CN114902541A - 电机 - Google Patents

Abstract

实施例提供了一种电机，包括：轴；转子，所述转子耦接到轴；以及定子，设置在轴与转子之间，其中，转子包括与到轴接合的轭以及与轭接合的驱动磁体和感测磁体。感测磁体包括第一感测磁体和第二感测磁体，其中第一感测磁体具有第一极和第二极，第一极和第二极交替设置在第一圆周上，第二感测磁体设置在第二圆周上并包括第一极和第二极，所述第二圆周的半径与所述第一圆周的半径不同，所述第二感测磁体的第二极的圆周方向上的长度与第二感测磁体的第一极的圆周方向上的长度不同。

Description

电机

技术领域

本实施例涉及电机。

背景技术

电机可以包括转子、定子和轴。轴耦接到转子。转子可以设置在定子的外侧。由于转子与定子之间的电磁相互作用，转子旋转，当转子旋转时，轴旋转。

这样的电机可以用作被配置成使传感器装置(例如，光探测和测距(LDAR：lightdetection and ranging)装置)旋转的驱动源。电机的轴连接到传感器装置。在这种情况下，电机的恒速驱动可能是确保传感器装置性能的重要因素。可以通过检测旋转转子的位置来确定电机的恒速驱动。为了检测转子的位置，电机可以包括被配置为检测设置在转子上的驱动磁体的磁通量的变化的霍尔传感器。但是，当在传感器装置中使用的电机需要高恒速条件时，具有仅通过检测由于一般的驱动磁体引起的磁通量变化来满足电机的恒速条件存在限制的问题。

因此，为了提高分辨率，可以使用单独的多极磁化感测磁体。例如，第一感测磁体和第二感测磁体可以设置在彼此同心的两个圆周上。由于难以将一个第一感测磁体磁化为具有多个极，因此可以额外设置第二感测磁体来更精确地检测转子的位置。其一个示例是将第二感测磁体产生的感应信号用作识别电机的一转的指标信号。

然而，同时对设置在两个圆周上的第一感测磁体和第二感测磁体进行磁化以具有多个极是非常困难和繁琐的。

发明内容

技术问题

因此，本发明旨在提供一种能够使用具有简单结构的感测磁体来准确地识别转子的位置的电机。

本发明所要解决的问题不限于上述问题，本领域技术人员通过以下说明书将清楚地理解此处未提及的其他问题。

技术方案

本发明的一个方面提供一种电机，所述电机包括轴、耦接到所述轴的转子以及设置在所述轴与所述转子之间的定子，其中所述转子包括与所述轴耦接的轭以及与所述轭耦接的驱动磁体和感测磁体，所述感测磁体包括第一感测磁体和第二感测磁体，第一极和第二极交替地设置在所述第一感测磁体的第一圆周上，所述第二感测磁体设置在第二圆周上并包括第一极和第二极，所述第二圆周的半径与所述第一圆周的半径不同，所述第二感测磁体的所述第二极的圆周方向上的长度与所述第二感测磁体的所述第一极的圆周方向上的长度不同。

本发明的另一方面提供一种电机，所述电机包括基座和设置在所述基座上的感测磁体，其中所述感测磁体包括设置在第一圆周上的第一感测磁体以及设置在第二圆周上的第二感测磁体，第一极和第二极交替设置在所述第一感测磁体中，所述第二感测磁体包括第一极和第二极，所述第二感测磁体的所述第一极的圆周方向上的长度比所述第一感测磁体的所述第一极的圆周方向上的长度长，所述第二感测磁体的所述第二极的圆周方向上的长度比所述第二感测磁体的所述第一极的圆周方向上的长度长。

所述第二感测磁体的所述第一极的圆周方向上的长度可以比所述第一感测磁体的所述第一极的圆周方向上的长度长。

所述第二感测磁体的所述第一极的圆周方向上的长度可以比所述第二感测磁体的所述第二极的圆周方向上的长度长。

所述第二感测磁体的一端与所述第一感测磁体的一端可以沿径向方向设置在第一直线上，所述第二感测磁体的另一端和所述第一感测磁体的另一端可以沿径向方向设置在不同的直线上。

所述第一直线可以与所述转子的旋转角度的基准位置对应。

所述第二感测磁体可以具有一个第一极和一个第二极。

所述第一直线可以与所述转子的所述旋转角度的所述基准位置对应。

所述轭可以包括基座、从所述基座突出的磁体容纳部以及从所述磁体容纳部突出的柱部。

所述感测磁体可以设置在所述基座上。

所述第二感测磁体的所述第一极的圆周方向上的长度可以比所述第一感测磁体的一个第一极的圆周方向上的长度与一个第二极的圆周方向上的长度之和短。

所述第一感测磁体和所述第二感测磁体可以同心设置。

所述第一感测磁体和所述第二感测磁体可以沿所述径向方向重叠。

所述电机可以包括与所述轭间隔开的基板，所述基板可以包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器在轴向方向上至少部分地与所述第一感测磁体重叠，所述第二传感器在轴向方向上至少部分地与所述第二感测磁体重叠。

所述感测磁体可以包括非磁化区域，所述非磁化区域可以沿所述径向方向设置在所述第一感测磁体与所述第二感测磁体之间。

所述电机可以包括与所述轭间隔开的基板，所述基板可以包括第三传感器，所述第三传感器在所述轴向方向上与所述第一感测磁体部分地重叠，并在所述轴向方向上与所述第二感测磁体部分地重叠。

有益效果

根据所述实施例，提供满足高恒速驱动条件的有益效果。

根据所述实施例，具有简化第二感测磁体的结构的优点。

根据所述实施例，具有通过使用第二感测磁体产生索引信号来精确地识别转子的位置的优点。

根据所述实施例，具有使用一个传感器来精确识别转子位置的优点。

附图说明

图1是示出根据实施例的电机的透视图；

图2是示出图1所示的电机的分解透视图；

图3是示出沿图1的线A-A截取的电机的侧剖视图；

图4是示出感测磁体的俯视图；

图5是示出感测磁体中第一极的圆周方向上的长度和第二极的圆周方向上的长度的俯视图；

图6是示出第一传感器、第二传感器和感测磁体的视图；

图7是示出控制单元、第一传感器和第二传感器的视图；

图8是示出根据变型例的感测磁体的俯视图；

图9是示出根据另一变型例的感测磁体的俯视图。

图10是示出根据又一变型例的感测磁体的俯视图；

图11是示出由图10的第一传感器感测到的磁通量的变化产生的感测信号的视图；

图12是示出轭的视图；

图13是沿图12的线B-B截取的轭的侧剖视图。

具体实施方式

与轴的纵向方向(上下方向)平行的方向称为轴向方向，与绕轴的轴向方向垂直的方向称为径向方向，绕轴的沿着径向方向具有半径的圆的圆周的方向是圆周方向。

图1是示出根据实施例的电机的透视图，图2是图1所示电机的分解透视图，图3是沿着图1的线A-A截取的电机的侧剖视图。在下文中，术语“内侧”称为朝向轴100的方向，而术语“外侧”称为与“内侧”相反的方向。

参照图1至图3，根据实施例的电机可以包括轴100、转子200和定子300。

轴100耦接到转子200的轭210。轴100可以以按压配合方式(press-fit manner)耦接到轭210。可替代地，轴100与轭210可以一体地形成。轴100与转子200一起旋转。轴100由设置在轴承壳体500内部的轴承可旋转地支撑。

转子200可以包括轭210、驱动磁体和感测磁体。

轭210接合到轴100。轴100可以位于轭210的中心处。

驱动磁体220用于轭210的旋转。驱动磁体220可以设置在轭210的内表面上。驱动磁体220可以设置为在转子200的径向方向上面向定子300。当在驱动磁体220与定子300的线圈之间发生电相互作用时，轭210旋转。驱动磁体220可以通过将多个单元磁体组合来形成。或者，驱动磁体220可以是具有环形形状的单个部件。

感测磁体230用于精确地识别转子200的位置。感测磁体230可以设置在轭210的内表面上。此外，感测磁体230可以设置为在轴向方向上面向基板400。

定子300可以设置在轴100与轭210之间。定子300可以固定到轴承壳体500的外表面。定子300包括具有多个齿的定子300的芯，并且线圈可以围绕齿缠绕。齿可以包括使线圈与定子300的芯绝缘的绝缘体。

基板400设置在轭210的一侧处。基板400可以包括第一传感器410和第二传感器420。第一传感器410可以是被配置为检测感测磁体230的磁通量变化的霍尔集成电路(IC)。第二传感器420可以是编码器IC。第一传感器410和第二传感器420均可以设置为在轴向方向上面向感测磁体230。

轴承壳体500是用于在其中容纳轴承700的构件。轴承壳体500可以包括设置为在轴向方向上延伸的圆柱形构件等的区域。

轴承壳体500被固定到板600。尽管示出为板600和轴承壳体500为单独的部件，但是板600和轴承壳体500也可以一体地形成。基板400可以置于板600的一个表面上。

轴承700可以在轴向方向上安装在轴承壳体500的一端部的内部和轴承壳体500的另一端部的内部。轴承700可旋转地支撑轴100。轴承700可以设置为在电机的径向方向上不与定子300重叠。例如，在轴向方向上，两个轴承700中的任意一个可以设置在定子300的上方，两个轴承700中的另一个可以设置在定子300的下方。另外，两个轴承700中的任意一个可以在轴向方向上设置在驱动磁体220的上方。

套筒(bushing)800是用于耦接轭210和保持器900的构件。套筒800沿轴向方向设置在轭210与保持器900之间，并耦接轭210和保持器900。在套筒800中可以形成孔，在该孔中沿轴向方向形成有丝锥(screw tap)。穿过保持器900的部分区域并与其耦接的耦接构件10耦接到设置在套筒800中的孔，以将轭210和保持器900耦接。当轭210旋转时，套筒800旋转，并且保持器900也随之旋转。套筒800可以是圆柱形构件。在轴向方向上，套筒800的一个表面可以与轭210接触，套筒800的另一个表面可以与保持器900接触。

保持器900将反射镜1000和1100固定。另外，保持器900耦接到套筒800并且与轭210一起旋转。保持器900可以是具有横截面为H梁形的框架的构件。具有上述形状的保持器900具有抗弯曲性强并且重量显著减轻的优点。第一反射镜1000和第二反射镜1100可以彼此面对地设置在保持器900的一个表面和另一个表面上。

反射镜1000和1100用于反射发射到检测目标的激光。反射镜1000和1100可以包括设置在保持器900的一个表面上的第一反射镜1000和设置在保持器900的另一个表面上的第二反射镜1100。当轭210旋转时，保持器900旋转，并且反射镜1000和1100根据保持器900的旋转也旋转。反射镜1000和1100可以是沿轴向方向延伸的板状构件。反射镜1000和1100以及保持器900可以通过粘合剂耦接。

图4是示出感测磁体的俯视图。

参考图4，感测磁体230可以包括第一感测磁体231和第二感测磁体232。

第一感测磁体231设置在第一圆周O1上。例如，第一感测磁体231可以设置成使得第一感测磁体231的径向方向上的中心设置于第一圆周O1上。第二感测磁体232设置在第二圆周O2上。例如，第二感测磁体232可以设置成使得第二感测磁体232的径向方向上的中心设置于第二圆周O2上。第一圆周O1与第二圆周O2关于感测磁体230的中心C彼此同心设置。即，第一感测磁体231和第二感测磁体232可以同心设置。此外，第一感测磁体231和第二感测磁体232可以设置为在径向方向上重叠。第一圆周O1的半径小于第二圆周O2的半径。因此，第二感测磁体232可以设置在第一感测磁体231的外侧。

第一感测磁体231是配置为产生用于精确地检测转子200的位置的感测信号的构件。第一感测磁体231可以包括多个第一极P1和多个第二极P2。第一极P1和第二极P2可以沿着感测磁体230的圆周方向交替地设置。第一极P1的极性与第二极P2的极性不同。例如，在下文中，第一极P1可以为N极，第二极P2可以为S极。

第二感测磁体232是配置为产生用于检测转子200的一转的感测信号的构件。第二感测磁体232可以包括第一极P3和第二极P4。例如，第二感测磁体232可以包括一个第一极P3和一个第二极P4。第二极P4设置在第一极P3两侧处，以更精确地检测第一极P3的边界处的磁通量变化。

图5是示出感测磁体230的第一极P1的圆周方向上的长度和第二极P2的圆周方向上的长度的俯视图。

参考图5，在第二感测磁体232中，第一极P1的圆周方向上的长度L3与第二极P2的圆周方向上的长度L4不同。在下文中，圆周方向上的长度可以是第一圆周O1上的长度或第二圆周O2上的长度。在第二感测磁体232中，第一极P3的圆周方向上使得长度L3可以比第二极P4的圆周方向上的长度L4短。在第一感测磁体231中，第一极P1的圆周方向上的长度L1和第二极P2的圆周方向上的长度L2可以相同。另外，第二感测磁体232的第一极P3的圆周方向上的长度L3可以比第一感测磁体231的第一极P1的圆周方向上的长度L1长。

第二感测磁体232的第一极P3的圆周方向上的长度L3可以比第一感测磁体231的一个第一极P1的圆周方向上的长度L1和一个第二极P2的圆周方向上的长度L2之和短。这是因为，在感测磁体230的圆周方向上第二感测磁体232的第一极P3的一端或另一端的位置是用于识别转子200的一转的重要位置，其被认为限制了第一极P3的圆周方向上的长度L3。当第二感测磁体232的第一极P3的圆周方向上的长度L3比第一感测磁体231的一个第一极P1的圆周方向上的长度L1和一个第二极P2的圆周方向上的长度L2之和长时，难以精确地识别转子200的一转。

第二感测磁体232的一端与第一感测磁体231的一端可以沿径向方向设置在第一直线H1上。第二感测磁体232的另一端可以沿径向方向设置在第二直线H2上。第一感测磁体231的另一端可以设置在与第二直线H2不同的直线上。第一直线H1可以与转子200的旋转角度的基准位置对应。即，第一直线H1的圆周方向上的位置可以是用于识别转子200的一转的基准位置。

图6是示出第一传感器410、第二传感器420和感测磁体230的视图。

参考图6，第一传感器410的至少一部分可以设置为在轴向方向上与第一感测磁体231重叠。第一传感器410检测与第一感测磁体231的旋转对应的磁通量的变化。第二传感器420的至少一部分可以设置为在轴向方向上与第二感测磁体232重叠。第二传感器420检测与第二感测磁体232的旋转相对应的磁通量的变化。例如，第二传感器420可以检测由于第二感测磁体232中的一个第一极P1引起的磁通量的变化。

第一传感器410和第二传感器420可以设置在基板400上。

图7是示出控制单元1、第一传感器410和第二传感器420的视图。

参照图7，控制单元1接收关于由第一传感器410检测到的磁通量的变化的信息。当第一传感器410检测到第一极P1时，控制单元1可以产生具有电压为5V的ON状态的脉冲波形的第一感测信号S1，当第一传感器410检测到第二极P2时，控制单元1可以产生具有电压为0V的Off状态的脉冲波形的第二感测信号S2。在这种情况下，第一感测信号S1和第二感测信号S2可以具有相位差。

控制单元1接收关于由第二传感器420检测到的磁通量变化的信息。当第二传感器420检测到第一极P3时，控制单元1可以产生具有电压为5V的ON状态的脉冲波形的第三感测信号S3，当第二传感器420检测到第二极P4时，控制单元1可以产生具有电压为0V的Off状态的脉冲波形的第三感测信号S3。第三感测信号S3具有一个索引脉冲波形I，因为具有一个第一极P3。索引脉冲波形I产生的时间点可以成为转子200的一转的基准。

图8是示出根据变型例的感测磁体230的俯视图。

参照图8，在根据变型例的感测磁体230中，第二感测磁体232可以设置在第一感测磁体231的内侧。因此，第一传感器410可以设置在第二传感器420的相对外侧。

图9是示出根据另一变型例的感测磁体230的俯视图。

参照图9，根据另一变型例的感测磁体230可以包括非磁化区域233。非磁化区域233可以沿径向方向设置在第二感测磁体232与第一感测磁体231之间。

图10是示出根据又一变型例的感测磁体230的俯视图。

参照图10，可以通过一个第一传感器410来检测第一感测磁体231的磁通量的变化和第二感测磁体232的磁通量的变化。第一传感器410的一部分可以设置为在轴向方向上与第一感测磁体231重叠。第一传感器410的另一部分可以设置为在轴向方向上与第二感测磁体232重叠。即，第一传感器410可以设置为在径向方向上横跨第一感测磁体231和第二感测磁体232。可以仅使用第一传感器410来产生第一感测信号S1和第二感测信号S2以及第三感测信号S3，可以通过第一感测信号S1和第二感测信号S2检测转子200的位置，可以通过第三感测信号S3检测转子200的一转。

图11是示出由于图10的第一传感器410检测到的磁通量的变化产生的感测信号的视图。

参考图11，当第二感测磁体通过第一传感器410时，在第一感测信号S1与第二感测信号S2中形成不规则的脉冲波形N。这是因为，当第二磁体的第一极P1穿过第一传感器410时，由于第一感测磁体的第一极P1和第二极P2引起的磁通量的规则变化会受影响。可以通过使用不规则脉冲波形N来提取用于识别转子200的一转的指标信号。不规则的波形的宽度与由于第一感测磁体231引起的规则脉冲波形的宽度不同。

控制单元1可以在第一感测信号S1和第二感测信号S2中不规则脉冲波形N开始的上升沿T1的时间点产生具有指标脉冲波形I的第三感测信号S3。

因为可以仅使用一个第一传感器410产生用于检测转子200的一转的第二感测信号S2而无需单独的第二传感器420，因此具有减少部件的数量的优点。

图12是示出轭210的视图，图13是示出沿图12的线B-B的轭210的侧剖视图。

参考图3、图12和图13，轭210可以包括基座211、磁体容纳部212和柱部213。轭210可以是一侧和另一侧敞开的大致圆柱形的构件。磁体容纳部212可以从基座211突出。柱部213可以从磁体容纳部212突出。基座211、磁体容纳部212和柱部213的内径可以彼此不同。基座211的内径可以比磁体容纳部212的内径大。磁体容纳部212的内径可以比柱部213的内径大。

感测磁体230设置在基座211的内侧。驱动磁体220设置在磁体容纳部212的内部。轴承壳体500的一部分可以设置在柱部213的内部。柱部213的轴向一个端面与套筒800的一个端面在轴向方向上接触。供轴100和耦接构件10穿过的孔213a可以设置在柱部213的一个表面中。

柱部213可以设置为在径向方向上与保持器900重叠。柱部213可以设置为与第一反射镜1000和第二反射镜1100在径向方向上重叠。考虑到被设置为在轴向方向上延伸的轴100、第一反射镜1000和第二反射镜1100的特性，将轭210设置为上述形状。

本发明可以应用于车辆或家用电器等的各种设备中。

Claims (10)

1.一种电机，包括：

轴；

转子，所述转子接合到所述轴；以及

定子，所述定子设置在所述轴与所述转子之间，

其中，所述转子包括与所述轴接合的轭以及与所述轭接合的驱动磁体和感测磁体，

所述感测磁体包括第一感测磁体和第二感测磁体，

在所述第一感测磁体的第一圆周上交替地设置第一极和第二极，

所述第二感测磁体设置在第二圆周上并且包括第一极和第二极，所述第二圆周的半径与所述第一圆周的半径不同，所述第二感测磁体的所述第二极的圆周方向上的长度与所述第二感测磁体的所述第一极的所述圆周方向上的长度不同。

2.一种电机，包括：

基座；以及

感测磁体，所述感测磁体设置在所述基座上，

其中，所述感测磁体包括设置在第一圆周上的第一感测磁体以及设置在第二圆周上的第二感测磁体，

在所述第一感测磁体中交替地设置第一极和第二极，

所述第二感测磁体包括第一极和第二极，所述第二感测磁体的所述第一极的圆周方向上的长度比所述第一感测磁体的所述第一极的所述圆周方向上的长度长，所述第二感测磁体的所述第二极的所述圆周方向上的长度比所述第二感测磁体的所述第一极的所述圆周方向上的长度长。

3.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第二感测磁体的所述第一极的所述圆周方向上的长度比所述第一感测磁体的所述第一极的所述圆周方向上的长度长。

4.根据权利要求1所述的电机，其中，所述第二感测磁体的所述第一极的所述圆周方向上的长度比所述第二感测磁体的所述第二极的所述圆周方向上的长度短。

5.根据权利要求1所述的电机，其中：

所述第二感测磁体的一端与所述第一感测磁体的一端沿径向方向设置在第一直线上；

所述第二感测磁体的另一端与所述第一感测磁体的另一端沿所述径向方向设置在不同的直线上。

6.根据权利要求5所述的电机，其中，所述第一直线与所述转子的旋转角度的基准位置对应。

7.根据权利要求1或2所述的电机，其中，所述第二感测磁体具有一个第一极和一个第二极。

8.根据权利要求5所述的电机，其中，所述第一直线与所述转子的旋转角度的基准位置对应。

9.根据权利要求1所述的电机，其中，所述轭包括：

基座；

磁体容纳部，所述磁体容纳部从所述基座突出；以及

柱部，所述柱部从所述磁体容纳部突出。

10.根据权利要求9所述的电机，其中，所述感测磁体设置在所述基座上。

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