CN106059239B - 感测单元和使用感测单元的马达 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够提高感测效率和结构可靠性的马达结构。具体地，提供了一种用于马达的感测单元和包括该感测单元的马达，该感测单元具有：旋转轴；感测板，该感测板压配合成使旋转轴从中穿过的结构；感测磁体，该感测磁体设置在感测板上；以及固定板，该固定板通过联接构件联接至旋转轴的中心并且该固定板设置成将感测磁体的露出表面覆盖的结构。

Description

感测单元和使用感测单元的马达
技术领域
本发明涉及一种能够提高感测效率和结构可靠性的马达的结构。
背景技术
通常，电子动力转向系统(EPS)用于确保车辆的转向稳定性。由于电子控制单元根据从车辆速度传感器、扭矩角传感器、扭矩传感器等感测的驱动条件来驱动马达，因此EPS通过确保转弯稳定性并且提供快速的转向恢复力而使驾驶员能够安全地驾驶。由于马达为驾驶员所操作的方向盘的扭矩提供助力，EPS使驾驶员能够以较少的动力进行转向工作，无刷直流马达(BLCD马达)用于此。BLCD马达的主要部分由定子和转子形成，其中，由线圈缠绕的转子以及与磁体联接的定子以电磁的方式彼此相互作用以使转子旋转。
EPS马达通过经由信号器(霍尔装置)与感测磁体交换信息而被控制。通常，将板与磁体利用粘合剂的粘联体制成的感测板组件联接至旋转轴以便将感测磁体与转子联接，而与驱动磁体保持极距(pole pitch)以及与霍尔传感器保持间隙。然而，利用粘合剂联接感测磁体与感测板的联接结构可能会由于在温度环境、机械应力偏差、外力等导致的诸如磁体与板之间的分离或者感测板与旋转轴之间的分离之类现象而引起驱动故障。
发明内容
本发明旨在提供马达的增强的结构可靠性，具体地通过利用沿从外侧朝向旋转轴的方向实施加压的固定板构件而将联接至旋转轴的感测板和感测磁体直接固定至旋转轴，从而解决了根据外部环境由于异常粘结而导致的分离问题并且增强了感测板自身的固定性能。
本发明的一个方面提供了一种用于马达的感测单元，所述感测单元包括：旋转轴；感测板，所述感测板压配合成使所述旋转轴从中穿过的结构；感测磁体，所述感测磁体设置在所述感测板上；以及固定板，所述固定板通过联接构件联接至所述旋转轴的中心并且所述固定板设置成将所述感测磁体的露出表面覆盖的结构。
本发明的另一方面提供了一种处于以下结构的马达，其包括：马达壳体；旋转轴，所述旋转轴穿过所述马达壳体的中心；转子，所述转子固定至所述旋转轴；定子，所述定子固定至所述马达壳体的内周向表面，并且所述定子通过在施加电力时与所述转子相互作用而使所述旋转轴旋转；以及根据上述实施方式的感测单元，所述感测单元压配合至所述旋转轴并且感测转子位置角。
附图说明
通过参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细地描述，本发明的以上和其他目的、特征和优点对本领域普通技术人员而言将变得更明显，在附图中：
图1是图示了包括根据本发明的实施方式的用于马达的感测单元的马达的结构的截面概念图，并且图2为用以描述根据图1的本发明的实施方式的用于马达的感测单元的结构的分解立体图。在本实施方式中，将以将上述感测单元应用于EPS马达为例进行描述；
图3和图4为图示了根据本发明的实施方式的感测单元的固定结构的概念图；
图5至7为图示了根据本发明的实施方式的感测单元的各种修改实施方式的视图。
具体实施方式
下文，将对本发明的示例性实施方式进行详细地描述。然而，本发明并不限于下面所公开的各实施方式，而是可以以各种形式实施。描述了以下实施方式以使本领域普通技术人员能够实施和实践本发明。
尽管术语第一、第二等可以用于描述各种元件，但是这些元件并不受这些术语的限制。这些术语仅用于使元件彼此区分开。例如，在不背离示例性实施方式的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。术语“和/或”包括一个或更多个相关联罗列项目的任意组合和所有组合。
应该理解的是，当元件被指“连接至”或“联接至”另一元件时，其可以直接连接至或直接联接至另一个元件或者可以存在中间元件。相反，当元件被指“直接连接至”或“直接联接至”另一元件时，不存在中间元件。
本文中所使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，而并非意在限制示例性实施方式。单数形式“一”、“一个”以及“该”意在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”在本文中使用时，指定所阐述的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在，但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或增加。
参照附图，下面将对本发明的示例性实施方式进行详细地描述。为帮助理解本发明，贯穿图的描述，相同的附图标记表示相同的元件，并且将不再赘述对相同元件的描述。
图1是图示了包括根据本发明的实施方式的用于马达的感测单元的马达的结构的截面概念图，并且图2为用以描述根据图1的本发明的实施方式的用于马达的感测单元的结构的分解立体图。在本实施方式中，将以将上述感测单元应用于EPS马达为例进行描述。
参照图1和2，EPS马达的结构如图1中所图示的形成为包括：马达壳体100；旋转轴200，该旋转轴200穿过马达壳体的中心；转子300，该转子300固定至旋转轴；以及定子400，该定子400固定至马达壳体100的内周向表面并且该定子400构造成在施加电力时通过与转子相互作用而使旋转轴200旋转。具体地，在此例中，EPS马达的结构形成为还包括感测单元500和510，该感测单元500和510压配合到旋转轴中并且感测转子的位置角。感测单元500包括具有感测磁体510和感测板500的结构，其中，感测磁体510压配合到旋转轴中以感测转子的位置角，感测磁体附接至该感测板500并且该感测板500压配合到旋转轴中。
具体地，根据本发明的实施方式的感测单元——如图2中图示的结构——包括：具有通孔520的感测板500，该感测板500联接至旋转轴200，该旋转轴200穿过转子300并且从转子300突出；感测磁体510，该感测磁体510设置在感测板上；以及固定板550，该固定板550设置在感测磁体的上部部分上并且通过固定构件552压配合到旋转轴200中。
即，固定板550不是以通过粘合剂被粘结至感测磁体的结构进行联接，而是在独立的联接构件552插入至固定板550时将固定板550联接至旋转轴的中心，并且固定板550通过强压感测板的露出表面的固定方法进行联接。各种结构比如固定翅片或螺钉可以用作固定构件552，并且在使用比如螺钉等的固定构件情况下，有必要使螺纹的方向实施成逆着马达的旋转方向以防止联接构件由于旋转被分离。
图3和图4为图2的联接结构的放大图。
即，如图3中所图示的，在旋转轴200的中心设置有插入孔X，联接构件552被插入在该插入孔X中。另外，固定板550——该固定板550以覆盖位于感测板500上的感测磁体510的结构设置——通过联接构件552与感测板牢固地联接。
图4为图示了联接被完成的结构的视图。
如图示的，由于固定板550在对感测磁体510的整个露出表面进行覆盖的结构中呈现固定力，因此固定板550不仅用作保护感测磁体510免受外部环境或异物干扰的功能而且稳定地防止感测磁体510分离。此外，优选的是，固定板550由非磁性材料来实施，以便不降低感测磁体的感测效率。
具体地，参照图5，固定板550可以实施为具有与感测磁体的外观——例如，为圆形形状(盘形形状)——相同的外观，用于彼此对应，以对感测磁体510的整个表面均匀地加压，并且实施为面积等于或大于感测磁体的面积以增强保护功能。即，固定板的水平横截面的形状可以实施为与由感测磁体的外周向表面形成的形状相同的结构。
例如，当基于旋转轴的中心(即，联接孔，联接构件联接在该联接孔中)考虑感测磁体的半径R1以及感测板的半径R3时，固定板的半径R2实施为大于感测磁体的半径R1以保护整个感测磁体。即，固定板的基于联接构件的宽度可以等于或大于感测磁体的外周向表面的基于联接构件的宽度。
当配置关系通过图6被概念化时，图6(a)为示意性地图示了如图4和图5中所描述的感测板500、感测磁体510和固定板550通过联接构件552被固定的示例图。如图示的，固定板550构造成覆盖感测磁体510的整个区域以保护整个感测磁体510。
另外，为了进一步确保稳定的固定力并且保护感测磁体510，如图6(b)中所图示的，固定板550的结构可以实施为还包括侧表面凸出部550a，该侧表面凸出部550a与感测板的侧表面以及感测磁体的侧表面进行密封接触。
此外，作为另一实施方式，侧表面凸出部550a的端部被实施为下述结构：其中，设置有朝向感测板的上表面弯曲的弯曲部550b以便支承感测板，由此可以使固定板进行更强有力的接触以固定感测板和感测磁体。
图7图示了根据如图3和图4中所示的本发明实施方式的联接至旋转轴200的感测单元的外部结构。
下文中，将参照图1、图3和图7对电子动力转向系统(EPS)马达——根据本发明实施方式的感测单元联接至该电子动力转向系统(EPS)马达——的结构和功能进行描述。
如图示的，根据本发明的实施方式的EPS马达包括：马达壳体100，该马达壳体100具有联接至其上侧的托架；旋转轴200，该旋转轴200以可旋转的方式被支承在马达壳体100的中心处；转子300，该转子300固定至旋转轴200的外周向表面并且与旋转轴200一起旋转；以及定子400，该定子400固定至马达壳体100的内周向表面并且在施加电力时该定子400与转子300相互作用以使旋转轴200旋转。
马达壳体100形成为大致筒形形状，在该大致筒形形状中，上部部分和下部部分分别敞开，从而将定子400热压配合至内周向表面。另外，在马达壳体100的敞开的上表面处可以安装有托架110。
转子300包括：转子芯310，该转子芯310固定地压配合至旋转轴200的外周向表面；以及磁体320，该磁体320沿周向方向安装至转子芯310的外周向表面。定子400包括：定子芯410，该定子芯410压配合到马达壳体100的内表面中；以及缠绕在定子芯410上的线圈420。
另外，旋转轴200上压配合有感测板500，在感测板500处设置有对转子300的位置角进行感测的感测磁体510，并且上述固定板550设置在感测磁体510的上部部分上，感测板500、感测磁体510和固定板550通过联接构件552被强有力地按压而联接至旋转轴。
此外，在感测板500的中心处形成有通孔520，旋转轴200被插入在该通孔520中，并且在通孔520的内表面处可以形成有朝向内侧方向突出的至少一个防滑凸出部600。在旋转轴200的外周向表面处沿旋转轴200的纵向方向可以形成有防滑槽610，防滑凸出部600压配合到该防滑槽610中。即，当旋转轴200压配合到感测板500的通孔520中时，防滑凸出部600压配合到防滑槽610中，从而防止感测板500滑动。此处，防滑凸出部600可以形成为多边形形状比如三角形形状、四边形形状等，或者形成为半圆形形状或椭圆形形状。另外，防滑槽610也可以形成为多边形形状比如三角形形状、四边形形状等，或者形成为半圆形形状或椭圆形形状。
如上所述，在根据本发明的实施方式的旋转轴200、感测板500和固定板550的联接结构中，在将形成在感测板500处的防滑凸出部600与形成在旋转轴200处的防滑槽610对准之后，当感测板500压配合到旋转轴200中时，防滑凸出部600压配合到防滑槽610中，这使感测磁体510能够与磁化位置对准并且有利于方便地组装。此外，由于感测磁体通过固定板被牢固地固定至感测板500，因此感测磁体被稳定地磁化而无需使用粘合剂。
另外，EPS马达不执行单向旋转而执行双向旋转，并且旋转方向在很短的时间段内被切换，在这种情况下，由于旋转轴200和感测板500彼此稳固地组装，因此防止了感测板的滑动，并且因通过固定板550直接联接至旋转轴的联接结构而防止了感测磁体或感测板随旋转而分离。
根据本发明的实施方式中，由于联接至旋转轴的感测板和感测磁体利用沿从外侧朝向旋转轴的方向实施加压的固定板构件而直接固定至旋转轴，因此能够解决根据外部环境由于异常粘结而导致的分离问题并且能够增强感测板自身的固定性能，从而具有增强马达的结构可靠性的效果。
已经参照本发明的某些优选实施方式对本发明的如上所述的具体实施方式进行了描述。然而，在不背离本发明的范围的情况下，可以对这些实施方式做出各种改型。本发明的发明构思不限于上述各实施方式，而是应当由本发明的权利要求和等效范围来限定。
【附图标记】
100:马达壳体 110:托架
200:旋转轴 300:马达
310:转子芯 320:磁体
400:定子 410:定子芯
420:线圈 500:感测板
510:感测磁体 520:通孔
550:固定板 552:联接构件
600:防滑凸出部 610:防滑槽

Claims (9)

1.一种用于马达的感测单元，所述感测单元包括：
旋转轴；
感测板，所述感测板压配合成使所述旋转轴从中穿过的结构；
感测磁体，所述感测磁体设置在所述感测板上；以及
固定板，所述固定板包括通过联接构件联接至所述旋转轴的中心的孔并且所述固定板设置成将所述感测磁体的露出表面覆盖的结构，
其中，所述固定板通过对所述感测板的露出表面加压的固定方法进行联接，
其中，所述联接构件通过所述固定板的所述孔插入至所述旋转轴的中心。
2.根据权利要求1所述的用于马达的感测单元，其中，所述固定板的基于所述联接构件的宽度等于或大于所述感测磁体的外周向表面的基于所述联接构件的宽度。
3.根据权利要求2所述的用于马达的感测单元，其中，所述固定板还包括侧表面凸出部，所述侧表面凸出部与所述感测板的侧表面以及所述感测磁体的侧表面进行密封接触。
4.根据权利要求3所述的用于马达的感测单元，其中，所述固定板还包括弯曲部，在所述弯曲部中，所述侧表面凸出部的端部被弯曲以支承所述感测板，
其中，所述弯曲部设置成覆盖所述感测板的下表面的一部分。
5.根据权利要求2所述的用于马达的感测单元，其中，所述固定板由非磁性材料形成。
6.根据权利要求5所述的用于马达的感测单元，其中，所述固定板的水平横截面的形状与由所述感测磁体的外周向表面形成的形状相同。
7.一种马达，包括：
马达壳体；
旋转轴和转子，所述旋转轴穿过所述马达壳体的中心，所述转子固定至所述旋转轴；
定子，所述定子固定至所述马达壳体的内周向表面，并且所述定子通过在施加电力时与所述转子相互作用而使所述旋转轴旋转；以及
感测单元，所述感测单元压配合至所述旋转轴并且感测转子位置角，
其中，所述感测单元包括：
感测板，所述感测板压配合成使所述旋转轴从中穿过的结构；
感测磁体，所述感测磁体设置在所述感测板上；以及
固定板，所述固定板包括通过联接构件联接至所述旋转轴的中心的孔并且所述固定板设置成将所述感测磁体的露出表面覆盖的结构，
其中，所述固定板通过对所述感测板的露出表面加压的固定方法进行联接，
其中，所述联接构件通过所述固定板的所述孔插入至所述旋转轴的中心。
8.根据权利要求7所述的马达，其中，所述固定板还包括侧表面突出部，所述侧表面凸出部与所述感测板的侧表面以及所述感测磁体的侧表面进行密封接触。
9.根据权利要求8所述的马达，其中，所述固定板还包括弯曲部，在所述弯曲部中，所述侧表面凸出部的端部被弯曲以支承所述感测板，
其中，所述弯曲部设置成覆盖所述感测板的下表面的一部分。
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