CN110870177A

CN110870177A - 旋转电机及使用该旋转电机的门装置

Info

Publication number: CN110870177A
Application number: CN201780092991.2A
Authority: CN
Inventors: 小松孝教; 山本幸弘
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2020-03-06
Also published as: JP6373527B1; JPWO2019012694A1; WO2019012694A1

Abstract

在旋转电机中，旋转角度检测装置具有磁产生体和与磁产生体对置的磁传感器。在旋转轴的轴向的端面设置有圆形的凹部。磁产生体设置在凹部内。磁产生体在旋转轴的轴向上被磁化。在磁产生体的与磁传感器对置的面形成有多个磁极。在磁产生体的侧面设置有沿着凹部的内周面的圆弧面。磁产生体具有用于进行磁产生体在旋转轴的周向上的定位的定位部。

Description

旋转电机及使用该旋转电机的门装置

技术领域

本发明涉及具有检测旋转轴的旋转角度的旋转角度检测装置的旋转电机、以及利用该旋转电机使门板移动的门装置。

背景技术

在以往的旋转角度检测装置中，在旋转轴的端部嵌入有支架。在支架内设置有圆板状的永磁体(例如参照专利文献1)。

此外，在以往的另一旋转角度检测装置中，在旋转轴的端面固定有永磁体。永磁体的形状是长方体(例如参照专利文献2)。

而且，在以往的旋转角度传感器中，在旋转轴的端部，借助固定用辅具固定有磁铁。磁铁通过重叠环状部和板状部而构成。环状部固定于固定用辅具。板状部与磁传感器对置。此外，还提出了具有长圆形的平面形状的板状部(例如参照专利文献3)。

而且此外，在以往的马达中，在旋转轴的端面局部地埋入有磁铁(例如参照专利文献4)。

此外，在以往的容积流量计中，在转子轴的端面埋入有信号发送磁铁。信号发送磁铁在与转子轴正交的方向上被磁化。信号发送磁铁的旋转磁通由与信号发送磁铁对置的磁传感器检测(例如参照专利文献5)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-128772号公报

专利文献2：日本特许第4947321号公报

专利文献3：日本特许第5141780号公报

专利文献4：日本特开2003-324930号公报

专利文献5：日本实开平1-64027号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1～3所示的以往的装置中，由于整个磁铁从旋转轴的端面突出，装置整体的轴向尺寸增大，妨碍了小型化。此外，在专利文献1～3中，由于磁铁在旋转轴的径向上被磁化，若将磁铁埋入旋转轴的端部，则产生的磁场变小。

而且，在将专利文献2的磁铁埋入旋转轴的端部的情况下，若欲在旋转轴的端面设置矩形的凹部，则加工困难，此外，若设置圆形的凹部，则磁铁在旋转轴的周向上的定位困难。而且此外，在专利文献3中，由于磁铁的直径比旋转轴的直径大，难以将磁铁嵌入旋转轴。

此外，由于专利文献4的磁铁也在旋转轴的径向上被磁化，若增大磁铁向旋转轴的埋入量，则产生的磁场减小。而且，在专利文献5所示的容积流量计中，磁传感器位于从转子轴的轴心偏移的位置，并非检测转子轴的旋转角度，而是检测转速，因此不需要调整信号发送磁铁在凹部内的角度。

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，目的在于得到一种旋转电机和使用该旋转电机的门装置，其能够缩小轴向尺寸，同时容易进行磁产生体在旋转轴的周向上的定位。

用于解决课题的手段

本发明的旋转电机具备：外壳；定子，其设置于外壳；旋转轴，其以能够旋转的方式设置于外壳；转子，其设置于旋转轴；以及旋转角度检测装置，其具有：磁产生体，其设置于旋转轴的轴向的端部；以及磁传感器，其与磁产生体对置，旋转角度检测装置产生与旋转轴的旋转角度对应的信号，在旋转轴的轴向的端面设置有凹部，磁产生体设置在凹部内，旋转轴的凹部的周围由磁性体构成，磁产生体在旋转轴的轴向上被磁化，在磁产生体的与磁传感器对置的面形成有多个磁极，凹部的正面形状为圆形，在磁产生体的侧面设置有沿着凹部的内周面的圆弧面，磁产生体具有用于进行磁产生体在旋转轴的周向上的定位的定位部。

发明效果

本发明的旋转电机在旋转轴的端面设置有凹部，磁产生体设置在凹部内，旋转轴的凹部的周围由磁性体构成，磁产生体在旋转轴的轴向上被磁化，在磁产生体的与磁传感器对置的面形成有多个磁极，凹部的正面形状为圆形，在磁产生体的侧面设置有沿着凹部的内周面的圆弧面，磁产生体具有用于进行磁产生体在旋转轴的周向上的定位的定位部，因此能够缩小轴向尺寸，同时容易进行磁产生体在旋转轴的周向上的定位。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的旋转电机的剖视图。

图2是示出图1的旋转电机的一部分的后视图。

图3是示出图1的旋转轴的端面的主视图。

图4是示出图3的磁产生体的第1变形例的主视图。

图5是示出图3的磁产生体的第2变形例的主视图。

图6是示出图1的磁产生体产生的磁场的说明图。

图7是示出本发明的旋转电机的应用例即电梯轿厢的一部分的主视图。

图8是示出图7的轿厢的一部分的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。

实施方式1.

图1是本发明的实施方式1的旋转电机的剖视图。在图中，外壳1通过使前外壳2与后外壳3组合而构成。在前外壳2设置有圆形的前开口2a。在后外壳3设置有圆形的后开口3a。

在前开口2a安装有第1轴承4。在后开口3a安装有第2轴承5。旋转轴6借助第1及第2轴承4、5，以能够旋转的方式支承于外壳1。

在旋转轴6设置有转子7。转子7具有：转子铁芯8，其固定于旋转轴6；以及多个转子磁铁9，其埋入转子铁芯8的外周部。转子7与旋转轴6一体地旋转。

在外壳1固定有定子10。定子10具有：定子铁芯11，其固定于外壳1；以及多个定子线圈12，其设置于定子铁芯11。定子10隔着间隙与转子7对置。

旋转轴6具有：第1端部6a，其为轴向上的前外壳2侧的端部；以及第2端部6b，其为轴向上的后外壳3侧的端部。第1端部6a贯通第1轴承4，向外壳1外突出。第2端部6b在后开口3a内保持于第2轴承5。

在旋转轴6的轴向上的第2端部6b侧的端面6c设置有凹部6d。凹部6d设置于端面6c的中央。凹部6d的正面形状为圆形。旋转轴6由磁性体构成。由此，旋转轴6的凹部6d的周围由磁性体构成。

在凹部6d内设置有平板状的磁产生体13。磁产生体13与旋转轴6一体地旋转。在该例子中，磁产生体13整体收容于凹部6d内，以使得磁产生体13不从端面6c突出。

此外，凹部6d及磁产生体13配置在第2轴承5的内侧。即，凹部6d及磁产生体13在旋转轴6的轴向上配置在与第2轴承5相同的位置。而且，端面6c与第2轴承5的与转子7相反一侧的端面共面。

在后外壳3的与前外壳2相反一侧的面固定有传感器基板14。传感器基板14是印刷基板。此外，传感器基板14例如通过多个螺栓固定于后外壳3。而且，传感器基板14封堵后开口3a。

在传感器基板14设置有磁传感器15。磁传感器15隔着间隙与磁产生体13对置。作为磁传感器15，例如使用磁阻元件。作为磁阻元件，例如，使用巨磁阻效应(GMR)元件或隧道磁阻效应(TMR)元件。

磁产生体13的与磁传感器15对置的面与端面6c共面，或与端面6c相比远离传感器基板14。

旋转角度检测装置16具有磁产生体13、传感器基板14及磁传感器15。此外，旋转角度检测装置16产生与旋转轴6的旋转角度对应的信号。在旋转电机为马达的情况下，旋转角度检测装置16中产生的信号被发送到控制马达的旋转的控制部(未图示)。

后开口3a在旋转轴6的轴向上的长度尺寸L比第2轴承5在旋转轴6的轴向上的尺寸大。由此，在后开口3a内的第2轴承5与传感器基板14之间形成有空间17。磁传感器15配置在空间17内。

在后外壳3的与前外壳2相反一侧的面固定有罩18。罩18由磁性体、例如钢板构成。此外，罩18比旋转轴6的直径及传感器基板14大，覆盖旋转角度检测装置16。而且，罩18例如通过多个螺栓，在旋转轴6的径向上的比传感器基板14靠外侧的位置处固定于后外壳3。

图2是示出图1的旋转电机的一部分的后视图，示出了从后外壳3拆卸罩18而观察到传感器基板14的状态。此外，图1的上下方向的中央部表示沿着图2的I-I线的截面。凹部6d的正面形状为圆形。

图3是示出图1的旋转轴6的端面6c的主视图。磁产生体13是使两个永磁体一体化而成的。两个永磁体在旋转轴6的轴向上彼此反向地被磁化。即，一个永磁体的N极以及另一个永磁体的S极与磁传感器15对置。

磁产生体13的侧面、即外周面构成为包括：一对圆弧面13a，其沿着凹部6d的内周面；以及一对平面部13b，其作为从凹部6d的内周面分离的定位部。平面部13b将圆弧面13a的周向的端部之间分别呈直线地连接起来。

此外，平面部13b彼此平行。而且，沿着旋转轴6的轴向观察，则各平面部13b是连结凹部6d的圆周上的两点的弦。这样，图3的磁产生体13是对圆板的侧面平行地进行双面切割而成的。

图4是示出图3的磁产生体13的第1变形例的主视图。在第1变形例中，在磁产生体13的侧面，仅仅设置有一处平面部13b。即，图4的磁产生体13是将圆板的侧面仅进行一面切割而成的。磁产生体13的侧面的平面部13b以外的部分为圆弧面13a。

图5是示出图3的磁产生体13的第2变形例的主视图。在第2变形例中，在磁产生体13的侧面设置有作为定位部的一对切口部13c。切口部13c配置在构成磁产生体13的两个永磁体的边界部。

为了检测转子磁铁9与定子线圈12的相对角度，磁产生体13相对于转子磁铁9必须符合某角度。即，磁产生体13必须在旋转轴6的周向上定位。作为定位部的平面部13b或切口部13c是为了磁产生体13的周向定位而使用的。

磁产生体13通过粘接剂固定在凹部6d内。在将磁产生体13插入凹部6d内后，在粘接剂固化前，将辅具或作业者的手指勾住平面部13b或切口部13c，使磁产生体13旋转，进行磁产生体13的周向定位。之后，使粘接剂固化。在旋转轴6的端面6c设置有进行磁产生体13的定位时的标记。

在这样的旋转电机中，由于磁产生体13设置在凹部6d内，因此能够将磁传感器15靠近端面6c配置，能够缩小整体的轴向尺寸。

在端面6c未设置有凹部的情况下，由于磁传感器15从端面6c离开相当于磁产生体13的厚度的距离，后外壳3的厚度尺寸增大。相对于此，通过在端面6c设置凹部6d且将磁产生体13收容在凹部6d内，能够缩小后外壳3的厚度尺寸。

此外，由磁性体构成旋转轴6，且使磁产生体13不收容于支架，而直接收容于凹部6d，因此能够降低成本，并且能够增强图6的虚线箭头表示的来自磁产生体13的磁场。

在对放入支架的磁铁材料进行磁化的情况下，作为支架的材料，例如使用树脂或黄铜。在借助由这样的非磁性体构成的支架将磁产生体13放入凹部6d的情况下，与不安插支架的情况相比，来自磁产生体13的磁场减弱。

在实施方式1中，将凹部6d的正面形状设为圆形，在磁产生体13的侧面设置圆弧面13a和作为定位部的平面部13b或切口部13c，因此能够容易且更正确地进行磁产生体13的周向定位。

这样，在实施方式1的旋转电机中，能够缩小轴向尺寸，同时容易进行磁产生体13在轴6的周向上的定位。

此外，凹部6d的周围由磁性体构成，因此能够构成对噪声磁场的磁场屏蔽。

而且，通过省略支架，能够增加旋转轴6的壁厚(内外径差)，能够提高轴强度，或者实现第2轴承5的小型化。

而且此外，使用了平面部13b或切口部13c作为定位部，因此能够通过简单的加工来确定磁场的角度。作为磁产生体13，例如，在使用混合磁铁粉与树脂并进行注塑成型而成的粘结磁铁(也称作塑料磁铁)的情况下，即使形状有些复杂，也能够利用成型模具容易地制造磁产生体13。

此外，通过罩18覆盖了旋转角度检测装置16，因此，即使从旋转电机的外部施加了成为噪声的磁场，也能够防止角度检测性能的恶化。

另外，定位部不限于平面及切口部，但优选设为能够确定磁产生体的磁场角度的形状。圆弧面的周向的长度尺寸优选比定位部的周向的长度尺寸大。

此外，作为定位部，可以在磁产生体的与磁传感器对置的面标注标记，通过目测或图像传感器进行定位。

而且，定位部的数量可以在三个以上。

而且此外，在上述例子中，在磁产生体13的与磁传感器15对置的面形成有两个磁极，但与磁传感器对置的磁产生体的磁极的数量不限于此，例如可以是4个。

此外，在实施方式1中，将磁产生体13整体收容在凹部6d内，但也可以使磁传感器15的端部从端面6c突出，只要磁产生体13的至少一部分收容在凹部6d内，就能够相应地缩小旋转电机的轴向尺寸。

而且，在上述例子中，用磁性体构成了整个旋转轴6，但例如也可以用磁性体构成凹部6d的周围，用非磁性体构成其他部分。

而且此外，磁传感器15不限于磁阻元件，例如也可以是霍尔元件、霍尔IC或磁编码器。

此处，图7是示出本发明的旋转电机的应用例即电梯的轿厢的一部分的主视图，图8是示出图7的轿厢的一部分的侧视图。在轿厢21的层站侧的面即前表面设置有轿厢出入口21a。轿厢出入口21a通过第1及第2轿厢门22a、22b开闭。第1及第2轿厢门22a、22b分别具有门板23和固定于门板23的上部的门悬吊装置24。在各门悬吊装置24设置有多个吊门滚轮25。

在轿厢21的前表面的上部固定有横梁27。在横梁27设置有吊轨28。第1及第2轿厢门22a、22b从吊轨28悬吊，在进行轿厢出入口21a的开闭时沿着吊轨28移动。此外，当第1及第2轿厢门22a、22b进行开闭动作时，吊门滚轮25一边在吊轨28上滚动一边移动。

在轿厢出入口21a的宽度方向上的横梁27的一端部固定有作为旋转电机的门马达29。作为门马达29，可以使用上述实施方式1的旋转电机。在门马达29的旋转轴6的第1端部6a固定有第1滑轮30。

在轿厢出入口21a的宽度方向上的横梁27的另一端部，以能够旋转的方式设置有第2滑轮31。在第1滑轮30和第2滑轮31卷绕有环状的带32。

第1轿厢门22a借助第1连接部件33a与带32的上侧部分连接。第2轿厢门22b借助第2连接部件33b与带32的下侧部分连接。利用门马达29使第1滑轮30旋转，由此第1及第2轿厢门22a、22b沿着吊轨28进行开闭动作。

门马达29配置在轿厢21的前表面的前方。轿厢21的顶板21b位于比门马达29靠上方的位置。换言之，门马达29配置在比顶板21b低的位置。

此外，门马达29的配置有该旋转角度检测装置16的一侧的端部与横梁27对置。横梁27由磁性体构成。由此，横梁27的与门马达29对置的部分也由磁性体构成。在该例中，门马达29接近横梁27配置，省略了罩18。

在这样的电梯的轿厢21中，由于使用上述实施方式中所示的薄型的旋转电机作为门马达29，因此不变更门装置的大小，就能够提高顶板21b，使轿厢21的美观性提高。

在门马达29的轴向尺寸大的情况下，不能将门马达29配置在轿厢21的前方，必须配置在顶板21b的上面。在该情况下，需要将门马达29的输出从顶板21b上传递到第1滑轮30的机构，门装置大型化。

此外，通过省略罩18，能够进一步缩小门马达29的轴向尺寸。并且，通过用磁性体构成横梁27的与门马达29对置的部分，即使省略罩18，也能够针对来自外部的成为噪声的磁场防止角度检测性能的恶化。

另外，在上述例子中，用磁性体构成了整个横梁27，但例如也可以用磁性体构成与门马达对置的部分，用非磁性体构成其他部分。

此外，在上述例子中，将本发明的门装置应用于电梯的轿厢门装置，但本发明也可以应用于其他的门装置。

而且，本发明的旋转电机也可以应用于电梯的门马达29以外的电动机、发电机以及发电电动机。

标号说明

1：外壳；5：第2轴承；6：旋转轴；6b：第2端部；6c：端面；6d：凹部；7：转子；10：定子；13：磁产生体；13a：圆弧面；13b：平面部(定位部)；13c：切口部(定位部)；15：磁传感器；16：旋转角度检测装置；18：罩；21a：轿厢出入口；23：门板；27：横梁；29：门马达(旋转电机)。

Claims

1.一种旋转电机，其具备：

外壳；

定子，其设置于所述外壳；

旋转轴，其以能够旋转的方式设置于所述外壳；

转子，其设置于所述旋转轴；以及

旋转角度检测装置，其具有：磁产生体，其设置于所述旋转轴的轴向的端部；以及磁传感器，其与所述磁产生体对置，所述旋转角度检测装置产生与所述旋转轴的旋转角度对应的信号，

在所述旋转轴的轴向的端面设置有凹部，

所述磁产生体设置在所述凹部内，

所述旋转轴的所述凹部的周围由磁性体构成，

所述磁产生体在所述旋转轴的轴向上被磁化，

在所述磁产生体的与所述磁传感器对置的面形成有多个磁极，

所述凹部的正面形状为圆形，

在所述磁产生体的侧面设置有沿着所述凹部的内周面的圆弧面，

所述磁产生体具有用于进行所述磁产生体在所述旋转轴的周向上的定位的定位部。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述定位部是平面部，该平面部设置于所述磁产生体的侧面并将所述圆弧面的周向的端部之间呈直线地连接起来。

3.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述定位部是在所述磁产生体的侧面设置的切口部。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的旋转电机，其中，

所述磁产生体整体收容于所述凹部。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的旋转电机，其中，

所述旋转电机还具备设置在所述外壳与所述旋转轴之间的轴承，

所述凹部及所述磁产生体配置在所述轴承的内侧。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的旋转电机，其中，

在所述外壳设置有磁性体制成的罩，该罩比所述旋转轴的直径大并覆盖所述磁产生体及所述磁传感器。

7.一种门装置，其具备：

门板，其对出入口进行开闭；

横梁，其配置在所述门板的上方；以及

权利要求1至6中的任意一项所述的旋转电机，其设置于所述横梁，是使所述门板移动的门马达。

8.根据权利要求7所述的门装置，其中，

所述门马达的配置有所述旋转角度检测装置的一侧的端部与所述横梁对置，

所述横梁的与所述门马达对置的部分由磁性体构成。