CN103683683B - 旋转位置传感设备 - Google Patents

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Abstract

一种旋转位置传感设备，包括旋转位置传感磁体（130）和固定构件（131）。固定构件（131）由非磁性材料制成并且固定至转子（12）的可旋转轴（120）。固定构件（131）包括多个突起（131c-131j），多个突起（131c-131j）在空间（131p）内、在第一周壁部（131a）的内周表面处径向向内地突出并且沿周向方向相继地布置，该空间（131p）由第一周壁部（131a）和底壁部（131b）限定并且保持旋转位置传感磁体（130）。

Description

旋转位置传感设备
技术领域
本公开涉及一种旋转位置传感设备。
背景技术
例如，DE102008040318A1教示了一种旋转位置传感设备，这种旋转位置传感设备感测可旋转本体的旋转位置，更具体地，这种旋转位置传感设备感测电动马达的转子的旋转位置。
该旋转位置传感设备包括旋转位置传感磁体、固定构件以及磁性传感器。旋转位置传感磁体产生用于利用磁性传感器感测转子的旋转位置的磁通。固定构件保持旋转位置传感磁体并且被构造为圆筒形杯状形式。固定构件固定至轴承的内圈，该轴承可旋转地支撑转子。固定构件包括周壁部、底壁部和突起（突脊）。周壁部被构造为圆筒形管状形式并且限定了保持有旋转位置传感磁体的空间。底壁部被构造为环形形式并且从周壁部的轴向端部径向向内地突出。底壁部与周壁部配合以限定保持有旋转位置传感磁体的该空间。突起限制旋转位置传感磁体从固定构件上脱离。突起完全绕着周壁部的内周表面沿着该内周表面沿周向地延伸。此外，突起从周壁部的内周表面径向向内地突出。旋转位置传感磁体形成在由周壁部和底壁部限定的空间中。磁性传感器放置在相应的位置处，该位置与旋转位置传感磁体的轴向端表面轴向相对。
一种完全绕着周壁部的内周表面沿着该内周表面形成突起的方法可包括压力加工过程。在突起通过压力加工过程形成的情形中，由于突起完全绕着周壁部的内周表面沿着该内周表面沿周向地延伸，因此周壁部需要与底壁部分开地形成以便相对于压力加工模安装和移除该周壁部。在该情形中，在通过压力加工过程沿着周壁部的内周表面形成突起后，底壁部需要结合至周壁部的轴向端部。因此，增加了制造步骤的数量，因而导致制造成本的增加。
一种在不需要将周壁部从底壁部上分离的情况下完全绕着周壁部的内周表面沿着该内周表面形成突起的方法可包括机加工过程（切割/刮削，这涉及材料的移除）或液压成型过程。然而，在突起通过机加工过程形成在固定构件中的情形中，处理时间是相对较长的，并且因而不能够以低成本形成固定构件。此外，在突起通过液压成型过程形成在固定构件中的情形中，需要先进的成型技术，并且因而不能够以低成本形成固定构件。
发明内容
鉴于以上情况做出本公开。因此，本公开的目的是提供一种旋转位置传感设备，该旋转位置传感设备包括固定构件以保持旋转位置传感磁体、并且能够以降低的成本制造。
根据本公开，提供一种旋转位置传感设备，其包括旋转位置传感磁体和固定构件。旋转位置传感磁体产生用于感测可旋转本体的旋转位置的磁通。固定构件由非磁性材料制成并且固定至可旋转本体的可旋转轴。固定构件包括构造成管状形式的第一周壁部以及从第一周壁部的一个轴向端部径向向内地延伸的底壁部。旋转位置传感磁体被保持在由第一周壁部和底壁部限定的空间中。固定构件包括多个突起，所述多个突起在由第一周壁部和底壁部限定且保持旋转位置传感磁体的空间内在第一周壁部的内周表面处径向向内地突出并且沿周向方向相继地布置。
附图说明
本文中描述的附图仅用于说明性目的，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1为根据本公开的实施方式的电动马达的轴向截面图；
图2为图1中示出的固定构件的轴向截面图；
图3为从图2中的凸缘部侧截取的固定构件的侧视图；
图4为从图2中的第二周壁部侧截取的固定构件的侧视图；
图5为保持旋转位置传感磁体的该实施方式的固定构件的轴向截面图；
图6为配合至可旋转轴并且保持旋转位置传感磁体的该实施方式的固定构件的轴向截面图；以及
图7为该实施方式的固定构件的修改方案的轴向截面图。
具体实施方式
将描述本公开的实施方式。在本实施方式中，本公开的旋转位置传感设备应用至安装在车辆（例如汽车）中的电动助力转向设备的电动马达上。
首先，将参照图1至6描述本实施方式的电动马达的结构。
如图1中所示，用作本公开的发电/电动机器的电动马达1包括壳体10、定子11、转子（用作可旋转本体）12、旋转位置传感设备13以及控制装置14。通常，发电/电动机器定义为用于将机械能转换为电能或将电能转换为机械能的设备。因此，虽然在本实施方式中本公开的发电电动机被实施为电动马达，但本公开的发电电动机可被实施为电动马达、发电机和马达-发电机中的任一种。
壳体10接收定子11和转子12并且可旋转地支撑转子12。在壳体10中安装有两个轴承100、101。
定子11形成磁路径（磁路）的一部分并在当预定的电流施加到定子11上时产生旋转磁场。定子11包括定子铁芯110和定子绕组111。
定子铁芯110形成磁路径（磁路）的一部分并保持定子绕组111。定子铁芯110被构造为圆筒形管状形式并且由磁性金属材料制成。定子铁芯110包括多个凹槽。凹槽轴向延伸穿过该定子铁芯110并且在周向方向上被布置为一个接在另一个之后（相继地布置）。定子铁芯110固定至壳体10的内周表面。
当预定的电流施加到定子绕组111上时，产生旋转磁场。定子绕组111被接收并保持在定子铁芯110的凹槽中。
转子12形成磁路径（磁路）的一部分并且产生磁通。转子12在由定子11产生的旋转磁场的存在下产生旋转力。转子12包括可旋转轴120、转子铁芯121以及永磁体122。
可旋转轴120被构造为圆柱形形式（更具体地，被构造为圆柱形杆形式）并且由非磁性金属材料制成。可旋转轴120通过轴承100、101由壳体10可旋转地支撑。
转子铁芯121形成磁路径（磁路）的一部分并且保持永磁体122。转子铁芯121被构造为圆柱形形式并且由磁性金属材料制成。转子铁芯121固定至可旋转轴120并且由壳体10可旋转地支撑以使得转子铁芯121的外周表面与定子铁芯110的内周表面径向相对。
永磁体122被构造为弧形板形式并且产生磁通以产生旋转力。永磁体122固定至转子铁芯121的外周表面。
旋转位置传感设备13为感测转子12的旋转位置的设备。旋转位置传感设备13包括旋转位置传感磁体130、固定构件（也称作固定元件）131以及磁性传感器132。
旋转位置传感磁体130被构造为圆形盘板形式并且产生用于利用磁性传感器132感测转子12的旋转位置的磁通。具体地，旋转位置传感磁体130为结合/粘结磁体，其包括即包含树脂材料和磁性材料（例如，磁粉、磁颗粒）。
固定构件131被构造为圆筒形管状形式并且由非磁性金属材料制成。固定构件131作为单个的一体部件（一个一体部件）由非磁性金属材料无缝地且一体地形成。固定构件131保持旋转位置传感磁体130并且固定至转子12的可旋转轴120。如图2至4中所示，固定构件131包括第一周壁部131a、底壁部131b、多个突起131c-131j、凸缘部131k以及第二周壁部131l。
第一周壁部131a被构造为圆筒形管状形式，该圆筒形管状形式在其中限定有空间131p。空间131p保持旋转位置传感磁体130。
底壁部131b被构造为环形形式（环状形式）。底壁部131b从第一周壁部131a的一个轴向端部径向向内地延伸。底壁部131b与第一周壁部131a配合地限定了空间131p，用以将旋转位置传感磁体130保持在该空间131p中。
设置突起131c-131j以限制旋转位置传感磁体130从固定构件131上脱离。突起131c-131j在第一周壁部131a的内周表面处径向向内地突出。突起131c-131j彼此间隔开并且在第一周壁部131a的内周表面处在周向方向上相继地布置。更具体地说，突起131c-131j在第一周壁部131a的内周表面中在周向方向上以大体相等的间隔、在与底壁部131b轴向间隔开的相应的轴向位置处相继地布置。进一步具体而言，突起（在该实例中为八个突起）131c-131j在周向方向上以大约45度的间隔相继地布置。突起131c-131j中的每一个通过借助压力加工过程对第一周壁部131a的内周表面的相应的部分进行压缩（即，压缩操作）而形成。具体地，第一周壁部131a的内周表面的相应的部分通过相应的模或工具从凸缘部131k侧朝着第二周壁部131l侧在轴向方向上被部分地压缩，以使得第一周壁部131a的内周表面的相应的部分朝着中心轴线O径向向内地突出。因此，在本实施方式中，突起131c-131j形成为轴向地被压缩的突起，其被轴向地压缩以从第一周壁部131a的内周表面径向向内地突出。
凸缘部131k被构造为环形形式（环状形式）并且从第一周壁部131a的另一轴向端部径向向外地突出，该另一轴向端部与第一周壁部131a和底壁部131b的上述一个轴向端部轴向相反。
第二周壁部131l被构造为圆筒形管状形式并且从底壁部131b的与第一周壁部131a相反的轴向侧延伸。第二周壁部131l大体与第一周壁部131a同轴。第二周壁部131l配合至转子12的可旋转轴120。第二周壁部131l的壁厚（板壁厚度）大体等于第一周壁部131a的壁厚。此外，在该特定的实例中，固定构件131的壁厚在整个固定构件131上是大体均匀的，如图2中所示。即，底壁部131b的壁厚、凸缘部131k的壁厚、第一周壁部131a的壁厚以及第二周壁部131l的壁厚彼此大体相等。第二周壁部131l包括多个隆起部131m-131o。
隆起部131m-131o彼此间隔开并且在第二周壁部131l中在周向方向上相继地布置。每个隆起部131m-131o在隆起部131m-131o和可旋转轴120之间形成径向间隙G。每个隆起部131m-131o从第二周壁部131l的与底壁部131b轴向相反的一个轴向端轴向地延伸至第二周壁部131l的轴向中央部分。
固定构件131在上述的固定构件131的每个相应部分成形（构造）后、即在固定构件131的金属成型后退火。此后，如图5中所示，旋转位置传感磁体130通过注射模制而形成在由固定构件131的第一周壁部131a和底壁部131b限定的空间131p中，以使得突起131c-131j被插入模制到旋转位置传感磁体130中。接着，如图6中所示，将第二周壁部131l配合到可旋转轴120的轴向端部。此时，在由第二周壁部131l、旋转位置传感磁体130以及可旋转轴120限定的空间131q中的空气被压缩，以使得应力可能会施加到旋转位置传感磁体130上。然而，在该空间131q中的空气有利地通过隆起部131m-131o（更具体地，通过径向间隙G）从空间131q排出，以使得能够限制或减缓施加到旋转位置传感磁体130上的应力。
图1的磁性传感器132为感测由旋转位置传感磁体130产生的磁通的元件。磁性传感器132布置在与旋转位置传感磁体130的轴向端表面轴向相对的位置处。
控制装置14基于旋转位置传感设备13的感测结果控制流动通过定子绕组111的电流，以在可旋转轴120处施加旋转力。控制装置14包括控制电路板140、驱动电路板141和盖142。
控制电路板140为具有包括微计算机的控制电路的电路板。控制电路板140的控制电路基于旋转位置传感设备13的感测结果产生控制信号。控制电路板140与旋转位置传感磁体130轴向间隔开并且通过螺栓固定至壳体10。磁性传感器132安装至控制电路板140的与旋转位置传感磁体130相对的表面，以使得磁性传感器132放置在与旋转位置传感磁体130的轴向端表面相对的相应位置处。
驱动电路板141为具有包括功率/电力晶体管的驱动电路的电路板。驱动电路板141的驱动电路基于由控制电路板140产生的控制信号控制在定子绕组111中流动的电流。驱动电路板141与控制电路板140轴向间隔开并且通过螺栓固定至控制电路板140。此外，驱动电路板141通过连接器连接至控制电路板140。
盖142被构造为杯状形式并且覆盖控制电路板140和驱动电路板141。盖142在该盖142覆盖控制电路板140和驱动电路板141的状态下固定至壳体10。
接下来，将描述本实施方式的优点。
根据本实施方式，固定构件131包括在空间131p内形成在第一周壁部131a的内周表面中的突起131c-131j，空间131p由第一周壁部131a和底壁部131b限定并且保持旋转位置传感磁体130。突起131c-131j在第一周壁部131a的内周表面中形成为使得突起131c-131j彼此间隔开并且在周向方向上相继地布置。因此，在通过借助压力加工过程对第一周壁部131a的内周表面的相应的部分进行压缩来形成每个突起131c-131j的时候，能够通过使用周向间隙将固定构件131安装至相应的模和从相应的模上移除，周向间隙中的每一个通过突起131c-131j中相应的相邻两个突起而形成。因此，突起131c-131j能够在不需要将第一周壁部131a与固定构件131的其余部分（即，底壁部131b和第二周壁部131l）分离的情况下形成。本实施方式的形成突起131c-131j的过程不需要使用机加工过程（切割/刮削，这涉及金属材料的移除）或液压成型过程，这两种过程都引起增加制造成本。因此，在感测电动马达1的旋转转子12的旋转位置的旋转位置传感设备13中，能够以低成本制造保持旋转位置传感磁体130的固定构件131。
根据本实施方式，突起131c-131j在第一周壁部131a的内周表面中形成在与底壁部131b轴向间隔开的相应的轴向位置处。因此，在每个突起131c-131j在通过借助压力加工过程对第一周壁部131a的内周表面的相应的部分进行压缩而形成的情形中，能够将相应的模可靠地放置在突起131c-131j所形成的相应的轴向位置的底壁部侧处。因此，能够可靠地形成突起131c-131j。
根据本实施方式，突起131c-131j在第一周壁部131a的内周表面中形成为使得突起131c-131j在周向方向上以大体相等的间隔相继地布置。因此，施加至旋转位置传感磁体130的应力能够在周向方向上大体均匀地分布在旋转位置传感磁体130上。结果，能够限制由应力集中引起的旋转位置传感磁体130的损坏的发生。
根据本实施方式，固定构件131由金属材料制成，并且突起131c-131j中的每一个通过借助压力加工过程对第一周壁部131a的内周表面的相应的部分进行压缩而形成在第一周壁部131a的内周表面中。因此，能够以低成本制造固定构件131。
在本实施方式中，固定构件131包括第二周壁部131l，第二周壁部131l被构造为管状形式并且配合到转子12的可旋转轴120。在将第二周壁部131l配合到可旋转轴120的轴向端部的时候，在由第二周壁部131l、旋转位置传感磁体130和可旋转轴120限定的空间131q中的空气被压缩，以使得可能会有应力施加到旋转位置传感磁体130上。然而，隆起部131m-131o在第二周壁部131l中分别形成在三个周向位置处，并且隆起部131m-131o中的每一个在隆起部131m-131o和可旋转轴120之间形成径向间隙G。因此，在将第二周壁部131l配合至可旋转轴120的轴向端部时，在该空间131q中的空气能够通过隆起部131m-131o（更具体地，通过径向间隙G）从空间131q中排出。因此，能够限制或减缓施加至旋转位置传感磁体130的应力。
在本实施方式中，固定构件131包括凸缘部131k，凸缘部131k被构造为环形形式并且从第一周壁部131a的与底壁部131b轴向相反的另一轴向端部径向向外地突出。因而，能够增加第一周壁部131a的强度（或刚度）。结果，能够限制由于突起131c-131j的成型和/或旋转位置传感磁体130的注射模制而引起的第一周壁部131a的变形。
根据本实施方式，固定构件131由金属材料制成并且在固定构件131的成形后（金属成型）之后进行退火。因此，能够移除由固定构件131的每个相应的部分的成形而引起的残余应力。因此，例如，能够限制在使用电动马达1的过程中固定构件131的断裂。
根据本实施方式，旋转位置传感磁体130为结合磁体，其包括树脂材料并且通过在由第一周壁部131a和底壁部131b限定的空间131p中进行注射模制而形成。因而，突起131c-131j能够可靠地夹住即能够可靠地保持旋转位置传感磁体130。因此，能够可靠地限制旋转位置传感磁体130从固定构件131上脱离。
现在，将描述上述实施方式的修改方案。
在上述实施方式中，第二周壁部131l的壁厚与第一周壁部131a的壁厚大体相同。然而，本公开不限于为该构造。具体地，如图7中所示，第二周壁部131l的壁厚可被设定为大于第一周壁部131a的壁厚。在该情形中，能够增加固定构件131对于可旋转轴120的装配强度。
此外，在上述实施方式中，每个突起131c-131j通过借助压力加工过程对第一周壁部131a的内周表面的相应的部分进行压缩（压缩操作）而形成。然而，形成突起131c-131j的方法不限于为该方法。例如，每个突起131c-131j可为通过部分地切割（或切片或切削）第一周壁部131a的内周表面的相应的部分并将其径向向内地弯折为从内周表面径向向内突出的翅片或翼片（切削的翅片或翼片）的形式而形成的弯折的突起。即使是在这种情形中，也能够以低成本制造固定构件131。
在上述实施方式中，固定构件131包括八个突起131c-131j。然而，突起131c-131j的数量不限于为八个。即，仅要求具有多于一个的突起（多个突起）131c-131j。
另外，在上述实施方式中，在第二周壁部131l中，分别在三个周向位置处形成有三个隆起部131m-131o。然而，隆起部131m-131o的数量不限于为三个。即，仅要求在第二周壁部131l中具有至少一个隆起部（即，一个或多个隆起部）131m-131o。
本领域技术人员将容易地想到另外的优点和修改方案。因此本公开从它的更广泛意义上而言不限于这些被示出并描述的具体的细节、代表性设备以及说明性示例。

Claims (14)

1.一种旋转位置传感设备，包括：
旋转位置传感磁体(130)，所述旋转位置传感磁体(130)产生用于感测可旋转本体(12)的旋转位置的磁通；以及
固定构件(131)，所述固定构件(131)由非磁性材料制成并且固定至所述可旋转本体(12)的可旋转轴(120)，其中：
所述固定构件(131)包括第一周壁部(131a)和底壁部(131b)，所述第一周壁部(131a)构造成管状形式，所述底壁部(131b)从所述第一周壁部(131a)的一个轴向端部径向向内地延伸；
所述旋转位置传感磁体(130)被保持在由所述第一周壁部(131a)和所述底壁部(131b)限定的空间(131p)中；
所述固定构件(131)包括多个突起(131c-131j)，所述多个突起(131c-131j)在由所述第一周壁部(131a)和所述底壁部(131b)限定且保持所述旋转位置传感磁体(130)的所述空间(131p)内、在所述第一周壁部(131a)的内周表面处径向向内地突出并且沿周向方向相继地布置；并且
所述多个突起(131c-131j)中的每一个夹至所述旋转位置传感磁体(130)中，以限制所述旋转位置传感磁体(130)沿周向方向和轴向方向相对于所述固定构件(131)的运动。
2.根据权利要求1所述的旋转位置传感设备，其中，所述多个突起(131c-131j)在与所述底壁部(131b)轴向地间隔开的轴向位置处形成于所述第一周壁部(131a)的所述内周表面。
3.根据权利要求1所述的旋转位置传感设备，其中，所述多个突起(131c-131j)沿周向方向以大体相等的间隔相继地布置于所述第一周壁部(131a)的所述内周表面。
4.根据权利要1至3中任一项所述的旋转位置传感设备，其中：
所述固定构件(131)的所述非磁性材料为非磁性金属材料；并且
所述多个突起(131c-131j)中的每一个通过压缩所述第一周壁部(131a)的所述内周表面的相应部分、或者通过部分地切割且径向向内地弯折所述第一周壁部(131a)的所述内周表面的相应部分而形成。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转位置传感设备，其中：
所述固定构件(131)包括第二周壁部(131l)，所述第二周壁部(131l)构造成管状形式并且配合至所述可旋转本体(12)的所述可旋转轴(120)；并且
所述第二周壁部(131l)包括至少一个隆起部(131m-131o)，所述至少一个隆起部(131m-131o)在所述至少一个隆起部(131m-131o)与所述可旋转轴(120)之间形成径向间隙(G)。
6.根据权利要求5所述的旋转位置传感设备，其中，所述第二周壁部(131l)的壁厚大于所述第一周壁部(131a)的壁厚。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转位置传感设备，其中，所述固定构件(131)包括凸缘部(131k)，所述凸缘部(131k)构造成环形形式并且从所述第一周壁部(131a)的另一轴向端部径向向外地突出，所述另一轴向端部与所述第一周壁部(131a)和所述底壁部(131b)的所述一个轴向端部轴向地相反。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转位置传感设备，其中：
所述固定构件(131)的所述非磁性材料为非磁性金属材料；并且
所述固定构件(131)在所述固定构件(131)的金属成型之后进行退火。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转位置传感设备，其中，所述旋转位置传感磁体(130)为结合磁体，所述结合磁体包括树脂材料并且在由所述第一周壁部(131a)和所述底壁部(131b)限定的所述空间(131p)中被注射模制。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转位置传感设备，其中，所述可旋转本体(12)为发电/电动机器(1)的转子。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转位置传感设备，其中：
所述旋转位置传感磁体(130)包含树脂材料；
所述固定构件(131)的所述非磁性材料为非磁性金属材料；
所述固定构件(131)由所述非磁性金属材料无缝地且一体地形成；并且
所述多个突起(131c-131j)插入模制至所述旋转位置传感磁体(130)中。
12.根据权利要求11所述的旋转位置传感设备，其中，所述固定构件(131)的壁厚在整个所述固定构件(131)上大体均匀。
13.根据权利要求11所述的旋转位置传感设备，其中，所述多个突起(131c-131j)为多个轴向地压缩的突起，所述多个轴向地压缩的突起中的每一个被轴向地压缩以从所述第一周壁部(131a)的所述内周表面径向向内地突出。
14.根据权利要求11所述的旋转位置传感设备，其中，所述多个突起(131c-131j)为多个弯折的突起，所述多个弯折的突起中的每一个被部分地切割且从所述第一周壁部(131a)的所述内周表面径向向内地弯折。
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