CN101682246B - 无刷电动机 - Google Patents

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Abstract

无刷电动机具有：在铁心上卷绕绕组并形成电学中的磁路的外部定子；汇集所述绕组、形成外部输入端子的汇流条；以及与永磁体形成一体化、可通过轴承被所述外部定于支承并可以旋转的内部转子，其中，使绝缘板保持在所述外部定子的一端侧，将检测所述永磁体的磁极的磁极传感器安装在所述绝缘板上。

Description

无刷电动机
技术领域
本发明涉及例如作为EGR(Exhaust Gas Recirculation，废气再循环)阀、VG(Variable Geometry，变几何)涡轮致动器等驱动源使用的无刷电动机。
背景技术
电刷电动机(换向器电动机)是利用换向器等通过机械方式进行电触点的切换，与之不同的是，由于无刷电动机是从控制器侧切换通电方向，因此为了切换该通电方向，需要检测无刷电动机的内部转子所使用的永磁体的磁极，为了简化该磁极检测并降低成本，使用霍尔元件等磁极传感器。
因此，以往将内部转子所使用的永磁体的轴长延伸至磁极传感器可以检测到磁极的位置(专利文献1)；或者为了检测内部转子所使用的永磁体的磁极而使用其他磁体及磁性材料(专利文献2)。
专利文献1：
日本专利特开2006-033989号公报
专利文献2：
日本专利特开2001-309618号公报
以往的无刷电动机如上所述，为了检测内部转子的旋转位置，而使用磁极传感器，但在专利文献1所述的结构中，由于永磁体的轴长延长，因此不利于减少重量、尺寸以及成本。另外，在专利文献2所述的结构中，由于使用其他磁体，因此根据其与内部转子的永磁体的位置精度，会阻碍无刷电动机性能的提高。
而且，由于磁极传感器的配置位置与外部定子的位置关系很重要，因此设置在与该外部定子相邻的位置时较为理想，但在专利文献2中，磁极传感器不与外部定子相邻，而是分开形成的结构。因此，由于在最终装配工序中才开始决定外部定子与磁极传感器的位置，所以难以使外部定子和磁极传感器的位置对齐。而且，由于磁极传感器通常由芯片等构成，因此存在的问题是：相对于外部定子需要电绝缘性等。
本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于得到一种无刷电动机，该无刷电动机可以在外部定子的一端侧配置绝缘板和磁极传感器而构成，不扩大与转轴一体化的永磁体，可高精度地检测该永磁体的磁极位置，确保外部定子与磁极传感器的良好的位置关系，且可以确实确保绝缘性。
发明内容
本发明所涉及的无刷电动机具有：在铁心上卷绕绕组并形成磁路的外部定子；汇集上述绕组、形成外部输入端子的汇流条；以及将永磁体与转轴形成一体化、可通过轴承被上述外部定子支承并可以旋转的内部转子，其中，使绝缘板保持在上述外部定子的一端侧，将检测上述永磁体的磁极的磁极传感器安装在上述绝缘板上。
根据本发明所涉及的无刷电动机，由于使绝缘板保持在与外部定子的一端侧相邻的位置，因此可以使绝缘板与外部定子的位置对齐，提高两者的位置精度。另外，由于检测与转轴一体化固定的永磁体的磁极的磁极传感器安装在绝缘板上，因此具有的效果是：可以确实确保磁极传感器的电绝缘性，并且不扩大永磁体就可以高精度地检测该永磁体的磁极位置。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机的纵向剖视图。
图2是安装在外部定子的一端侧的构成部件的分解立体图。
图3是表示图2的构成部件的组装体与外部定子的关系的纵向剖视图。
图4是表示将图2的构成部件的组装体与外部定子组装的状态的纵向剖视图。
图5是表示通过绝缘板的贯穿孔的绕组端与汇流条端子的关系的主要部分的放大图。
图6是表示图4的一体化结构体与外端壳体的关系的纵向剖视图。
图7是表示外部定子与组装有内部转子的外壳的关系的纵向剖视图。
具体实施方式
下面，为了更详细说明本发明，参照附图说明用于实施本发明的最佳方式。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的无刷电动机的纵向剖视图；图2是安装在外部定子的一端侧的构成部件的分解立体图；图3是表示图2的构成部件的组装体与外部定子的关系的纵向剖视图；图4是表示将图2的构成部件的组装体与外部定子组装的状态的纵向剖视图；图5是表示通过绝缘板的贯穿孔的绕组端与汇流条端子的关系的主要部分的放大图；图6是表示图4的一体化结构体与外端壳体的关系的纵向剖视图；图7是表示外部定子与组装有内部转子的外壳的关系的纵向剖视图。
图1至图7中，外部定子1是在利用树脂外部包装2确保绝缘的层叠铁心3上卷绕绕组4，形成电学中的磁路。外部壳体5配置在外部定子1的外侧，固定该外部定子的位置。汇流条6的在外周面连接绕组端4a的端子6a呈放射状突出，通过端子6a汇集绕组4的端部而形成外部输入端子。内部转子7将永磁体8与转轴25形成一体化。轴承9a、9b支承内部转子7、即转轴25的两端部，可相对于外部定子1进行旋转。外壳10保持一个轴承9b，与外部壳体5形成一体而固定。
在树脂外部包装2的一端侧，设置绝缘板11的组装用定位突起12，比该定位突起12要长的各绕组端4a互相平行延伸。除了该突起12，也可以是凹部或者槽形。绝缘板11例如是由具有绝缘性的PPS、PBT、PA等树脂成形的绝缘板，形成与外部壳体5的内周嵌合的外形，具有：嵌合轴承9a的内径部的凹部13、嵌合汇流条6的凹部14、贯穿绕组端4a的贯穿孔15、与树脂外部包装2的定位销12嵌合的凹部16、装载后述基板17的凹部18、以及使汇流条6的安装部19贯穿的贯穿孔20。贯穿孔15形成为入口处直径较大、而随着进入方向直径减小的喇叭状，以利于绕组端4a的进入。
在基板17上安装磁极传感器21，该磁极传感器21检测与转轴25一体化的永磁体8的磁极。外部壳体5的纵向截面形成为杯状，在其底面具有使汇流条6的外部端子连接部6b突出的孔5a，其开口端向外水平弯曲，形成对外壳10的安装凸缘部5b。外壳10具有组装轴承9b的凹部22、以及使树脂外部包装2的外形嵌合的凹部23。
接下来说明本发明所涉及的无刷电动机的装配工序。
首先，图2中，在绝缘板11的凹部13嵌合轴承9a，使安装部19插入绝缘板11的贯穿孔20后，使汇流条6嵌合在绝缘板11的凹部14以按压该轴承9a，利用绝缘板11和汇流条6保持轴承9a，形成为夹层结构。
在绝缘板11的与汇流条6的安装侧的相反侧端面的凹部18组装基板17，将通过该基板17的孔17a的安装螺钉24拧入插入绝缘板11的贯穿孔20的安装部19的端部的螺纹孔19a，将基板17与绝缘板11形成一体而固定。这样，形成为将基板17用螺钉固定在绝缘板11的安装部19的结构，从而能用由安装螺钉24构成的最小的零部件将绝缘板11、轴承9a、汇流条6、和基板17这4个零部件进行安装而形成一体。
接着，如图3所示，使上述组装体与外部定子1相对，将两者组合以使外部定子1的绕组端4a贯穿绝缘板11的贯穿孔15，在该组合即将结束之前，将定位突起12嵌合在绝缘板11的凹部16，从而进行定位。然后，通过穿过贯穿孔15而被定位的绕组端4a的前端如图5所示，与端子6a交叉，可以适应熔接、焊接等所进行的电连接的自动化的要求。
对于如上所述组装的外部定子1，如图6所示，若在汇流条侧配置外部壳体5，使该外部壳体5覆盖外部定子1的外侧，则汇流条6的外部端子连接部6b会从底面的孔5a突出，汇流条6的外形上表面与外部壳体的内表面孔缘抵接，从而被定位。
另一方面，在外壳10的凹部22嵌合轴承9b，通过该轴承9b支承安装固定子永磁体8的转轴25的一端，使其可旋转，从而组装成内部转子7。接着，如图7所示，使外壳10与外部定子1相对，使永磁体8位于层叠铁心3内，如图1所示那样将外部定子1和内部转子7组合，在该组合即将结束之前，将树脂外部包装2的外形嵌合在外壳10的凹部23，使两者进行位置对齐，并且外部壳体5的安装凸缘部5b与外壳10的上表面抵接。该抵接部利用烧嵌等形成一体化。
如上所述，根据本实施方式1，由于外部定子1和绝缘板11可以通过定位销12与凹部16的嵌合而直接定位，因此可以确保两者良好的定位精度。此时，在形成代替定位销12的凹部或者槽时，需要形成代替凹部16的凸部或者凸状部。而且，由于在该绝缘板11安装具有磁极传感器21的基板17，因此可以确实确保磁极传感器21的电绝缘性，并且由于该磁极传感器21设置得与永磁体8相对，因此可以高精度地检测永磁体8的磁极。
虽然卷绕在层叠铁心3中的绕组4的卷绕起点侧和卷绕结束侧的绕组端4a分别从外部定子1各有一条突出，但在将绝缘板11安装在外部定子1时，通过使该各绕组端4a贯穿与该绕组端数量相同的设置在绝缘板11的贯穿孔15，可以与汇流条6的端子6a的位置对齐，并且可以通过绝缘板11确保绕组端4a的绝缘，即使组装在外部定子1的外侧的外部壳体5是金属，也可以确实确保各绕组端4a的绝缘。
另外，由于绕组端4a通过贯穿绝缘板11的贯穿孔15，绕组端4a的位置自行决定，因此易于确实与汇流条6的端子6a嵌合。而且，嵌合的汇流条6的端子6a与绕组端4a的电连接可以容易利用电阻焊接、焊接压接等确实进行。
关于无刷电动机与外部设备的安装，虽然可以根据外部壳体5的形状进行相应安装，但由于将外部定子1、绝缘板11、汇流条6形成一体化，构成无刷电动机的一半部分，与外部壳体5进行组装，因此即使多品种少量生产时，也可以与外部壳体5的形状无关而使一半部分通用，可以降低成本。
绝缘板11具有轴承保持功能，从而可以使功能复合化，有助于无刷电动机的小型化，且由于被绝缘板11与汇流条6保持，形成夹层结构，因此可以防止轴承9a的轴向的脱落。
使得从汇流条6突出的安装部19贯穿绝缘板11的贯穿孔20，在其前端的螺纹孔19a拧入通过基板17的孔17a的安装螺钉24，安装在基板17的绝缘板11上，从而可以将绝缘板11、汇流条6、基板17形成一体化，而削减零部件数量。虽然该绝缘板11是以复杂的形状构成，但由于是可利用树脂注射成形的形状，因此不会使成本上升就可以制造。
另外，由于将外部定子1、磁极传感器21、绝缘板11、轴承9a、汇流条6形成一体化，因此无刷电动机的装载方向、组装方向的设定自由度较高，即使外部壳体形状改变时，也不必改变内部零部件，由于零部件通用，而可以减少成本。
工业上的实用性
如上所述，本发明所涉及的无刷电动机，由于使绝缘板保持在与外部定子的一端侧相邻的位置，从而可以使绝缘板与外部定子的位置对齐，提高位置精度，并且通过将检测永磁体的磁极的磁极传感器安装在该绝缘板上，可以确实确保磁极传感器的电绝缘性，高精度地检测永磁体的磁极位置，因此适用于EGR阀或VG涡轮致动器等。

Claims (2)

1.一种无刷电动机，具有：
在确保绝缘的铁心上卷绕绕组以形成磁路的外部定子；
配置在所述外部定子的外侧并固定所述外部定子的位置的外部壳体；
汇集所述绕组、形成外部输入端子的汇流条；
将永磁体与转轴形成一体化的内部转子；
支承所述内部转子的两端部、以使所述内部转子可相对于所述外部定子旋转的轴承；以及
保持所述轴承、与所述外部壳体形成一体而固定的外壳，
其特征在于，
使绝缘板保持在所述外部定子的一端侧，将对构成所述内部转子的与转轴一体化固定的所述永磁体的磁极进行检测的磁极传感器安装在所述绝缘板上，并且
通过将所述轴承及按压所述轴承的所述汇流条安装在所述绝缘板上，从而在所述绝缘板和所述汇流条之间夹入所述轴承，沿轴向保持。
2.如权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，在绝缘板设置贯穿孔，使得在外部定子的铁心上卷绕的绕组的端部贯穿所述贯穿孔。
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