CN106451927B - 传感器组件以及包含该传感器组件的电机 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种传感器组件以及包含该传感器组件的电机，所述传感器组件包括：支座，所述支座包括形成在一侧的第一插槽和形成在另一侧的第二插槽；感测磁体，所述感测磁体设置在所述第一插槽上；以及传感器帽，所述传感器帽覆盖所述感测磁体。

Description

传感器组件以及包含该传感器组件的电机

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年8月5日提交的韩国专利申请No.2015-0110575的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

实施例涉及一种传感器组件以及包含该传感器组件的电机。

背景技术

通常，电机的转子由于转子与定子的电磁相互作用而旋转。这里，插入到转子中的转轴也旋转并且产生旋转驱动力。

另外，包含磁性元件的检测单元设置在电机内部。所述磁性元件检测与转子一起旋转的感测磁体(sensing magnet)的磁力。因此，能够在使用所检测的感测磁体的磁力时确定转子的当前位置。

通常，感测磁体能够使用粘合剂等直接固定到转轴上。然而，使用这种方法，难以控制精确的粘合工艺，并且感测磁体可能会脱落。

发明内容

因此，实施例旨在提供一种能够防止感测磁体脱落的传感器组件，以及包含该传感器组件的电机。

另外，实施例旨在提供一种能够精确感测转子的旋转的传感器组件，以及包含该传感器组件的电机。

实施例的目的不限于上述目的，并且本领域的技术人员从下面的描述中将清楚地理解实施例的其他目的。

根据本申请的一个方面，一种传感器组件包括：支座(holder)，所述支座包括形成在一侧的第一插槽(insertion groove)和形成在另一侧的第二插槽；感测磁体，所述感测磁体设置在所述第一插槽中；以及传感器帽，所述传感器帽覆盖所述感测磁体。

所述第二插槽可以用于与电机的转轴耦接。

所述第一插槽的深度可以小于所述感测磁体的厚度。

所述支座可以包括在圆周方向上形成的凹槽。

所述支座可以包括在径向上突出的环状翼部。

所述支座和所述传感器帽可以包含非磁性材料。

所述传感器帽可以包括与所述感测磁体的一个表面接触的底部以及与所述支座的侧表面耦接的侧部(side portion)。

所述传感器帽可以包括形成在所述侧部上以与所述支座耦接的紧固部。

所述传感器帽的厚度可以是0.05mm至0.3mm。

所述传感器帽可以包括将所述底部与所述侧部彼此连接的连接部，并且所述连接部可以具有曲率。

所述传感器帽可以包括形成在所述底部上的多个突起。

所述传感器帽可以包括形成在所述底部的中心处的中心孔以及形成在所述底部的外侧的多个子孔。

根据本申请的一个方面，一种电机包括：外壳；定子，所述定子设置在所述外壳中；转子，所述转子沿所述定子的内周设置；转轴，所述转轴与所述转子一体地旋转；以及上文所述的传感器组件的配置中的任意一种。

所述电机可以包括检测单元，所述检测单元感测所述感测磁体的旋转。

所述检测单元可以包括：磁性元件，所述磁性元件面对所述传感器帽的所述底部；以及印刷电路板，所述磁性元件设置在所述印刷电路板上。

附图说明

通过参照附图详细描述本申请的示例性实施例，本申请的上述目的、特征和优点以及其他目的、特征和优点对本领域的普通技术人员将变得更加清楚。

图1是根据本申请的实施例的电机的概念视图；

图2是沿图1中的线I-I’截取的剖视图；

图3是根据本申请的实施例的传感器组件的分解透视图；

图4是根据本申请的实施例的传感器组件的透视图；

图5是根据本申请的实施例的传感器组件的概念视图；

图6A是示出了在未安装传感器帽的情况下测量磁通量(magnetic flux)的仿真结果的视图；以及

图6B是示出了在安装传感器帽的情况下测量磁通量的仿真结果的视图。

具体实施方式

因为可以对本申请进行各种修改并且本申请可以具有各种实施例，所以将在附图中示出并且描述特定的实施例。

然而，这并没有将本申请限制于特定的实施例，并且包含在本申请的精神和范围内的所有修改、等同物以及替代都应当解释为属于本申请。

在本申请中，诸如“包括”或“具有”的术语应当理解为表明特征、数量、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在，而不应理解为排除预先添加一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、部件或其组合的存在或可能性。

另外，应当理解，为了描述的方便，在本申请中所附的附图可以夸大或缩小。

下文中，将参照附图详细描述本申请，同时无论附图中的符号，相同的附图标记将给予相同的或对应的元件，并且将省略其重复的描述。

图1是根据本申请的实施例的电机的概念视图，并且图2是沿图1中的线I-I’截取的剖视图。

参见图1和图2，根据本申请的实施例的电机包括：转轴400；转子200，包括孔，转轴400插入到所述孔中；定子300，沿转子200的外周设置；外壳100，容纳转子200和定子300；以及传感器组件800，检测转子200的旋转。

外壳100具有圆柱形空间，在所述圆柱形空间中可以安装定子300和转子200。这里，尽管可以以各种方式修改外壳100的形状或材料，但是可以选择能够很好地抵抗高温的金属材料作为外壳100的材料。

外壳100可以与盖110耦接并且可以容纳定子300和转子200。外壳100还可以包括冷却结构(未示出)以容易地排出内部热量。可以选择风冷或水冷结构作为所述冷却结构，并且外壳100的形状可以根据所述冷却结构进行适当的改变。

与外部电源连接的连接器600与盖110耦接。连接器600可以具有外部电源销(pin)可以插入到其中的结构。因此，通过容易地将外部电源销插入到连接器600中可以向定子300供应电力。

定子300插入到外壳100的内部空间中。定子300包括定子铁芯320以及卷绕定子铁芯320的线圈310。定子铁芯320可以是以环形形状形成的一体的铁芯(integrated core)，或者是多个分开的铁芯(divided core)彼此耦接的结构。

定子300可以根据电机的类型进行适当的改变。例如，在直流(DC)电机的情况下，线圈可以卷绕一体的定子铁芯，并且在三相电机的情况下，定子300也可以制造为使得U、V和W相分别被输入到多个线圈。这里，连接器600可以制造有三个输入端子(inputterminal)。图1和图2中示出了三相电机。因此，三个连接器600被设置为分别连接到U、V和W相。

转子200可旋转地设置在定子300的内部。转子磁体安装在转子200上，并且转子200由于与定子300的电磁相互作用而旋转。

转轴400与转子200的中心部耦接。转轴400与转子200一体地旋转。这里，设置在一侧的第一轴承520和设置在另一侧的第二轴承510支撑转轴400。

因为传感器组件800与所述转子和转轴400一起旋转，所以在检测传感器组件800的旋转时可以检测转子200的旋转。这里，所述电机还可以包括设置在传感器组件800的上端上用于检测旋转的检测单元(未示出)。

图3是根据本申请的实施例的传感器组件的分解透视图，并且图4是根据本申请的实施例的传感器组件的透视图。

参见图3和图4，所述传感器组件包括：支座810，与所述转轴耦接；感测磁体820，设置在支座810上；以及传感器帽830。

支座810包括形成在一侧并且具有感测磁体820设置在其中的第一插槽811。在第一插槽811与感测磁体820之间可以涂覆粘合剂(未示出)。因此，感测磁体820可以牢牢地固定到第一插槽811上。

感测磁体820可以是具有N极和S极的双极磁体。

支座810可以由非磁性材料制造。通常，因为磁通量具有高空气阻力(airresistance)，所以大量磁通量流向磁性体。因此，当支座810由磁性体形成时，大量的磁通量流向支座810。因此，难以精确感测设置在所述感测磁体上端上的磁性元件。

根据实施例，因为支座810阻挡磁通量泄漏到外部，所以具有磁性元件720的灵敏度提高的优点。另外，即使当所述感测磁体的尺寸减小时，也能够维持相同的灵敏度，因此允许所述感测磁体的微型化。

支座810包括在径向上突出的环状翼部814。翼部814可以用于在旋转期间调整中心并且用于同时阻挡磁通量泄漏。因此，灵敏度增加。

传感器帽830压装到支座810上以固定感测磁体820。当暴露于诸如震动、高温、高湿度等的外部环境中时，传感器帽830防止感测磁体820从支座810脱落或防止感测磁体820的高度改变。

具体地讲，当感测磁体820由于不均匀地涂覆的粘合剂而倾斜时，具有感测磁体820的高度能够通过传感器帽830的耦接而均匀地控制的优点。也就是说，因为在传感器帽830压装到支座810上时感测磁体820的上表面受到压力，所以甚至在没有单独的工艺的情况下也能够控制感测磁体820的水平状态。传感器帽830可以通过将诸如不锈钢(SUS)的非磁性材料压制成型来制造成杯状。

传感器帽830包括：底部831，与感测磁体820的一个表面接触；侧部832，与支座810的侧表面耦接；以及连接部833，将底部831与侧部832彼此连接。

底部831挤压从第一插槽811突出的感测磁体820的整个上部。特别地，当所述传感器帽的侧部832在传感器帽830被耦接到支座810的外周表面上的同时被填隙(C)时，所述传感器帽的底部831挤压感测磁体820的突出的上部。这里，底部831的挤压力可以根据填隙强度(caulking strength)而有所变化。

可以在与支座810的凹槽813对应的部分处形成填隙(C)。因此，与支座810的凹槽813对应的紧固部形成在所述传感器帽的侧部832上。这里，填隙可以是包括用于将传感器帽830固定到支座810的各种耦接方法的概念。例如，填隙可以是冲压工艺。然而，将传感器帽830固定到支座810的方法不一定限制于此。例如，传感器帽830也可以通过螺旋(screw)耦接到支座810。这里，螺纹可以形成在传感器帽830的内周面上和支座810的外周表面上。

底部831可以包括：中心孔831a，形成在底部831的中心处；以及多个子孔831b，形成在底部831的外侧。感测磁体820的高度可以利用中心孔831a测量，并且可以通过利用子孔831b目测来观察感测磁体是否被粘合。

底部831可以包括凸出地或凹陷地形成的多个突起831c。底部831可以通过多个突起831c维持平坦度(flatness)。突起831c可以在传感器帽830安装在支座810上之前或者在传感器帽830压装到支座810上之后形成。

连接部833是将底部831与侧部832彼此连接的部分，并且可以在压制成型时具有预定曲率。尽管如上所述传感器帽830由非磁性材料制造，但是传感器帽830在传感器单元833具有阈值的或高于阈值的曲率时可以具有磁性。当连接部833的曲率半径R控制到0.5mm或小于0.5mm时，可以有效的抑制连接部833具有磁性的现象。

图5是根据本申请的实施例的传感器组件的概念视图。

参见图5，检测单元700可以设置在所述传感器组件的上端上以检测感测磁体820的旋转。

检测单元700包括检测感测磁体820的旋转的磁性元件720以及印刷电路板710。磁性元件720可以安装在印刷电路板710的一个表面上以被设置为面对所述传感器帽的底部831以及感测磁体820。磁性元件720可以是霍尔集成电路(Hall IC)。

支座810包括形成在一侧的第一插槽811，以及形成在另一侧的第二插槽812以使旋转轴400耦接到支座810。

多个子槽811b可以形成在第一插槽811的底表面811a上，并且溢出的粘合剂可以容纳在多个子槽811b中。

第二插槽812形成有适于转轴耦接的一定范围的宽度和深度。因为转轴的直径根据电机的结构而有所不同，所以第二插槽812的直径可以与第一插槽811的直径相同或不同。

第一插槽的811的深度d1形成为小于感测磁体820的厚度d2。也就是说，感测磁体820的上部相对于第一插槽811向侧边突出。因此，传感器帽830的底部831挤压感测磁体820，并且感测磁体820的高度被控制均匀。这里，感测磁体820的高度可以定义为在感测磁体820的上表面与磁性元件720之间的距离。

与支座810的凹槽813耦接的紧固部832a形成在传感器帽830的侧部832上。如上文所述，紧固部832a可以通过冲压或填隙形成。

传感器帽830的厚度可以满足在0.05mm至0.3mm的范围内。当传感器帽830的厚度小于0.05mm时，因为厚度太小，所以难以具有挤压和固定感测磁体820的效果。当厚度超过0.3mm时，存在灵敏度由于感测磁体820的磁通量被阻挡而下降的问题。

支座810包括在径向上突出的环状翼部814。翼部814的直径W4可以为支座810的直径W3的1.2倍至2.0倍。当翼部814的直径W4小于支座810的直径W3的1.2倍时，阻挡磁通量泄漏的功能劣化。当翼部814的直径W4大于支座810的直径W3的2倍时，由于直径太大，所以就高速旋转而言这是不利的。

参见图6A和图6B，制备了无传感器帽的传感器组件和上面安装有具有0.15mm的厚度的传感器帽的传感器组件，与磁性元件间隔开0.28mm，并且测量磁通量密度。

作为测量的结果，可以确认，在不管传感器帽830是否存在的两种情况下，磁通量密度的样本均值大约为60，并且在分散的范围内也没有显著的差异。因此，可以确认，当传感器帽的厚度被控制在0.05mm至0.3mm时，在维持感测磁体的灵敏度的同时能够有效地保护感测磁体。

根据实施例，减小了感测磁体由于外部环境而脱落的可能性，从而确保了可靠性。

另外，感测磁体的高度可以容易地调整，并且感测磁体的灵敏度能够提高。

上述描述仅是描述本申请的技术范围的示例。本领域的技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种改变、修改以及替换。因此，上文公开的实施例和附图应当被认为仅有描述性意义，而不用于限制技术范围。这些实施例和附图不限制本申请的技术范围。本申请的技术范围应当被所附权利要求阐释，并且应当被阐释为包括所有落入所附权利要求的范围内的等同物。

<附图标记>

100：外壳

200：转子

300：定子

400：转轴

800：传感器组件

810：支座

820：感测磁体

830：传感器帽

Claims (8)

1.一种传感器组件，包括：

支座，所述支座包括形成在一侧的第一插槽；

感测磁体，所述感测磁体设置在所述第一插槽中；以及

传感器帽，所述传感器帽被配置为覆盖所述感测磁体，

其中，所述支座包括形成在另一侧的第二插槽，并且所述第二插槽用于与电机的转轴耦接，

其中，所述支座包括被配置为在径向上突出的环状翼部，

其中，所述传感器帽包括被配置为与所述感测磁体的一个表面接触的底部以及被配置为与所述支座的侧表面耦接的侧部，

其中，所述传感器帽包括形成在所述底部上的多个突起，并且，其中，所述传感器帽包括形成在所述底部的中心处的中心孔以及形成在所述底部的外侧的多个子孔，

其中，所述第一插槽和所述第二插槽在所述转轴的轴方向上间隔开，

其中，所述支座和所述传感器帽包含非磁性材料，

其中，所述传感器帽包括被配置为将所述底部与所述侧部彼此连接的连接部，并且所述连接部具有曲率，

其中，所述连接部的曲率半径等于或小于0.5mm，

其中，所述翼部的直径为所述支座的直径的1.2倍以上，

其中，所述翼部设置为低于所述感测磁体，

其中，所述支座包括突出到所述翼部的下部的突出部，并且

其中，所述第一插槽的深度小于所述第二插槽的深度。

2.如权利要求1所述的传感器组件，其中，所述第一插槽的深度小于所述感测磁体的厚度。

3.如权利要求1所述的传感器组件，其中，所述支座包括在圆周方向上形成的凹槽。

4.如权利要求1所述的传感器组件，其中，所述传感器帽包括形成在所述侧部上以与所述支座耦接的紧固部。

5.如权利要求1所述的传感器组件，其中，所述传感器帽的厚度为0.05mm至0.3mm。

6.一种电机，包括：

转轴；

转子，所述转子包括孔，所述转轴插入到所述孔中；

定子，所述定子沿所述转子的外周设置；

外壳，所述外壳被配置为容纳所述转子和所述定子；以及

根据权利要求1-5的任一项所述的传感器组件。

7.如权利要求6所述的电机，还包括检测单元，所述检测单元被配置为感测所述感测磁体的旋转。

8.如权利要求7所述的电机，其中，所述检测单元包括：磁性元件，所述磁性元件被配置为面对所述传感器帽的底部；以及印刷电路板，所述磁性元件设置在所述印刷电路板上。

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