CN102904388B - 马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种马达，其中，磁传感器设置在配置于传感器磁铁上方的基板的下表面。板状的磁性部件配置在基板的上表面的与磁传感器轴向重合的位置。基板和磁性部件在多个固定位置通过轴向的紧固而被固定。在磁性部件的上表面设置有以将一个固定位置的附近和其他固定位置的附近连接起来的方式延伸的肋。通过所述肋来抑制磁性部件的弯曲。因此，磁铁的磁通的方向向磁传感器侧集中。从而提高了磁传感器的检测精度。

Description

马达

技术领域

本发明涉及一种马达。

背景技术

以往，将传感器磁铁安装在马达的旋转部，磁力检测该传感器磁铁的技术为大家所知。由此检测旋转部的旋转位置和转速。例如，在日本特开2008-219996号公报中记载了一种具有传感器磁铁和霍尔元件的马达。传感器磁铁经轭被固定于轴。霍尔元件与传感器磁铁对置。在该公报的马达中，由霍尔元件检测传感器磁铁的磁极。由此，检测转子铁心相对于电枢绕中心轴线的角度位置。

专利文献1：日本特开2008-219996号公报

在日本特开2008-219996号公报的马达中，在传感器磁铁的上方，将霍尔元件配置在电路板的下表面。并且，磁性体的背轭固定在电路板的上表面。并且，通过所述背轭，使从传感器磁铁朝向霍尔元件的磁通密度增大。由此，提高传感器的检测精度（参照段落0059）。

但是，若要用多个螺丝将这样的背轭相对于电路板固定的话，由于螺丝的紧固力，背轭会发生弯曲。如果背轭弯曲的话，电路板的上表面和背轭的下表面之间会产生间隙。这样的话，充分提高传感器的检测精度变得困难。

另外，根据马达的用途不同，有时由于所述磁性部件的弯曲而导致的检测精度的下降是在允许范围内的。但是，为了提供更高品质的马达，要求抑制磁性部件的弯曲，提高磁传感器的检测精度。

发明内容

本申请例示的第一发明的马达具有静止部和旋转部。所述旋转部以上下延伸的中心轴线为中心相对于所述静止部旋转。所述旋转部具有转子磁铁和传感器磁铁。所述转子磁铁在其与设置于所述静止部侧的电枢之间产生扭矩。并且，所述传感器磁铁与所述转子磁铁分开设置，所述传感器磁铁的磁极面朝向轴向。所述静止部具有机壳、基板、磁传感器和磁性部件。所述机壳在径向内侧容纳所述旋转部和所述电枢。并且，所述基板配置在所述传感器磁铁的上方。并且，磁传感器设置在所述基板的下表面，用于检测所述传感器磁铁的磁通。并且，磁性部件配置在所述基板的上表面的与所述磁传感器轴向重合的位置。所述基板和所述磁性部件在多个固定位置通过轴向的紧固而被固定。所述基板被固定在所述机壳的与轴向垂直的面。并且，在所述磁性部件的上表面设置有肋，所述肋以将一个所述固定位置的附近和其他的所述固定位置的附近连接起来的方式延伸。在所述磁性部件的下表面，在对应于所述肋的位置设置有凹部。所述磁传感器和所述凹部配置于相互不轴向重合的位置。

根据本申请例示的第一发明，通过设置在磁性部件的上表面的肋，抑制了磁性部件的弯曲。并且，设置在磁性部件的下表面的凹部配置在与磁传感器轴向不重合的位置。因此，磁铁的磁通的方向更向磁传感器侧集中。因此，提高了磁传感器的检测精度。

附图说明

图1是马达的纵剖视图。

图2是马达的纵剖视图。

图3是马达的局部纵剖视图。

图4是马达的局部俯视图。

图5是表示形成磁性部件时的状态的示意图。

图6是磁性部件的俯视图。

符号说明

1，1A马达

2，2A静止部

3，3A旋转部

9，9A中心轴线

21，21A机壳

22，22A电枢

23汇流条单元

24传感器单元

25下轴承部

26上轴承部

31轴

32转子铁心

33，33A转子磁铁

34轭

35，35A传感器磁铁

36磁铁外罩

41圆筒部件

42底部件

43盖部件

51定子铁心

52绝缘物

53线圈

61，61A电路板

62A磁传感器

63，63A，63B磁性部件

65绝缘片

71内侧磁极部

72外侧磁极部

81，81A，81B肋

82，82A凹部

621第1霍尔元件

622第2霍尔元件

631，632固定位置

634曲面部

811直线状部

812曲线状部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明例示的实施方式进行说明。另外，以下将沿着马达的中心轴线的方向作为上下方向，并相对于传感器磁铁将基板侧作为上来说明各部分的形状和位置关系。但是，这只是为了方便说明而定义了上下方向，并不限定本发明所涉及的马达在使用时的方向。

<1.一实施方式所涉及的马达>

图1是一实施方式所涉及的马达1A的局部剖视图。此马达1A具有静止部2A和旋转部3A。旋转部3A以中心轴线9A为中心相对于静止部2A旋转。

旋转部3A具有转子磁铁33A和与转子磁铁33A分开设置的传感器磁铁35A。转子磁铁33A在其与设置于静止部2A侧的电枢22A之间产生扭矩。传感器磁铁35A的磁极面朝向轴向（沿中心轴线的方向。下同）。

静止部2A具有机壳21A、电枢22A、基板61A、磁传感器62A和板状的磁性部件63A。旋转部3A以及电枢22A被容纳在机壳21A的径向（与中心轴线正交的方向。下同）内侧。并且，机壳21A具有垂直于轴向的安装面412A。基板61A直接固定在所述安装面412A。另外，基板61A也可以经其他的部件间接固定于机壳21A的安装面412A。

基板61A配置在传感器磁铁35A的上方。磁传感器62A设置在基板61A的下表面，用于检测传感器磁铁35A的磁通的多少。磁性部件63A在基板61A的上表面配置在与磁传感器62A轴向重合的位置。由于此磁性部件63A，传感器磁铁35A的磁通的方向向上侧集中。

磁性部件63A在多个固定位置，经基板61A以例如螺纹紧固的方式固定于机壳的与轴向垂直的面。通过所述固定，基板61A与磁性部件63A被轴向紧固。并且，在此马达1A中，在磁性部件63A的上表面设置有肋81A。肋81A以将一个固定位置的附近与其他固定位置的附近连接起来的方式延伸。由此，由于施加在基板61A和磁性部件63A的轴向紧固所导致的磁性部件63A的弯曲被抑制。因此，传感器磁铁35A的磁通的方向更加朝向磁传感器62A侧集中。因此，提高了磁传感器62A的检测精度。

另外，在磁性部件63A的下表面，在对应于肋81A的位置设置有凹部82A。但是，磁传感器62A和凹部82A配置在相互不轴向重合的位置。因此，由于凹部82A的影响所导致的检测精度的下降得到抑制。

<2.更具体的实施方式>

<2-1.马达的整体结构>

接下来，对本发明更具体的实施方式进行说明。

本实施方式的马达1搭载于汽车，用于产生动力转向装置的驱动力。但是，本发明的马达也可用于其他的已知用途。例如，本发明的马达也可作为汽车的其它部位、例如发动机冷却用的风扇的驱动源使用。并且，本发明的马达也可搭载于家电产品、办公设备、医疗设备等，用于产生各种驱动力。

图2是本实施方式所涉及的马达1的纵剖视图。如图2所示，马达1具有静止部2和旋转部3。静止部2固定在汽车的车身骨架。旋转部3被支撑为相对于静止部2可旋转。

本实施方式的静止部2具有机壳21、电枢22、汇流条单元23、传感器单元24、下轴承部25和上轴承部26。

机壳21具有圆筒部件41、底部件42和盖部件43。圆筒部件41是在电枢22的径向外侧沿轴向延伸的大致圆筒状的部件。电枢22、汇流条单元23、后述的转子铁心32和后述的多个转子磁铁33被容纳在圆筒部件41的径向内侧。

底部件42在电枢22的下方沿径向延展。底部件42的外周部被固定在圆筒部件41的下部。在底部件42的中央设置有用于保持下轴承部25的下环状保持部421。盖部件43在电枢22和汇流条单元23的上方沿径向延展。盖部件43的外周部被固定于圆筒部件41。在盖部件43的中央，设置有用于保持上轴承部26的上环状保持部431。并且，机壳21在上方具有开口，并由盖部件封闭开口。

电枢22具有定子铁心51、绝缘物52以及线圈53。定子铁心51例如由层压钢板形成，该层压钢板由多片电磁钢板轴向层压而成。定子铁心51具有铁心背部511和齿512。铁心背部511是圆环状的。齿从铁心背部511朝向径向内侧突出。铁心背部511被固定于机壳21的圆筒部件41的内周面。多个齿512在周向大致等间隔排列。

绝缘物52由为绝缘体的树脂形成。并且绝缘物52安装于齿512。线圈53由卷绕在绝缘物52的周围的导线构成。绝缘物52通过介于齿512和线圈53之间而防止齿512和线圈53短路。

汇流条单元23安装在电枢22的上部。汇流条单元23是用于电连接外部电源和线圈53的机构。汇流条单元23具有汇流条保持架232和4个汇流条231。4个汇流条231是圆弧状的导电体。汇流条保持架232保持4个汇流条231且为树脂制。4个汇流条231分别对应三相交流电的U相、V相、W相和地线。并且，4个汇流条231通过被汇流条保持架232保持而维持在相互分离的状态。

4个汇流条231具有多个端子233。多个端子233比汇流条保持架232的外周面朝向径向外侧突出。构成各线圈53的导线的端部被连接于对应的汇流条231的端子233。

传感器单元24是检测后述的传感器磁铁35的磁通的多少的机构。传感器单元24具有电路板61、第1霍尔元件621、第2霍尔元件622以及磁性部件63。电路板61配置在传感器磁铁35的上方。第1霍尔元件621和第2霍尔元件622是检测传感器磁铁35的磁通的多少的磁传感器。在后文中将对传感器单元24的更详细的结构进行叙述。

下轴承部25和上轴承部26是支撑旋转部3侧的轴31以使其能够旋转的机构。本实施方式的下轴承部25和上轴承部26使用经球体使外圈和内圈相对旋转的球轴承。但是，也可以使用滑动轴承或流体轴承等其它方式的轴承代替球轴承。

下轴承部25的外圈251固定在底部件42的下环状保持部421。并且，上轴承部26的外圈261固定于盖部件43的上环状保持部431。另一方面，下轴承部25和上轴承部26的内圈252、262被固定于轴31。因此，轴31被支撑为可相对于机壳21旋转。

本实施方式的旋转部3具有轴31、转子铁心32、多个转子磁铁33、轭34、传感器磁铁35和磁铁外罩36。

轴31是沿着中心轴线9上下延伸的部件。轴31被上述的下轴承部25和上轴承部26支撑，并且以中心轴线9为中心旋转。轴31具有比机壳21的盖部件43向上方突出的头部311。轭34的内周部固定于头部311。并且，轴31具有比机壳21的底部件42向下方突出的脚部312。脚部312经齿轮等动力传递机构被连接于汽车的转向装置。

转子铁心32以及多个转子磁铁33配置在电枢22的径向内侧。并且，转子铁心32以及多个转子磁铁33与轴31共同旋转。转子铁心32是被固定于轴31的部件。转子铁心32例如由轴向层压多片电磁钢板而成的层压钢板形成。多个转子磁铁33例如用粘结剂固定于转子铁心32的外周面。各转子磁铁33的径向外侧的面成为与齿512的径向内侧端面对置的磁极面。多个转子磁铁33在周向等间隔排列成N极的磁极面和S极的磁极面交替排列的状态。

另外，也可使用N极和S极被沿周向交替磁化的1个圆环状的转子磁铁来代替多个转子磁铁33。

若从外部电源经汇流条231向线圈53提供驱动电流，则在定子铁心51的多个齿512产生径向磁通。而且，通过齿512和转子磁铁33之间的磁通的作用，产生周向扭矩。这样，旋转部3相对于静止部2以中心轴线9为中心旋转。

＜2-2.关于传感器单元以及附近部位＞

图3是在传感器单元24以及传感器磁铁35的附近的、马达1的局部纵剖视图。图4是在传感器单元24以及传感器磁铁35的附近的、马达1的局部俯视图。以下参照图3和图4对传感器单元24以及传感器磁铁35附近的结构进行说明。

如图3所示，传感器磁铁35被固定在轭34的上表面。轭34由磁性体形成，且在机壳21的盖部件43的上方径向延展。轭34的内周部固定在轴31的头部311。传感器磁铁35为大致圆环状的磁铁。传感器磁铁35的上表面成为与第1霍尔元件621以及第2霍尔元件622对置的磁极面。也就是说，传感器磁铁35的磁极面朝向轴向。

磁铁外罩36被配置在传感器磁铁35的上表面侧。磁铁外罩36例如由铝等非磁性体的金属形成。传感器磁铁35的表面被轭34和磁铁外罩36所包围。因此，假设即使传感器磁铁35产生了损伤，也能够防止传感器磁铁35的碎片向外部飞散。

如图4的双点划线所示，内侧磁极部71和外侧磁极部72设置在传感器磁铁35的上表面。内侧磁极部71是圆环状的。并且，外侧磁极部72呈圆环状，且配置在比内侧磁极部71靠径向外侧的位置。在内侧磁极部71，N极711和S极712被沿周向交替磁化。在外侧磁极部72，N极721和S极722以比内侧磁极部71细的磁极距被沿周向交替磁化。

机壳21的圆筒部件41具有在盖部件43的上方朝径向内侧突出的凸状台部411。凸状台部411的上表面412在大致垂直于轴向的方向延展。并且，电路板61固定在该凸状台部411的上表面412。另外，电路板61可以如图3所示直接固定在凸状台部411的上表面412，也可以经其他的部件间接固定在凸状台部411的上表面412。

在电路板61的下表面设置有3个第1霍尔元件621和1个第2霍尔元件622。1个第2霍尔元件622配置在比第1霍尔元件621靠径向外侧的位置。3个第1霍尔元件621配置在传感器磁铁35的内侧磁极部71的上方。各第1霍尔元件621检测内侧磁极部71的磁通的多少。第2霍尔元件622配置在传感器磁铁35的外侧磁极部72的上方。第2霍尔元件622检测外侧磁极部72的磁通的多少。并且，与第1霍尔元件621以及第2霍尔元件622连接的检测电路根据来自第1霍尔元件621以及第2霍尔元件622的检测信号，检测旋转部3的旋转位置或者转速。

第1霍尔元件621以及第2霍尔元件622不检测转子磁铁33的磁通的多少，而检测传感器磁铁35的磁通的多少。传感器磁铁35与转子磁铁33分开设置，传感器磁铁35的磁极面朝向轴向。因此，与第1霍尔元件621以及第2霍尔元件622检测转子磁铁33的磁通的多少的情况相比较，所述的检测电路能够高精度地检测旋转部3的旋转位置或者转速。

并且，本实施方式用2个种类的霍尔元件621、622分别检测内侧磁极部71和外侧磁极部72。并且，内侧磁极部71和外侧磁极部72的周向的磁极距是相互不同的。由此，能够更高精度地检测旋转部3的旋转位置或者转速。

由电磁钢板形成的板状磁性部件63隔着绝缘片65安装在电路板61的上表面。磁性部件63在与中心轴线9正交的方向延展。如图4所示，磁性部件63在2个固定位置631、632被固定于电路板61。在各固定位置631、632，电路板61和磁性部件63通过作为固定部件的螺丝64被固定在凸状台部411的上表面412。也就是说，磁性部件63在2个固定位置631、632被夹持在电路板61与固定部件（螺丝64）之间进行固定。这样的话，电路板61和磁性部件63通过轴向的紧固力被牢固地机械固定。

本实施方式中，在两个固定位置631、632的周缘部，在电路板61和磁性部件63之间存在树脂制的绝缘片65。在电路板61的上表面和下表面用铜箔等导电体构成焊盘图案。绝缘片65是为了使电路板61的该焊盘图案与磁性部件63绝缘而配置的。

磁性部件63配置在与第1霍尔元件621以及第2霍尔元件622轴向重合的位置。因此，传感器磁铁35的磁通的方向向磁性部件63侧即上方集中。也就是说，从内侧磁极部71产生的磁通向第1霍尔元件621侧集中。并且，从外侧磁极部72产生的磁通向第2霍尔元件622侧集中。由此，提高了第1霍尔元件621以及第2霍尔元件622的检测精度。

并且，在磁性部件63的上表面形成有朝向上方突出的肋81。肋81以将一个固定位置631的附近和另一固定位置632的附近连接起来的方式延伸。因此，即使通过各固定位置631、632的紧固力而在磁性部件63产生了应力，也难以产生由于该应力而导致的磁性部件63的弯曲。也就是说，通过肋81抑制了磁性部件63的弯曲。

若磁性部件63的弯曲得到抑制，则传感器磁铁35的磁通的方向更向磁性部件63侧集中。也就是说，从内侧磁极部71产生的磁通更向第1霍尔元件621侧集中。并且，从外侧磁极部72产生的磁通更向第2霍尔元件622侧集中。因此，进一步提高了第1霍尔元件621以及第2霍尔元件622的检测精度。

本实施方式中，磁性部件63的肋81是由半冲裁加工形成的。因此，在磁性部件63的下表面形成了由于半冲裁加工而形成的凹部82。凹部82设置在对应于肋81的位置，即肋81的下方。并且，如图4所示，凹部82与第1霍尔元件621以及第2霍尔元件622配置在互相不轴向重合的位置。由此，使得磁性部件63的下表面中的平坦的部分位于第1霍尔元件621以及第2霍尔元件622的正上方。这样的话，能够使传感器磁铁35的磁通更向霍尔元件621、622侧集中。由此，进一步提高了第1霍尔元件621以及第2霍尔元件622的检测精度。

如图4所示，本实施方式的肋81具有曲线状部812和一对直线状部811。一对直线状部811呈直线状延伸。并且曲线状部812在一对直线状部811之间呈曲线状延伸。一对直线状部811特别在靠近固定位置631、632的两端部附近提高了磁性部件63的强度。并且，通过曲线状部812避免了第1霍尔元件621以及第2霍尔元件622与肋81轴向重合。

并且，如图4所示，本实施方式的肋81在俯视时通过第1霍尔元件621以及第2霍尔元件622之间而延伸。因此，在第1霍尔元件621的上方位置以及第2霍尔元件622的上方位置这两方能够更有效地抑制磁性部件63的弯曲。

如上所述，本实施方式利用具有肋81的磁性部件63提高了霍尔元件621、622的检测精度。因此，通过使用铁氧体磁铁等磁力弱的磁铁作为传感器磁铁35，能够在抑制传感器磁铁35的成本的同时获得高检测精度。但是，本发明的传感器磁铁也可以用钕等其他磁性材料构成。

图5是表示形成磁性部件63时的状态的示意图。本实施方式的磁性部件63通过冲裁电磁钢板而得到。如图5中的空白箭头91所示，此磁性部件63被朝下冲裁。因此，在磁性部件63的上表面的周缘部形成了由于冲裁而形成的突出部633。并且，在磁性部件63的下表面的周缘部形成了由于冲裁而形成的曲面部634。并且，磁性部件63的肋81通过半冲裁形成。如图5中的空白箭头92所示，本实施方式的肋81是被朝上进行半冲裁的。

这样的话，在磁性部件63的下表面侧不形成肋81和由于冲裁而形成的突出部633。因此，能够使磁性部件63的下表面与绝缘片65的上表面面接触。从而，能够更精密地定位磁性部件63的下表面。因此，能够使得传感器磁铁35的磁通更向霍尔元件621、622侧集中，提高霍尔元件621、622的检测精度。

＜3.变形例＞

以上，对本发明例示的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式。

图6是一变形例所涉及的磁性部件63B的俯视图。在图6的变形例中，在磁性部件63B的上表面设置有2根肋81B。这样的话，能够更加抑制磁性部件63B的弯曲。另外，设置于磁性部件的肋的数量也可以是3根以上。并且，为了更加抑制磁性部件的弯曲，也可使多个肋相互交叉且延伸地形成在磁性部件的上表面。

并且，本发明的磁性部件也可以由电磁钢板以外的磁性体形成。并且，本发明的磁性部件也可由冲裁以外的加工方法，例如切削形成。

并且，磁性部件也可利用三个以上的螺丝固定于电路板。也就是说，电路板和磁性部件也可以在三个以上的固定位置被固定。并且，电路板和磁性部件也可以用螺丝以外的固定部件来固定。例如，可以使用铆钉作为固定部件将磁性部件夹持于基板和铆钉之间进行固定。并且，也可凿密磁性部件的一部分以使其与电路板卡合，通过凿密带来的轴向的紧固力而将电路板和磁性部件相互固定。

设置在电路板的下表面的霍尔元件的数量可以如上述实施方式为4个，也可以是1到3个，或者5个以上。例如，也可在电路板的下表面设置三个第1霍尔元件和两个第2霍尔元件。并且，也可在电路板的下表面设置多个同一种类的霍尔元件。

并且，各部件的细节部位的形状也可以与本申请的各图所示的形状不同。

并且，上述实施方式以及变形例中出现的各要素只要不发生矛盾即可进行适当组合。

本发明可以利用于马达。

Claims (11)

1.一种马达，其特征在于，所述马达包括：

静止部；和

旋转部，其以上下延伸的中心轴线为中心相对于所述静止部旋转，

所述旋转部具有：

转子磁铁，其与设置在所述静止部侧的电枢之间产生扭矩；和

传感器磁铁，其与所述转子磁铁分开设置，且该传感器磁铁的磁极面朝向轴向，

所述静止部具有：

机壳，其将所述旋转部和所述电枢容纳在径向内侧；

基板，其配置在所述传感器磁铁的上方；

磁传感器，其设置在基板的下表面，且检测所述传感器磁铁的磁通的多少；和

磁性部件，其配置在所述基板的上表面的与所述磁传感器轴向重合的位置，且为板状，

所述基板和所述磁性部件在多个固定位置通过轴向的紧固而被固定，

所述基板固定于所述机壳的与轴向垂直的面，

在所述磁性部件的上表面设置有肋，所述肋以将一个所述固定位置的附近和其他所述固定位置的附近连接起来的方式延伸，

在所述磁性部件的下表面，在对应于所述肋的位置设置有凹部，

所述磁传感器和所述凹部配置在互相不轴向重合的位置。

2.根据权利要求1所述的马达，

所述传感器磁铁为铁氧体磁铁。

3.根据权利要求1所述的马达，

所述肋具有：直线状延伸的1对直线状部；和在所述1对直线状部之间曲线状延伸的曲线状部，

通过所述曲线状部避免了所述肋与所述磁传感器轴向重合。

4.根据权利要求1所述的马达，

所述磁性部件的下表面的周缘部具有由于加工时的冲裁而形成的曲面部。

5.根据权利要求1所述的马达，

所述磁性部件在所述固定位置被夹持在所述基板和固定部件之间进行固定。

6.根据权利要求5所述的马达，

所述磁性部件在所述固定位置经所述基板螺纹紧固于所述机壳的与轴向垂直的面。

7.根据权利要求1所述的马达，

所述磁性部件由电磁钢板形成。

8.根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的马达，

在所述磁性部件的上表面设置有多个所述肋。

9.根据权利要求8所述的马达，

在所述磁性部件的上表面，多个所述肋相互交叉并延伸。

10.根据权利要求1所述的马达，

所述磁传感器包括第1磁传感器和第2磁传感器，所述第2磁传感器被配置在比所述第1磁传感器靠径向外侧的位置，

所述肋在俯视时通过所述第1磁传感器和所述第2磁传感器之间而延伸。

11.根据权利要求1所述的马达，

在所述固定位置的周缘部，树脂制的片介于所述基板和所述磁性部件之间。