CN101630888A - 传感器磁体保持器及组装有该保持器的电动机及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种传感器磁体保持器，该传感器磁体保持器可以不需要在电动机轴自身上进行如在现有技术中的为了固定传感器磁体而必需的滚花加工和定位用环状槽等的特别的预加工，而非常牢固地压入。在该传感器磁体保持器中，一体形成圆筒部、使其一端侧为大直径的凸缘部及另一端侧的磁体后端卡定部和四个板状的卡扣配合部。在包括凸缘部的圆筒部内径侧上形成电动机轴的压入部。四个板状的卡扣配合部在其前端部外径侧形成磁体前端卡定部。使所述卡扣配合部分别利用其弹性与具有四个平坦内周面的传感器磁体的各平坦面抵接，并且使传感器磁体卡定在磁体后端卡定部和磁体前端卡定部之间。

Description

传感器磁体保持器及组装有该保持器的电动机及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于通过检测随着电动机轴的旋转导致的磁极位置的变化而获得与转子的旋转位置变化相对应的信号的传感器磁体的安装保持器，以及组装有该保持器的电动机及其制造方法。
背景技术
在小型电动机中，用于检测其旋转速度及旋转位置的旋转检测装置一体组装于如电动机轴的电动机旋转部中而使用。例如，这种旋转检测装置在无刷电动机中用于得到其旋转位置信息。众所周知，无刷电动机在旋转轴上安装有称为传感器磁体的沿圆周方向交替形成磁极的磁体，另一方面，在其附近设置有磁感应元件。由于传感器磁体与安装在转子上的永磁铁的磁极位置相对应地被磁化，所以由磁感应元件检测的随着电动机轴的旋转而导致的该传感器磁体的磁极位置的变化与转子的旋转位置变化相对应。并且，磁感应元件的检测信号作为转子的旋转位置信息用于驱动控制。
另外，旋转检测装置在安装有蜗轮减速器的电动机中，用于检测其旋转速度和旋转位置从而对其进行控制(参考专利文献1、专利文献2)。在安装有蜗轮减速器的电动机中，电动机轴的旋转动力通过蜗杆及蜗轮进而通过与其输出轴结合的例如玻璃升降机构而使窗户玻璃升降。为了检测该窗户玻璃的位置及速度，通过在安装有蜗轮减速器的电动机中一体地组装旋转检测装置而进行。
在如上所述的旋转检测装置中，传感器磁体在电动机框体内部相对于电动机轴，或者相对于从电动机框体延伸到外部的电动机轴而安装。图7是例示将传感器磁体安装在电动机轴上的现有技术(参考专利文献3)的图，(A)是分解立体图，(B)是局部截面主视图。在电动机轴的外周，作为被检元件的传感器磁体被保持在磁体保持器上，从而与转换器邻接而安装。由树脂一体成型的磁体保持器包括沿圆周方向等间隔排列的多个保持构件。各保持构件在其后端部上由圆形环状形成的连接部一体地连接。在各保持构件的前端部外周，沿径向向外突出设置有前侧卡合部，另一方面，在各保持构件的后端部外周，沿径向向外突出设置有后侧卡合部。两结合部分别与嵌合于保持构件的外周的传感器磁体的两个端面卡合。
在传感器磁体上一体地下凹设置凹部，在磁体保持器上设置的止转凸部嵌合于该凹部，从而进行圆周方向的定位。另外，在电动机轴的外周面下凹设置用于控制传感器磁体向远离转换器的方向移动的定位用环状槽。另一方面，磁体保持器的后端部内周沿径向向内突出地设置有多个凸部，该凸部形成为可以沿径向向内地嵌入定位用环状槽。并且，在电动机轴的外周，通过将用于防止转换器和电枢旋转的滚花延长，使得被传感器磁体及电动机轴压缩的保持构件的树脂沿该滚花的凹凸部变形，从而形成相互卡合的状态。
如上所述，为了传感器磁体相对于磁体保持器的定位及固定以及磁体保持器相对于轴的定位及固定，图示的旋转检测装置存在具有多种复杂的形状，并且对使传感器磁体在圆周方向停止的转矩不足的问题。
另外，图示的旋转检测装置是假设与转换器邻接地配置的情况，但是当与蜗轮邻接地配置时，存在蜗轮的润滑脂会流到霍尔传感器的基板侧的可能性。
【专利文献1】日本特开2003-164113号公报；
【专利文献2】日本特开2005-348525号公报；
【专利文献3】日本实开平7-38967号公报。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种传感器磁体保持器，该传感器磁体保持器可以不需要在电动机轴自身上进行如现有技术中的为了固定传感器磁体而必需的滚花加工和定位用环状槽等特别的预加工，而非常牢固地压入。
另外，本发明的目的在于，对于磁体，当通过磁体保持器将其插入电动机轴时，不需要施加如现有技术中所必需的使其压入的大的力，从而防止了磁体裂纹的发生，并且，在插入磁体后定位了的位置，对于轴的轴向和旋转方向的两个方向将磁体可靠地定位固定。
另外，本发明的目的在于即使与蜗轮邻接配置，也可以防止蜗轮的润滑脂流到霍尔传感器的基板侧。
本发明的传感器磁体保持器，其用于将传感器磁体安装在电动机轴上，其特征在于，包括：压入轴的压入部；用于保持传感器磁体的磁体保持部，所述压入部的位置相对于传感器磁体保持部的位置在轴向上错开，且在磁体保持部和电动机外周面之间形成间隙。
磁体保持部由具有磁体后端卡定部和磁体前端卡定部的卡扣配合部构成。
本发明的传感器磁体保持器，用于将传感器磁体安装在电动机轴上，该传感器磁体相对于设置在电动机固定侧的用于获取与电动机轴的旋转位置变化相对应的信号的磁感应元件而设置。在该传感器磁体保持器中，一体形成圆筒部、使其一端侧为大直径的凸缘部及另一端侧的磁体后端卡定部和多个板状的卡扣配合部。在包括凸缘部的圆筒部内径侧形成电动机轴的压入部。多个板状的卡扣配合部通过从圆筒部的内径侧沿轴的轴向延伸而构成，在其前端部外径侧形成磁体前端卡定部。所述传感器磁体保持器构成为：使所述卡扣配合部分别利用其弹性与各边具有平坦内周表面的传感器磁体的各平坦面抵接，并且使传感器磁体卡定在磁体后端卡定部和磁体前端卡定部之间。
在该卡扣配合部中，卡扣配合部的内径比相当于圆筒部的内周侧的压入部的内径大，从而在与电动机轴外周面之间形成间隙，并且在其前端部内径侧形成轴抵接部。磁体后端卡定部在其端面具备多个突起，在卡定传感器磁体时压溃这些突起的前端，而将传感器磁体固定在轴的轴向上。
另外，本发明的电动机及其制造方法通过将使传感器磁体卡定的传感器磁体保持器压入电动机轴上，而构成将上述的传感器磁体保持器一体组装的电动机。
发明效果
本发明由于不是通过传感器磁体承受的应力而固定到轴上，而是通过用于固定磁体的在传感器磁体保持器上设置的压入部压入而固定在电动机轴上，所述压入部的位置相对于传感器磁体保持部的位置在轴向上错开，且在磁体保持部和电动机外周面之间形成微小间隙。因此将传感器磁体保持架压入轴时产生的来自轴的应力不会直接影响传感器磁体，所以能够非常牢固地压入，并且磁体不易发生裂纹。轴和传感器磁体保持器通过压入方式提高了耐移动能力，并且通过将传感器磁体的内径设置为四边形，能够提高圆周方向上止转的转矩。
另外，本发明由于不在电动机轴上进行滚花加工和定位用环状槽等的任何加工，所以不会发生轴弯曲，能够以低成本地进行传感器磁体在旋转方向和轴向的两个方向上的固定。传感器磁体和传感器磁体保持器进行所谓的锁扣固定(パツチン止め)，并在插入轴之后，传感器磁体不会脱落。
另外，根据本发明，即使与蜗轮邻接配置，也可以防止蜗轮的润滑脂流到霍尔元件基板侧。
另外，根据本发明，通过将卡扣配合部分别利用其弹性与内周至少具有一个平坦面的传感器磁体的平坦面抵接，从而不需要在传感器磁体和传感器磁体保持器上设置用于相互止转的轴向的凹凸部，并且提高组装时的操作性。
附图说明
图1是将包括旋转检测装置的安装有蜗轮减速器的电动机的整体结构局部以截面示出的立体图。
图2(A)是表示在拆下减速器壳体等的状态下观察旋转检测装置的立体图，另外，(B)是将旋转检测装置局部放大表示的立体图。
图3是单独表示传感器磁体保持器的图，(A)及(B)是分别从不同的方向观察的立体图，(C)是截面立体图，(D)是将(C)中示出的卡扣配合部前端的X部放大的剖视图。
图4是说明通过传感器磁体保持器将传感器磁体向轴上安装的图，(A)是将传感器磁体保持器和传感器磁体并列配置示出的立体图，(B)是以安装状态示出的立体图，以及(C)是其剖视图。
图5是图4(C)的X-X’线的剖面图。
图6是图4(C)的X-X’线的剖视图。
图7是例示将传感器磁体安装在电动机轴上的现有技术的图，(A)是分解立体图，(B)是局部截面主视图。
具体实施方式
以下，基于示例说明本发明。将传感器磁体向轴的规定位置定位且固定的本发明的技术，可以适用于作为现有技术如上所述的称为无刷电动机或安装有蜗轮减速器的电动机这样的需要检测旋转速度和旋转位置的所有小型电动机，但是以下作为例子，说明适用于安装有蜗轮减速器的电动机的情况。
图1是将包括旋转检测装置的安装有蜗轮减速器的电动机的整体结构局部以截面示出的立体图。图2(A)是表示在拆下减速器壳体等的状态下观察旋转检测装置的立体图，另外，(B)是将旋转检测装置局部放大表示的立体图。减速器部和控制它们的控制器通过螺纹紧固等连接到电动机部上。电动机是一般的有刷DC电动机，由金属材料形成为有底中空筒状，具有在其内周面上安装了磁体的电动机壳体和为封闭该壳体开口部而嵌入的端盖。从电动机部的端盖部延伸到外部的电动机轴的前端被在减速器壳体上设置的轴承轴支承。
减速器部由与延伸的电动机轴结合的蜗杆、与该蜗杆啮合的蜗轮和从蜗轮中心伸出的输出轴(省略图示)等构成。输出轴例如与汽车用动力窗户装置连接。
旋转检测装置由设置在旋转侧的传感器磁体和设置在固定侧的磁感应元件(霍尔元件)组合构成。例示的霍尔元件在固定于控制器框体的基板上，相对于旋转的传感器磁体而安装。这种旋转检测装置通过具有用于向霍尔元件供给电流且提取信号的配线，由霍尔元件检测出基于与电动机旋转对应的两者的相对移动而从磁极产生的磁通量变化，并产生脉冲信号。由此，检测电动机的旋转速度和旋转位置，从而可以对其进行控制。
图3是单独表示传感器磁体保持器的图，(A)及(B)是分别从不同的方向观察的立体图，(C)是截面立体图，(D)是将(C)中示出的卡扣配合部前端的X部放大的剖视图。图示的传感器磁体保持器例如通过对加入玻璃的尼龙这样的树脂材料进行成形加工，而将圆筒部、使其一端侧为大直径的凸缘部及另一端为圆形的磁体后端卡定部和四个板状的卡扣配合部一体形成。通过使圆筒部端部为大直径而构成的凸缘部位于传感器磁体保持器的端部，防止了蜗轮的润滑脂流到霍尔元件基板侧。包括凸缘部的圆筒部的内径侧构成电动机轴的压入部。
四个板状的卡扣配合部通过从圆筒部的内径侧沿轴的轴向延伸而构成。在该卡扣配合部前端的外径侧形成由垂直方向的磁体卡定面和从此处沿前端侧方向倾斜的面构成的磁体前端卡定部，并且，在内径侧形成支承该轴地朝向轴侧具有突起形状的轴抵接部。为了在卡扣配合部内径和轴之间设置间隙地配置，卡扣配合部与圆筒部在内径侧形成阶梯差而结合。换言之，卡扣配合部的内径比相当于包括凸缘部的圆筒部内周侧的压入部的内径大。因此，仅压入的圆筒部内径和轴抵接部被压入到轴外周上。位于圆筒部端面的圆形(圆筒)状磁体后端卡定部在其端面上具备多个突起。如下所述，当磁体卡定在磁体后端卡定部和卡扣配合部前端的磁体前端卡定部之间时，压溃上述突起的前端，由此将磁体可靠地固定在轴向上。在图3(B)、(C)所示的四个贯通孔对于传感器磁体保持器的功能是不必要的，但是对于用于使在成型传感器磁体保持器时用的模具销穿过是必要的。该贯通孔由配置的磁体闭塞。
图4是说明通过传感器磁体保持器将传感器磁体向轴上安装的图，(A)是将传感器磁体保持器和传感器磁体并列配置示出的立体图，(B)是以安装状态示出的立体图，以及(C)是其剖视图，图5是图4(C)的X-X’线的剖面图，图6是图4(C)的X-X’线的剖视图。在轴向上具有规定宽度的传感器磁体具有圆形的外周面和具有四个平坦面的大致四边形的内周面。如图所示，大致四边形的内周表面的拐角部可以是圆的，四边分别是平坦面，以与板状的卡扣配合部抵接。该传感器磁体例如使用铁氧体系的树脂磁体，沿圆周方向交替地形成磁极(例如四极)。此外，在图中示出的浇口对于传感器磁体的功能是不必要的，但是为了例如由塑性混合物材料形成磁体，其是在注入该材料的入口上必需形成的树脂注入路径。
在组装时，首先，将传感器磁体组装到传感器磁体保持器上。此时，卡扣配合部由于其弹性而可以在内径侧弯曲，所以四个卡扣配合部容易配置为分别与传感器磁体的四个平坦面抵接。磁体前端卡定部由垂直方向的磁体卡定面和从该卡定面沿前端侧方向倾斜的面构成，因此可以利用该倾斜面容易地插入传感器磁体，另一方面，一旦插入之后，由于垂直方向的磁体卡定面而不易从该位置拔出。这样，可以利用卡扣配合部的弹性，容易地进行(所谓的锁扣固定)传感器磁体在磁体后端卡定部和前端卡定部之间的轴向上的配置，进而，压溃位于磁体抵接面的突起，从而可靠地固定而不会松动。另外，通过四个卡扣配合部分别与传感器磁体的四个平坦面抵接，可靠地防止传感器磁体相对于传感器磁体保持器旋转。
接着，将组装有传感器磁体的传感器磁体保持器压入到轴上。此时，压入仅由相当于包括凸缘部的圆筒部内径侧的压入部和卡扣配合部前端的轴抵接部进行。卡扣配合部除了轴抵接部以外，沿径向设置阶梯差而与圆筒部结合，以在与轴外周面之间形成间隙，因此可以防止将轴压入传感器磁体保持器时，从轴承受的应力而导致磁体有裂纹。换言之，由于可以牢固地压入传感器磁体保持器，所以不需要对轴实施限制轴沿轴的轴向的移动的加工。
另外，在通过使用夹具将传感器磁体压入确定的轴上的规定位置之后，由于卡扣配合部不能在内径侧弯曲，所以即使不对传感器磁体施加大的力，也可以将其可靠地保持在配置的位置上。

Claims (8)

1、一种传感器磁体保持器，其用于将传感器磁体安装在电动机轴上，其特征在于，
包括：压入轴的压入部；用于保持传感器磁体的磁体保持部，
所述压入部的位置相对于传感器磁体保持部的位置在轴向上错开，且在磁体保持部和电动机外周面之间形成间隙。
2、根据权利要求1所述的传感器磁体保持器，其特征在于，
磁体保持部由具有磁体后端卡定部和磁体前端卡定部的卡扣配合部构成。
3、一种传感器磁体保持器，其用于将传感器磁体安装在电动机轴上，该传感器磁体相对于设置在电动机固定侧的用于获取与电动机轴的旋转位置变化相对应的信号的磁感应元件而设置，其中，
一体形成有将轴压入的压入部、磁体后端部卡定部和多个板状的卡扣配合部，
所述多个板状的卡扣配合部通过从所述压入部的内径侧沿轴的轴向延伸而构成，在其前端部外径侧形成磁体前端卡定部，
所述传感器磁体保持器构成为：使所述卡扣配合部分别利用其弹性与内周至少具有一个平坦面的传感器磁体的平坦面抵接，且使传感器磁体卡定在所述磁体后端卡定部与所述磁体前端卡定部之间。
4、根据权利要求3所述的传感器磁体保持器，其中，
所述卡扣配合部的内径比所述压入部的内径大，从而在与电动机轴外周面之间形成间隙，并且在其前端部内径侧形成轴抵接部。
5、根据权利要求3所述的传感器磁体保持器，其中，
所述磁体后端卡定部在其端面上具备多个突起，在卡定传感器磁体卡定时压溃这些突起的前端，由此将传感器磁体在轴的轴向上固定。
6、根据权利要求3所述的传感器磁体保持器，其中，
所述压入部形成有使其一端侧为大直径的凸缘部。
7、一种电动机，其组装有传感器磁体保持器，该传感器磁体保持器用于将传感器磁体安装在电动机轴上，该传感器磁体相对于设置在电动机固定侧的用于获取与电动机轴的旋转位置变化相对应的信号的磁感应元件而设置，其中，
所述传感器磁体保持器一体形成有将轴压入的压入部、磁体后端部卡定部和多个板状的卡扣配合部，
所述多个板状的卡扣配合部通过从所述压入部的内径侧沿轴的轴向延伸而构成，在其前端部外径侧形成磁体前端卡定部，
使所述卡扣配合部分别利用其弹性与内周至少具有一个平坦面的传感器磁体的平坦面抵接，且使传感器磁体卡定在所述磁体后端卡定部与所述磁体前端卡定部之间。
8、一种电动机的制造方法，所述电动机组装有传感器磁体保持器，该传感器磁体保持器用于将传感器磁体安装在电动机轴上，该传感器磁体相对于设置在电动机固定侧的用于获取与电动机轴的旋转位置变化相对应的信号的磁感应元件而设置，其中，
所述传感器磁体保持器一体形成有将轴压入的压入部、磁体后端部卡定部和多个板状的卡扣配合部，
所述多个板状的卡扣配合部通过从所述压入部的内径侧沿轴的轴向延伸而构成，在其前端部外径侧形成磁体前端卡定部，
使所述卡扣配合部分别利用其弹性与内周至少具有一个平坦面的传感器磁体的平坦面抵接，并且使传感器磁体卡定在所述磁体后端卡定部与所述磁体前端卡定部之间，
将卡定了所述传感器磁体的传感器磁体保持器压入到电动机轴上。
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Assignor: Mabuchi Motor Co., Ltd.

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Assignor: Mabuchi Motor Co., Ltd.

Contract record no.: 2011990001086

Denomination of invention: Sensor magnet holder, motor having the holder incorporated therein, and method of manufacturing the motor

License type: Common License

Open date: 20100120

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Assignor: Mabuchi Motor Co., Ltd.

Contract record no.: 2013990000212

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