CN105940285B - 传感器模块和包括该传感器模块的马达 - Google Patents

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Abstract

公开了一种传感器模块，包括：在一侧处形成的多边形形状的突起部；包括旋转轴耦接于此的、在突起部中形成的第一插入孔的感测板；以及包括其中插入并且固定突起部的、形成为对应于多边形形状的第二插入孔的感测磁体。

Description

传感器模块和包括该传感器模块的马达
技术领域
本发明涉及一种能够精确地检测转子位置的传感器模块。
背景技术
通常，马达中的转子利用与定子的电磁相互作用而旋转。这里，在转子中插入的旋转轴也旋转以产生旋转驱动力。
包括磁性装置的传感器模块置放在马达内侧。磁性装置通过感测安装成与转子的旋转互锁的感测磁体的磁力而识别转子的当前位置。
通常，传感器模块包括与旋转轴相结合地旋转的感测板和附着到感测板的感测磁体。感测磁体可以使用粘结剂等被固定到感测板。
然而，当在感测磁体和感测板之间粘结强度由于热或者冲击而减弱时，其中由于感测磁体的相对旋转而不能够精确地检测转子位置的问题发生。
发明内容
技术问题
本发明涉及提供一种其中防止了在感测磁体和感测板之间的滑移的传感器模块、以及包括该传感器模块的马达。
技术方案
本发明的一个方面提供一种传感器模块，包括：感测板，该感测板具有以多边形形状在一侧处形成的突起部、和在突起部处形成并且被旋转轴耦接的第一插入孔；以及感测磁体，该感测磁体具有形成为对应于多边形形状以在其中牢固地插入突起部的第二插入孔。
其中在中心中形成第二插入孔的感测磁体可以包括具有多边形形状的内侧表面的主磁体，并且主磁体可以包括具有相同面积的多个分段磁体。
该多个分段磁体可以形成为相对于从面对彼此的对向表面延伸的虚拟轴线是相互对称的。
在外侧表面和内侧表面之间该多个分段磁体的宽度可以沿着圆周方向改变。
多边形形状的角部可以具有曲率。
感测磁体可以包括置放在边缘处的多个子磁体。
传感器模块可以包括检测磁通根据感测磁体的旋转的变化的磁性装置。
本发明的另一个方面提供一种马达，包括：外罩；置放在外罩中的定子；可旋转地置放在定子中的转子；与转子相结合地旋转的旋转轴；以及传感器模块，其中该传感器模块包括：感测板，该感测板具有以多边形形状在一侧处形成的突起部、和在突起部处形成并且被旋转轴耦接的第一插入孔；以及感测磁体，该感测磁体具有形成为对应于多边形形状使得在其中牢固地插入突起部的第二插入孔。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的马达的概念图。
图2是根据本发明的一个实施例的传感器模块的分解透视图。
图3是根据本发明的一个实施例的传感器模块的平面视图。
图4是根据本发明的一个实施例的传感器模块的横截面视图。
图5是图4的修改实例。
图6和7是用于描述本发明的感测磁体的各种类型的视图。
具体实施方式
因为本发明可以存在各种修改和可替代的实施例形式，所以将结合附图描述特定的具体实施例。
然而，应该理解，并非意在将本发明限制于所描述的具体实施例。意图在于涵盖落入本发明的技术精神和范围内的所有的修改、等价形式和可替代形式。
应该理解，当在这里使用时，术语“包括”指定存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或者添加一个或者多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其集合。
另外，应该理解，为了说明方便起见，附图被示意成被放大或者缩小。
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例，并且与图号无关的情况下，类似的或者相应的元件由相同的附图标记标注，并且将省略其重复说明。
图1是根据本发明的一个实施例的马达的概念图。
参考图1，根据本发明的一个实施例的马达包括外罩100、置放在外罩100内侧的定子200、可旋转地置放在定子200中的转子300、和被插入以穿过转子300并且与其相结合地旋转的旋转轴400。
外罩100以柱形形状形成以提供其中可以安装定子200和转子300的空间。这里，外罩100的形状或者材料可以被不同地修改，但是可以选择能够承受高温的金属材料。
外罩100耦接到盖110以从外侧屏蔽定子200和转子300。另外，外罩100可以进一步包括冷却结构(未示出)使得内侧的热可以易于被辐射。可以选择空气冷却或者水冷却结构作为冷却结构，并且可以根据冷却结构适当地修改外罩100的形状。
定子200插入外罩100的内部空间中。定子200包括定子芯210和围绕定子芯210缠绕的线圈220。定子芯210可以是以环形形状形成的一体芯或者其中多个分段芯被耦接的芯。
可以根据马达类型适当地修改定子200。例如，在直流电(DC)马达的情形中，线圈可以围绕一体定子芯缠绕，并且在三相控制马达的情形中，还可以被制成使得U、V和W相中的每个被输入到多个线圈。
转子300置放成能够随着定子200旋转。磁体被安装到转子300，转子300利用与定子200的电磁相互作用而旋转。
旋转轴400耦接到转子300的中心。相应地，当转子300旋转时，旋转轴400也旋转。这里，旋转轴400由置放在其一侧处的第一轴承和置放在另一侧处的第二轴承来支撑。
旋转轴400耦接到外部机械装置以提供动力。例如，在电子动力转向(EPS)马达的情形中，旋转轴400可以连接到车辆的转向轴以提供用于补充转向的动力。
传感器模块500通过检测与旋转轴400相结合地旋转的感测磁体510的磁通的变化而检测转子300的旋转位置。置放在印刷电路板600上并且从感测磁体510分开地置放的磁性装置610可以根据磁通的变化来计算旋转角度。磁性装置610可以是Hall(霍尔)集成电路(Hall IC)。
图2是根据本发明的一个实施例的传感器模块的分解透视图，图3是根据本发明的一个实施例的传感器模块的平面视图，图4是根据本发明的一个实施例的传感器模块的横截面视图，以及图5是图4的修改实例。
参考图2，根据本发明的传感器模块包括耦接到旋转轴并且与其一体地旋转的感测板520、和具有感测板520的突起部521被插入其中的第二插入孔513的感测磁体510。
感测板520以圆盘形状形成并且突起部521在其一个表面的中心处形成。例如，突起部521可以以包括三个侧表面521b和三个角部521a的三角柱的形状形成。另外，角部521a可以以具有预定曲率的圆状形状形成以便于制造过程并且防止由于冲击而引起的损坏。然而，突起部521的多边形形状不是必要地被限制于此，并且具有多个侧面和角部的任何形状诸如三角形、四角形、五边形、六边形、八边形等可以被应用于此。
旋转轴被插入其中的第一插入孔523形成为在厚度方向中贯穿突起部521的中心。多个凸起(未示出)可以在第一插入孔523的内部圆周表面处形成使得旋转轴的端部被装配并且与其一体地旋转。用于对准的多个通孔522可以在突起部521处形成。
感测磁体510以对应于感测板520的形状的圆盘形状形成，并且包括置放在其中心中的主磁体511、置放在边缘处的子磁体512、和在主磁体511的中心中形成的第二插入孔513。
主磁体511包括以分段环的形状形成的多个分段磁体511a。分段磁体511a的数目(极数)被布置成等于转子磁体的数目(极数)以检测转子的旋转。
因为第二插入孔513在主磁体511的中心处形成，所以主磁体511的内侧表面513a和513b具有对应于突起部521、侧表面521b和角部521a的形状。因此，因为在外侧表面具有相同的曲率时，该多个分段磁体511a的内侧表面具有相互不同的形状，所以在外侧表面和内侧表面之间的多个分段磁体511a的宽度W可以沿着圆周方向连续地改变。
在传统的主磁体中，即使当插入孔以多边形形状形成时，主磁体的宽度仍然形成为是相同的，而本发明不同之处在于，因为主磁体511的内侧表面是不同于外周边地形成的，所以在圆周方向中磁体的宽度W改变。
根据本发明的所有的分段磁体511a被制成为具有相同的面积。如果每个分段磁体511a的面积是不同的，则发生因为磁性装置的感测水平变得相互不同而不能精确地检测转子位置的问题。
子磁体512被以比主磁体511更大的数目(极数)置放在圆盘的边缘处。相应地，主磁体511(分段磁体)的一个磁极进一步被划分成小片。因此，旋转量的检测可以被更加精确地测量。
参考图3，该多个分段磁体511a被形成为相对于从面对彼此的对向表面延伸的虚拟轴线L3、L4、L6和L7是相互对称的。例如，相邻的分段磁体511a被形成为相对于从彼此相邻并且面对的对向表面A延伸的第六虚拟轴线L6是相互对称的。
由延伸多边形形状的相邻的内侧表面的虚拟轴线L1和L2形成的顶角θ1可以置放成是大约60°，并且在从每个角部延伸的虚拟轴线L3和L4之间的角度θ2可以置放成是大约120°。另外，连接通孔522的虚拟圆C1可以置放成大于第一插入孔523的尺寸并且与多边形形状接触。
参考图4，在本发明中，在感测磁体510装配到感测板520的突起部521时，吸引力在感测磁体510和由金属材料制成的感测板520之间发生作用，由此在其间具有充分的结合强度。然而，在感测板520在此处与感测磁体510接触的部分处，根据需要可以形成粘结层。感测板520包括朝向其他表面突出的保持器524。因此，在旋转轴装配到保持器524中时，在旋转轴和感测板520之间的耦接面积变大。
如在图5中所示意地，感测板520可以进一步包括覆盖感测磁体510的外侧表面的侧表面525，并且凸起525a在侧表面525处形成并且可以与在感测磁体510的外侧表面处形成的凹槽515弹性地耦接。根据该结构，可以进一步增加感测板520和感测磁体510的结合力。
图6和7是用于描述本发明的感测磁体的各种形状的视图。
感测磁体510的第二插入孔513可以如在图6中所示地被修改成四角形形状，其中角部是圆状的，并且还可以如在图7中所示地以六边形形状形成。即，能够防止当旋转时感测磁体510从感测板520滑移的多种多边形形状中的任何一种均可以被应用于第二插入孔513。
参考图6，彼此相邻的分段磁体511b形成为相对于从面对彼此的对向表面延伸的虚拟轴线L8、L9和L10是相互对称的。相应地，所有的分段磁体511b可以形成为具有相同的面积。
根据本发明的一个实施例，因为防止了感测磁体从感测板滑移，所以能够检测转子的准确位置。
另外，有利的是，因为省略了感测磁体和感测板的结合过程，所以制造过程被简化。

Claims (8)

1.一种与旋转轴相结合地旋转以检测转子位置的传感器模块，所述传感器模块包括：
感测板，所述感测板包括以多边形形状在一侧处置放的突起部、以及在所述突起部中置放的第一插入孔；以及
感测磁体，所述感测磁体包括形成为对应于所述多边形形状以在其中牢固地插入所述突起部的第二插入孔，
其中，在中心中形成所述第二插入孔的所述感测磁体包括具有多边形形状的内侧表面的主磁体，
其中，所述主磁体包括具有相同面积的多个分段磁体，
其中，在外侧表面和内侧表面之间的多个分段磁体的宽度在圆周方向中改变，
其中，所述感测板包括在所述突起部上置放的用于对准的多个通孔，以及
其中，所述多个通孔被置放在与所述第二插入孔接触的虚拟圆上。
2.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述多个分段磁体被形成为相对于面对彼此的对向表面是对称的。
3.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述多边形形状的角部具有曲率。
4.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述感测磁体包括置放在边缘处的多个子磁体。
5.根据权利要求1所述的传感器模块，包括：磁性装置，所述磁性装置检测磁通根据所述感测磁体的旋转的变化。
6.根据权利要求1所述的传感器模块，其中，所述感测板包括覆盖所述感测磁体的外侧表面的侧表面。
7.根据权利要求6所述的传感器模块，其中，所述侧表面包括与在所述感测磁体的外侧表面处置放的凹槽弹性地耦接的凸起。
8.一种马达，包括：
外罩；
定子，所述定子被置放在所述外罩中；
转子，所述转子置放在所述定子中；
旋转轴，所述旋转轴与所述转子相结合地旋转；以及
根据权利要求1到7中任何一项所述的传感器模块。
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