CN106104991A - 电动机 - Google Patents

Abstract

本发明的电动机具有磁路部，该磁路部具有：定子，其是在定子芯上卷绕线圈而成的；转子，其以旋转轴为中心地保持有与定子芯相对地配置的转子磁体和位置检测用的传感器磁体。而且，该电动机具有：电路部，其具有安装有包含磁检测元件在内的电路器件的电路基板；隔壁，其配置在磁路部和电路部之间，该隔壁分隔出各个空间。该电动机具有辅助传感器磁体，该辅助传感器磁体隔着隔壁和磁检测元件与传感器磁体相对地配置，辅助传感器磁体固定支承于旋转自如的辅助轴，该辅助轴独立于旋转轴，且与旋转轴配置在同一轴线上。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种具有用于检测转子的位置的磁检测元件的电动机，特别是，涉及该电动机的转子位置检测的构造。

背景技术

近年来，随着车辆的电动化的发展，搭载于车辆的电动机的数量有逐年增加的倾向。此外，与此相伴，各电动机所要求的控制功能也在提高，使得车载用无刷电动机的用途急剧扩大。

对于无刷电动机而言，为了顺畅地控制电动机的旋转而有必要掌握转子的位置。因此，以往，通常公知有如下构造：在电动机的旋转轴上保持着励磁用的主磁体和转子位置检测用的传感器磁体，并且将作为磁检测装置的磁检测元件配置在电路基板上，用以检测转子位置。

图4、图5以及图6是表示具有这样的用于检测转子位置的构造的、以往的无刷电动机的结构例的剖视图。

首先，图4所示的以往的无刷电动机具有：磁路部80，其包含定子84和转子85；电路部90，其包含电路以及收纳该电路的部件，在磁路部80和电路部90之间设置有用于分隔出各个空间的隔壁73。而且，该无刷电动机构成为如下那样的转子位置检测的结构：用于检测转子85的位置的传感器磁体86隔着隔壁73与配置在电路部90内的电路基板92上的磁检测装置即磁检测元件95相对地配置。

此外，对于图5所示的以往的无刷电动机而言，在隔壁73设置有供电动机的旋转轴85a穿过的贯穿孔73h，在贯穿了该贯穿孔73h的旋转轴85a的顶端保持有用于检测转子85的位置的传感器磁体86。而且，该无刷电动机构成为如下那样的转子位置检测的结构：传感器磁体86与配置在电路部90内的电路基板92上的磁检测装置即磁检测元件95相对地配置。

此外，图6所示的在专利文献1中公开的无刷电动机构成为，使磁路部80和电路部90存在于同一空间，去掉了隔壁的结构。而且，记载了该无刷电动机具有如下那样的转子位置检测的结构：转子85的励磁用的主磁体85b的一侧的端面与配置在电路基板92上的磁检测装置即磁检测元件95相对地配置。

另外，对于在车载用途等高温环境下使用的电动机而言，必须保护包含安装于电路基板的磁检测元件在内的电子器件组免受热的影响。特别是，对于在车辆的发动机室周边(周边温度90℃以上的环境)使用的电动机而言，重要的是，该电子器件组以尽量不受到自线圈等电动机磁路部散发的热的影响的方式进行配置。即，对于上述构造的以往的无刷电动机而言，重要的是，保护包含安装于电路基板92的磁检测元件95在内的电子器件组不受磁路部80散发的热的影响。

而且，对于配置在电路基板92上的磁检测元件95而言，为了检测自传感器磁体86产生的转子磁场，并且输出与检测到的转子磁场的强度相应的电压，磁检测元件95与转子磁极之间的相对位置精度变得重要。

在上述那样的高温环境下，进一步而言，为了保护电子器件组不受磁路部80散发的热的影响，在图4所示的以往的无刷电动机的构造的情况下，需要加厚隔壁的厚度尺寸来防止向电路部90传递热。但是另一方面，存在自传感器磁体86产生的磁通无法到达磁检测元件95并与其交链的可能。因此，需要强大的磁力，成为成本增加的主要因素。

此外，在图5所示的以往的无刷电动机的构造的情况下，在组装工序中，传感器磁体86和转子85无法同时组装。因此，不得不分别实施对转子85的励磁用的主磁体85b和传感器磁体86进行磁化的磁化工序，存在会造成转子位置检测精度恶化的可能。而且，由于在隔壁73上设置贯穿孔73h，因而存在如下可能，即：热量会进入电路部90，包含安装于电路基板92的磁检测元件95在内的电子器件组会受到热的影响，导致电路部90的可靠性降低。而且，因为在电路基板92上设置有贯穿孔，所以电子器件安装面积的减少、电路图案的自由度恶化成为导致设备的大型化的主要因素。

进一步而言，在图6所示的专利文献1的无刷电动机的构造的情况下，因为不具有带有隔热效果的隔壁，因此电子器件组直接受到来自磁路部80的热的影响，存在会使电路部90的可靠性降低的可能。特别是，霍尔元件等磁检测元件95的特性受热影响导致的变化较大，因此，不仅有位置精度恶化的可能，而且磁检测元件95自身受损被破坏，成为导致由于功能不良引起的误操作的主要因素。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-221976号公报

发明内容

本发明的电动机具有磁路部，该磁路部具有：定子，其是在定子芯上卷绕线圈而成的；转子，其以旋转轴为中心地保持有与定子芯相对地配置的转子磁体和位置检测用的传感器磁体。而且，该电动机具有：电路部，其具有安装了包含磁检测元件在内的电路器件的电路基板；隔壁，其配置在磁路部和电路部之间，该隔壁分隔出各个空间。在该电动机中，配置在电路基板上的磁检测元件隔着隔壁与传感器磁体相对地配置，并且该电动机具有辅助传感器磁体，该辅助传感器磁体隔着隔壁和磁检测元件与传感器磁体相对地配置。而且，辅助传感器磁体固定支承于旋转自如的辅助轴，该辅助轴独立于旋转轴且与旋转轴配置在同一轴线上。

利用这样的结构，能够使自传感器磁体产生的磁通与磁检测元件充分地交链。因此，不需要具有强大的磁力的昂贵的磁体，能够使用便宜的磁体，从而能够抑制成本的增加。

此外，能够使主磁体和传感器磁体同时磁化，可确保磁极精度，从而能够提供位置精度优良的设备。由此，不易受到热的影响，进而，使包含安装于电路基板的磁检测元件在内的电子器件组不易受到热的影响，从而能够提高电路部的可靠性。

附图说明

图1是本发明的实施方式的电动机立体外观图。

图2是本发明的实施方式的电动机剖视图。

图3A是本发明的实施方式的磁通交链部的剖视放大图。

图3B是用于与图3A做比较的以往的电动机的磁通交链部的剖视放大图。

图4是表示以往的无刷电动机的一例的剖视图。

图5是表示以往的无刷电动机的另一例的剖视图。

图6是表示以往的无刷电动机的其他另一例的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

在车辆的发动机室周边使用的电动机例如应用在向自动变速器的液压控制装置等供给工作油、润滑油的电动油泵中。在以下的实施方式中，作为电动机的一例，使用在车辆中使用的电动油泵用的无刷电动机进行说明。

(实施方式)

图1是表示本发明的实施方式的电动机100的外观的立体图。图2是表示本发明的实施方式的电动机100的侧面的剖视图。

如图1、图2所示，作为无刷电动机的电动机100构成为包含托架23、配置于托架23的一侧的电动机架11以及配置于托架23的另一侧的底板21。以下说明详细情况，在电动机架11内收纳有具有线圈的定子14和具有永磁体且能以旋转轴为中心进行旋转的转子15，由这些磁部件等构成磁路部10。如图1所示，旋转轴15a作为输出轴自电动机架11的顶面经由油封12而突出。通过该旋转轴15a旋转，从而作为电动机发挥作用。此外，在托架23内收纳有安装了以下说明的电子器件的电路基板22，由这些电子器件等构成电路部20。托架23具有用于向电路基板22供给电源、信号的连接器部24。而且，在托架23的底部配置有底板21，该底板21具有用于对来自电子器件的热进行散热的散热片。

首先，说明包含在电动机架11和托架23之间的磁路部10。电动机架11是对铁板进行加工而形成为如下这样的大致圆筒形状，即：以铁板的一侧为顶面，并且在作为铁板的另一侧的底面侧具有作为开口的开口部，在内部设置有空间。而且，为了与树脂性的托架23进行组装，而设置有从开口部向外周侧扩展的凸缘11f。利用压入、螺纹固定等方式将电动机架11和树脂制的托架23装配固定在一起。此外，在磁路部10中，在旋转轴15a突出的电动机架11的输出轴侧，保持着轴承13a和油封12。而且，在电动机架11的内径部压入固定有定子14，并且隔着间隙内置有旋转自如的转子15。

定子14具有定子芯14a、绝缘体14b以及线圈14c。定子芯14a例如是将多片钢板层叠在一起而形成的，具有向内周侧突出的多个凸极。而且，线圈14c隔着由绝缘树脂等形成的绝缘体14b卷绕于各个凸极。卷绕后的线圈14c是三相绕组，根据后述的转子磁体15b的极数而存在各种各样的绕组图案。

此外，转子15具有圆筒形状的转子磁体15b、大致杯子形状的转子架15c以及贯穿转子架15c的内周侧的旋转轴15a。转子磁体15b由永磁体构成，粘接固定于转子架15c，具有交替配置N极和S极而成的磁极，例如以8极、10极等极数被磁化。转子架15c是对铁板进行加工而形成为大致杯子形状，构成为使两个转子架15c以彼此相面对的方式在轴向上逆向配置而成。而且，在转子架15c的内径孔内压入固定有旋转轴15a。此外，转子架15c兼作为转子磁体15b的背磁轭，构成磁路的一部分。旋转轴15a是铁等金属制，以旋转自如的方式使输出侧支承于轴承13a、使反输出侧支承于轴承13b。而且，旋转轴15a具有将电动机100的旋转输出传递到对象侧设备、例如油泵的功能。

旋转轴15a的输出侧顶端为了与对象设备相连接而以D形切削(使圆柱变为D字状的加工)、对面宽(日文：二面幅)(将圆柱加工成彼此平行的对面)的方式被加工。

而且，在托架23的磁路部10侧，且是在旋转轴15a的反输出侧，为了定位且保持传感器磁体16，通过压入等方式固定有大致圆盘状的由金属构成的传感器磁体保持件17。在该传感器磁体保持件17上粘接固定有传感器磁体16。该传感器磁体16是以配置为与转子磁体15b相同的磁极图案的方式磁化而成的永磁体。而且，通过使用磁检测元件来检测传感器磁体16的磁力，从而检测出转子15的旋转位置，对此将在后面进行详细说明。这样的传感器磁体保持件17也以旋转轴15a为中心与转子15一起旋转。此外，此时，传感器磁体16以与托架23的靠磁路部10侧的表面隔开规定间隔地相面对，并且沿着周向移动的方式旋转。此外，根据电动机构造，为了进行转子15的位置检测，可以使用转子磁体作为传感器磁体，或者也可以将转子磁体和传感器磁体形成为一体。

接下来，说明在底板21和托架23之间内置电路基板22的电路部20。

底板21是由铝压铸件做成的，为了对由电路基板22上的电子器件22a所产生的热进行散热，具有连续的大致三角形的散热片。

此外，托架23是以具有电绝缘性的热塑性树脂作为材料而形成的。更详细而言，树脂制的托架23是以由聚苯硫醚树脂(以下称为PPS树脂)构成的、具有电绝缘性的热塑性树脂作为材料。而且，本实施方式的托架23为了内置后述的各种部件且进行一体化，是通过嵌入成形而形成的。

在使用PPS树脂做成托架23的情况下，能够成形为薄壁，所以形状的设计自由度得到提高。而且，通过使用PPS树脂，即使内置各种部件，收缩也较少，能够确保尺寸的稳定性，在成形性方面出色。此外，能够通过较短的生产节拍来确保较高的生产率，在成本方面出色。而且，在耐热性方面也出色。

作为托架23的形状，大致形成为如下这样的箱构造：顶部侧封闭，在底部侧具有开口，在内部设置有空间，并且在轴向上较薄。此外，托架23的顶部侧被以平坦板状延伸的平板部23a所封闭，并且，在其磁路部10侧形成有电动机架承接部23b和轴承承接部23c，该电动机架承接部23b从平板部23a向磁路部10侧突出且用于承接电动机架11，该轴承承接部23c从平板部23a向磁路部10侧突出且用于承接轴承13b。此外，在托架23的底部侧，底板21和PPS树脂制的托架23采用螺纹固定等方式被固定。而且，在以底板21为盖的方式被封闭的托架23内的空间中收纳有电路基板22。

电路基板22构成为在基板22b上安装了IC或者微型计算机、电阻、电容器等芯片零件这样的通常的电子器件而成的结构。而且，利用这些电子器件，构成用于通电驱动定子14的线圈14c的驱动电路。此外，如图2所示，在电路基板22上以隔着托架23与传感器磁体16相对的方式安装有作为磁检测装置的霍尔元件25。霍尔元件25如此地配置在电路基板22上，针对与转子磁体15b的各磁极相对应地被磁化的传感器磁体16的磁极进行检测。

接下来，针对收纳有电路基板22，并且在结构上分成磁路部10和电路部20的托架23的详细情况进行说明。

在如此形成的PPS树脂制的托架23中，在该磁路部10侧，为了装配固定电动机架11，设置有作为定位用的嵌入形状的凹坑，以确保与磁路部10同轴。

此外，托架23为了供轴承13b插入，以嵌入成形的方式将金属杯部18与该磁路部10侧的轴承承接部23c一体化。托架23利用如此形成的金属杯部18保持固定轴承13b。在这里，轴承13b和金属杯部18由铁系的同种金属构成，因此，不存在由热膨胀率的差异带来的尺寸的相对变化，能够防止发生蠕变。在轴承13b和金属杯部18之间插入有对转子15进行预压的波形垫圈19。

此外，PPS树脂制的托架23的电路部20侧兼作为机械性地保持固定电路基板22的电路保持件，利用熔接或者螺纹固定等方式固定电路基板22。此外，作为电连接部件，对自线圈14c的三相引线进行接线并且与电路基板22相连接的三相的母线、供电端子、信号端子保持电绝缘地配置于PPS树脂制的托架23。本实施方式的托架23也可以内置这些母线、供电端子等且嵌入成形。

此外，用于使PPS树脂制的托架23与电动机架11、底板21机械性地连接固定的螺母也内置在PPS树脂制的托架23中且嵌入成形。通过将这些金属制的端子类构件、结合构件内置于PPS树脂制的托架23且嵌入成形，能够减少部件个数、组装工时数。此外，为了容易执行与外部的电连接，使供电端子和信号端子在连接器部24上与PPS树脂制的托架23一体成形，并且成为直接连接器。在形成直接连接器的情况下，能够防止由向外部连接用的导线的弯曲引起的断线、针对电动机内部的密封性降低，能够形成可靠性较高的连接部。

在本实施方式中，如上述那样利用电绝缘性的树脂形成托架23，由此，防止磁路部10和电路部20之间的短路。此外，磁路部10具有线圈14c，因此，自这些线圈14c的发热量较大。在本实施方式中，为了保护电路部20的电路器件不受这样的磁路部10的热的影响，以将磁路部10和电路部20的空间隔离开的方式，将托架23配置在磁路部10和电路部20之间。即，在本实施方式中，通过在磁路部10和电路部20之间配置作为隔壁的托架23，能够抑制自定子14的线圈14c向电路基板22的电子器件的热传递。

此外，特别是在本实施方式中，形成为如下这样的结构：利用插入到在托架23的磁路部10侧配置的金属杯部18的轴承13b部来承接旋转轴15a的反输出轴侧。即，不是旋转轴15a贯穿托架23那样的结构，在托架23上没有形成贯穿用的孔等。在本实施方式中，通过形成这样的结构，也抑制了借助贯穿用的孔等的热传递。

此外，通过增加托架23的厚度，也能够抑制热传递。但是，从另一方面来说，如背景技术中说明的那样，在构成为将磁检测元件安装在电路基板上来检测转子位置、速度那样的结构的情况下，存在由于增加厚度而导致磁检测精度恶化的可能。即，如本实施方式那样，在构成为使霍尔元件25隔着托架23与传感器磁体16相面对这样的结构的情况下，随着两者的间隔变宽，霍尔元件25受到的磁力减弱，导致位置检测精度的恶化。

因此，在本实施方式中，如图2所示，在托架23的电路部20侧还配置有辅助传感器磁体31。辅助传感器磁体31是与传感器磁体16同极且在同位置被磁化而成的永磁体。该辅助传感器磁体31隔着托架23和安装在电路基板22上的霍尔元件25与传感器磁体16相对地配置。此外，辅助传感器磁体31粘接固定于由大致圆盘状的铁板构成的辅助传感器磁体保持件32。而且，辅助传感器磁体保持件32压入固定于辅助轴33，该辅助轴33旋转自如地支承于固定在底板21的辅助轴承34。该辅助轴33以具有与旋转轴15a相同的中心轴线的方式在与旋转轴15a相同的轴线上从底板21向托架23侧突出。

图3A是本发明的实施方式的磁通交链部的剖视放大图，表示霍尔元件25隔在传感器磁体16和辅助传感器磁体31之间的截面状态。此外，图3B是用于与图3A做比较的以往的电动机的磁通交链部的剖视放大图，表示未配置辅助传感器磁体31的情况的截面状态。

由图3B可知，在仅有传感器磁体16的情况下，随着霍尔元件25远离传感器磁体16，自传感器磁体16产生的磁通30没有与霍尔元件25充分交链。

与此相对，如图3A所示，通过以使辅助传感器磁体31与传感器磁体16相面对的方式配置辅助传感器磁体31，从而产生将两个磁体之间连结起来那样的磁通30。因此，通过形成如图3A所示那样的结构，即使霍尔元件25远离传感器磁体16，由传感器磁体16产生的磁通30也会与霍尔元件25充分进行交链，也能够维持位置检测精度。此外，传感器磁体16和辅助传感器磁体31彼此同极且在同位置被磁化，任何一个均旋转自如地被支承。因此，以两者的异极彼此吸引着、例如传感器磁体16的S极和辅助传感器磁体31的N极相对的方式配置。该状态在旋转时也是一样的，于是，辅助传感器磁体保持件32与转子15的旋转相应地也进行旋转。即，辅助传感器磁体保持件32与转子15同步旋转。

特别是，对于在车辆的发动机室周边(周边温度90℃以上的环境)使用的电动机而言，为了防止磁路部10产生的热向电路部20进行热传递，需要增加作为隔壁的托架23的厚度尺寸。针对这样的要求，在本实施方式中，形成为具有上述那样的辅助传感器磁体31的结构。因此，能够使自传感器磁体16产生的磁通与作为磁检测装置的霍尔元件25充分进行交链。此外，能够同时使转子磁体15b和传感器磁体16磁化，因此，能够确保良好的磁极精度以及与之相关的电动机的旋转位置精度。

因此，通过使用上述的实施方式，能够实现位置精度良好且确保了电子器件的可靠性，抑制了成本增加的电动机。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的电动机能够提高转子的位置检测精度，因此，不仅能够应用于车载用电动机，还能够应用于工业用电动机、家电用电动机等用途中。特别是，对于在高温环境下要求较高的可靠性的电动机领域是有用的。

附图标记说明

10、80 磁路部

11 电动机架

12 油封

13a、13b 轴承

14、84 定子

14a 定子芯

14b 绝缘体

14c 线圈

15、85 转子

15a、85a 旋转轴

15b、85b 转子磁体(主磁体)

15c 转子架

16、86 传感器磁体

17 传感器磁体保持件

18 金属杯部

19 波形垫圈

20、90 电路部

21 底板

22、92 电路基板

23 托架

24 连接器部

25、95 霍尔元件(磁检测元件)

30 磁通

31 辅助传感器磁体

32 辅助传感器磁体保持件

33 辅助轴

34 辅助轴承

73 隔壁

Claims (2)

1.一种电动机，其具有：

磁路部，该磁路部具有定子和转子，该定子是在定子芯上卷绕线圈而成的，该转子以旋转轴为中心地保持有与所述定子芯相对地配置的转子磁体和位置检测用的传感器磁体；

电路部，其具有安装有包含磁检测元件在内的电路器件的电路基板；

隔壁，其配置在所述磁路部和所述电路部之间，该隔壁分隔出所述磁路部和所述电路部各自的空间，

该电动机的特征在于，

配置在所述电路基板上的所述磁检测元件隔着所述隔壁与所述传感器磁体相对地配置，

该电动机具有辅助传感器磁体，该辅助传感器磁体隔着所述隔壁和所述磁检测元件与所述传感器磁体相对地配置，

所述辅助传感器磁体固定支承于旋转自如的辅助轴，该辅助轴独立于所述旋转轴，且与所述旋转轴配置在同一轴线上。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

所述传感器磁体和所述转子磁体是一体的。