CN111668997A - 马达 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方式的马达具有：转子，其具有以中心轴线为中心旋转的轴；定子，其与转子在径向上隔着间隙对置；壳体，其在内部收纳转子和定子；传感器磁铁，其直接或间接地安装于轴；轴承保持架，其固定于壳体；磁传感器，其能够检测传感器磁铁的磁通；以及电路板，其安装有磁传感器。轴承保持架是磁性部件。电路板的至少一部分位于轴承保持架与传感器磁铁之间。磁传感器位于轴承保持架与传感器磁铁之间。

Description

马达

技术领域

本发明涉及马达。

背景技术

公知有具有传感器磁铁和磁传感器的马达，该传感器磁铁安装于轴，该磁传感器能够检测传感器磁铁的磁通。例如，在专利文献1中记载了MR传感器作为这样的磁传感器。

专利文献1：日本特开2013-090532号公报

在上述那样的马达中，为了提高磁传感器的检测精度，有时通过磁性部件引导传感器磁铁的磁通，而增加通过磁传感器的磁通的量。但是，在该情况下，与设置磁性部件对应地，存在马达的部件数量增加的问题。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的之一在于，提供具有能够抑制部件数量的增加并且提高磁传感器的检测精度的构造的马达。

本发明的一个方式的马达具有：转子，其具有以中心轴线为中心旋转的轴；定子，其与所述转子在径向上隔着间隙对置；壳体，其在内部收纳所述转子和所述定子；传感器磁铁，其直接或间接地安装于所述轴；轴承保持架，其固定于所述壳体；磁传感器，其能够检测所述传感器磁铁的磁通；以及电路板，其安装有所述磁传感器。所述轴承保持架是磁性部件。所述电路板的至少一部分位于所述轴承保持架与所述传感器磁铁之间。所述磁传感器位于所述轴承保持架与所述传感器磁铁之间。

根据本发明的一个方式，在马达中，能够抑制部件数量的增加并且提高磁传感器的检测精度。

附图说明

图1是示出本实施方式的马达的剖视图。

图2是示出本实施方式的马达的一部分的剖视图。

图3是示出本实施方式的另一例的马达的一部分的剖视图。

标号说明

10、110：马达；11：壳体；20：转子；21：轴；22：转子铁芯；24a：轴承；30：定子；40：轴承保持架；70、170：电路板；71：磁传感器；80：安装部件；80a：安装筒部；80b：凸缘部；81：传感器磁铁；190：绝缘部件；J：中心轴线；MF：磁通。

具体实施方式

各图中适当示出的Z轴方向是将正的一侧作为上侧并将负的一侧作为下侧的上下方向。各图中适当示出的中心轴线J是与Z轴方向平行并沿上下方向延伸的假想线。在以下的说明中，将中心轴线J的轴向(即与上下方向平行的方向)简称为“轴向”，将以中心轴线J为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴线J为中心的周向简称为“周向”。在本实施方式中，上侧相当于轴向一侧，下侧相当于轴向另一侧。另外，上下方向、上侧以及下侧仅是用于对各部分的相对位置关系进行说明的名称，实际的配置关系等也可以是这些名称所表示的配置关系等以外的配置关系等。

如图1所示，本实施方式的马达10具有壳体11、转子20、定子30、轴承保持架40、轴承24a、24b、汇流条保持架50、多个汇流条60、安装部件80、传感器磁铁81、电路板70以及磁传感器71。

壳体11在内部收纳转子20、定子30、轴承保持架40、轴承24a、24b、汇流条保持架50、汇流条60、电路板70以及磁传感器71。壳体11具有底部11a和筒部11b。底部11a呈板面朝向轴向的板状，沿径向扩展。在本实施方式中，底部11a呈以中心轴线J为中心的圆板状。在底部11a的中央部保持有轴承24b。筒部11b呈从底部11a的径向外缘部向上侧延伸的筒状。在本实施方式中，筒部11b呈以中心轴线J为中心的圆筒状。筒部11b向上侧开口。

筒部11b具有主体部11c和扩径部11d。主体部11c是从底部11a的径向外缘部向上侧延伸的部分。扩径部11d与主体部11c的上侧的端部相连。扩径部11d的上侧的端部是筒部11b的上侧的端部，向上侧开口。扩径部11d的内径和外径比主体部11c的内径和外径大。在筒部11b的内周面中的主体部11c与扩径部11d的边界部分设置有台阶部11e，该台阶部11e是由扩径部11d的内周面相对于主体部11c的内周面向径向外侧凹陷的而成的。

转子20具有轴21、转子铁芯22以及转子磁铁23。轴21以中心轴线J为中心旋转。轴21呈以中心轴线J为中心沿轴向延伸的圆柱状。轴21的上侧的端部经由壳体11的上侧的开口比壳体11向上侧突出。轴21的下侧的端部经由设置于底部11a的贯通孔11f比壳体11向下侧突出。

轴21被轴承24a、24b支承为能够旋转。轴承24a、24b例如是球轴承。轴承24a对轴21中的位于比转子铁芯22靠上侧的位置的部分进行支承。轴承24b对轴21中的位于比转子铁芯22靠下侧的位置的部分进行支承。转子铁芯22固定于轴21的外周面。转子磁铁23固定于转子铁芯22的外周面。另外，转子铁芯22可以通过压入等直接固定于轴21的外周面，也可以经由树脂或其他部件等间接固定于轴21的外周面。

定子30与转子20在径向上隔着间隙对置。定子30位于转子20的径向外侧。定子30呈包围转子20的环状。定子30固定于壳体11的内周面。定子30具有定子铁芯31和多个线圈33。定子铁芯31具有沿周向延伸的铁芯背部31a和从铁芯背部31a向径向内侧延伸的多个齿31b。铁芯背部31a呈以中心轴线J为中心的圆环状。铁芯背部31a固定于主体部11c的内周面。另外，铁芯背部31a可以直接固定于主体部11c的内周面。铁芯背部31a也可以经由金属制的环等间接固定于主体部11c。

绝缘件32安装于齿31b。绝缘件32例如是树脂制的。绝缘件32具有绝缘件主体32a和一对绝缘件壁部32b、32c。绝缘件主体32a呈沿径向延伸的筒状。齿31b穿过绝缘件主体32a。一对绝缘件壁部32b、32c从绝缘件主体32a的径向两侧的端部向上侧突出。绝缘件壁部32b从绝缘件主体32a的径向内侧的端部向上侧突出。绝缘件壁部32c从绝缘件主体32a的径向外侧的端部向上侧突出。多个线圈33隔着绝缘件32分别安装于多个齿31b。

轴承保持架40位于定子30的上侧。轴承保持架40固定于壳体11的内周面。轴承保持架40保持轴承24a。轴承保持架40是以磁性体作为材料的磁性部件。轴承保持架40的材料例如是SECC(Steel Electrolytic Cold Commercial：冷轧电解板)和SECD(SteelElectrolytic Cold Deep Drawn：冷轧拉伸电解板)等电镀锌钢板。轴承保持架40是例如通过冲压加工而制作的。轴承保持架40具有圆环部41、固定部42以及保持部43。

圆环部41呈以中心轴线J为中心的圆环状。圆环部41呈板面朝向轴向的板状。轴21通过圆环部41的内侧。圆环部41位于扩径部11d的径向内侧。圆环部41具有沿轴向贯通圆环部41的多个保持架贯通孔41a。多个保持架贯通孔41a沿周向隔开间隔配置。虽然省略了图示，但例如设置有3个保持架贯通孔41a。

固定部42从圆环部41的径向外缘部向下侧突出。固定部42以中心轴线J为中心，呈向下侧开口的圆筒状。固定部42嵌合于扩径部11d的径向内侧。固定部42的外周面固定于扩径部11d的内周面。由此，轴承保持架40固定于壳体11。固定部42例如通过压入和热压配合等固定于壳体11。固定部42的下侧的端部与台阶部11e的朝向上侧的台阶面接触。由此，轴承保持架40相对于壳体11被轴向定位。

保持部43是对轴承24a进行保持的部分。保持部43与圆环部41的径向内缘部相连。保持部43具有保持筒部43a和支承部43b。保持筒部43a从圆环部41的径向内缘部向下侧延伸。保持筒部43a的下侧的端部位于比固定部42的下侧的端部靠下侧的位置。保持筒部43a的下侧的端部位于定子30的径向内侧。更详细而言，保持筒部43a的下侧的端部位于绝缘件32的径向内侧。在保持筒部43a的径向内侧嵌合保持有轴承24a。

支承部43b从保持筒部43a的下侧的端部向径向内侧扩展。支承部43b呈以中心轴线J为中心的圆环状。支承部43b呈板面朝向轴向的板状。轴21通过支承部43b的内侧。支承部43b从下侧对轴承24a的外圈进行支承。

汇流条保持架50位于定子30与轴承保持架40的轴向之间。汇流条保持架50具有基部51和多个汇流条保持部52。基部51呈以中心轴线J为中心的圆环状。基部51固定于绝缘件32的上侧。汇流条保持部52从基部51向上侧突出。多个汇流条保持部52沿周向隔开间隔配置。虽然省略了图示，但例如设置有3个汇流条保持部52。各汇流条保持部52经由各个保持架贯通孔41a比圆环部41向上侧突出。汇流条保持部52的上侧的端部位于比壳体11的上侧的端部靠下侧的位置。

多个汇流条60分别被多个汇流条保持部52保持。虽然省略了图示，但例如设置有3个汇流条60。如图2所示，汇流条60具有端子部61和连接部62。端子部61沿轴向延伸。端子部61的上侧的端部比壳体11向上侧突出。端子部61与向定子30提供电力的未图示的外部电源电连接。

连接部62与端子部61的下侧的端部相连。连接部62位于比圆环部41靠下侧的位置。连接部62位于固定部42与保持部43的径向之间。在沿周向观察时，连接部62呈向上侧开口的U字形状。连接部62与从线圈33引出的引出线33a连接。由此，汇流条60与定子30电连接。虽然省略了图示，但引出线33a经由设置于基部51的孔被引出到基部51的上侧。被引出到基部51的上侧的引出线33a被U字形状的连接部62的内侧把持。虽然省略了图示，但引出线33a与连接部62焊接。

安装部件80是将传感器磁铁81安装于轴21的部件。如图1所示，安装部件80固定于轴21的上侧的端部。安装部件80比壳体11向上侧突出。安装部件80具有安装筒部80a和凸缘部80b。安装筒部80a呈沿轴向延伸的筒状。更详细而言，安装筒部80a以中心轴线J为中心，呈在轴向两侧开口的圆筒状。安装筒部80a嵌合固定于轴21的上侧的端部。安装筒部80a例如压入于轴21的上侧的端部。

凸缘部80b从安装筒部80a的上侧的端部向径向外侧扩展。在本实施方式中，凸缘部80b呈以中心轴线J为中心的圆环状。凸缘部80b呈板面朝向轴向的板状。凸缘部80b的径向外缘部位于圆环部41中的位于比保持架贯通孔41a靠径向内侧的位置的部分的上侧。凸缘部80b位于比壳体11靠上侧的位置。

传感器磁铁81呈包围中心轴线J的环状。在本实施方式中，传感器磁铁81呈以中心轴线J为中心的圆环状。传感器磁铁81呈板面朝向轴向的板状。传感器磁铁81固定于凸缘部80b的径向外缘部。由此，在本实施方式中，传感器磁铁81经由安装部件80间接安装于轴21。在本实施方式中，传感器磁铁81固定于凸缘部80b的径向外缘部的下侧的面。传感器磁铁81例如通过粘着剂固定于凸缘部80b。传感器磁铁81和安装部件80与转子20一起以中心轴线J为中心旋转。

在本实施方式中，传感器磁铁81位于轴承保持架40的上侧。更详细而言，传感器磁铁81位于圆环部41中的位于比保持架贯通孔41a靠径向内侧的位置的部分的上侧。传感器磁铁81向上侧远离轴承保持架40而配置。传感器磁铁81的径向内缘部与保持筒部43a的内周面在径向上位于大致相同的位置。在本实施方式中，传感器磁铁81位于比壳体11靠上侧的位置。传感器磁铁81的下侧的面与壳体11的上侧的端部在轴向上位于大致相同的位置。传感器磁铁81沿周向交替具有N极和S极。

在电路板70上安装有磁传感器71。电路板70呈板面朝向轴向的板状。电路板70具有沿轴向贯通电路板70的基板贯通孔70a。轴21穿过基板贯通孔70a。基板贯通孔70a的内缘部位于比安装筒部80a的外周面靠径向外侧的位置。电路板70的至少一部分位于轴承保持架40与传感器磁铁81之间。在本实施方式中，电路板70的一部分位于轴承保持架40与传感器磁铁81的轴向之间。

在本实施方式中，电路板70固定于轴承保持架40的上侧的面。在本实施方式中，电路板70的下侧的面与轴承保持架40的上侧的面接触。因此，与电路板70在轴向上远离轴承保持架40而配置的情况相比，容易使马达10在轴向上小型化。在本实施方式中，电路板70的下侧的面与圆环部41的上侧的面接触。虽然省略了图示，但在电路板70的上侧的面上设置有布线图案。在本实施方式中，在电路板70的下侧的面上没有设置布线图案。

磁传感器71是能够对传感器磁铁81的磁通MF进行检测的传感器。磁传感器71的检测结果经由从电路板70延伸的未图示的布线发送到未图示的控制装置。控制装置能够根据磁传感器71的检测结果对转子20的旋转进行检测。

磁传感器71安装于电路板70的上侧的面。在本实施方式中，电路板70的上侧的面是电路板70的面中的朝向传感器磁铁81所处的一侧的面。磁传感器71与传感器磁铁81隔着间隙对置。磁传感器71例如是霍尔IC等霍尔元件。在本实施方式中，沿周向设置有多个磁传感器71。例如设置有3个磁传感器71。

磁传感器71位于轴承保持架40与传感器磁铁81之间。这里，轴承保持架40是磁性部件。因此，传感器磁铁81的磁通MF被作为磁性部件的轴承保持架40引导，例如如图2所示，通过轴承保持架40与传感器磁铁81之间的磁通MF的量增加。由此，能够使通过位于轴承保持架40与传感器磁铁81之间的磁传感器71的磁通MF的量增加，从而能够提高磁传感器71对传感器磁铁81的磁通MF的检测精度。因此，能够提高磁传感器71对转子20的旋转的检测精度。

另外，能够利用轴承保持架40引导传感器磁铁81的磁通MF，因此不需要另外设置磁性部件。因此，能够抑制马达10的部件数量增加。如上所述，根据本实施方式，在马达10中，能够抑制部件数量的增加并且提高磁传感器71的检测精度。

另外，能够使通过磁传感器71的磁通MF的量增加，因此即使减小传感器磁铁81的磁力，也容易确保通过磁传感器71的磁通MF的量。由此，即使减小传感器磁铁81的磁力，也容易确保磁传感器71对磁通MF的检测精度。因此，能够使用比较便宜的磁铁作为传感器磁铁81，从而能够降低马达10的制造成本。

另外，根据本实施方式，磁传感器71安装于电路板70的面中的朝向传感器磁铁81所处的一侧的面，与传感器磁铁81隔着间隙对置。因此，能够将磁传感器71与传感器磁铁81更接近地配置，从而能够进一步提高磁传感器71的检测精度。

另外，根据本实施方式，传感器磁铁81位于轴承保持架40的上侧。因此，能够使传感器磁铁81和磁传感器71在轴向上远离定子30。由此，能够抑制线圈33所产生的磁场与传感器磁铁81所产生的磁场发生干涉，从而能够抑制磁传感器71的检测精度降低。

另外，根据本实施方式，传感器磁铁81固定于凸缘部80b的径向外缘部。因此，能够使传感器磁铁81的径向位置更靠径向外侧。由此，能够增大与转子20的旋转一起旋转的传感器磁铁81在旋转一周的期间内前进的周向距离。因此，能够提高磁传感器71对传感器磁铁81的磁通检测的分辨率。

另外，通过轴承保持架40与传感器磁铁81之间的磁通MF包含从传感器磁铁81的N极向下侧放出并入射到轴承保持架40的磁通MF和通过轴承保持架40向上侧前进并入射到传感器磁铁81的S极的磁通MF。在图2中示出了从传感器磁铁81的N极向下侧放出并入射到轴承保持架40的磁通MF。

在本实施方式中，磁传感器71位于轴承保持架40与传感器磁铁81的轴向之间。在沿轴向观察时，磁传感器71、轴承保持架40以及传感器磁铁81相互重合。因此，与磁传感器71在相对于轴向倾斜的方向上位于轴承保持架40与传感器磁铁81之间的情况相比，容易缩短经由磁传感器71通过轴承保持架40与传感器磁铁81之间的磁通MF的路径长度。由此，容易使通过磁传感器71的磁通MF的量进一步增加，从而容易进一步提高磁传感器71的检测精度。

在本实施方式中，磁传感器71位于圆环部41中的位于比保持架贯通孔41a靠径向内侧的位置的部分与传感器磁铁81的轴向之间。在沿轴向观察时，磁传感器71、圆环部41中的位于比保持架贯通孔41a靠径向内侧的位置的部分以及传感器磁铁81相互重合。

本发明不限于上述的实施方式，也可以采用以下的结构。电路板的至少一部分和配置磁传感器的位置只要在轴承保持架与传感器磁铁之间，则没有特别限定。在本说明书中，“电路板的至少一部分和磁传感器位于轴承保持架与传感器磁铁之间”是指，电路板的至少一部分和磁传感器只要位于将轴承保持架的任意一部分与传感器磁铁的任意一部分连结的直线上即可。例如，电路板的至少一部分和磁传感器也可以在相对于轴向倾斜的方向上位于轴承保持架与传感器磁铁之间。在该情况下，在沿轴向观察时，磁传感器、轴承保持架以及传感器磁铁也可以不相互重合。

另外，电路板和磁传感器也可以位于轴承保持架的下侧。在该情况下，传感器磁铁在转子铁芯与轴承保持架的轴向之间位于电路板和磁传感器的下侧。另外，在该情况下，磁传感器安装于电路板的下侧的面，与传感器磁铁隔着间隙对置。

电路板只要安装有磁传感器且至少一部分位于轴承保持架与传感器磁铁之间，则没有特别限定。电路板的形状没有特别限定。电路板的整体也可以位于轴承保持架与传感器磁铁之间。电路板也可以在轴向上远离轴承保持架而配置。

电路板也可以像图3所示的电路板170那样经由绝缘部件190固定于轴承保持架40。图3所示的马达110具有绝缘部件190。如图3所示，绝缘部件190位于电路板170与轴承保持架40之间。绝缘部件190与轴承保持架40的上表面接触。绝缘部件190例如是绝缘片。根据该结构，能够通过绝缘部件190使电路板170与轴承保持架40之间绝缘。因此，即使在电路板170的下侧的面上设置有电路图案的情况下，也能够抑制电路板170与轴承保持架40短路并且能够将电路板170固定于轴承保持架40。

在电路板上也可以设置有对提供给定子的电力进行控制的逆变器电路。在该情况下，汇流条与电路板电连接，线圈经由汇流条与电路板电连接。另外，在该情况下，也可以不设置汇流条而使线圈的引出线与电路板直接电连接。

磁传感器只要能够检测传感器磁铁的磁通且位于轴承保持架与传感器磁铁之间，则没有特别限定。磁传感器也可以不与传感器磁铁对置。在磁传感器与传感器磁铁之间也可以配置有非磁性的材料。磁传感器也可以安装于电路板中的朝向轴承保持架所处的一侧的面。即，例如在上述实施方式中，也可以为，电路板70向上侧远离轴承保持架40而配置，磁传感器71安装于电路板70的下侧的面。

磁传感器不限于霍尔元件，也可以是磁阻元件(即MR元件)等。另外，也可以为，磁传感器组装于旋转编码器，并安装于电路板。旋转编码器能够根据磁传感器的检测结果对转子的旋转进行检测。

传感器磁铁也可以直接安装于轴。在该情况下，例如，传感器磁铁也可以通过粘着剂等安装于轴。另外，也可以为，通过将传感器磁铁的至少一部分配置于设置在轴上的凹部，而将传感器磁铁安装于轴。传感器磁铁的形状不限于环形，例如也可以是圆板等板状。轴承保持架的材料只要是磁性材料，则没有特别限定。轴承保持架的形状没有特别限定。轴承保持架也可以通过压铸来制作。

上述实施方式的马达的用途没有特别限定。上述实施方式的马达例如也可以搭载于车辆。另外，在本说明书中说明的各结构能够在不相互矛盾的范围内进行适当组合。

Claims (7)

1.一种马达，其中，

该马达具有：

转子，其具有以中心轴线为中心旋转的轴；

定子，其与所述转子在径向上隔着间隙对置；

壳体，其在内部收纳所述转子和所述定子；

传感器磁铁，其直接或间接地安装于所述轴；

轴承保持架，其固定于所述壳体；

磁传感器，其能够检测所述传感器磁铁的磁通；以及

电路板，其安装有所述磁传感器，

所述轴承保持架是磁性部件，

所述电路板的至少一部分位于所述轴承保持架与所述传感器磁铁之间，

所述磁传感器位于所述轴承保持架与所述传感器磁铁之间。

2.根据权利要求1所述的马达，其中，

所述磁传感器安装于所述电路板的面中的朝向所述传感器磁铁所处的一侧的面，与所述传感器磁铁隔着间隙对置。

3.根据权利要求1或2所述的马达，其中，

在沿轴向观察时，所述磁传感器、所述轴承保持架以及所述传感器磁铁相互重合。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的马达，其中，

所述转子具有转子铁芯，该转子铁芯直接或间接地固定于所述轴的外周面，

所述轴承保持架保持轴承，该轴承对所述轴中的位于比所述转子铁芯靠轴向一侧的位置的部分进行支承，

所述传感器磁铁位于所述轴承保持架的轴向一侧。

5.根据权利要求4所述的马达，其中，

所述电路板的轴向另一侧的面与所述轴承保持架的轴向一侧的面接触。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的马达，其中，

该马达还具有绝缘部件，该绝缘部件位于所述电路板与所述轴承保持架之间。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的马达，其中，

该马达还具有安装部件，该安装部件将所述传感器磁铁安装于所述轴，

所述安装部件具有：

安装筒部，其嵌合固定于所述轴；以及

凸缘部，其从所述安装筒部向径向外侧扩展，

所述传感器磁铁固定于所述凸缘部的径向外缘部。

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