CN112803678A - 一种霍尔磁环及带有霍尔磁环的电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种霍尔磁环及带有霍尔磁环的电机，包括：支撑环，设于所述支撑环外周的定位环及设于所述支撑环与定位环之间的过渡环；其中，所述定位环包括主体材质及磁粉，其表面均匀间隔分布有N极及S极，所述过渡环采用所述主体材质制造。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：内侧采用金属，保证连接强度；但在中间增加过渡环，材质与定位环的主体材质相同，通过过渡环的材质选择，实现三种材料属性的渐进式缓慢变化，避免霍尔磁环因温度变化开裂，扩展温度使用范围。
Description
技术领域
本发明属于电机零部件领域，具体涉及一种霍尔磁环及带有霍尔磁环的电机。
背景技术
目前，在工业生产的自动控制中，一般都需要测量旋转转轴在运行过程中的转速，以便于能够得到转轴实时转态，并将该状态信号反馈给控制，形成闭环控制。
现有的霍尔磁环是可以产生磁信号的零部件，传统磁环为注塑结构，通过注塑将外部永磁体磁环与金属安装环固定在一起，这种磁环采用注塑材料，因增加了磁性粒子导致塑料强度降低，容易开裂，特别是在高低温变化时最易开裂，导致信号丢失，无法满足特定设备如汽车的使用要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种霍尔磁环及带有霍尔磁环的电机。
具体技术方案如下：
一种霍尔磁环，其不同之处在于，所述霍尔磁环包括：
支撑环，设于所述支撑环外周的定位环及设于所述支撑环与定位环之间的过渡环；
其中，所述定位环包括主体材质及磁粉，其表面均匀间隔分布有N极及S极，所述过渡环采用所述主体材质制造。
进一步，所述支撑环的材质为金属。
进一步，所述支撑环包括外环面，所述外环面的中间开设有支撑环外凹槽。
进一步，所述定位环包括定位环内环面，所述定位环内环面开设有定位环内凹槽。
进一步，所述过渡环包括过渡环内环面、过渡环外环面及过渡环上层面，所述过渡环上层面与所述过渡环内环面及所述过渡环外环面垂直相接；所述过渡环内环面设有支撑环连接凸台，所述过渡环外环面设有定位环连接凸台。
进一步，所述过渡环上层面开设有上层面凹槽，所述上层面凹槽内部设有与磁极一一对应的加强筋。
进一步，所述支撑环的材质为铝或铜。
进一步，所述支撑环的材质为铜。
进一步，所述主体材质为塑料。
进一步，所述主体材质为PA6或P12。
进一步，所述主体材质为PA6。
进一步，所述磁粉为永磁铁氧体材质。
一种带有上述霍尔磁环的电机。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：内侧采用金属，保证连接强度；但在中间增加过渡环，材质与定位环的主体材质相同，通过过渡环的材质选择，实现三种材料属性的渐进式缓慢变化，避免霍尔磁环因温度变化开裂，扩展温度使用范围。
附图说明
图1为霍尔磁环结构图；
图2为图1的翻转图；
图3为霍尔磁环的支撑环结构图；
图4为霍尔磁环的过渡环结构图；
图5为霍尔磁环的剖面图；
图6为传统霍尔磁环的结构图；
图7为电机结构图；
其中，霍尔磁环-A，支撑环-1，定位环-2，过渡环-3，外环面-101，支撑环外凹槽-102，定位环内环面-201，定位环内凹槽-202，过渡环上层面-301，上层面凹槽-3011，加强筋-3012，过渡环内环面-302，支撑环连接凸台-3021，过渡环外环面-303，过渡环下层面-304，注塑孔-305，定位环连接凸台-3031；壳体-4，前盖-401，后盖-402，分隔板-403，第一腔体-4a，第二腔体-4b，转子铁芯-5，定子铁芯-6，线圈-7，PCBA-8，前轴承-9，后轴承-10，中心轴-11。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1～图5所示，本实施例提供一种霍尔磁环，其不同之处在于，所述霍尔磁环包括：
支撑环1，设于所述支撑环1外周的定位环2及设于所述支撑环1与定位环2之间的过渡环3。
其中，所述定位环2包括主体材质及磁粉，其表面均匀间隔分布有N极及S极，所述过渡环3采用所述主体材质制备。
主体材质与磁粉的具体材质可以根据使用情况，在本实施例中，主体材质采用PA6，磁粉采用永磁铁氧体材质，过渡环同样采用PA6，支撑环的材质为铜，定位环上设有若干个圆周均匀分布的注塑孔305，采用注塑工艺制备定位环，然后利用充磁技术使定位环均匀间隔分布有N极及S极，注塑工艺及充磁技术均为本领域常规技术。
所述支撑环1包括外环面101，所述外环面101的中间开设有支撑环外凹槽102，所述定位环2包括定位环内环面201，所述定位环内环面201开设有定位环内凹槽202。
所述过渡环3包括过渡环内环面302、过渡环外环面303、过渡环上层面301及过渡环下层面304，所述过渡环上层面301及过渡环下层面304与所述过渡环内环面302及所述过渡环外环面303垂直相接；所述过渡环内环面302设有支撑环连接凸台,3021，与支撑环外凹槽102相嵌合；所述过渡环外环面303设有定位环连接凸台3031，与定位环内凹槽202相嵌合；采用相互嵌合的方式相互连接，避免的支撑环1、过渡环3及定位环2之间的轴向滑动。
过渡环上层面301开设有上层面凹槽3011，所述上层面凹槽3011内部设有与磁极一一对应的加强筋3012，加强筋3012用于引导应力分布和保证结构强度，同时便于磁环安装时的磁极位置参考。
实施例2
本实施例提供一种霍尔磁环，其结构与实施例1相同，但支撑环材质采用Al。
实施例3
本实施例提供一种霍尔磁环，其结构与实施例1相同，但支撑环材质采用钢。
实施例4
本实施例提供能一种霍尔磁环，其材质与实施例1相同，但过渡环结构缺少加强筋的设计。
实施例5
本实施例提供一种霍尔磁环，其结构与实施例1相同，但主体材质替换成PA12。
实施例6
对实施例1～5以及某市售霍尔磁环(对比例1)进行性能测试，市售霍尔磁环采用传统结构设计，如图6所示，无过渡环缓冲结构，测试结果如表1所示。
表1不同霍尔磁环的性能测试结果
表1中，应力变化量是指霍尔磁环在工作环境温度变化时内部最大应力的变化量；
使用温度范围是指在该温度范围内，霍尔磁环不会发生开裂等导致信号失效的温度范围；
脱落力是指支撑环与所固定的轴之间发生相对运动时的脱落力，用于评估磁环与轴之间的结合程度；
通过实施例与对比例1相比，本发明通过过渡环结构通过过渡环的材质选择，实现三种材料属性的渐进式缓慢变化，可有效扩展霍尔磁环的温度使用范围，从而避免磁环发生开裂。
不仅如此，发明人团队就整个霍尔磁环的结构与材质作出优化。
从结构上而言，采用轮辐结构即在上层面凹槽中设置加强筋，可以进一步提高霍尔磁环的耐温度范围，降低温度变化带来的应力变化，如表1所示，采用轮辐结构可有效提升温度上限10℃。
从材质选择上而言，选择铜作为支撑环的材质可以使应力变化量减小至最小，致使使用温度范围进一步扩大，选择PA6作为主体材质可以使温度上限提升至150℃。
材质配合合理的结构设计，使本发明的霍尔磁环应力变化量小，温度使用范围广，磁环与轴结合力强。
实施例7
本实施例提供一种用于汽车的电机，具体结构如下：
如图6所示，壳体4，壳体包括前盖401及后盖402，其内部设有分隔板403，将所述壳体4分隔成第一腔体4a及第二腔体4b；
中心轴11，中心轴11贯穿前盖401、设于第一腔体4a内的转子铁芯5及隔板403，在第一腔体4a内，其圆周设有定子铁芯6，线圈7与定子铁芯6连接。
在第二腔体内，中心轴的尾部安装有霍尔磁环，靠近霍尔磁环端面处，设有PCBA。
更进一步，在壳体的前盖，中心轴的支撑位置分设有前轴承，在分隔板，中心轴的支撑位置设有后轴承。
霍尔磁环可采用实施例1～5中的任一霍尔磁环，在本实施例中，选用实施例1的霍尔磁环。
电机使用时，转子铁芯5绕中心轴旋转时，霍尔磁环在中心轴的带动下，与中心轴同步转动，与此同时，霍尔磁环的定位环中的N极和S极因转动而产生运动的磁场，此运动磁场被PCBA接收，经PCBA处理后，可输出转子及中心轴的实时位置信号，用于控制系统的闭环控制使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种霍尔磁环，其特征在于，所述霍尔磁环包括：
支撑环，设于所述支撑环外周的定位环及设于所述支撑环与定位环之间的过渡环；
其中，所述定位环包括主体材质及磁粉，其表面均匀间隔分布有N极及S极，所述过渡环采用所述主体材质制造。
2.根据权利要求1所述的霍尔磁环，其特征在于，所述支撑环的材质为金属。
3.根据权利要求2所述的霍尔磁环，其特征在于，所述支撑环包括外环面，所述外环面的中间开设有支撑环外凹槽。
4.根据权利要求1所述的霍尔磁环，其特征在于，所述定位环包括定位环内环面，所述定位环内环面开设有定位环内凹槽。
5.根据权利要求1所述的霍尔磁环，其特征在于，所述过渡环包括过渡环内环面、过渡环外环面及过渡环上层面，所述过渡环上层面与所述过渡环内环面及所述过渡环外环面垂直相接；所述过渡环内环面设有支撑环连接凸台，所述过渡环外环面设有定位环连接凸台。
6.根据权利要求5所述的霍尔磁环，其特征在于，所述过渡环上层面开设有上层面凹槽，所述上层面凹槽内部设有与磁极一一对应的加强筋。
7.根据权利要求1或2所述的霍尔磁环，其特征在于，所述支撑环的材质为铝或铜。
8.根据权利要求7所述的霍尔磁环，其特征在于，所述支撑环的材质为铜。
9.根据权利要求1所述的霍尔磁环，其特征在于，所述主体材质为塑料。
10.一种带有权利要求1～9任一项所述的霍尔磁环的电机。
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