CN106208536B - 电动机用传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机用传感器，其具有：被检测板，安装在电动机的转动轴上，并且具有从所述转动轴呈放射状突出的且具有相互不同的长度的多个棒状部；检测构件，输出具有根据所述棒状部通过所述检测构件的前方而变化的波形的信号；以及可动构件，保持所述检测构件。

Description

电动机用传感器

相关申请的交叉参考

本申请要求于2015年5月28日向日本特许厅提交的日本专利申请2015-108916号的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种电动机用传感器。

背景技术

日本公开公报特开2007-060844号中记载的带有磁传感器的转动电动机为了检测电动机的转动，具有：永磁铁，以转动轴的转动中心为中心转动；以及磁传感器，检测从上述永磁铁漏出的漏磁通。

在日本公开公报特开2007-060844号中记载的转动电动机中，磁传感器收容在为了收容上述磁传感器而形成为箱形的专用的传感器收纳部内。因此，将由磁传感器得到的转动检测信号变更为不同的波形时，必须从头开始重新设计永磁铁的配置和个数、以及磁传感器的配置和个数。每当有电动机的转动检测的请求时，都必须设计永磁铁和磁传感器的各自的配置和个数。

由此，在检测电动机的转动的电动机用传感器中，不容易改变转动的检测信号的波形。

发明内容

本发明提供一种方式的电动机用传感器(本传感器)，其具有：被检测板，安装在电动机的转动轴上，并且具有能够围绕所述转动轴转动的多个棒状部，所述多个棒状部从所述转动轴在半径方向内呈放射状突出，且具有相互不同的长度；检测构件，输出具有根据所述多个棒状部的每一个通过所述检测构件的前方而变化的波形的信号；以及可动构件，在所述半径方向的期望的位置保持所述检测构件，以能够改变随着所述转动轴的转动而通过所述检测构件前方的并由所述检测构件检测出的所述棒状部的数量的方式，与所述检测构件一起移动

按照本传感器，可以使检测构件与可动构件一起移动。由此，可以切换被检测板的多个棒状部中的被检测构件检测的棒状部的个数。检测构件输出具有因棒状部通过检测构件的前方而变化的波形的信号。在本传感器中，通过使检测构件与可动构件一起移动，可以切换(变更)来自检测构件的输出信号的波形。因此，在本传感器中，可以容易改变转动的检测信号的波形。

附图说明

图1是具有本发明实施方式的电动机用传感器的带有磁传感器的电动机的外观立体图。

图2是图1所示的带有磁传感器的电动机的侧视图。

图3是图1所示的带有磁传感器的电动机的纵断面图。

图4是包含可动式盖构件配置在最下方位置上的传感器部的带有磁传感器的电动机的说明图。

图5是包含可动式盖构件配置在最上方位置上的传感器部的带有磁传感器的电动机的说明图。

图6是如图4所示盖构件配置在最下方位置时的来自霍尔元件的检测信号的示意性波形图。

图7是如图5所示盖构件配置在最上方位置时的来自霍尔元件的检测信号的示意性波形图。

附图标记说明

1…带有磁传感器的电动机

10…电动机部(电动机)

11…外壳

12…筒外壳

13…前端罩

14…后端罩

15…定子

16…定子铁心

17…轴承构件

18…转子

19…轴(转动轴)

20…永磁铁铁心

30…传感器部(电动机用传感器)

31…被检测板

32…圆环部

33…第一棒状部

34…第二棒状部

35…第三棒状部

36…永磁铁

37…盖构件(可动构件)

38…背面部

39…侧面部

40…安装部

41…狭口

42…霍尔元件(检测构件)

43…基板

44…连接器

具体实施方式

在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置。

下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

图1的带有磁传感器的电动机1具有电动机部10和作为电动机用传感器发挥功能的传感器部30。如图3所示，电动机部10具有外壳11、定子15和转子18。

外壳11具有四角柱状的筒外壳12以及前端罩13和后端罩14。前端罩13和后端罩14分别嵌入并固定在筒外壳12的一端和另一端上。通过分别在筒外壳12的两端上固定前端罩13和后端罩14，在外壳11内形成有能够收容转子18和定子15的内部空间。

定子15例如具有固定在筒外壳12内侧的定子铁心16以及缠绕在定子铁心16上的绕线。通过向定子15的绕线通电，在定子铁心16的内侧产生磁场。

转子18例如具有圆柱形状的长的轴19和圆柱形状的永磁铁铁心20。轴19插入永磁铁铁心20内并固定在永磁铁铁心20内。轴19的两端朝向圆柱形状的永磁铁铁心20的两侧突出。轴19的两端通过一对轴承构件17插入并支承在前端罩13和后端罩14的中心孔内。由此，转子18在定子铁心16的内侧被支承成能够转动。

此外，转子18的轴19的一端与前端罩13相比朝向前侧突出。转子18的轴19的另一端与后端罩14相比朝向后侧突出。轴19的与前端罩13相比朝向前侧突出的部分作为输出轴发挥功能。轴19的朝向后端罩14的后侧突出的部分作为由传感器部30检测的检测轴发挥功能。

在这种电动机部10中，通过向定子15的绕线通电，定子15的磁场作用于转子18的永磁铁铁心20。由此，在定子15和转子18之间产生电磁吸引和排斥作用。其结果，转子18和轴19可以在定子15的内侧转动。

图4和图5是从后侧观察带有磁传感器的电动机1的透视图。

传感器部30具有：被检测板31、圆环形状的永磁铁36、盖构件(可动构件)37和霍尔元件(检测构件)42。此外，如图3所示，传感器部30具有基板43和连接器44。在图4和图5中，由虚线表示盖构件37。

被检测板31包括形成为所希望的外形的重合的电磁钢板。本实施方式的被检测板31具有圆环部32以及作为三个直线状棒状部的第一棒状部33、第二棒状部34和第三棒状部35。轴19插入并安装在圆环部32内。第一棒状部33、第二棒状部34和第三棒状部35从圆环部32呈放射状突出。第一棒状部33、第二棒状部34和第三棒状部35例如由电磁钢板形成。

另外，如图3所示，本实施方式的圆环部32形成为与圆环形状的永磁铁36相同尺寸的圆环状。从后端罩14突出的轴19插入圆环部32的中心孔内。最长的第一棒状部33和第二棒状部34从圆环部32朝向相互相反的方向突出。第三棒状部35从圆环部32的第一棒状部33和第二棒状部34之间的位置突出。第三棒状部35具有与第二棒状部34相同的长度。第一棒状部33比第二棒状部34和第三棒状部35长。

通过将被检测板31安装在轴19上，第一棒状部33、第二棒状部34和第三棒状部35在具有分别与长度对应的转动半径的轨道上与轴19一起转动。在图4和图5中，由双点划线表示与轴19一起转动的第一棒状部33、第二棒状部34和第三棒状部35的轨道。

圆环形状的永磁铁36以与被检测板31紧密接触且重合的状态安装在轴19上。由此，第一棒状部33、第二棒状部34和第三棒状部35作为永磁铁36的磁路发挥功能。

由此，在由电磁钢板形成的被检测板31上组合有圆环形状的永磁铁36。由此，可以使它们的质量集中在圆柱形状的轴19的中心或其附近。因此，可以将对轴19进行转动驱动时成为转动负荷的被检测板31和永磁铁36的转动力矩抑制为较小。

相对于此，例如，在设置与第一棒状部33、第二棒状部34和第三棒状部35分别对应的多个棒状的永磁铁时，需要有用于相对于转动的轴19固定棒状的永磁铁的牢固的固定结构。此外，还需要用于使棒状的永磁铁转动的转动力矩。因此，转动力矩容易变大。

为了覆盖被检测板31、圆环形状的永磁铁36和霍尔元件42，盖构件37以能够移动的方式安装在后端罩14的后侧。即，盖构件37相对于带有磁传感器的电动机1的外壳11安装并覆盖被检测板31。盖构件37由树脂材料或金属材料形成。盖构件37具有：纵向长的背面部38、直立设置在其周向边缘的侧面部39、以及一对安装部40。一对安装部40形成为从侧面部39朝向左右两侧突出。

在盖构件37的左右两侧的一对安装部40上形成有上下方向长的长孔形状的一对狭口41。上述一对安装部40用螺钉固定在后端罩14的后侧，由此盖构件37在后端罩14的后侧与后端罩14重合，直接固定在电动机部10上。通过将螺钉拧松，盖构件37能够向上下方向移动。即，盖构件37具有长孔形状的狭口41，并且通过上述狭口41用螺钉固定在外壳11上。

盖构件37例如相对于电动机部10(后端罩14)安装成能够以从轴19向上方分离的方式向上下方向移动。

盖构件37在图4所示的状态下，配置在螺钉与狭口41的上端接触的最低的位置(以下称为最下方位置)上。盖构件37在图5所示的状态下，配置在螺钉与狭口41的下端接触的最高的位置(以下称为最上方位置)上。盖构件37能够在从最下方位置到最上方位置的范围内上下移动。此外，通过在最下方位置或最上方位置用螺钉固定盖构件37，可以将盖构件37固定在上述位置上。

霍尔元件42利用霍尔效果以磁方式检测外部磁场的变化。霍尔元件42输出具有根据外部磁场的变化而变化的波形的信号。例如，永磁铁以通过霍尔元件42的前方的方式向一个方向移动。在这种情况下，作用于霍尔元件42的磁场变化。其结果，从霍尔元件42输出的信号的波形以脉冲状或反向脉冲状变化。即，霍尔元件42输出具有根据棒状部通过霍尔元件42的前方而变化的波形的信号。

霍尔元件42安装在基板43的下端。基板43安装在盖构件37的内侧面的比轴19靠向上侧的位置上。由此，霍尔元件42和基板43安装在盖构件37的里面(后端罩14一侧的面)。因此，霍尔元件42和基板43与盖构件37一起移动。

在基板43的上端安装有连接器44。连接器44向霍尔元件42供电，并且把来自霍尔元件42的信号例如向电动机部10外部的装置输出。由此，霍尔元件42设置成能够与盖构件37一起上下移动。因此，能够改变霍尔元件42与轴19的距离。

接着，对传感器部30的动作进行说明。图6和图7的横轴是时间，纵轴是霍尔元件42的输出电压。

如图4所示，盖构件37位于最下方位置时，连接器44和盖构件37与后端罩14重合。此外，被检测板31、圆环形状的永磁铁36和霍尔元件42的周围被完全覆盖并被密封。此外，霍尔元件42配置在与第二棒状部34和第三棒状部35的轨道相比靠近轴19(带有磁传感器的电动机1的转动轴)的最低位置(最下方位置)上。并且，如果被检测板31与轴19一起转动，则第一棒状部33、第二棒状部34和第三棒状部35通过位于最低位置的霍尔元件42的前方。在这种情况下，作用于霍尔元件42的磁场因三个棒状部的通过而变化。其结果，如图6所示，霍尔元件42能够输出具有在轴19转动一圈期间以脉冲状或反向脉冲状变化三次的波形的信号。

此外，如图5所示，盖构件37位于最上方位置时，连接器44从后端罩14的上边缘向上方突出。此外，霍尔元件42配置在第一棒状部33的轨道和第二棒状部34、第三棒状部35的轨道之间的最高位置(最上方位置)上。并且，如果被检测板31与轴19一起转动，则仅最长的第一棒状部33通过位于最高位置的霍尔元件42的前方。第二棒状部34和第三棒状部35通过霍尔元件42的下侧的离开霍尔元件42的位置。在这种情况下，作用于霍尔元件42的磁场因一个棒状部(第一棒状部33)的通过而变化。其结果，如图7所示，霍尔元件42能够输出具有在轴19转动一圈期间以脉冲状或反向脉冲状变化一次的波形的信号。

如上所述，在本实施方式中，保持霍尔元件42的盖构件37能够以改变从轴19到霍尔元件42的距离的方式移动。此外，在电动机部10的轴19上安装被检测板31。上述被检测板31具有从轴19呈放射状突出的多个棒状部即第一棒状部33、第二棒状部34和第三棒状部35。第一棒状部33、第二棒状部34和第三棒状部35的从轴19到前端的长度相互不同。

因此，通过使霍尔元件42的位置与盖构件37一起移动，能够切换通过霍尔元件42的前方的(由霍尔元件42检测的)棒状部的个数。即，盖构件37以能够改变通过霍尔元件42前方的棒状部的数量的方式移动。

例如，将盖构件37配置在霍尔元件42接近轴19的最下方位置上。在这种情况下，多个棒状部33～35全部通过霍尔元件42的前方，并且被霍尔元件42检测。此外，将盖构件37配置在霍尔元件42离开轴19的最上方位置上。在这种情况下，多个棒状部33～35的仅一部分(例如一个棒状部)通过霍尔元件42的前方，并且被霍尔元件42检测。由此，在本实施方式中，仅切换盖构件37的位置，就能够容易改变从霍尔元件42输出的信号的波形。

此外，在本实施方式中，具有棒状部33～35的被检测板31由电磁钢板形成。被检测板31与圆环形状的永磁铁36重合并安装在轴19上。通过使上述被检测板31上的多个或单个棒状部通过霍尔元件42的前方，可以改变霍尔元件42的输出信号的波形。因此，例如即使传感器部30的设置环境被污染，霍尔元件42也可以检测棒状部，并且在每次检测中输出具有能够变化的波形的信号。此外，也能够改变被检测板31(电磁钢板)上的多个棒状部的个数和/或长度的组合。由此，可以容易改变能够从霍尔元件42输出的信号的波形。

此外，在本实施方式中，盖构件37安装成能够相对于电动机部10移动。因此，通过调整盖构件37的位置，能够容易改变从轴19到霍尔元件42的距离。此外，基于盖构件37的位置的调整量，可以容易把握通过霍尔元件42的前方并由霍尔元件42检测的棒状部的个数。

以上的实施方式是本发明优选的实施方式的例子。但是，本发明的技术并不限于此。在不脱离本发明宗旨的范围内，能够对上述实施方式进行各种变形或变更。

例如，在上述实施方式中，圆环形状的永磁铁36与被检测板31重合。利用霍尔元件42以电磁方式检测被检测板31的多个或单个棒状部的转动。此外，例如代替设置圆环形状的永磁铁36，可以在被检测板31的多个棒状部33～35的前端设置永磁铁36。可以利用霍尔元件42以电磁方式检测上述永磁铁36的转动。此外，也可以利用包含发光元件和受光元件的光学传感器，以光学方式检测被检测板31的多个或单个棒状部的转动。

在上述实施方式中，被检测板31具有作为三个直线形状的棒状部的第一棒状部33、第二棒状部34和第三棒状部35。此外，例如，被检测板31可以具有两个棒状部，也可以具有四个以上的棒状部。此外，各棒状部的形状也可以不是直线形状。通过改变被检测板31的多个棒状部的形状的组合，可以容易改变在轴19转动一圈期间从霍尔元件42输出的信号的脉冲状波形变化的组合。

在上述实施方式中，第二棒状部34和第三棒状部35长度相同。此外，第一棒状部33形成为比第二棒状部34和第三棒状部35长。此外，例如，可以使上述三个棒状部33～35的长度全部相互不同。在这种情况下，例如，能够以螺钉位于盖构件37的狭口41的中央部分的方式，将盖构件37配置在最下方位置和最上方位置之间的中间位置上。由此，可以仅使三个棒状部中的长的两个通过霍尔元件42的前方。在这种情况下，霍尔元件42能够输出具有在轴19转动一圈期间以脉冲状或反向脉冲状变化两次的波形的信号。

在上述实施方式中，在盖构件37上形成有上下方向长的一对狭口41。由此，盖构件37能够向上下方向移动。此外，例如，盖构件37能够向左右方向移动，也能够以转动的方式移动。只要能够通过改变盖构件37的位置，使安装盖构件37上的霍尔元件42与轴19的距离变化即可。另外，在上述实施方式中，盖构件37设置成能够以沿一个方向相对于轴19接触、离开的方式移动。由此，可以使最长的第一棒状部33的检测时机为与盖构件37的位置无关的在盖构件37的多个位置上共同的原点时机。

盖构件37能够安装成以相对于盖构件37向上方离开轴19的方式向上下方向可动。盖构件37能够在从如图4所示螺钉与狭口41的上端接触的盖构件37下降至最下方的状态(以下称为最下方位置)到如图5所示螺钉与盖构件37的狭口41的下端接触的盖构件37上升到最上方的状态(以下称为最上方位置)的范围内上下可动。

在如图4所示的盖构件37下降至最下方的最下方位置上，连接器44和盖构件37与后端罩14重合，并且可以使被检测板31、圆环形状的永磁铁36和霍尔元件42的周围被完全覆盖并被密封。

在本实施方式中，通过使与圆环形状的永磁铁36重合并安装在轴19上的由电磁钢板形成的棒状部通过霍尔元件42的前方，可以使霍尔元件42的输出信号的波形变化。因此，例如即使传感器部30的设置环境被污染，霍尔元件42也可以检测棒状部，并且在每次检测中输出波形变化的信号。

通过像本实施方式那样，将盖构件37设置成从轴19沿一个方向接触、离开的方式可动，可以使最长的第一棒状部33的检测时机与可动位置无关而成为在多个设定位置上共同的原点时机。

本发明的实施方式可以是以下的第一～第四电动机用传感器。

第一电动机用传感器具有：被检测板，为了检测电动机的转动而安装在所述电动机的转动轴上，并且具有从所述转动轴以不同的长度呈放射状突出的多个棒状部；检测构件，相对于与所述转动轴一起转动的多个所述棒状部的轨道设置，并且输出所述棒状部通过时波形变化的信号；以及可动部件，保持所述检测构件。

第二电动机用传感器在第一电动机用传感器的基础上，所述被检测板由电磁钢板形成，在所述转动轴上以与所述被检测板重合的方式安装有圆环形状的永磁铁，所述检测构件是以磁方式检测所述被检测板的所述棒状部的通过的霍尔元件。

第三电动机用传感器在第一或第二电动机用传感器的基础上，所述可动构件是相对于所述电动机的外壳安装的覆盖所述被检测板的盖构件。

第四电动机用传感器在第三电动机用传感器的基础上，所述可动构件具有长孔形状的狭口，并且用螺钉固定在所述外壳上。

第一电动机用传感器通过使检测构件与可动构件一起可动，可以切换被检测板的多个棒状部中被检测构件检测的棒状部的个数，因此可以切换输出在棒状部通过时波形变化的信号的检测构件的输出信号。所以容易改变检测转动的信号的波形。

出于示例和说明的目的已经给出了所述详细的说明。根据上面的教导，许多变形和改变都是可能的。所述的详细说明并非没有遗漏或者旨在限制在这里说明的主题。尽管已经通过文字以特有的结构特征和/或方法过程对所述主题进行了说明，但应当理解的是，权利要求书中所限定的主题不是必须限于所述的具体特征或者具体过程。更确切地说，将所述的具体特征和具体过程作为实施权利要求书的示例进行了说明。

Claims (5)

1.一种电动机用传感器，其特征在于具有：

被检测板，安装在电动机的转动轴上，并且具有能够围绕所述转动轴转动的多个棒状部，所述多个棒状部从所述转动轴在半径方向内呈放射状突出，且具有相互不同的长度；

检测构件，输出具有根据所述多个棒状部的每一个通过所述检测构件的前方而变化的波形的信号；以及

可动构件，在所述半径方向的期望的位置保持所述检测构件，以能够改变随着所述转动轴的转动而通过所述检测构件前方的并由所述检测构件检测出的所述棒状部的数量的方式，与所述检测构件一起移动。

2.根据权利要求1所述的电动机用传感器，其特征在于，

所述电动机用传感器还具有圆环形状的永磁铁，所述永磁铁在所述转动轴上安装成与所述被检测板重合，

所述被检测板由电磁钢板形成，

所述检测构件是以磁方式检测所述被检测板的所述棒状部的通过的霍尔元件。

3.根据权利要求1所述的电动机用传感器，其特征在于，

所述电动机用传感器还具有圆环形状的永磁铁，所述永磁铁在所述转动轴上安装成与所述被检测板重合，

所述被检测板由电磁钢板形成，

所述检测构件是以磁方式检测所述被检测板的所述棒状部的通过的霍尔元件。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的电动机用传感器，其特征在于，所述可动构件是相对于所述电动机的外壳安装的且覆盖所述被检测板的盖构件。

5.根据权利要求4所述的电动机用传感器，其特征在于，所述可动构件具有长孔形状的狭口，并且通过所述狭口用螺钉固定在所述外壳上。

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