CN109687649B - 马达装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够确保马达旋转角的检测精度的马达装置。马达装置(1)具有马达壳体(10)、散热件(11)、马达罩(12)、马达(20)和基板(30)。马达壳体(10)的开口部分被由铁等磁性体组成且设置为有顶筒形的马达罩(12)覆盖。在基板(30)的与马达(20)相反一侧的表面设置有扼流线圈(81)。在基板(30)的马达(20)侧的表面设置有磁传感器(90)。在马达罩(12)的顶部设置有收容部(100)。安装于基板(30)的扼流线圈(81)的周围被收容部(100)包围。

Description

马达装置

本申请主张于2017年10月19日提出的日本专利申请2017-202774号的优先权，并在此引用包括说明书、附图和摘要的全部内容。

技术领域

本发明涉及马达装置。

背景技术

如日本特开2012-195089号公报所记载，以往存在内置有包括逆变器和微型计算机(微机)的控制装置的马达装置。该马达装置具有磁铁和磁传感器(旋转角传感器)作为用于检测转子的旋转角的结构，磁铁设置于与转子一体旋转的旋转轴的顶端部，磁传感器在旋转轴的轴线方向与传感器磁体对置。伴随传感器磁体的旋转而磁场变化，磁传感器与该磁场的变化对应地生成电信号。微机根据由磁传感器生成的电信号计算马达旋转轴的旋转角。而且，微机根据该旋转角控制逆变器的开关元件从而控制对马达线圈的通电。

但是，在内置有控制装置的马达中，作为磁传感器检测对象的传感器磁体的磁场以外也存在磁通源。作为该磁通源例如列举用于降低电磁噪音的扼流线圈等。由于大电流在扼流线圈中流动，因此产生的磁场常常变大。因此，存在以下担忧，即因扼流线圈周围形成的磁场(磁噪音)的影响而使得在传感器磁体周围形成的磁场变形，因而由磁传感器测出的磁场与原本不同。即，担心以下情况：除来自传感器磁体的理想磁场以外来自扼流线圈的磁场也施加于磁传感器的情况下，通过磁传感器测出的马达旋转轴的旋转角与实际的旋转角之间产生误差。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够确保马达旋转角的检测精度的马达装置。

本发明的一个方式的马达装置具备：马达，其具有旋转轴；马达壳体，其为有底筒形且收容上述马达；基板，其供各种电子部件安装，所述各种电子部件控制对上述马达的供电；马达罩，其为有顶筒形且收容所述基板，并以覆盖所述马达壳体的开口部分的方式设置；传感器磁体，其设置于上述旋转轴的上述基板侧的端部；磁传感器，其在上述基板的上述马达侧的面与上述传感器磁体对置设置，生成与来自上述传感器磁体的磁场对应的电信号；以及电源滤波器，其作为上述各种电子部件中的1个，设置于上述基板的与上述马达相反的一侧，并在周围产生漏磁通，在上述马达罩一体地设置有包围所述电源滤波器的所述磁传感器侧的至少一部分的壁部。

根据这种结构，利用壁部包围电源滤波器的磁传感器侧的至少一部分，抑制从电源滤波器产生的漏磁通干涉来自传感器磁体的磁通。由此，形成于传感器磁体周围的磁场变得不容易变形。因而磁传感器能够与来自传感器磁体的理想磁场对应地生成电信号。因此抑制根据磁传感器生成的电信号计算的旋转轴的旋转角与实际的旋转角之间产生误差，从而能够确保马达旋转轴的旋转角的检测精度。

对本发明的另一个方式而言，在上述方式的马达装置中，优选上述壁部为从上述马达罩的顶部向与上述马达相反的一侧突出的收容部，且上述电源滤波器的至少一部分收容于上述收容部。

根据这种结构，电源滤波器被设置于马达罩的收容部收容，由此电源滤波器的周围被收容部包围。从而抑制从电源滤波器产生的漏磁通干涉来自传感器磁体的磁通。

对本发明的另一个方式而言，在上述方式的马达装置中，优选上述壁部具有从上述马达罩的顶部朝向上述马达侧突出的部分。根据这种结构，利用马达罩的顶部朝向马达侧突出的部分，使得电源滤波器的磁传感器侧的至少一部分被包围，从而抑制产生自电源滤波器的漏磁通干涉来自传感器磁体的磁通。

对本发明的另一个方式而言，在上述方式的马达装置中，优选上述电源滤波器配置于上述基板的周缘部，且上述壁部的一部分构成上述马达罩侧表面的一部分。根据这种结构，壁部与马达罩的侧表面共用，从而能够减少加工的工时。另外，电源滤波器配置于基板的周缘部，从而能够将其配置于远离磁传感器的位置。

对本发明的另一个方式而言，在上述方式的马达装置中，优选上述电源滤波器为用于降低电磁噪音的扼流线圈。根据这种结构，由于大电流在扼流线圈中流动，因此由扼流线圈产生的磁场也变大。因而存在磁传感器不仅受到传感器磁体周围形成的磁场的影响还受到扼流线圈周围形成的磁场的影响的担忧。针对该点，扼流线圈的磁传感器侧的至少一部分被壁部包围，从而抑制产生自扼流线圈的漏磁通干涉来自传感器磁体的磁通。

对本发明的另一个方式而言，在上述方式的马达装置中，优选上述壁部设置为在上述马达旋转轴的轴向延伸突出至上述扼流线圈的导线部分存在的位置。根据这种结构，能够更可靠地将产生自电源滤波器的磁通引向马达罩。

对本发明的另一个方式而言，在上述方式的马达装置中，优选在上述基板设置有控制上述马达驱动的控制装置。

附图说明

通过以下参照附图对实施方式进行描述，本发明的上述及其它特征和优点会变得更加清楚，其中，对相同的元件标注相同的标记，其中，

图1是马达装置的剖视图。

图2是本实施方式的马达罩的立体图。

图3是扼流线圈的立体图。

图4是示出了本实施方式的扼流线圈周边构造的马达装置的剖视图。

图5是旋转角传感器的立体图。

图6是示出了比较例中扼流线圈周边构造的马达装置的剖视图。

图7是示出了其他实施方式的扼流线圈周边构造的马达装置的剖视图。

图8是示出了其他实施方式的扼流线圈周边构造的马达装置的剖视图。

图9是其他实施方式的马达罩的俯视图。

具体实施方式

以下对本发明的马达装置的一个实施方式进行说明。如图1所示，马达装置1具有马达壳体10、散热件11、马达罩12、马达20和基板30。

马达壳体10呈有底圆筒形。散热件11设置为塞住马达壳体10的开口部分(图1的上端部)。散热件11具有供马达20的旋转轴21插通的插通孔11a。在马达壳体10的内部收容有马达20。

马达20具有：嵌合于马达壳体10内周面的定子40；在定子40的内周空出间隙地配置的转子50；以及嵌合固定于转子50的内周的旋转轴21。旋转轴21沿着轴线m延伸并贯通马达壳体10的底壁和散热件11。旋转轴21经由两个轴承13、14被支承为相对于马达壳体10和散热件11可旋转。旋转轴21的第2端部(图1中的下端部)贯通设置于马达壳体10底部的收容孔10a并向外部延伸突出。

定子40具有圆筒形状的定子铁芯41和卷绕于定子铁芯41的马达线圈42。转子50具有安装为能够与旋转轴21一体旋转的环形的转子铁芯51和在转子铁芯51的外周安装为能够一体旋转的筒形的磁体52。磁体52例如沿转子铁芯51的周向并列配置有多个磁铁。这些磁铁配置为其磁极N极和S极沿转子铁芯51的周向交替地变换。

旋转轴21的第1端部(图1中的上端部)经由散热件11的插通孔11a向外部突出。在旋转轴21的第1端部设置有传感器磁体(sensor magnet)60。传感器磁体60例如采用圆柱形的2极磁铁。

在散热件11的与马达20相反一侧的面(图1的上表面)，经由间隔件70支承有基板30。基板30和间隔件70通过螺钉71相对于散热件11固定。在基板30安装有各种电子部件。作为电子部件，除用于控制马达20的微机80(微型计算机)以外能够列举用于降低电磁噪音的扼流线圈81(电源滤波器)。在基板30的与马达20相反侧的面设置有微机80和扼流线圈81。扼流线圈81在基板30设置于离轴线m最远的位置。扼流线圈81的以基板30为基准的高度在轴线m方向上设定得比微机80足够高。另外，在基板30的马达20(散热件11)侧的表面设置有磁传感器90作为用于检测马达20的旋转轴21旋转角度的旋转角传感器。磁传感器90在旋转轴21的轴向(轴线m方向)相对于在旋转轴21的第1端部设置的传感器磁体60对置。作为磁传感器90，采用非匀质磁阻传感器等磁阻传感器(MR传感器)。磁传感器90生成与从传感器磁体60施加的磁场的朝向对应的电信号。微机80根据由磁传感器90生成的电信号而计算旋转轴21的旋转角，并根据其计算出的旋转角而控制向马达线圈42的供电。

马达壳体10的开口部分由有顶筒形体的马达罩12覆盖。马达罩12的材质例如采用铁等磁性体。在马达壳体10的开口部分与马达罩12的开口部分相互对接的状态下，马达罩12安装于马达壳体10。作为一个例子，马达罩12的卡扣爪在轴向与马达壳体10的开口端部的凸缘卡合，由此马达罩12固定于马达壳体10。散热件11以夹持于马达壳体10和马达罩12之间的状态被固定。另外，马达壳体10和马达罩12的固定并不限于卡扣式的嵌合，也可以通过螺栓等进行。

在马达罩12的内部收容有传感器磁体60、磁传感器90、基板30、微机80和扼流线圈81。在马达罩12的顶部，在与扼流线圈81对应的部分设置有收容部100。收容部100相对于马达罩12的顶部向与马达20相反的方向突出。在收容部100收容有安装于基板30的扼流线圈81的至少顶端部分。另外，磁传感器90和扼流线圈81优选设置于尽可能远离的位置。

如图2所示，马达罩12的收容部100呈大致长方体形。收容部100的侧表面的一部分(共用表面102)与马达罩12的侧表面共用。另外，在收容部100的底壁与马达罩12的顶部上的未设置收容部100的部分之间设置有倾斜部103。另外，在马达罩12的顶部上的未设置收容部100的部分，设置有用于供连接器(省略图示)通过的孔104，该连接器用于将安装于基板30的各种电子部件与外部设备连接。另外，由铁等磁性体构成的马达罩12作为隔断马达装置1的磁噪音(漏磁通)的磁屏蔽件而发挥功能。

其次，说明扼流线圈81。在扼流线圈81存在闭合磁路型和开放磁路型等各种各样类型的线圈。作为闭合磁路型线圈例如公知的有具有环形铁芯的螺旋管形线圈。另外，作为开放磁路型线圈例如公知的有具有直线形(曲线形)铁芯的圆筒形线圈。作为扼流线圈81，能够采用螺旋管形线圈和圆筒形线圈的任一者。

如图3所示，在本例中，例如采用导线(引线)类型的圆筒形线圈(1圈线圈)作为扼流线圈81。扼流线圈81具有卷1圈呈U字形的导线部分82和收容导线部分82的框体部分83。作为一个例子而言，其导线部分82的直径与流通的电量对应地设定得较大。另外，壁部101优选为在轴线m方向延伸至导线部分82存在的位置。

对本实施方式的作用和效果进行说明。

(1)由于大电流在扼流线圈81中流动，因此由扼流线圈81产生的磁场(漏磁通)也变大。因此，存在磁传感器90不仅受到传感器磁体60周围形成的磁场的影响还受到扼流线圈81周围形成的磁场的影响的担忧。例如，能够想到来自扼流线圈81的磁通干涉来自传感器磁体60的磁通，由此传感器磁体60周围形成的磁场变形。另外，还能够想到除来自传感器磁体60的理想磁通以外来自扼流线圈81的磁通也施加于磁传感器90。这种情况下，存在通过磁传感器90测出的旋转轴21的旋转角与实际的旋转角之间产生误差的担心。

如作为比较例的图4所示，在马达罩12未设置收容部100而扼流线圈81的周围未被收容部100包围的情况下，由扼流线圈81产生的磁场对磁传感器90和传感器磁体60周围形成的磁场施加了影响。这是由于由扼流线圈81产生的磁通中的马达罩12的顶部侧(图4中的上表面侧)的磁通被引向作为磁性体的马达罩12，但由扼流线圈81产生的磁通中的基板30侧的磁通不特别被引向磁性体而通过磁传感器90的附近。其结果为由磁传感器90测出的旋转轴21的旋转角也产生误差。

如图5所示，例如当旋转轴21从图中位置朝向用箭头A表示的方向以旋转角θ旋转时，原本施加于磁传感器90的传感器磁体60的磁场的朝向从用实线箭头A1表示的方向变化为以轴线m为中心旋转了旋转角θ所成的用单点划线箭头A2表示的方向。但是，来自传感器磁体60的理想磁场受到来自扼流线圈81的磁通影响的情况下，施加于磁传感器90的磁场的朝向不是用箭头A2表示的原本方向而例如变为用双点划线箭头A3表示的方向。用该箭头A3表示的方向有时从图5中实线箭头A表示的方向变为以大于旋转角θ的旋转角θ1旋转后所成的方向，有时变为以小于旋转角θ的旋转角θ2旋转后所成的方向。因此，磁传感器90生成不与原本的旋转角θ对应的电信号而生成与旋转角θ1或旋转角θ2对应的电信号。由此，通过磁传感器90测出的旋转轴21的旋转角与实际的旋转角之间产生误差。

与此相对，在本实施方式中，如图6所示，扼流线圈81的周围被马达罩12的收容部100包围。由此，至少扼流线圈81的磁传感器90侧的部分被收容部100(壁部101)包围。即，在与旋转轴21的轴向正交的方向(图6中的左右方向)以与扼流线圈81相邻的方式设置有壁部101，由此由扼流线圈81产生的磁通被引向壁部101(马达罩12)。另外，由扼流线圈81产生的磁通相比空气中更容易流向作为磁性体的马达罩12。这是由于磁性体相比空气的透磁率更高。因此，利用收容部100包围扼流线圈81，从而将扼流线圈81产生的磁通诱导向壁部101，因而由扼流线圈81产生的磁通不容易向磁传感器90和传感器磁体60周围流通。

这样，扼流线圈81的周围被收容部100包围，从而抑制来自扼流线圈81的磁通干涉来自传感器磁体60的磁通，因此传感器磁体60周围形成的磁场变得不容易变形。由此，磁传感器90能够生成与来自传感器磁体60的理想磁场对应的电信号。另外，抑制了除来自传感器磁体60的理想磁通以外来自扼流线圈81的磁通也施加于磁传感器90的情况。由此，磁传感器90能够生成与旋转轴21原本的旋转角θ对应的电信号。因此，能够抑制通过磁传感器90测出的旋转轴21的旋转角与实际的旋转角之间产生误差，从而确保马达20的旋转轴21的旋转角的检测精度。

(2)共用面102既作为马达罩12的侧表面又作为收容部100的一部分发挥功能，从而能够缩减加工工时。

(3)扼流线圈81安装于基板30的周缘部分，由此扼流线圈81设置于距离传感器磁体60和磁传感器90最远的端部。由扼流线圈81产生的磁场与距离的平方呈反比例地降低，因此使扼流线圈81与传感器磁体60及磁传感器90之间尽可能分离，从而扼流线圈81产生的磁通变得不容易通过磁传感器90和传感器磁体60的周围。由此，能够抑制通过磁传感器90测出的旋转轴21的旋转角与实际的旋转角之间产生误差，从而确保马达20的旋转轴21的旋转角的检测精度。

(4)从收容部100的顶部朝向马达20侧延伸的壁部101优选在轴线m方向延伸至扼流线圈81的导线部分82存在的位置。就图3所示的扼流线圈81而言，以在轴线m方向与至少U字形导线的顶点部分重叠的方式设置壁部101，由此能够更可靠地吸引扼流线圈81产生的磁通。

另外，本实施方式也可以如下这样变更。此外，以下的其他实施方式在技术上不矛盾的范围内能够相互组合。磁传感器90也可以是用孔传感器代替MR传感器的传感器。

马达罩12的材质不限于铁，只要是磁性体即可。在本实施方式中，扼流线圈81的周围被收容部100包围，由此抑制了来自扼流线圈81的磁通干涉来自传感器磁体60的磁通，但并不限定于此。

例如，如图7所示，也可以在马达罩12的顶部一体地设置朝向马达侧延伸的壁部105，从而抑制来自扼流线圈81的磁通干涉来自传感器磁体60的磁通。即，在扼流线圈81的至少传感器磁体侧的部分配置壁部105即可。

在本实施方式中，磁传感器90安装于基板30的马达20侧的表面，而扼流线圈81安装于基板30的与马达20相反一侧的面，但并不限定于此。即，扼流线圈81只要设置于基板30的与马达20相反一侧的部分即可，例如安装于与基板30正交的其它基板亦可。

如图8的一个例子所示，将扼流线圈81配置于与基板30正交设置的基板31亦可。基板30和基板31例如通过中继电路32电连接。另外，基板31例如固定于省略图示的散热件。在马达罩12一体地设置有壁部106。壁部106设置于扼流线圈81的磁传感器90侧的部分(图8中扼流线圈81的下方)。即，壁部106在马达20的旋转轴21的轴向设置于扼流线圈81和基板30(磁传感器90)之间。由此，抑制来自扼流线圈81的磁通干涉传感器磁体60的磁通。

在本实施方式中，收容部100呈大致长方体形，但并不限定于此。例如，如图9所示，在马达罩12设置大致长圆柱形的收容部107亦可。这种情况下，扼流线圈81的周围也被收容部107包围。采用长圆柱形的扼流线圈81的情况下，能够不占收容部107与扼流线圈之间的多余空间而将扼流线圈81收容于收容部107。这样，收容部107的形状只要是与扼流线圈81的外形形状对应的形状即可。例如，扼流线圈81是立方体形的情况下，在马达罩12设置立方体形的收容部亦可。

在本实施方式中微机80设置于基板30，但不设于此亦可。即，将微机80设置于马达装置的外部亦可。只要是在马达壳体10和马达罩12内配置扼流线圈81或逆变电路的马达装置就会产同样的课题。

在本实施方式中在基板30安装了扼流线圈81，但并不限定于此。例如，也可以是用于降低电磁噪音的电容器、线圈。即，在基板30安装用于降低周围电磁噪音的电源滤波器即可。

Claims (6)

1.一种马达装置，具备：

马达，其具有旋转轴；

马达壳体，其为有底筒形且收容所述马达；

基板，其供各种电子部件安装，所述各种电子部件控制对所述马达的供电；

马达罩，其为有顶筒形且收容所述基板，并以覆盖所述马达壳体的开口部分的方式设置；

传感器磁体，其设置于所述旋转轴的基板侧的端部；

磁传感器，其在所述基板的马达侧的面与所述传感器磁体对置设置，生成与来自所述传感器磁体的磁场对应的电信号；以及

电源滤波器，其作为所述各种电子部件中的1个，设置于所述基板的与所述马达相反的一侧，并在周围产生漏磁通，

在所述马达装置中，在所述马达罩一体地设置有包围所述电源滤波器的磁传感器侧的至少一部分的壁部，上述壁部为从所述马达罩的顶部向与所述马达相反的一侧突出的收容部，所述电源滤波器的至少一部分收容于所述收容部，

所述电源滤波器配置于所述基板的周缘部，所述壁部的一部分构成所述马达罩的侧面的一部分，

在所述收容部的内表面和电源滤波器的外表面之间设置有间隙。

2.根据权利要求1所述的马达装置，其中，

所述壁部具有从所述马达罩的顶部朝向马达侧突出的部分。

3.根据权利要求1所述的马达装置，其中，

所述电源滤波器为降低电磁噪音用的扼流线圈。

4.根据权利要求3所述的马达装置，其中，

所述壁部设置为在所述马达旋转轴的轴向延伸突出至所述扼流线圈的导线部分存在的位置。

5.根据权利要求1或4所述的马达装置，其中，

在所述基板设置有控制所述马达的驱动的控制装置。

6.根据权利要求3所述的马达装置，其中，

所述基板具有沿所述旋转轴的轴向延伸的部分，

在所述基板的沿轴向延伸的部分，所述扼流线圈安装于与轴向正交的方向，

在所述马达罩，以包围所述扼流线圈的磁传感器侧的至少一部分的方式设置有沿与轴向正交方向延伸的所述壁部。

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