CN104380582B - 用于安装无刷电机的传感器基板的方法与结构 - Google Patents

用于安装无刷电机的传感器基板的方法与结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于安装无刷电机的传感器基板的方法与结构，其中在转子的永磁体附近布置旋转检测元件，并且可使用简单的方法牢固地安装传感器基板，其由此不需要拉长转子的永磁体在轴方向上的尺寸。在本发明中，在定子芯(20)上形成用于使定子线圈的绕制位置与外部绝缘的绝缘部件，其中，在所述定子芯(20)的内周面侧以预定间隔设置有放射状布置的极齿部(20b)；隔着所述绝缘部件，将定子线圈绕制在所述极齿部的周围；在所述绝缘部件的所述极齿部的前缘上设置用于防止所述定子线圈的脱落的挡壁(83)；在所述挡壁(83)的内周面侧形成基台部(84)；将所述传感器基板(9)布置在所述基台部(84)上，其中所述传感器基板安装有用于检测在转子(3)上设置的永磁体(30)的位置的位置检测元件；并且将用于锁定所述传感器基板(9)的锁定部设置到所述基台部(84)中的一些基台部，以防止所述传感器基板(9)在轴向上的脱落。

Description

用于安装无刷电机的传感器基板的方法与结构
技术领域
本发明涉及用于安装无刷电机的传感器基板的方法与结构。更具体地，本发明涉及具备诸如霍尔集成电路(Hallintegratedcircuit，HallIC)之类的位置检测元件的无刷电机，并且尤其涉及用于将具备位置检测元件的印刷电路板(例如传感器基板)安装在线圈端部的内径侧上以缩小轴向上的尺寸的方法与结构。
背景技术
通常，无刷电机包括具备永磁体的转子以及设置在定子侧上的用于检测转子的永磁体的磁极位置的旋转位置检测元件(例如，霍尔IC)。近年来，市场越来越强烈地需要减小电机的厚度与大小，并且这对于无刷电机来说亦是如此。在减小无刷电机的厚度时，诸如霍尔IC之类的旋转位置检测元件的布置位置与布置方法以及固定强度的等级是重要因素。在专利文献1与专利文献2的发明中，将其上设置有旋转检测元件的印刷电路板布置成使得该印刷电路板被安装在定子绕组的线圈端部，因此旋转检测元件可能远离转子的永磁体，这可能导致在检测磁极时出现问题。专利文献1与专利文献2试图通过使用转子的在轴向上长的永磁体和磁性部来解决该问题。专利文献3披露了用于固定印刷电路板的方法。在专利文献3中，使由热塑材料构成的销穿过通孔(其形成为贯穿印刷电路板)，并接着通过利用夹具使销的梢端热变形来固定印刷电路板。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本特开平第09(1997)-308208A号公报
专利文献2：日本特开平第2000-041371A号公报
专利文献3：日本特开平第07(1995)-298575A号公报
发明内容
技术问题
然而，在专利文献1与2中，因为使用了在轴向上长的转子的永磁体以及磁性部，所以存在着诸如电机的轴向尺寸可能长以及永磁体及磁性部需要额外的材料成本之类的问题。此外，在专利文献3的使销的端部热变形以固定印刷电路板的方法中，由于该方法需要新的额外的步骤，所以存在着需要大的空间以及额外的劳动和时间之类的问题。
本发明的目的是提供一种安装无刷电机的传感器基板的方法及结构，其中，在转子的永磁体附近布置有旋转检测元件，并且能够用简单的方法来牢固地安装传感器基板，并由此无需将转子的永磁体在轴向上的尺寸拉长。
技术方案
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，在无刷电机的传感器基板的安装方法中，在定子芯上形成用于使定子线圈的绕制位置与外部绝缘的绝缘部件，其中，在所述定子芯的内周面侧以预定间隔设置有放射状布置的极齿部；隔着所述绝缘部件，将定子线圈绕制在所述极齿部的周围；在所述绝缘部件的所述极齿部的前缘上设置用于防止所述定子线圈的脱落的挡壁；在所述挡壁的内周面侧形成基台部；将所述传感器基板布置在所述基台部上，其中所述传感器基板安装有用于检测在转子上设置的永磁体的位置的位置检测元件；并且将用于锁定所述传感器基板的锁定部设置到所述基台部中的一些基台部，以防止所述传感器基板在轴向上的脱落。
此外，根据本发明的一个方面，在用于安装无刷电机的传感器基板的方法中，在定子芯的两侧形成由绝缘部件构成的定子罩，其中在所述定子芯的内周面侧以预定间隔设置有放射状布置的极齿部；隔着所述定子罩，将定子线圈绕制在所述极齿部的周围；在所述定子罩的所述极齿部的前缘上设置用于防止所述定子线圈的脱落的挡壁；在所述挡壁的内周面侧形成基台部；将所述传感器基板布置在所述基台部上，其中所述传感器基板安装有用于检测在转子上设置的永磁体的位置的位置检测传感器；并且将用于锁定所述传感器基板的锁定部设置到所述基台部中的一些基台部，以防止所述传感器基板在轴向上的脱落。
此外，根据本发明的一个方面，在用于安装无刷电机的传感器基板的方法中，将所述锁定部设置在与所述挡壁隔开预定距离的位置处，并且在所述锁定部与所述挡壁的间隙中设置保持部件以防止所述传感器基板从所述锁定部脱落，其中所述保持部件通过保持所述锁定部的背面来限制所述锁定部在径向上的移动。
此外，根据本发明的一个方面，在用于安装无刷电机的传感器基板的方法中，在所述锁定部与所述挡壁之间的所述间隙中，通过利用线圈端部罩的内径侧的圆筒部来限制所述锁定部的移动，其中，所述线圈端部罩包覆所述定子线圈。
此外，根据本发明的另一方面，用于安装无刷电机的传感器基板的结构包括：所述无刷电机，其包括转子和位置检测元件，所述转子同心地布置在定子的轴线上，所述位置检测元件用于检测所述转子上设置的永磁体的位置。在该结构中，在所述定子的定子芯的内周面侧，沿周向以预定间隔设置有放射状布置的极齿部；在每个所述极齿部的除至少内表面之外的表面上形成有用于将定子线圈的绕制位置与外部绝缘的绝缘部件；设置有挡壁，所述挡壁从所述绝缘部件的所述极齿部的罩部的前缘轴向地突出，以防止在所述极齿部的所述罩部周围绕制的所述定子线圈的脱落；形成有基台部，所述基台部从所述挡壁的内表面侧朝向中心轴线延伸；在所述基台部上布置有在轴向上与所述转子上设置的所述永磁体面对的所述传感器基板，所述传感器基板安装有位置检测元件；并且在所述基台部上设置有用于防止所述传感器基板在轴向上的脱落的锁定部。
此外，根据本发明的又一方面，用于安装无刷电机的传感器基板的结构包括：所述无刷电机，其包括转子和位置检测元件，所述转子同心地布置在定子的轴线上，所述位置检测元件用于检测所述转子上设置的永磁体的位置。在该结构中，在所述定子的定子芯的内周面侧，沿周向以预定间隔设置有放射状布置的极齿部；在每个所述极齿部的两端部处形成有用于将定子线圈的绕制位置与外部绝缘的定子罩，所述定子罩位于所述极齿部的除至少内表面之外的表面上；设置有挡壁，所述挡壁从所述定子罩的所述极齿部的罩部的前缘轴向地突出，以防止在所述极齿部的所述罩部周围绕制的所述定子线圈的脱落；形成有基台部，所述基台部从所述挡壁的内表面侧朝向中心轴线延伸；在所述基台部上布置有在轴向上与所述转子上设置的所述永磁体面对的所述传感器基板，所述传感器基板安装有位置检测元件；并且在所述基台部上设置有用于防止所述传感器基板在轴向上的脱落的锁定部。
此外，根据本发明的再一方面，在用于安装无刷电机的传感器基板的结构中，设置有从所述基台部沿轴向突出的定位销；所述传感器基板设置有与所述定位销配合的凹部；设置有从所述基台部沿轴向突出的作为所述锁定部的爪部，所述爪部与所述传感器基板配合；并且在所述爪部的背部布置有用于防止所述爪部的脱离的保持部件。
此外，根据本发明的再一方面，所述保持部件布置在所述爪部与所述挡壁之间形成的间隙部中。
此外，根据本发明的再一方面，设置有线圈端部罩，所述线圈端部罩在所述定子的所述定子线圈的两端包覆所述定子线圈，并且所述线圈端部罩的内径侧圆筒部作为所述保持部件插入到所述间隙部中。
技术效果
根据本发明，因为将诸如霍尔IC之类的检测元件布置在转子的永磁体附近，并由此能够牢固地安装传感器基板，不需要拉长转子的磁体在轴向上的尺寸或无需为传感器提供磁体，因此能够缩短电机在轴向上的长度，从而能够提供薄的无刷电机。
附图说明
图1是本发明实施的无刷电机的分解图。
图2是示出根据本发明的用于安装传感器基板的方法与结构将传感器基板安装到定子罩上的状态的图。
图3是示出根据本发明的用于安装传感器基板的方法与结构安装线圈端部罩的状态的图。
图4是沿图3的A-A所截的横截面图，其示出定子罩的爪部与线圈端部罩的组装状态。
图5是沿图3的B-B所截的横截面图。
图6是示出定子罩的立体图。
图7是示出定子罩的间隙部与线圈端部罩的厚度之间的关系的部分截面图。
具体实施方式
下面，将参照图1至图7来详细说明本发明的实施例。
参照作为无刷电机的分解图的图1，无刷电机1由定子2、布置在定子2的轴线上的转子3、组装在定子2的一侧的引线夹固板4、组装在定子2的两侧的成对的线圈端部罩51及52、以及组装在线圈端部罩51及52的更外侧的托架6及凸缘7构成，且这些部件组装在一起。无刷电机1的电机外壳由托架6、凸缘7以及定子2的外表面构成。
参照图2，无刷电机1的定子2包括定子芯20、成对的定子罩(也称作“绝缘体”)81及82、以及定子线圈21，其中，定子芯20包括形成在轭部20a的内侧的极齿部20b以及形成在极齿部20b之间的槽20c，轭部20a形成在极齿部20b的周边且包括通过对诸如硅钢板之类的钢板进行压制而制造的并层叠在一起的薄的穿孔钢板，成对的定子罩81及82从定子芯20的两侧组装并将轭部20a的内表面与极齿部20b的除内表面之外的周边绝缘，并且定子线圈21绕制在定子罩81及82的极齿部20b的周围。
转子3同心地布置在定子2的轴线上，并且永磁体30以预定间隔设置在转子3的周面上。
图6示出定子罩81。例如，定子罩81是由通过注塑成型法(injectionmolding)成型的树脂材料制备的绝缘部件。具有倒U形横截面的极齿部罩部82沿圆周方向以预定间隔位于环形的环部81的内表面上并放射状延伸。成对的定子罩81及82从上下组装，从而在两侧包覆并夹持定子2，并且特别地将极齿部20b周边及轭部20a内侧与外部绝缘。定子线圈21是通过线圈绕线机在包覆极齿部20b周边的极齿部罩部82的外侧周围卷绕而成。梯形的挡壁83沿轴向从至少一个定子罩81的极齿部罩部82的内径侧朝向外侧突出，以防止定子线圈21的脱落。在设置在极齿部罩部82上的挡壁83的内表面侧上形成有基台部84，基台部84是从极齿部罩部82朝向中心轴线突出的突出部。设置在极齿部罩部82的挡壁83的上部上的基台部84在整体上形成了大体上呈环形的基台部，并且在基台部84上安装有弧形的传感器基板9。
参照图2和图4，传感器基板9包括大体上呈环形的印刷电路板90，在印刷电路板90上以与用于控制电机的其它电子部件分离的方式组装有诸如霍尔IC之类的旋转位置检测元件。在印刷电路板90上，预定数量的切口91形成在周边部中，并且多个定位凹部92形成在板面的周边上的预定位置处。
参照图6至图7，爪部85以及(例如一个以上的)销86沿轴向从一些(例如，三个以上)基台部84突出，以作为锁定部。通过使爪部85与切口91配合并且使销86与定位凹部92配合来防止定子线圈21的脱落，并由此将传感器基板9定位并固定在周边上。在其上设置有爪部85的每个基台部84上设置有低一阶的阶梯部84a，并且爪部85竖立在阶梯部84a上以确保爪部85的轴部85a的足够长度。在爪部85与挡壁83之间设置有预定的间隙部87，并且至少一个线圈端部罩51的内圆筒部51组装到间隙部87中。参照图3至图5，在线圈端部罩51与52中，内圆筒部51设置在环形的盖部50的内周侧，并且外圆筒部52设置在环形的盖部50的周边侧。在外圆筒部52中，设置于外圆筒部52的前缘内侧上的爪部52a组装到突起部81a(其设置在定子罩81及82的环部81的外表面上)，以将线圈端部罩51及52组装到定子罩81及82。
在引线夹固板4中，多个引线出口孔41形成在环形板40上。从引线出口孔41中抽出用于连接的引线。通过设置在板40的周边上的爪部42将引线夹固板4组装到至少一个定子罩(即定子罩81)。
在设置在无刷电机1的外端部上的托架6及凸缘7的四个角处形成有螺栓孔6a及7a，并且托架6及凸缘7与穿过螺栓孔6a与7a的螺栓60一体地固定在一起。此外，螺栓60穿过设置在定子2的四个角处的螺栓孔2a以共同地将定子2固定在托架6与凸缘7之间。
托架6及凸缘7分别包括设置在用于插入转子3的输出轴3a的通孔中的内置轴承(未示出)，以旋转地支撑转子3的输出轴3a。
包含成捆的电力电缆和信号电缆的外部电缆61从托架6中抽出，以用于与控制单元之类的部件的连接。连接器62与63是用于与控制单元等的连接的连接器。
电缆夹64组装到与托架6一体地形成的半夹部64a，并保持外部电缆61。
下面将说明上述传感器基板的安装方法。将传感器基板9组装到在定子罩81与82中的一者上设置的基台部84上，其中定子罩81及82组装到定子芯20。在组装传感器基板9时，将销86对准传感器基板9的定位凹部92，然后使作为锁定部的爪部85与切口91配合，并且接着将传感器基板9压入。以上述方式将销86插入到定位凹部92中来定位传感器基板9，并且由于爪部85的弹性力使爪部85与切口91配合，并由此将传感器基板9固定。接着，将线圈端部罩51以及52组装到定子罩81以及82上，使外圆筒部52的前缘上的爪部52a与定子罩81及82的环形部81的外表面上的突起部81a配合，以将线圈端部罩51及52组装到定子罩81及82。在这种结构中，线圈端部罩51及52中的一者(即，内圆筒部51)布置在爪部85与挡壁83之间的间隙部87中，以作为用于保持爪部85的背面的保持部件，并因此限制可能有径向上的偏离引起的爪部85从传感器基板9的切口91的脱落。参照图7，设置爪部85的宽度L1以及内圆筒部51的厚度L2，使得宽度L1与厚度L2的和大于间隙部87的宽度L3，并由此防止爪部85的脱落。如上所述，能够通过爪部85将传感器基板9保持在设定位置处，并因此能够防止传感器基板9沿着轴方向从基台部84脱落。
注意，本发明并不限于上述实施例，并且也可通过使用由树脂模具一体成型的定子芯20来形成与定子罩81及82等同的绝缘结构，从而代替从两侧组装到定子芯20并用于将形成在轭部20a内侧中的极齿部20b的周边绝缘的成对的定子罩81及82。
此外，可根据需要自由地设定在传感器基板9上设置的定位凹部92与切口91的数目，并且可自由地设定在定子罩81及82上设置的爪部85以及销86的数目使得它们适合传感器基板9的结构。此外，可以将在基板表面上简单地钻出的用作定位凹部92。此外，线圈端部罩51及52的内圆筒部51并不总是必需的，并且可以使用不同于内圆筒部51且能够防止爪部85的脱落的部件。如上所述，毫无疑问，在本发明的范围内，只要不改变本发明的精神，可以通过适当的变更或修改来实施本发明。
参考符号列表
1无刷电机2定子
3转子4引线夹固板
51、52线圈端部罩6托架
7凸缘81、82定子罩
9传感器基板20定子芯
20b极齿部20c槽
21定子线圈30永磁体
51内圆筒部82极齿部罩部
83挡壁84基台部
85爪部86销
91切口92定位凹部

Claims (10)

1.一种用于安装无刷电机的传感器基板的方法，
在定子芯上形成用于使定子线圈的绕制位置与外部绝缘的绝缘部件，其中在所述定子芯的内周面侧以预定间隔设置有放射状布置的极齿部，
隔着所述绝缘部件，将定子线圈绕制在所述极齿部的周围，
在所述绝缘部件的所述极齿部的前缘上设置用于防止所述定子线圈的脱落的挡壁，
在所述挡壁的内周面侧形成基台部，
将所述传感器基板布置在所述基台部上，其中所述传感器基板安装有用于检测在转子上设置的永磁体的位置的位置检测元件，并且
将用于锁定所述传感器基板的锁定部设置到所述基台部中的一些基台部，以防止所述传感器基板在轴向上的脱落，
将所述锁定部设置在与所述挡壁隔开预定距离的位置处，并且
在所述锁定部与所述挡壁的间隙中设置保持部件以防止所述传感器基板从所述锁定部脱落，其中所述保持部件通过保持所述锁定部的背面来限制所述锁定部在径向上的移动。
2.根据权利要求1所述的用于安装无刷电机的传感器基板的方法，
在所述锁定部与所述挡壁之间的所述间隙中，通过利用线圈端部罩的内径侧的圆筒部来限制所述锁定部的移动，其中，所述线圈端部罩包覆所述定子线圈。
3.一种用于安装无刷电机的传感器基板的方法，
在定子芯的两侧形成由绝缘部件构成的定子罩，其中在所述定子芯的内周面侧以预定间隔设置有放射状布置的极齿部，
隔着所述定子罩，将定子线圈绕制在所述极齿部的周围，
在所述定子罩的所述极齿部的前缘上设置用于防止所述定子线圈的脱落的挡壁，
在所述挡壁的内周面侧形成基台部，
将所述传感器基板布置在所述基台部上，其中所述传感器基板安装有用于检测在转子上设置的永磁体的位置的位置检测传感器，并且
将用于锁定所述传感器基板的锁定部设置到所述基台部中的一些基台部，以防止所述传感器基板在轴向上的脱落，
将所述锁定部设置在与所述挡壁隔开预定距离的位置处，并且
在所述锁定部与所述挡壁的间隙中设置保持部件以防止所述传感器基板从所述锁定部脱落，其中所述保持部件通过保持所述锁定部的背面来限制所述锁定部在径向上的移动。
4.根据权利要求3所述的用于安装无刷电机的传感器基板的方法，
在所述锁定部与所述挡壁之间的所述间隙中，通过利用线圈端部罩的内径侧的圆筒部来限制所述锁定部的移动，其中，所述线圈端部罩包覆所述定子线圈。
5.一种用于安装无刷电机的传感器基板的结构，其包括：
所述无刷电机，其包括转子和位置检测元件，所述转子同心地布置在定子的轴线上，所述位置检测元件用于检测所述转子上设置的永磁体的位置，
其中，在所述定子的定子芯的内周面侧，沿周向以预定间隔设置有放射状布置的极齿部，
其中，在每个所述极齿部的除至少内表面之外的表面上形成有用于将定子线圈的绕制位置与外部绝缘的绝缘部件，
其中，设置有挡壁，所述挡壁从所述绝缘部件的所述极齿部的罩部的前缘轴向地突出，以防止在所述极齿部的所述罩部周围绕制的所述定子线圈的脱落，
其中，形成有基台部，所述基台部形成在所述挡壁的内周面侧，
其中，在所述基台部上布置有在轴向上与所述转子上设置的所述永磁体面对的所述传感器基板，所述传感器基板安装有位置检测元件，
其中，在所述基台部上设置有用于防止所述传感器基板在轴向上的脱落的锁定部，
其中，设置有从所述基台部沿轴向突出的定位销，
其中，所述传感器基板设置有与所述定位销配合的凹部，
其中，设置有从所述基台部沿轴向突出的作为所述锁定部的爪部，所述爪部与所述传感器基板配合，并且
其中，在所述爪部的背部布置有用于防止所述爪部的脱离的保持部件。
6.根据权利要求5所述的用于安装无刷电机的传感器基板的结构，
其中，在所述传感器基板的周边上以预定间隔形成有多个切口，
其中，所述爪部与所述切口配合，并且
其中，所述保持部件布置在所述爪部与所述挡壁之间形成的间隙部中。
7.根据权利要求6所述的用于安装无刷电机的传感器基板的结构，
其中，设置有线圈端部罩，所述线圈端部罩在所述定子的所述定子线圈的两端包覆所述定子线圈，并且
其中，所述线圈端部罩的内径侧圆筒部作为所述保持部件插入到所述间隙部中。
8.一种用于安装无刷电机的传感器基板的结构，其包括：
所述无刷电机，其包括转子和位置检测元件，所述转子同心地布置在定子的轴线上，所述位置检测元件用于检测所述转子上设置的永磁体的位置，
其中，在所述定子的定子芯的内周面侧，沿周向以预定间隔设置有放射状布置的极齿部，
其中，在每个所述极齿部的两端部处形成有用于将定子线圈的绕制位置与外部绝缘的定子罩，所述定子罩位于所述极齿部的除至少内表面之外的表面上，
其中，设置有挡壁，所述挡壁从所述定子罩的所述极齿部的罩部的前缘轴向地突出，以防止在所述极齿部的所述罩部周围绕制的所述定子线圈的脱落，
其中，形成有基台部，所述基台部形成在所述挡壁的内周面侧，
其中，在所述基台部上布置有在轴向上与所述转子上设置的所述永磁体面对的所述传感器基板，所述传感器基板安装有位置检测元件，
其中，在所述基台部上设置有用于防止所述传感器基板在轴向上的脱落的锁定部，
其中，设置有从所述基台部沿轴向突出的定位销，
其中，所述传感器基板设置有与所述定位销配合的凹部，
其中，设置有从所述基台部沿轴向突出的作为所述锁定部的爪部，所述爪部与所述传感器基板配合，并且
其中，在所述爪部的背部布置有用于防止所述爪部的脱离的保持部件。
9.根据权利要求8所述的用于安装无刷电机的传感器基板的结构，
其中，在所述传感器基板的周边上以预定间隔形成有多个切口，
其中，所述爪部与所述切口配合，并且
其中，所述保持部件布置在所述爪部与所述挡壁之间形成的间隙部中。
10.根据权利要求9所述的用于安装无刷电机的传感器基板的结构，
其中，设置有线圈端部罩，所述线圈端部罩在所述定子的所述定子线圈的两端包覆所述定子线圈，并且
其中，所述线圈端部罩的内径侧圆筒部作为所述保持部件插入到所述间隙部中。
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