CN107210654B - 传感器磁体保持架、磁体固定构造及电机 - Google Patents

Abstract

传感器磁体保持架(32)被用于将传感器磁体固定于电机轴。传感器磁体保持架(32)包括用于压入电机轴的压入部(36)、被设在压入部(36)的径向外侧的用于保持传感器磁体的保持部(38)、以及使压入部(36)与保持部(40)间连结的连结部(40)。连结部(40)被构成为至少一部分会因外力而挠曲的方式。

Description

传感器磁体保持架、磁体固定构造及电机

技术领域

本发明涉及被用于传感器磁体的保持架。

背景技术

以往在小型电机中，使用了用于检测其旋转速度和旋转位置的旋转检测装置。在旋转检测装置中，被称为传感器磁体的沿周向交替形成有磁极的磁石被固定于电机轴，并在其附近设有磁感应元件。传感器磁体是以根据转子的旋转、磁束发生变化的方式被磁化的。并且，磁感应元件所检测的、伴随于电机轴的旋转的传感器磁体磁极位置的变化与转子的旋转位置变化相对应。

因此，需要将前述的传感器磁体固定于电机轴。作为将传感器磁体固定于电机轴的方法，有将电机轴直接压入传感器磁体中心的方法，但该方法有可能导致传感器磁体破裂。因此，作为将传感器磁体固定于电机轴的其它方法，提出了将传感器磁体介由传感器磁体保持架固定于电机轴的方法(参照专利文献1)。

该方法中的传感器磁体保持架一体地形成有圆筒部和从圆筒部沿轴向突出的板状的多个卡扣，所述圆筒部形成有用于压入电机轴的压入部。然后，传感器磁体通过弹性形变的多个卡扣固定于磁体保持架。因此，在将电机轴压入传感器磁体保持架时所产生的来自电机轴的应力不会直接传递至传感器磁体，传感器磁体破裂的发生被抑制。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-35411号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，前述的传感器磁体保持架中，由于卡扣是以从形成有压入部的圆筒部沿轴向突出的方式形成的，故轴向的长度较大。当然，安装传感器磁体保持架所需的电机轴的长度就要增大。因此，为了电机的小型化、尤其为了缩短电机轴的长度，需要进一步的改良。

本发明是鉴于这样的状况而研发的，其目的在于提供一种使用于将传感器磁体固定于轴的传感器磁体保持架更加缩小的新技术。

用于解决课题的手段

为解决上述课题，本发明一个方案的传感器磁体保持架是一种用于将传感器磁体固定于电机轴的传感器磁体保持架，包括：用于压入电机轴的压入部；被设在压入部的径向外侧的、用于保持传感器磁体的保持部；以及使压入部和保持部间连结的连结部。连结部被构成为至少一部分会因外力而挠曲的方式。

根据该方案，压入部与保持部并没有在电机轴的轴向上并排，故能实现传感器磁体保持架的薄型化。另外，保持部能因连结部挠曲而稳定地保持传感器磁体。此外，通过设计连结部的构成，能使得保持部不会以必要以上的力对传感器磁体赋予势能。

连结部可以包括从压入部朝径向外侧延伸的径向部和从径向部的与压入部相反侧的端部沿周向延伸的周向部。由此，能不沿轴向延伸地形成连结部。此外，与设置沿电机轴的轴向延伸的连结部时相比，能不太使保持架变厚地加长周向部。此外，各部延伸的方向并非一定是与电机轴的轴向垂直的方向，也可以有些许的倾斜(例如不足30度)。

周向部可以包括从径向部朝一周向延伸的第1周向部和从径向部朝另一周向延伸的第2周向部。由此，能针对一个连结部设置多个保持部。

连结部可以在周向的不同位置具有第1连结部和第2连结部，并且第1连结部的周向部与第2连结部的周向部分离开。由此，周向部的一个端部成为自由端，各周向部能作为单端固定弹簧来发挥功能。

保持部可以被设在周向部的前端附近。由此，能增大保持部的变位量。

连结部可以在周向的不同位置具有第1连结部和第2连结部，并且第1连结部的周向部与第2连结部的周向部相连接。由此，能以比较容易的构成使连结部的一部分挠曲。

保持部可以被设在第1连结部的周向部与第2连结部的周向部相连接的区域。

连结部可以在周向上等间隔地设有2n+1个(n为1以上的整数)。由此，传感器磁体保持架能平衡良好地保持传感器磁体。

保持部可以夹着压入部地被设在径向部的相反侧。由此，在传感器磁体保持架上，多个径向部难以成为一条直线。

本发明的另一方案是磁体固定构造。磁体固定构造具有磁体固定构造环状的传感器磁体，和被安装在传感器磁体的中央的传感器磁体保持架。传感器磁体保持架被构成为在被安装于传感器磁体的状态下，从径向看时压入部及保持部与传感器磁体相重叠的方式。由此，能实现厚度较薄的磁体固定构造。

可以具有在中心固定有轴的转子和磁体固定构造。磁体固定构造可以在压入部压入有轴。由此，轴在被插入压入部时所产生的力难以传递至保持部，故能防止因过大的赋予势能力而造成的传感器磁体的破裂。

此外，将以上构成要素的任意组合、本发明的表现形式在方法、装置、系统等之间变换的实施方式，作为本发明的方案也是有效的。

发明效果

根据本发明，能更加缩小磁体保持架。

附图说明

图1是具备本实施方式的旋转检测装置的带蜗轮减速器的电机的剖视图。

图2的(a)是本实施方式的传感器磁体保持架的立体图；图2的(b)是从与图2的(a)不同的方向来看的本实施方式的传感器磁体保持架的立体图。

图3是本实施方式的传感器磁体保持架的主视图。

图4是图3所示的传感器磁体保持架的A-A剖视图。

图5是图3所示的传感器磁体保持架的B-B剖视图。

图6是本实施方式的传感器磁体保持架的后视图。

图7的(a)是从C方向看图3所示的传感器磁体保持架的侧视图；图7的(b)是从D方向看图3所示的传感器磁体保持架的侧视图；图7的(a)是从E方向看图3所示的传感器磁体保持架的侧视图。

图8的(a)是本实施方式的传感器磁体的立体图；图8的(b)是从与图8的(a)不同的方向看本实施方式的传感器磁体的立体图。

图9是本实施方式的传感器磁体的主视图。

图10是图9所示的传感器磁体保持架的F-F剖视图。

图11是本实施方式的传感器磁体的后视图。

图12的(a)是本实施方式的磁体固定构造的立体图；图12的(b)是从与图12的(a)不同的方向看本实施方式的磁体固定构造的立体图。

图13是本实施方式的磁体固定构造的主视图。

图14是图13所示的磁体固定构造的G-G剖视图。

图15是第1变形例的传感器磁体保持架的主视图。

图16是第2变形例的传感器磁体保持架的主视图。

图17是第3变形例的传感器磁体保持架的主视图。

图18是第4变形例的传感器磁体保持架的主视图。

图19是第5变形例的传感器磁体保持架的主视图。

图20是第6变形例的传感器磁体保持架的主视图。

图21是第7变形例的传感器磁体保持架的主视图。

图22是第8变形例的传感器磁体保持架的主视图。

图23是第9变形例的传感器磁体保持架的主视图。

图24是第10变形例的传感器磁体保持架的主视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。在附图的说明中，对同一要素标注同一附图标记，并适当省略重复的说明。此外，以下所述的构成只是例示，并非对本发明的范围进行某种限定。

本发明的技术能够适用于无刷电机或带蜗轮减速器的电机那样的、被要求检测旋转速度和旋转位置的所有小型电机。以下，以适用于带蜗轮减速器的电机的情况为例进行说明。

(带减速器的电机)

图1是具备本实施方式的旋转检测装置的带蜗轮减速器的电机的剖视图。带减速器的电机10由电机部12及减速器部14构成。带减速器的电机10是通常的有刷DC电机。电机部12包括由金属材料形成为有底中空筒状、且其内周面安装有磁体的电机壳16，和以封闭电机壳16的开口部的方式安装的端箍18。从电机部12的端箍18向外部延伸出的电机轴20的前端被减速器外壳22内部所设的轴承24支承。

减速器部14由结合于延伸出的电机轴20的蜗杆26、与蜗杆26相啮合的蜗轮(省略图示)、从蜗轮中心取出的输出轴(省略图示)等构成。输出轴例如连接于汽车用电动车窗装置。

旋转检测装置28由被设在旋转侧的传感器磁体30和被设在固定侧的磁感应元件(例如霍尔元件、GMR(Giant Magneto Resistive：巨磁阻)元件，省略图示)的组合构成。例示的霍尔元件被以与旋转的传感器磁体30相对的方式安装在被固定于减速器外壳22或端箍18的基板上。旋转检测装置28具有用于向霍尔元件供给电流并取出信号的配线。并且，旋转检测装置28用霍尔元件检测基于电机旋转所致的传感器磁体30与霍尔元件的相对移动而变化的磁束，并作为脉冲信号输出。由此，能够检测电机的旋转速度及旋转位置并控制它。

(传感器磁体保持架)

图2的(a)是本实施方式的传感器磁体保持架的立体图；图2的(b)是从与图2的(a)不同的方向看本实施方式的传感器磁体保持架的立体图。图3是本实施方式的传感器磁体保持架的主视图。图4是图3所示的传感器磁体保持架的A-A剖视图。图5是图3所示的传感器磁体保持架32的B-B剖视图。图6是本实施方式的传感器磁体保持架的后视图。图7的(a)是从C方向看图3所示的传感器磁体保持架的侧视图；图7的(b)是从D方向看图3所示的传感器磁体保持架的侧视图；图7的(a)是从E方向看图3所示的传感器磁体保持架的侧视图。

传感器磁体保持架32(以下适当称作“保持架32”)是为将传感器磁体30固定于电机轴20而使用的环状的树脂部件。保持架32包括形成有用于压入电机轴20的贯通孔34的环状的压入部36、被设在压入部36的径向外侧的用于保持传感器磁体30的保持部38、以及使压入部36和保持部38之间相连结的连结部40。

本实施方式的保持架32等间隔(周向120°间隔)地设有3个连结部40。各个连结部40的至少一部分被构成为因外力而挠曲状。此外，贯通孔34是与电机轴20的截面形状相对应的圆形。

这样构成的保持架32由于压入部36和保持部38并没有沿电机轴20的轴向Ax并排，故能实现保持架32的薄型化。此外，保持部38因连结部40挠曲而能够稳定地保持传感器磁体30。另外，通过适当选择连结部40的形状和材料，能使得保持部38不会以超出需要的力对传感器磁体30赋予势能。

另外，连结部40如图6所示那样包括从压入部36朝径向外侧延伸的径向部42、和从径向部42的与压入部36相反侧的端部沿周向延伸的周向部44。周向部44是圆弧状的臂。由此，能不使连结部40沿轴向Ax延伸地形成该连结部。此外，与设置沿电机轴20的轴向Ax延伸的连结部40时相比，能不太使保持架32变厚地加长周向部44。在此需要说明的是，各部延伸的方向未必一定是垂直于电机轴轴向的方向，也可以多少有些倾斜(例如30度以下)。

此外，本实施方式的周向部44具有从径向部42沿一周向延伸的第1周向部44a、和从径向部42沿另一周向延伸的第2周向部44b。由此，能够针对一个连结部40设置多个保持部38。通过增多用于保持传感器磁体30的保持部38的数量，能抑制用于保持传感器磁体30的保持架32的松动或位置偏移。

此外，连结部40在周向的不同位置等间隔地具有第1连结部40a、第2连结部40b及第3连结部40c。另外，第1连结部40a的第1周向部44a与第2连结部40b的第2周向部44b是分离开的。同样地，第2连结部40b的第1周向部44a与第3连结部40c的第2周向部44b是分离开的。另外，第3连结部40c的第1周向部44a与第1连结部40a的第2周向部44b是分离开的。由此，周向部44的一个端部成为自由端，各周向部能作为单端固定弹簧发挥功能。

保持部38被设在周向部44的前端附近。由此，能通过周向部44的挠曲来加大保持部38的变位量。另外，保持部38如图5所示那样具有在将保持架32安装于传感器磁体30时抵接于环状的传感器磁体30的内周面的引导面38a。引导面38a如图4所示那样相对于轴向Ax倾斜地形成。此外，保持部38具有卡定部38b(参照图5)，使得已安装于传感器磁体30的保持架32不会脱落。关于卡定部38b的功能，将在后文叙述。

如上述那样，在周向上等间隔地设有3个连结部40。由此，保持架32能平衡良好地保持传感器磁体30。此外，保持部38被夹着压入部36地设在径向部42的相反侧。由此，在保持架32的径向上，多个径向部42没有成为一条直线(参照图6)。需要说明的是，设有2n+1个(n为1以上的整数)连结部40时也是同样的。

保持架32形成有一个作为旋转防止部的凸部46，用于在保持传感器磁体30的状态下防止相对于传感器磁体30旋转。凸部46被设在保持架32的外周部、且被设在连结部40的径向部42的延长线上。也可以针对3个连结部40分别设置凸部46。

(传感器磁体)

图8的(a)是本实施方式的传感器磁体30的立体图；图8的(b)是从与图8的(a)不同的方向看的本实施方式的传感器磁体30的立体图。图9是本实施方式的传感器磁体30的主视图。图10是图9所示的传感器磁体保持架的F-F剖视图。图11是本实施方式的传感器磁体30的后视图。

传感器磁体30例如是铁氧体系的树脂磁体，被一体成形为所希望的形状。具体来说，传感器磁体30是在中央形成有用于安装保持架32的空间的环状部件，在外周面交替形成有N极和S极。

传感器磁体30如图8的(a)所示那样，在靠近内周部30a的一个端面30b的边缘部形成有3个突起部48。突起部48是从内周部30a朝中心突出的圆弧状的部分，保持架32的一部分抵接于此，从而实现保持架32与传感器磁体30的轴向的相对定位。

另外，传感器磁体30如图8的(b)所示那样，在靠近内周部30a的另一端面30c的边缘部形成有3个防脱落部50。防脱落部50是从内周部30a朝中心突出的圆弧状的部分，通过卡定所安装的保持架32的保持部38的卡定部38b，来防止保持架32从传感器磁体30脱落。

3个突起部48被几乎等间隔地形成，以轴向Ax为中心沿周向120°间隔地配置。另外，3个防脱落部50几乎等间隔地形成，以轴向Ax为中心沿周向120°间隔地配置。进而，突起部48和防脱落部50如图11所示那样，被以从轴向Ax来看不相重叠的方式配置。

传感器磁体30如图8的(b)所示那样，在内周部30a形成有凹槽52，使得所安装的保持架32不会相对于传感器磁体30旋转。凹槽52是从传感器磁体30的另一端面30c朝着突起部48形成的。

(磁体固定构造)

图12的(a)是本实施方式的磁体固定构造的立体图；图12的(b)是从与图12的(a)不同的方向看的本实施方式的磁体固定构造的立体图。图13是本实施方式的磁体固定构造的主视图。图14是图13所示的磁体固定构造的G-G剖视图。

本实施方式的磁体固定构造100具有环状的传感器磁体30和被安装在传感器磁体30的中央的保持架32。从传感器磁体30的另一端面30c侧安装保持架32。此时，如图12的(b)所示那样，通过使保持架32的凸部46的位置配合凹槽52地插入，保持架32被定位，防止保持架32相对于传感器磁体30旋转。

另外，在安装保持架32时，随着保持部38的引导面38a抵接于防脱落部50，周向部44朝保持架32的中心挠曲。然后，保持部38的引导面38a越过防脱落部50，防脱落部50基于势能对保持部38赋予的力减少后，基于弹性力，周向部44的挠曲回复，保持部38就一边对传感器磁体30的内周部30a赋予势能一边保持传感器磁体30整体了。在此需要说明的是，在安装了保持架32的状态下，卡定部38b是越过防脱落部50的，故能防止保持架32从传感器磁体30脱落。

此外，本实施方式的保持架32在被安装于传感器磁体30的状态下，从径向来看时(参照图14)，被构成使得压入部36及保持部38与传感器磁体30重叠。由此，能实现厚度较薄的磁体固定构造100。另外，保持架32被构成使得从径向来看时，压入部36及保持部38相互重叠。由此，能实现厚度较薄的保持架32。更优选的是，保持架32可以被构成使得从径向来看时，压入部36、连结部40及保持部38彼此一部分或全部重叠。

另外，本实施方式的带减速器的电机10具有在中心固定有电机轴20的转子、以及磁体固定构造100。磁体固定构造100在压入部36压入电机轴20(参照图14)。由此，电机轴20插入压入部36时产生的力难以传递至保持部38，故能防止因过大的赋予势能力造成的传感器磁体30的破裂。

(变形例)

以下说明传感器磁体保持架的各变形例，但主要说明其特征部分，对于与上述实施方式同样的构成将适当省略说明。图15是第1变形例的传感器磁体保持架的主视图。图16是第2变形例的传感器磁体保持架的主视图。

保持架60包括用于被插入电机轴20的压入部62、被设在压入部62的径向外侧的用于保持传感器磁体30的保持部64、以及使压入部62和保持部64之间连结的连结部66。连结部66被构成使得至少一部分会因外力而挠曲。

保持架60的连结部66在周向的不同位置具有第1连结部66a和第2连结部66b，第1连结部66a的周向部68与第2连结部66b的周向部68相连接。由此，能以比较简单的结构使连结部66的一部分挠曲。此外，保持部64被设在第1连结部66a的周向部68与第2连结部66b的周向部68相连接的区域。此外，如图16所示的传感器磁体保持架70那样，各连结部66的周向部68也可以是分离开的。此时，保持部72可以被设在各周向部68的前端部。

图17是第3变形例的传感器磁体保持架的主视图。保持架74是具有外侧环状部与内侧环状部的双重环状构造，内侧环状部相当于压入部76，在外侧环状部的一部分形成有保持部78。保持部78是反复曲折的蛇曲形状，通过适当选择厚度和曲折次数，来以适当的赋予势能力保持于传感器磁体30。

图18是第4变形例的传感器磁体保持架的主视图。保持架80的外周部并非圆环状，而是多角形(八角形)。并且，保持部82为多角形的各顶点。

图19是第5变形例的传感器磁体保持架的主视图。保持架84具有使压入部86和保持部88连结的连结部90。并且，连结部90被构成为径向部92挠曲的形式。

图20是第6变形例的传感器磁体保持架的主视图。保持架94从压入部96向外形成有漩涡状的多个臂98。臂98的前端成为保持部。臂98是弯曲的，故会以较小的力挠曲，因而保持架94能以较轻的力一边对传感器磁体30赋予势能一边保持它。

图21是第7变形例的传感器磁体保持架的主视图。保持架110从压入部96向外放射状地形成有多个臂112。臂112是直线状的，故为了挠曲需要比较大的力。换言之，保持架110能可靠地保持传感器磁体30。

图22是第8变形例的传感器磁体保持架的主视图。保持架114在压入部96的外周部设有可形变形状的4个连结部116。连结部116由四角的框构成，框整体因形变而挠曲。另外，连结部116的一个顶点作为保持部117发挥功能。图23是第9变形例的传感器磁体保持架的主视图。保持架118设有3个由圆形框构成的保持部120。

图24是第10变形例的传感器磁体保持架的主视图。保持架122是图19所示的保持架84的多个保持部88连成环状而构成的。被构成为相邻的保持部88间的周向部124挠曲的方式。

上述保持架一体成形有压入部、连结部及保持部，但可以将多个部件组合构成。保持架的材质例如是玻璃纤维填充尼龙，但也可以由其它树脂、橡胶、弹性体(elastomer)等构成。另外，保持架32的贯通孔34不限定于圆形，也可以是四角形或六角形等多角形(非圆形)。

以上参照上述实施方式和各变形例说明了本发明，但本发明并不限定于上述的实施方式和各变形例，将实施方式和各变形例的构成适当组合或替换后的方案也包含在本发明中。此外，也可以基于本领域技术人员的知识将实施方式和变形例中的组合或处理的顺序适当重组或进行各种设计变更等变形，被施加了这样的变形的实施方式也包含于本发明的范围。

标号说明

10带减速器的电机、12电机部、14减速器部、28旋转检测装置、30传感器磁体、30a内周部、30b,30c端面、32传感器磁体保持架、34贯通孔、36压入部、38保持部、38a引导面、38b卡定部、40连结部、42径向部、44周向部、100磁体固定构造。

工业可利用性

本发明能够利用于传感器磁体所用的保持架。

Claims (10)

1.一种用于将环状的传感器磁体固定于电机轴的传感器磁体保持架，其特征在于，包括：

用于压入电机轴的压入部，

被设在所述压入部的径向外侧的、用于保持环状的传感器磁体的内周部的保持部，以及

使所述压入部和所述保持部间连结的连结部；

其中，

所述连结部包括：

从所述压入部朝径向外侧延伸的径向部，和

从所述径向部的与压入部相反侧的端部沿周向延伸的圆弧状的周向部，

所述连结部被构成使得至少一部分会因外力而挠曲，

所述保持部设于所述周向部。

2.如权利要求1所述的传感器磁体保持架，其特征在于，

所述周向部包括：

从所述径向部朝一周向延伸的第1周向部，和

从所述径向部朝另一周向延伸的第2周向部。

3.如权利要求1或2所述的传感器磁体保持架，其特征在于，

所述连结部在周向的不同位置具有第1连结部和第2连结部，所述第1连结部的所述周向部与所述第2连结部的所述周向部是分离开的。

4.如权利要求1或2所述的传感器磁体保持架，其特征在于，

所述保持部被设在所述周向部的前端附近。

5.如权利要求1或2所述的传感器磁体保持架，其特征在于，

所述连结部在周向的不同位置具有第1连结部和第2连结部，所述第1连结部的所述周向部与所述第2连结部的所述周向部相连接。

6.如权利要求5所述的传感器磁体保持架，其特征在于，

所述保持部被设在所述第1连结部的所述周向部与所述第2连结部的所述周向部相连接的区域。

7.如权利要求1或2所述的传感器磁体保持架，其特征在于，

所述连结部沿周向等间隔地设有2n+1个，其中n为1以上的整数。

8.如权利要求7所述的传感器磁体保持架，其特征在于，

所述保持部夹着所述压入部地被设在所述径向部的相反侧。

9.一种磁体固定构造，其特征在于，包括：

环状的传感器磁体，和

被安装在所述传感器磁体的中央的权利要求1或2所述的传感器磁体保持架；

所述传感器磁体保持架被构成为在被安装于所述传感器磁体的状态下，从径向看时所述压入部及所述保持部与所述传感器磁体相重叠的方式。

10.一种电机，其特征在于，包括：

在中心固定有轴的转子，和

权利要求9所述的磁体固定构造；

所述磁体固定构造在所述压入部被压入所述轴。

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