CN102171910A - 马达 - Google Patents

Abstract

一种马达(M)，其具有非圆形形状的传感磁体(6)以及以覆盖轴(2)的端部的方式固定的磁盖(5)。在位于轴(2)的端面(2a)的外侧的磁盖(5)的支撑部(5b)设有磁体孔(52)，该磁体孔(52)形成为与传感磁体(6)相同的非圆形截面，并在旋转轴线(P)方向延伸。传感磁体(6)嵌入并固定于该磁体孔(52)。

Description

马达

技术领域

本发明涉及在轴的端部具有传感器用磁体的马达。

背景技术

例如，检测马达的旋转角度的非接触型的旋转角度检测装置一般为利用解析器或多个霍尔IC(Integrated Circuit：集成电路)等的类型。

近年来，回转式编码器正被利用，该回转式编码器具有：安装在轴的端面的磁体；以及与该磁体对置设置的传感器。

在专利文献1中公开了一种这样的马达：安装于旋转轴的磁体由于衬套而不能绕旋转轴线相对转动。

专利文献1：日本专利第3517350号公报

但是，为了限制磁体绕轴的旋转轴线移动而在磁体设置略凸部或略凹部的情况下，很难成型，并且容易产生破裂或缺口等，不利于生产性和耐久性。而且还存在磁力变化从而影响传感器的检测精度的可能。

发明内容

本发明提供一种马达，其虽然结构简单，但能够可靠地固定传感器用的磁体以防止其相对于轴的旋转轴线转动，而且传感器稳定，能够高精度地检测磁体的磁变。

本发明中的一个示例的马达是具有传感磁体以及以覆盖轴的端部的至少一部分的方式固定于端部的盖部件的马达。盖部件具有支撑部，该支撑部位于端部的端面的外侧。在支撑部设有非圆形截面的空间部，该空间部在轴的旋转轴线方向延伸。传感磁体嵌入在空间部，传感磁体的外廓形状对应于空间部的截面形状而形成为非圆形形状。

本发明中的一个示例的马达能够可靠地固定传感磁体，以防止传感磁体绕轴的旋转轴线转动而错位、或者从轴脱落，而且传感器稳定，能够高精度地检测传感磁体的磁变。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的一个示例的马达的纵剖视图。

图2是示意性地表示本发明的一个示例的马达的分解立体图。

图3是示意性地表示本发明的一个示例的马达的马达主要部分的剖视图。

图4是示意性地表示本发明的一个示例的马达的、从图3中的箭头Z方向观察到的侧视图。

图5是示意性地表示本发明的一个示例的马达的、与传感磁体的安装相关的其他实施方式的马达的主要部分的剖视图。

图6是示意性地表示本发明的一个示例的马达的、与传感磁体的安装相关的其他实施方式的马达的主要部分的剖视图。

图7是示意性地表示本发明的一个示例的马达的、与传感磁体和磁体孔的形状相关的其他实施方式的侧视图。

图8是示意性地表示本发明的一个示例的马达的、与传感磁体和磁体孔的形状相关的其他实施方式的侧视图。

标号说明

1：马达壳体；2：轴；2a：端面；3：转子；4：定子；5：磁盖(盖部件)；5a：固定部；5b：支撑部；6：传感磁体；6a：对置面；10：粘结剂；51：轴孔；51a：底面；52：磁体孔(空间部)；53：贯通孔；54：空隙部；60：弹性部件；h：厚度尺寸(外形尺寸)；L：深度尺寸；M：马达；P：旋转轴线；S：传感器。

具体实施方式

以下基于附图详细说明本发明的实施方式。另外，以下的优选实施方式的说明本质上不过是示例，而并不是想要限制本发明、其应用物或其用途。

图1是示意性地表示本发明的一个示例的马达的纵剖视图。该马达M例如是为了驱动分动器或变速器、动力转向装置等而搭载于机动车的马达，该马达M具有马达壳体1、轴2、转子3、定子4、磁盖5(盖部件)以及传感磁体6等。

马达壳体1由第1部件30和第2部件40构成。容器状的第1部件30和底盖状的第2部件40均通过对钢板进行冲压加工而形成。

第1部件30形成为多级的大致圆筒状，且具有大致圆筒状的周壁部31、侧壁部32、第1轴承壁部33、大致阶梯状壁部34、端壁部35以及凸缘部36。第1轴承壁部33形成为比周壁部31直径小的大致圆筒状，第1轴承壁部33经由侧壁部32形成在周壁部31的一个端缘。端壁部35形成为比第1轴承壁部33直径小的大致圆筒状，并且端壁部35经由大致阶梯状壁部34形成于第1轴承壁部33的端部。凸缘部36形成为从周壁部31的另一个端缘向径向外侧伸出。端壁部35的末端侧敞开而形成为开口35a。

另一方面，第2部件40具有大致圆环状的底盖壁部41、第2轴承壁部42、大致圆环状的环状壁部43以及大致圆筒状的配合壁部44。第2轴承壁部42与底盖壁部41的内周缘相连地形成。环状壁部43从第2轴承壁部42的末端缘向径向内侧伸出而形成，在第2部件40的大致中央具有开口43a。配合壁部44以与底盖壁部41的外周缘相连的方式形成在第2轴承壁部42侧。

通过将第2轴承壁部42侧朝向马达外方的第2部件40向第1部件30的凸缘部36侧嵌入，从而配合壁部44的外表面与周壁部31的内表面接合。因此，形成了在内部具有收容定子4等的收容空间的马达壳体1。

轴2由大致圆柱状的钢材形成。轴2经由第1轴承7及第2轴承8分别支撑在马达壳体1的第1轴承壁部33及第2轴承壁部42的内周面，该轴2能够绕旋转轴线P自由旋转。大致阶梯状壁部34及环状壁部43分别抵住各轴承7、8的端部，从而防止各轴承7、8和轴2从马达壳体1脱落。用于安装齿轮等的轴2的末端部从第1部件30的开口35a向着马达壳体1的外方突出，作为轴2的末端部的相反侧的轴2的基端部从第2部件40的开口43a向着马达壳体1的外方突出。

转子3是在旋转轴线P方向固定在轴2的大致中间部的大致圆柱状的部件，其位于第1轴承7和第2轴承8之间。在转子3配设有多个磁体9、9、...。

定子4具有环状的定子铁芯4a和多个线圈4b等，所述环状的定子铁芯4a具有在周向上大致等间隔地设置的齿部，所述多个线圈4b通过在上述齿部卷绕导电线而形成。定子4是大致圆环状的部件，定子4的外周部分安装在马达壳体1的周壁部31的内表面，以使该定子4的内周部分隔着微小的间隙与转子3的外周接近。

在第2部件40的底盖壁部41的多个部位形成有配线孔41a。定子4的导电线通过该配线孔41a从马达壳体1内导出，并与图外的控制电路连接。这样，通过使预定的电流流过定子4的线圈4b，轴2与转子3一并旋转。

为了检测该轴2的旋转角度或旋转速度，在该马达M安装有回转式编码器的传感磁体6。

回转式编码器具有一个传感器S和一个传感磁体6。传感器S具有纵向和横向各尺寸为5mm左右的传感芯片，在该传感芯片内部包含多个霍尔元件或GMR(GiantMagneto Resistance：巨磁电阻)元件等磁通检测元件。回转式编码器还具有旋转角度计算单元，该回转式编码器通过多个霍尔元件检测出与芯片表面大致垂直的磁场分量的变化，并利用旋转角度计算单元根据该检测值计算出旋转角度。另一方面，传感磁体6是具有平坦的对置面6a的永久磁体，该对置面6a的大小与传感芯片的大小大致相同，并且传感磁体6具有以将该对置面6a二等分的方式相邻配置的N极和S极(参照图2)。

传感磁体6以使对置面6a的大致中心位于旋转轴线P上的方式安装在作为旋转被检测体的轴2的端面2a。传感器S被配置成传感芯片的表面与传感磁体6的对置面6a接近并对置。

因此，为了提高该回转式编码器的检测精度，优选的是，传感磁体6尽量接近传感器S，或者传感磁体6的对置面6a侧的磁力尽可能地强。

例如，如图1所示，本发明的优选实施方式的传感器S以与轴2的基端部接近并对置的方式安装于壁面W。例如，安装在机动车所装备的ECU(electronic control unit：电子控制单元)的壁面W。另外，虽然未图示，但马达M经由凸缘部36紧固固定在机动车侧。

并且，本发明的优选实施方式的传感磁体6利用磁盖5安装在轴2的端部，以使其不会绕旋转轴线P旋转而错位、或从轴2脱落。图2是该安装部分的分解立体图，图3是剖视图，图4是从图3中的箭头Z方向观察到的侧视图。

磁盖5的外径比轴2的直径大。另外，磁盖5在旋转轴线方向的长度比轴2的轴向长度短。磁盖5是大致圆柱状的黄铜加工品。磁盖5具有固定部5a和支撑部5b，在磁盖5安装于轴2时，所述固定部5a位于轴2的基端部的周面2b的外侧，所述支撑部5b位于轴2的基端部的端面2a的外侧。

磁盖5在磁盖5的一个端面的大致中央部开设有大致圆形截面的轴孔51，该轴孔51在旋转轴线P方向延伸。磁盖5的划分轴孔51的周部的部分构成固定部5a，磁盖5的划分轴孔51的底面51a的部分构成支撑部5b。并且，在该轴孔51的底面51a的大致中央部，开口有在旋转轴线P方向延伸的大致正方形截面的磁体孔52(空间部)。磁体孔52的大致正方形的截面的对角线的交点位于旋转轴线P上。在磁体孔52的底面52a和磁盖5的另一个端面之间形成有比轴孔51直径小的贯通孔53。

另外，利用黄铜形成磁盖5，由于黄铜是非磁性体，因此不会对传感磁体6的磁力产生影响。并且，虽然车载马达多在温度变化比较剧烈的环境下使用，但是由于黄铜具有与为钢材的轴2比较接近的热收缩率，因此能够防止磁盖5由于温度变化而脱离或松动。

传感磁体6的外形尺寸比磁体孔52稍小。传感磁体是对应于磁体孔52而形成的具有大致正方形外廓形状的大致板状的永久磁体，在本发明的优选实施方式中，使用稀土类烧结磁体、具体来说是Nd-Fe-B(钕铁硼)类的烧结磁体。也可以是Sm-Co(钐钴)类的烧结磁体。

这种磁体有时候会被要求复杂的形状或者与其他部件一体成型，因此一般大多使用容易成型的粘结磁体，但粘结磁体的磁力会与含有树脂等的量相应地减弱。关于这一点，如果是烧结磁体就不存在这种缺点，能够有效地发挥材料的性能，即使磁体的尺寸小，也能够产生足够被传感器S检测出来的磁力。

并且，通过使传感磁体6的形状为大致四边形，例如能够在形成较大的大致板状的烧结磁体之后毫无浪费地分割成预定的大小，因此有利于制造成本和生产性。

并且，磁体孔52的深度尺寸L被设定成比传感磁体6的厚度尺寸h大。

为了将传感磁体6安装到轴2的基端部，首先，在磁盖5的磁体孔52的内表面，具体来说在底面52a及内周面涂布液态或者胶状的粘结剂10。粘结剂10的种类没有特别的限制，但优选耐热性、速干性优异的粘结剂。接着，对准磁体孔52将传感磁体6嵌入，将传感磁体6粘结固定到磁体孔52的底面52a。此时，由于在磁体孔52的底面52a形成有贯通孔53，因此不需要的粘结剂10被从贯通孔53向外方推出，能够使传感磁体6紧贴于磁体孔52的底面52a。另一方面，传感磁体6的轴孔51侧的端面与轴孔51的底面51a相比位于磁体孔52的里侧，因而形成有基于磁体孔52的深度尺寸L与传感磁体6的厚度尺寸h的尺寸差的空隙部54。也可以在该空隙部54中注入粘结剂10，或者使涂布在磁体孔52内表面的粘结剂10蔓延到该空隙部54，并使粘结剂10在空隙部54的至少一部分处固化。

由于磁体孔52的截面和传感磁体6的外廓形状是非圆形的大致正方形，因此传感磁体6与磁盖5绕旋转轴线P的相对转动被限制。并且，在传感磁体6与磁盖5配合的微小间隙中固化有粘结剂10，因此传感磁体6和磁盖5一体化，防止了松动或错位。

然后，将轴2的基端部压入到固定有传感磁体6的磁盖5的轴孔51中。由于轴2的端面2a被轴孔51的底面51a抵住，因此即使在压入时施加了过度的载荷，该载荷也不会施加到与轴孔51的底面51a相比位于磁体孔52的里侧的传感磁体6，能够防止传感磁体6破裂或缺口。因此，能够安心地将磁盖5稳固地安装到轴2以使其不会松弛或脱落。另外，除了压入以外，也可以将轴2的端部插入到磁盖5中并进行销固定，或者也可以进行紧固固定。

传感磁体6被收容在这样安装的磁盖5内，因此能够可靠地防止传感磁体6从轴2的基端部脱落。

传感磁体6紧贴固定在磁体孔52的底面52a，因此能够尽可能地靠近传感器S侧，能够相应地提高检测精度。

进而，在轴2是磁性体的情况下，若传感磁体6和轴2接触，则存在流向轴2侧的磁通量增加、流向传感器侧的磁通量减少的危险，但是由于通过空隙部54而使传感磁体6和轴2非接触，因此不存在这种情况，能够高效率地发挥传感磁体6的性能。

图5、图6表示与传感磁体6的安装相关的本发明的其他优选实施方式。

其中，将传感磁体6利用弹性部件60固定在磁体孔52内。

作为弹性部件60，只要是非磁性体且具有弹性即可。例如，如图5所示，弹性部件60只要具有面积比传感磁体6的端面的面积要小的侧面、且具有比空隙部54的旋转轴线P方向的长度尺寸要大的厚度即可。并且，弹性部件60也可以是橡胶或硅等树脂部件。

另外，弹性部件60也可以是如图6所示的弹簧部件(也称作弹簧部件60)。该弹簧部件60由截面弯曲成大致圆弧状的大致四边形的板状树脂片构成，从其弯曲的两侧的端部61、61到弯曲的顶部62为止的高度尺寸被设定成比空隙部54在旋转轴线P方向的长度尺寸大。因此，如果在弹簧部件60的端部61、61与嵌入于磁体孔52中的传感磁体6的端面接触的状态下将轴2压入轴孔51中，则弹簧部件60的顶部62被轴2的端面2a推压而发生弹性变形，从而将传感磁体6推压到磁体孔52的底面52a。

在通过轴2的压入而利用弹性部件60将传感磁体6推压到磁体孔52的底面52a时，由于在该底面52a形成有贯通孔53，因此磁体孔52内的空气被从贯通孔53推出，从而传感磁体6被简单地紧贴固定到磁体孔52的底面52a。

另外，图7、图8表示与传感磁体6和磁体孔52的形状相关的本发明的其他优选实施方式。

在图7中，磁体孔52的截面形状及传感磁体6的外廓形状形成为大致五边形。在图8中，磁体孔52的截面形状及传感磁体6的外廓形状形成为外周的一部分被切掉的大致圆形形状。除此之外，磁体孔52的截面形状及传感磁体6的外廓形状也可以是大致椭圆或大致多边形等，重要的是只要是非圆形形状即可。上述任一形状均可以限制传感磁体6绕旋转轴线P的转动。

如上文说明的那样，根据本发明的马达M，虽然是简单的结构，但能够可靠地固定传感磁体6，以防止传感磁体6绕轴2的旋转轴线P相对转动而错位、或者从轴2脱落，而且传感器S稳定，能够高精度地检测其磁变。

另外，本发明的马达M并不限于上述实施方式，还包括除此以外的各种结构。

例如，在上述实施方式中，在传感磁体6和轴2之间设有空隙部54，但并不是必须设置空隙部54。例如在轴2是非磁性体等的情况下，也可以将磁体孔52的深度尺寸L和传感磁体6的厚度尺寸h设定为大致相同，从而不形成空隙部54。

传感磁体6例如也可以由接合后的外廓形状为与磁体孔52的截面相同的大致正方形形状的一对子磁体构成。在这种情况下，只要将一个子磁体从其S极侧嵌入磁体孔52，并将另一个子磁体从其N极侧嵌入磁体孔52，就能够简单地将两个子磁体可靠地固定而不发生错位。

也可以将粘结剂10和弹性部件60组合。这样能够更加稳定地将传感磁体6紧贴固定到磁体孔52的底面52a。

Claims (8)

1.一种马达，该马达具有：

传感磁体；以及

盖部件，所述盖部件以覆盖轴的端部的至少一部分的方式固定于上述端部，该马达的特征在于，

上述盖部件具有支撑部，该支撑部位于上述端部的端面的外侧，

在上述支撑部设有非圆形截面的空间部，该空间部在上述轴的旋转轴线方向延伸，

上述传感磁体的外廓形状是对应于上述空间部的截面形状而形成的非圆形形状，

上述传感磁体被嵌入在上述空间部。

2.根据权利要求1所述的马达，其特征在于，

上述传感磁体使用了烧结磁体，上述空间部的截面形状及上述传感磁体的外廓形状形成为大致四边形。

3.根据权利要求1或2所述的马达，其特征在于，

上述盖部件使用了非磁性体。

4.根据权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的马达，其特征在于，

上述盖部件具有开口于一个端面并且供上述端部插入的轴孔，上述空间部形成为在上述轴孔的底面开口，

在上述空间部的底面和上述盖部件的另一个端面之间形成有贯通孔。

5.根据权利要求4所述的马达，其特征在于，

上述空间部的深度尺寸被设定成比上述传感磁体在上述旋转轴线方向的外形尺寸大。

6.根据权利要求5所述的马达，其特征在于，

上述传感磁体粘结固定于上述空间部的底面，

上述传感磁体和上述轴形成为非接触状态。

7.根据权利要求5所述的马达，其特征在于，

在上述传感磁体与上述轴之间夹有弹性部件，

上述传感磁体和上述轴形成为非接触状态。

8.根据权利要求7所述的马达，其特征在于，

上述弹性部件使用了非磁性体。

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