统逐步在电动叉车驱动系统中成为主流，作为其中的重要部件—交流电机，越来越多地被叉车制造企业关注。早期的叉车交流电机，在结构上采用了传感器轴承，作为电机速度检测和转向检测的工具，以其结构紧凑的特点，为大多数电机制造企业所接受。

但是，传感器轴承在大批量的应用中，出现了许多传感器部件失效的现象，加上维护不便、价格相对偏高、对环境静电敏感等因素，对电机制造企业和叉车制造企业造成很大困扰，因此，行业需要一种结构简单、便于维护、成本相对较低、对使用环境静电敏感度不高的外置式速度传感器，来替换传感器轴承。

1  外置式速度传感器的引入

它是一种普遍应用于汽车和航空等多个领域的外置式速度传感器，装配方式简单，便于更换，其输出波形和精度与传感器轴承相同，成本相对较低，对使用环境静电的敏感度不高，是一种理想的替换品。

外置式速度传感器，必须使用与之相配合的脉冲轮，产生相应的波形。而脉冲轮的设计，直接影响到速度传感器输出信号的稳定性和精度，只有稳定地输出相应的脉冲数和相位关系，才能便于控制器对交流电机进行控制。因此，脉冲论的设计就成为至关重要的环节。

 

2  脉冲轮的结构和材质选择

脉冲轮的设计特性要求，必须满足以下几个方面：

2.1 脉冲轮外圆上的齿槽必须均布，才能保证输出信号的精度和稳定性。

2.2 脉冲轮外圆上的齿数，数量从几齿到上百齿不等，齿数必须根据不同的使用条件来选择，并且能与不同的控制器来进行合理匹配。因为直径安装空间小，从而导致每个齿的几何分布厚度非常薄，根据有关资料推荐，齿厚最小仅为2mm，齿高可达5mm，因此，对材料强度要求高。

2.3 脉冲轮的材质必须有一定的弱导磁性，例如：低碳钢或中碳钢。

2.4 加工工艺性和通用性要好。

2.5 零件成本低。

2.6 零件的装配性和互换性好。

 

3  脉冲轮采用不同材料和工艺的对比分析

根据脉冲轮的设计特性要求，我们针对脉冲轮采用了不同的材料和工艺方式，进行了对比试验和成本分析。

 

4  试验和分析

根据上述对比试验和分析，综合考虑波形信号的稳定性，齿的强度，制造成本及装配工艺性，优先采用冲片叠压成型工艺。

通过实际生产和使用检验，性能和结构满足要求。但由于结构和工艺的特殊性，每批生产的零件厚度相差较大，从而导致脉冲轮的轴向装配存在问题，如果采用常规手段难以调整，必须在考虑成本的同时，采用特殊零件和工艺来调整尺寸波动的影响。

具体采取的措施如下：

4.1 统一每个脉冲轮单片的材料，将单片的材料更换为单张厚度公差较为严格的钢片，以减小叠压的累积误差带来的影响。

4.2 严格规定脉冲轮的叠压片数和厚度检测部位，以减少测量误差和工艺影响。

4.3 订制特殊的卡簧，调整轴上脉冲轮的轴向加工尺寸链，采取适当的卡簧弹性预紧量。

 

结论

经过初期的样品试验，采用叠压成型工艺的脉冲轮结构，符合预计的设计要求，并且具有最高的性价比，实现与外置式速度传感器的完美配合。