CN109141219A - 旋转角度检测装置及具备旋转角度检测装置的车用驱动电动机 - Google Patents

Abstract

本发明获得在抑制成本上升的基础上确保抗离心力性的旋转角度检测装置。旋转角度检测装置具有传感器转子和传感器定子，传感器转子在与传感器定子相对的外周面上形成有凹凸，在设于中心部的环状的安装孔内插通有转轴，在安装孔内以向内径侧突出的方式设有与设于转轴上的轴凹槽相嵌合的定位凸部，在定位凸部的两侧以向外径侧下凹的方式设有逃逸凹槽，定位凸部设于与外周面的凹部的位置相对应的内周面上。

Description

旋转角度检测装置及具备旋转角度检测装置的车用驱动电 动机

技术领域

本发明涉及在抑制成本上升的基础上确保抗离心力性的旋转角度检测装置、以及具备旋转角度检测装置的车用驱动电动机。

背景技术

在现有的可变磁阻式转子中，有时会在半径方向的与较厚的凸部相对应的位置上设有销(例如参照专利文献1)。更具体而言，该专利文献1具备以下结构：在转子的内径壁上设有突起，所述突起与转轴的轴凹槽嵌合。其结果是，专利文献1实现了能减少配件数量并能薄壁化的可变磁阻式角度检测器用转子构造。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2002-174535号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在现有技术中存在如下问题。

若传感器转子旋转，则旋转角度检测装置会产生离心力。而且，若圆环形的传感器转子的安装孔具有如逃逸凹槽那样的形状，则会因所产生的离心力而发生应力集中。

因此，存在以下问题：为了确保传感器转子的抗离心力性，必须使传感器转子形成得较厚。另一方面，为了确保传感器转子的抗离心力性而不将传感器转子形成得较厚，也可以考虑采用高强度材料。然而，在这种情况下，虽然能防止尺寸的增大，但存在成本上升的问题。

本发明是为了解决如上所述问题而完成的，其目的在于，获得一种在抑制成本上升的基础上确保抗离心力性的旋转角度检测装置、以及具备旋转角度检测装置的车用驱动电动机。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的旋转角度检测装置具有：传感器转子，该传感器转子由磁性体构成；以及传感器定子，该传感器定子在传感器转子的外径侧与传感器转子相对来进行设置，传感器转子在与传感器定子相对的外周面上形成有相对于机械角360°进行X(X为1以上的整数)周期变化的凹凸，在设于中心部的环状的安装孔内插通有转轴，在安装孔内以向内径侧突出的方式设有1个或多个定位凸部，所述定位凸部与设于转轴的轴凹槽相嵌合从而对传感器转子相对于转轴的旋转方向位置进行限制，在定位凸部的两侧，以向外径侧下凹的方式设有逃逸凹槽，定位凸部设于与外周面的凹部的位置相对应的内周面上。

另外，具备本发明所涉及的旋转角度检测装置的车用驱动电动机设于内燃机与动力传输装置之间，是具备本发明的旋转角度检测装置的车用驱动电动机，转轴是中空构造，将动力传输装置的一部分伸入中空构造的一部分来构成。

发明效果

根据本发明，具备以下结构：传感器转子的外周面上具有凹凸，传感器转子的径向的厚度中心位置在周向上发生偏移，从而因离心力带来的拉伸负荷而产生弯曲力矩，使逃逸凹槽上所产生的应力降低。其结果是，能获得在抑制成本上升的基础上确保抗离心力性、而不对传感器转子采用高强度材料、也无需增加传感器转子的壁厚的旋转角度检测装置、以及具备旋转角度检测装置的车用驱动电动机。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的旋转角度检测装置的结构图。

图2是表示本发明的实施方式1中设于与外周面的凹部相对应的内周面的位置上的定位凸部周边的应力分布的分析结果的图。

图3是表示将定位凸部设于与外周面的凸部相对应的内周面的位置上时的、定位凸部周边的应力分布的分析结果的图。

图4是本发明的实施方式1中的旋转角度检测装置的、与图1不同的结构图。

图5是本发明的实施方式2中的旋转角度检测装置的结构图。

图6是将本发明的实施方式3中的旋转角度检测装置适用于车用驱动电动机的情况的结构图。

具体实施方式

下面，利用附图对本发明的旋转角度检测装置、以及具备旋转角度检测装置的车用驱动电动机的优选实施方式进行说明。

实施方式1.

图1是本发明的实施方式1中的旋转角度检测装置的结构图，相当于沿传感器转子的转轴方向进行观察而得的俯视图。图1所示的旋转角度检测装置1构成为包括传感器定子10、传感器转子20以及转轴30。

本实施方式1中的传感器转子20由磁性体构成，其外周面设有凹凸。此外，本实施方式1中的传感器转子20在与外周面的凹部的位置相对应的内周面上设有定位凸部21，定位凸部21向转轴30侧突出，与转轴30的轴凹槽31相嵌合。另外，在定位凸部21的两端设有逃逸凹槽22。

另一方面，传感器定子10以与传感器转子20相对的方式设于传感器转子20的外径侧。另外，本实施方式1所涉及的传感器定子10如图1所示，构成为包括卷绕在齿部11之间槽部12上的线圈13。

相当于传感器定子10的相对面的传感器转子20的外周面设有凹凸，使得相对于机械角360°以X(X为1以上的整数)周期变化。在图1所示的示例中，设X＝12，在传感器转子20的外周面上设有凹凸。

若具备上述构造的传感器转子20随着转轴30而旋转，则与传感器定子10相对的传感器转子20的外径侧的形状呈周期性地重复凹凸。此外，若随着旋转而产生离心力，则该离心力会导致在旋转方向的截面上整体性地产生拉伸负荷。即，产生沿周向进行拉伸的模式。

这里，本实施方式1所涉及的传感器转子20的径向的厚度中心位置在周向上发生偏移。由于具有像这样的构造，因此，在传感器转子20上会因离心力所引起的拉伸负荷而产生弯曲力矩。该弯曲力矩会导致定位凸部21的外径侧产生压缩应力，并导致定位凸部21的内径侧产生拉伸应力。另一方面，该弯曲力矩会导致逃逸凹槽22的内径侧产生压缩应力，并导致逃逸凹槽22的外径侧产生拉伸应力。

因此，在传感器转子20中，在外周面成为凹部的位置上，合并作用有该弯曲力矩所产生的压缩应力和由离心力作用于整体的拉伸应力，其结果是，应力减小。另外，逃逸凹槽22上会发生应力集中。然而，本实施方式1所涉及的传感器转子20在与外周面的凹部相对应的内周面的位置上设有定位凸部21。由于具有像这样的构造，因此，能降低定位凸部21两侧的逃逸凹槽22上所产生的应力。

图2是表示本发明的实施方式1中设于与外周面的凹部相对应的内周面的位置上的定位凸部21周边的应力分布的分析结果的图。在图2所示的分布中，将应力值为-9.6～119.8Mpa的范围分割成9份来进行识别显示。如图2的A部的放大图所示，逃逸凹槽22的应力值为110Mpa。

与之相对，图3是表示将定位凸部21设于与外周面的凸部相对应的内周面的位置上时的、定位凸部21周边的应力分布的分析结果的图。在图3所示的分布中，将应力值为-10.2～194.2Mpa的范围分割成9份来进行识别显示。如图3的B部的放大图所示，逃逸凹槽22的应力值为194Mpa。

因此，由图2、图3所示的分析结果的比较可知，本实施方式1所涉及的传感器转子20采用在与外周面的凹部相对应的内周面的位置上设置定位凸部21的构造，从而能降低定位凸部21两侧的逃逸凹槽22上所产生的应力。

另外，该传感器转子20能沿转轴30的方向层叠薄板状的电磁钢板来形成。在这种情况下，如图1所示，各个电磁钢板由铆钉23来进行固定。

然后，本实施方式1所涉及的传感器转子20将铆钉23的位置设于与外周面的凸部相对应的位置。利用像这样的配置结构，传感器转子20能将逃逸凹槽22引起的应力集中和构成铆钉23所引起的应力集中的影响进行分散，从而对旋转时由离心力的影响所产生的应力的最大值进行抑制。

此外，将经轧制加工的带状板材冲孔加工成规定的形状，以形成层叠的电磁钢板。因此，能使得电磁钢板相对于冲孔加工时的带状板材的轧制方向的朝向、以及层叠时的电磁钢板的朝向都是一定的，来形成传感器转子20。

像这样形成的传感器转子20能降低对于轧制方向不同所引起的电磁钢板的强度偏差的、抗离心力的感受性。其结果是，层叠时无需滚动层叠(旋转层叠)，能降低冲孔加工的成本。

另外，图1中的传感器定子10是旋转变压器定子。即，图1所示的传感器定子10呈圆弧形或圆环形，具备向内径侧或外径侧突出的齿部11，是构成为具备线圈13的旋转变压器定子，所述线圈13卷绕在构成于齿部11间的槽部12上。

然而，本发明并不局限于像这样的结构，当然也可以考虑利用具备磁性检测元件14的传感器定子10来构成旋转检测装置。图4是本发明的实施方式1中的旋转角度检测装置1的、与图1不同的结构图。图4所示的传感器定子10构成为具备磁性检测元件14。利用像这样的图4的结构，也能实现与之前的实施方式1的结构相同的效果。

如上所述，根据实施方式1，采用以下结构：使传感器转子的外周面上具有凹凸，传感器转子的径向的厚度的中心位置在周向上发生偏差。由于具备像这样的结构，因此，能利用离心力带来的拉伸负荷来产生弯曲力矩，降低产生于逃逸凹槽的应力。

因此，不对传感器转子采用高强度材料，也无需增加传感器转子的厚度。其结果是，能获得在抑制成本上升的基础上确保抗离心力性的旋转角度检测装置、以及具备旋转角度检测装置的车用驱动电动机。

另外，实施方式1所涉及的传感器转子将薄板的电磁钢板沿转轴方向进行层叠，在用铆钉进行固定来构成时，将铆钉的固定位置设为与传感器定子相对面的凸形状的位置相对应的位置。利用像这样的配置结构，能针对应力集中的逃逸凹槽减小铆钉对强度的影响。其结果是，不对传感器转子采用高强度材料，能实现利用廉价的钢板的薄板构造的传感器转子。

实施方式2.

在本实施方式2中，对由薄板状的电磁钢板层叠而形成的传感器转子20的具体结构进行说明。图5是本发明的实施方式2中的旋转角度检测装置的结构图。具体而言，图5(a)表示俯视图，图5(b)表示图5(a)的A-A剖视图，图5(c)表示图5(b)中的B部的局部放大图。

本实施方式2中的传感器转子20由薄板状的电磁钢板层叠而成，其特征在于，仅其层叠钢板的规定块数中具有定位凸部21，其他电磁钢板不具有定位凸部21。

在采用像这样的结构的情况下，能将不具有定位凸部21的电磁钢板的内径形状设为圆环形。其结果是，本实施方式2所涉及的传感器转子20能将由离心力所产生的应力抑制得较小。

另外，采用局部设置定位凸部21的结构，从而如图5(c)所示，转轴30的传感器定位用的轴凹槽31的深度无需遍及轴向的整个区域。因此，例如转轴30能将其末端设为R形状。由此，能利用刀具加工而非端铣刀加工来制造转轴30。其结果是，能更廉价地制造转轴30。

如上所述，根据实施方式2，采用局部设置定位凸部并将薄板状的电磁钢板进行层叠而形成的传感器转子20。其结果是，与采用之前的实施方式1的结构的情况相比，能进一步减少由离心力所引起的应力的产生。此外，能缓和与转轴的制造有关的限制，能在进一步廉价地制造转轴的基础上，实现与之前的实施方式1同等以上的效果。

实施方式3.

在本实施方式3中，对将本发明的旋转角度检测装置1适用于车用驱动电动机100的情况进行说明。图6是将本发明的实施方式3中的旋转角度检测装置1适用于车用驱动电动机的情况的结构图。

作为车用驱动电动机100，已知有安装于内燃机200与动力传输装置300之间的车用驱动电动机。在像这样的结构中，有时将转轴30设为中空构造，将动力传输装置300的一部分伸入该中空构造的部分中来构成。

此时，电动机的旋转角度检测装置1需要采用根据中空构造来增大其传感器转子20的内径的结构。若传感器转子20的构造增大，则旋转时的离心力所产生的应力也会增大。

在这种情况下，在构成定位凸部21和逃逸凹槽22时，能采用如之前的实施方式1、2中所说明的那样的本发明所涉及的旋转角度检测装置1的构造，从而抑制应力。

另外，此时，将为了与传感器转子20的定位凸部21相嵌合而设的轴凹槽31、以及转子铁心101的定位用凹槽102作为连通轴向的同一形状而形成于转轴30，从而能降低转轴的加工工序数，更廉价地制造电动机。

标号说明

1 旋转角度检测装置

10 传感器定子

11 齿部

12 槽部

13 线圈

14 磁性检测元件

20 传感器转子

21 定位凸部

22 逃逸凹槽

23 铆钉

30 转轴

31 轴凹槽

100 车用驱动电动机

101 转子铁心

102 转子定位用凹槽

200 内燃机

300 动力传输装置

Claims (8)

1.一种旋转角度检测装置，该旋转角度检测装置具有：

传感器转子，该传感器转子由磁性体构成；以及

传感器定子，该传感器定子在所述传感器转子的外径侧与所述传感器转子相对来进行设置，

所述旋转角度检测装置的特征在于，

所述传感器转子在与所述传感器定子相对的外周面上形成有相对于机械角360°进行X周期变化的凹凸，其中，X为1以上的整数，

在设于中心部的环状的安装孔内插通有转轴，在所述安装孔内以向内径侧突出的方式设有1个或多个定位凸部，所述定位凸部与设于所述转轴的轴凹槽相嵌合从而对所述传感器转子相对于所述转轴的旋转方向位置进行限制，

在所述定位凸部的两侧，以向所述外径侧下凹的方式设有逃逸凹槽，

所述定位凸部设于与所述外周面的凹部的位置相对应的内周面上。

2.如权利要求1所述的旋转角度检测装置，其特征在于，

所述传感器转子由薄板的电磁钢板沿转轴方向层叠而成，构成为用铆钉来进行固定的状态，

所述铆钉设于与所述外周面的凸部的位置相对应的位置上。

3.如权利要求2所述的旋转角度检测装置，其特征在于，

所述定位凸部设于所层叠的所述电磁钢板的一部分，而未设于其他的电磁钢板。

4.如权利要求2或3所述的旋转角度检测装置，其特征在于，

所述传感器转子由将经轧制加工的带状板材冲孔加工成规定形状而形成的所述电磁钢板形成，所述电磁钢板相对于冲孔加工时的所述带状板材的轧制方向的朝向与层叠时的所述电磁钢板的朝向保持一定。

5.如权利要求1至4的任一项所述的旋转角度检测装置，其特征在于，

所述传感器定子呈圆弧形或圆环形，是构成为具有向所述内径侧突出的齿部、以及构成于所述齿部间并卷绕有线圈的槽部的旋转变压器定子。

6.如权利要求1至4的任一项所述的旋转角度检测装置，其特征在于，

所述传感器定子构成为具有磁性检测元件。

7.一种具备旋转角度检测装置的车用驱动电动机，该旋转角度检测装置为权利要求1至6的任一项所述的旋转角度检测装置，该车用驱动电动机设于内燃机与动力传输装置之间，其特征在于，

所述转轴为中空构造，通过将所述动力传输装置的一部分伸入所述中空构造的一部分来构成。

8.如权利要求7所述的具备旋转角度检测装置的车用驱动电动机，其特征在于，

所述转轴形成为使转子定位凹槽与所述轴凹槽沿轴向连通的同一形状，该转子定位凹槽用于与设于所述车用驱动电动机的转子的转子定位凸部相嵌合。