CN113131680B - 霍尔磁环和电机转子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种霍尔磁环和电机转子，所述霍尔磁环包括磁体和减震套，所述磁体呈环形，所述减震套包裹所述磁体，所述减震套的至少一部分设置于所述磁体的内侧，且所述减震套上形成有位于所述磁体内侧的轴孔。根据本发明实施例的霍尔磁环和电机转子，能够有效避免在电机高速旋转时造成的磁环开裂现象，结构弹性大，且制造成本低。

Description

霍尔磁环和电机转子

技术领域

本发明涉及动力设备技术领域，特别涉及一种霍尔磁环和具有该霍尔磁环的电机转子。

背景技术

目前市面上用到霍尔感应的直流无刷电机，大部分上使用磁体为单一材料。并且，磁体直接与转轴过盈配合，或者磁体内嵌入金属套与转轴过盈配合。当电机转速上升到10000rpm以上时，磁环有开裂失效的风险，为避免这一风险，目前电机应对的措施都是提高磁体的强度或者在磁环的内圈加金属套，成本上增加太多，磁环开裂的风险降低并不明显。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种霍尔磁环，具有能够有力地避免磁环失效，结构弹性大，制造成本低的优点。

本发明的另一目的在于提出一种电机转子，该电机转子包括上述的霍尔磁环。

根据本发明实施例的霍尔磁环包括磁体和减震套，所述磁体呈环形，所述减震套包裹所述磁体，所述减震套的至少一部分设置于所述磁体的内侧，且所述减震套上形成有位于所述磁体内侧的轴孔。

根据本发明实施例的霍尔磁环，由于增加了包裹磁体的减震套，并且在减震套上设置了轴孔，通过该轴孔能够将霍尔磁环连接在电机转子的转轴上，减震套可以有效缓冲霍尔磁环与电机转轴连接时所产生的张力作用，并且可以有效缓解电机高速旋转时霍尔磁环产生的离心力，从而能够避免因电机高速旋转所造成的磁体开裂失效，增加了霍尔磁环的结构弹性。通过将减震套与磁体注塑为一体，较大程度上节省了传统磁环制造时的制造成本，利于推广。

另外，根据本发明上述实施例的霍尔磁环，还可以具有如下附加的技术特征：

一些实施例中，所述减震套上设有减震槽，所述磁体与所述轴孔的内周面之间设有所述减震槽。减震槽的设置，能够缓冲抵消掉大部分的磁环连接于电机轴时所产生的张力，并且在电机高速旋转时，霍尔磁环会产生较大的离心力，减震槽能够有效地缓冲掉内部的离心力，从而起到减震防护的作用。

一些实施例中，所述减震槽包括沿环绕所述轴孔的方向间隔排布的多个。

一些实施例中，所述磁体和所述轴孔的内周面之间设有沿所述磁体的径向排布的多个减震槽组，每个所述减震槽组均包括沿环绕所述轴孔的方向间隔排布的多个减震槽，且在所述磁体的径向上邻近的减震槽组中的多个减震槽错位，从而进一步保证减震效果。

一些实施例中，所述减震套包塑于所述磁体的表面，避免了传统制造中磁体表面套状连接结构的失效裂开现象。并且，一体注塑利于提高生产效率。

一些实施例中，所述减震套包括尼龙料、PP塑料、PBT树脂、ABS塑料中的至少一种。

一些实施例中，所述磁体由所述减震套完全包裹。

一些实施例中，所述磁体的外周面的边沿设有缺口。

一些实施例中，所述磁体包括塑磁、软磁、铁氧体中的至少一种。

一些实施例中，所述霍尔磁环的内径在6毫米到12毫米的范围内；或

所述霍尔磁环的外径在30毫米到40毫米的范围内；或

所述霍尔磁环在轴向上的高度尺寸在4毫米到10毫米的范围内；或

所述霍尔磁环的外径与内径的比值为2～6；或

所述霍尔磁环的外径与霍尔磁环在轴向上的高度的比值为1～3。

一些实施例中，所述磁体的内径在15毫米到25毫米的范围内；或

所述磁体的外径在29毫米到39毫米的范围内；或

所述磁体的外径与内径的比值为1～3。

根据本发明另一目的的实施例的电机转子，包括霍尔磁环和转轴，所述霍尔磁环为前述的霍尔磁环，所述转轴与所述霍尔磁环同轴连接，且所述转轴嵌入连接于所述轴孔。

根据本发明实施例的电机转子，由于具备了前述的霍尔磁环，也同样具有前述的该霍尔磁环的优点。并且，由于霍尔磁环可靠性的增加，电机转子的可靠性也得到提升。

另外，根据本发明实施例的霍尔磁环和电机转子的附加特征所带来的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或者通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的霍尔磁环的立体图。

图2是根据本发明的实施例的霍尔磁环的正视图。

图3是图2中A-A方向的截面图。

图4是根据本发明的实施例的霍尔磁环中磁体的立体图。

图5是根据本发明的实施例的霍尔磁环与电机转轴相配合的立体图。

附图标记：

霍尔磁环10，磁体1，缺口11，减震套2，轴孔21，减震槽22，霍尔磁环的内径d1，霍尔磁环的外径d2，磁体的内径d3，磁体的外径d4，转轴20。

具体实施方式

霍尔磁环应用于电机中，通常可以对电机转子进行感应测速或者检测电子转子的位置。传统的生产工艺中，通常将环形磁体直接与电机转轴过盈配合压紧设置，这样很难避免在电机长期频繁的使用中，磁环开裂的问题。或者还有一种生产工艺是将磁体连接在金属套上，然后通过金属套与转轴的过盈配合实现磁体感应测速的目的，这一种方式，连接结构复杂，成本比较高。传统的生产工艺中还有一种是磁环或者装配于塑胶基体内的磁环采用胶黏的方式与电机转轴配合，具体而言，是在电机转子上与磁环配合部分涂抹胶水，接着在磁环内壁上整体涂抹催化剂等，通过工装使转子与磁环配合。这种磁环、转子都涂抹胶水的方式工序复杂，结合的可靠性对胶水的要求高，制造成本和维护成本较高。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“高度”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图1到图5详细描述根据本发明实施例的霍尔磁环10。根据本发明实施例的霍尔磁环10可以应用于各类电机中，比如直流无刷电机、直流电机、定速电机等等，能够用于测量电机转速或者转子位置等。

结合图1到图3，根据本发明实施例的霍尔磁环10包括磁体1和减震套2，磁体1呈环形，减震套2包裹磁体1，减震套2的至少一部分设置于磁体1的内侧，且减震套2上形成有位于磁体1内侧的轴孔21。

根据本发明实施例的霍尔磁环10，由于增加了包裹磁体1的减震套2，并且在减震套2上设置了轴孔21，通过该轴孔21能够将霍尔磁环10连接在电机转子的转轴上，减震套2能够缓冲抵消掉大部分的磁环100连接于电机转轴20时所产生的张力，并且能够有效地缓冲掉霍尔磁环100因电机的高速旋转所产生的离心力，，进而能够避免因电机高速旋转所造成的磁体1开裂失效，增加了霍尔磁环10的结构弹性。可以通过将减震套2与磁体1注塑为一体，较大程度上节省了传统磁环制造时的制造成本，利于推广。

其中，减震套2上的轴孔21适于电机的转轴穿过，减震套2可以采用过盈配合的方式套设在电机100的转轴上。从而使霍尔磁环10跟随转子的转轴一起旋转，进而实现电机的控制电路通过检测霍尔磁环10产生的磁场的位置来获取转子的位置的目的以及电机的感应测速的目的。由于减震套2的至少一部分设置于磁体1的内侧，能够有效的防护磁体1，相较于相关技术中直接将磁体过盈配合于转轴上的方式，由于过盈配合产生的沿轴孔21的径向向外膨胀的张力直接作用在减震套上，从而能够缓冲磁体1所受到的张力作用，进而避免了磁体1因张力作用发生开裂，增加了磁体1的使用寿命和可靠性。

另外，因工作时电机100高速旋转所带动霍尔磁环10进行旋转，霍尔磁环10所产生的离心力也能够被减震套所缓冲，进一步提高了霍尔磁环的使用寿命和可靠性，有效地解决了在电机的高速旋转过程中霍尔磁环的易开裂的问题，从而避免了电机以霍尔磁环10开裂而失效的现象。

结合图1和图2，减震套2可以完全包裹磁体1设置。或者减震套2部分包裹磁体1。另外，可以通过将减震套2可以和磁体1一体注塑成型，增加霍尔磁环10本身结构的牢固性，避免了相关技术中将磁体连接在金属套中的连接结构的设置，生产制造工艺简单，安全可靠。

其中，结合图1和图2，减震套2也可以是环形结构，减震套内的磁体1可以是分段式的磁体，比如，可以在减震套2内设置固定结构，并将分段式的磁体1按照交错的磁性依次均匀的排布在减震套2内。固定结构包括两个沿减震套2的周向相对设置的凹槽，分段式的磁体1可以嵌合在减震套的两个凹槽内。为保证分段式的磁体1的同心性和霍尔磁环10质量的均匀性，可以沿减震套2的周向均匀布置多个固定结构，从而将多个具有同等尺寸的分段式的磁体1连接在固定结构内，从而使霍尔磁环10能够产生多极磁场，以满足不同电机的需求，比如步进电机中检测转子位置和控制步数的需求。

为适应不同的电机，磁体1还可以是完整的环形结构，磁体1上可以均匀的设置多个缺口，比如，缺口可以沿磁体1的周向进行均匀的排布，在缺口处可以设置不同磁性的磁极，也可以设置为统一磁极，具体形式不限，可以根据实际的情况而定，只要符合本发明技术构思的均属于本发明的保护范围。

另外，为保证霍尔磁环10与电机100的转轴紧密配合，使连接结构更加可靠和稳定，减震套2的轴孔21的内侧壁上可以设置多个间隔排布的凸台，电机的转轴贯穿轴孔21与减震套2紧密配合，减震套2上的凸台与电机转轴相互压紧限位。电机100的转轴上可以设置滚直纹，能够进一步增加连接结构的牢固性，从而使二者在电机高速旋转时，不至于发生错位，从而导致通过磁环磁场进行感应测速的误差或者失效，进一步增加霍尔磁环的可靠性，进而增加电机的可靠性。

上述实施例中，霍尔磁环10除了通过与电机转轴的过盈配合实现周向定位外，还可以在霍尔磁环10的减震套2和电机的转轴上设置沿轴向的定位结构。比如，可以在减震套2的轴孔21的内侧壁上设置至少一个凸块，相应地，在电机100的转轴上设置于凸块相适配的止挡部，该凸块抵接于止挡部上，从而在电机100旋转时，防止霍尔磁环10沿轴向进行移动，保证了连接结构的可靠与稳固。当然，为防止因电机的正转或者反转造成的轴向位移，结合电机100工作时的旋转方向，电机100的转轴可以在相应于凸块沿转轴轴向的一侧设置止挡部，或者电机100的转轴可以在相应于凸块沿转轴轴向的另一侧设置止挡部，又或者，电机100的转轴可以在相应于凸块的相对两侧均设置止挡部。

另外，霍尔磁环10还可以通过在其外周面上设置定位结构来实现相对于电机转轴的周向定位。比如说，可以在减震套2的外周面上设置定位槽口，相对应地，磁体1上也可以具有定位缺口。其中，定位槽口和定位缺口可以是间隔分布的至少两个，在电机100的转子组件上，比如，转子组件的端面，设置适配定位槽口与定位缺口的限位凸起。装配霍尔磁环10时，可以将限位凸起块伸入至定位槽口和定位缺口内以便对霍尔磁环10进行周向的定位。

此外，上述的减震套2上定位槽口，和磁体1上的定位缺口还可以起到散热的目的，防止霍尔磁环10的持续发热，进一步保证霍尔磁环10的使用寿命的延长。

为提高霍尔磁环的耐震性，还可以在减震套2上设置减震结构。结合图1和图2，减震套2上可以设有减震槽22，磁体1与轴孔21的内周面之间设有减震槽22。减震槽22的设置可以进一步的缓冲电机旋转所造成的离心力作用以及缓冲磁环100与电机转轴20过盈配合产生的张力，从而进一步保证霍尔磁环10的耐用性和可靠性。

减震槽22设置在磁体1与轴孔21之间，减震槽22的形式包括多种，比如，减震槽22可以设置为环绕轴孔21的多个环形槽，或者减震槽22可以设置为按照矩阵排列的方形、圆形、弧形或者其他异形槽等的一种或多种，再或者减震槽22可以设置为在磁体1内侧沿磁体1径向延伸的曲线槽或长条形槽等等。

在图1和图2所示的实施例中，减震槽22包括沿环绕轴孔21的方向间隔排布的多个，减震槽22在沿环绕轴孔21的方向上打断设置，避免由于减震槽的尺寸过大，导致减震套因本身的属性发生变形和扭曲，能够在保证减震效果的同时，利于增加霍尔磁环10的结构强度。

上述实施例中，磁体1和轴孔21的内周面之间设有沿磁体1的径向排布的多个减震槽组，每个减震槽组均包括沿环绕轴孔21的方向间隔排布的多个减震槽22，且在磁体1的径向上邻近的减震槽组中的多个减震槽22错位。

特别需要指出的是，在上述实施例中，减震套2包塑于磁体1的表面，换言之，减震套2通过注塑工艺将磁体1包裹起来形成一体，相较于传统工艺中的胶粘或者卡扣套接，具有明显的结构强度大，生产效率高的优点。

多次试验表明，通过上述实施例中的减震结构的设立，在电机100进行大于10000rpm的高速旋转时，传递至霍尔磁环10内磁体1上的应力基本为零，因此，上述实施例中的减震结构具有显著增加霍尔磁环10可靠性的优点，较大程度地有利于霍尔磁环10使用寿命的增加。

根据本发明的上述实施例的霍尔磁环10通过在磁体1和电机转轴之间设置减震结构，具体而言是在垂直于电机转轴的方向上设置减震结构，无需增加磁体1和电机转轴在轴向的接触面积来避免应力集中，节省了材料，降低了成本。同时，通过减震套2的包裹以及减震套2与电机转轴之间的过盈配合，大力的提高了霍尔磁环10连接结构的稳定性，保证了在电机转轴高速旋转的过程中，霍尔磁环10与电机转轴之间相对位置的固定，以及大力地减小了霍尔磁环10中磁体1所受的应力，使霍尔磁环10的使用寿命增加，进而保证了电机转子和电机产品使用寿命的增加。

可选地，减震套2包括尼龙料、PP塑料(Polypropylene，即聚丙烯)、PBT树脂(polybutylene terephthalate，即聚对苯二甲酸丁二醇酯)、ABS塑料(AcrylonitrileButadiene Styrene plastic，即丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料)中的至少一种。

值得解释的是，减震套2可以与磁体1一体注塑而成，上述实施例中，减震套可以是尼龙料注塑而成，或者是PP塑料注塑而成，再或者是PBT树脂注塑而成，还或者是ABS塑料注塑而成，又或者是采用上述实施例中列举的任意组合的两种材料进行双色注塑而成，还可以采用上述实施例中列举的任意组合的多种材料注塑而成，总之上述可选的材料，既具备一定的结构强度，又同时具有一定的减震性能，能够较大程度上利于本发明技术构思的实现，但是，本发明并不局限于将减震套2设置为上述列举的至少一种材质，其他可以保证结构强度又可以实现减震性能的材质均可。

为保证良好的减震效果，可选地，磁体1可以由减震套2完全包裹。

结合图1、图2和图4、图5，磁体1的外周面的边沿设有缺口11。与之配合地，在减震套2的相应位置同样设有槽口，槽口和缺口11配对可以在生产加工时便于对霍尔磁环10进行定位。

可选地，磁体1包括塑磁、软磁、铁氧体中的至少一种。顾名思义，磁体1需要具备一定的磁性才能产生感应磁场，为保证磁体1的磁性，磁体1可以选用塑磁材料，也可以选用软磁材料，还可以选用铁氧体材质。或者磁体1选用上述列举的的多种磁性材料的任意组合。当然，凡是符合本发明构思的具有磁性的材质也可以作为本发明中磁体1使用，在此并不限制。

上述实施例中，为更加利于实现为霍尔元件感应转速提供位置信号的功用，霍尔磁环10的内径d1可以在6毫米到12毫米的范围内。或者，霍尔磁环10的外径d2可以在30毫米到40毫米的范围内。或者，霍尔磁环10在轴向上的高度可以在4毫米到10毫米的范围内。或者，霍尔磁环10的外径d2与内径d1的比值可以为2～6。或者，霍尔磁环10的外径d2与霍尔磁环10在轴向上的高度h的比值可以为1～3。

另外，多次试验表明，根据本发明实施例的霍尔磁环10，未适配不同规格的电机，并取得较优的感应信号，磁体1的内径d3可以在15毫米到25毫米的范围内。或者，磁体1的外径d4可以在29毫米到39毫米的范围内。或者，磁体1的外径d4与内径d3的比值可以为1～3。

根据本发明另一目的的实施例的电机转子，包括霍尔磁环10和转轴，霍尔磁环10为根据前述的霍尔磁环10。转轴与霍尔磁环10同轴连接，且转轴嵌入连接于轴孔21。

根据本发明实施例的电机转子，由于具备了前述的霍尔磁环10，也同样具有前述的该霍尔磁环10的优点。并且，由于霍尔磁环10可靠性的增加，电机转子的可靠性也得到提升。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种霍尔磁环，其特征在于，包括：

磁体，所述磁体呈环形；

减震套，所述减震套包裹所述磁体，所述减震套的至少一部分设置于所述磁体的内侧，且所述减震套上形成有位于所述磁体内侧的轴孔；

所述磁体和所述轴孔的内周面之间设有沿所述磁体的径向排布的多个减震槽组，每个所述减震槽组均包括沿环绕所述轴孔的方向间隔排布的多个减震槽，且在所述磁体的径向上邻近的减震槽组中的多个减震槽错位；

所述减震套的外周面上设有定位槽口，所述磁体上设有定位缺口。

2.根据权利要求1所述的霍尔磁环，其特征在于，所述减震套包塑于所述磁体的表面。

3.根据权利要求1所述的霍尔磁环，其特征在于，所述减震套包括尼龙料、PP塑料、PBT树脂、ABS塑料中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的霍尔磁环，其特征在于，所述磁体由所述减震套完全包裹。

5.根据权利要求1所述的霍尔磁环，其特征在于，所述磁体的外周面的边沿设有缺口。

6.根据权利要求1所述的霍尔磁环，其特征在于，所述磁体包括塑磁、软磁、铁氧体中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的霍尔磁环，其特征在于，

所述霍尔磁环的内径在6毫米到12毫米的范围内；或

所述霍尔磁环的外径在30毫米到40毫米的范围内；或

所述霍尔磁环在轴向上的高度尺寸在4毫米到10毫米的范围内；或

所述霍尔磁环的外径与内径的比值为2～6；或

所述霍尔磁环的外径与霍尔磁环在轴向上的高度的比值为1～3。

8.根据权利要求1所述的霍尔磁环，其特征在于，

所述磁体的内径在15毫米到25毫米的范围内；或

所述磁体的外径在29毫米到39毫米的范围内；或

所述磁体的外径与内径的比值为1～3。

9.一种电机转子，其特征在于，包括：

霍尔磁环，所述霍尔磁环为根据权利要求1-8中任一项所述的霍尔磁环；

转轴，所述转轴与所述霍尔磁环同轴连接，且所述转轴嵌入连接于所述轴孔。

Images