CN1921274B - 带磁传感器的旋转电机和扁平电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转电机，可以缩小壳体在磁体转子的旋转中心线方向上的尺寸。在位于磁体转子(2)的旋转中心线(1)延伸的方向上的壳体(4)的外壁部，形成收容磁传感器(11)的传感器收容部(12)。磁传感器(11)，被沿着以磁体转子(2)的旋转中心线(1)为中心的圆弧状线对电路基板(13)装配。当电路基板(13)安装在壳体(4)的外壁部上时，以使各磁传感器(11)容纳在传感器收容部(12)中的方式，确定电路基板(13)上的磁传感器的位置。

Description

带磁传感器的旋转电机和扁平电动机

技术领域

本发明，涉及诸如带磁传感器的电动机的带磁传感器的旋转电机和带磁传感器的扁平电动机。

背景技术

例如，以往的带磁传感器的电动机具有以下构造：定子、磁体转子、检测从该磁体转子漏出的漏磁通通来检出磁体转子的旋转速度和旋转角度等的磁传感器，被收容在壳体内(例如，参照专利文献1和2)。

作为磁传感器，例如有霍尔元件和霍尔IC之类的器件。

[专利文献1]特开平9-37512号公报

[专利文献2]专利第2699655号公报第1图

但是，由于这种构造的带磁传感器的旋转电机中，壳体内收容着磁传感器和支撑磁传感器的电路基板等支撑构造物，所以存在以下问题：磁体转子在旋转中心线延伸的方向上(轴线方向)的壳体尺寸肯定很长，无法实现旋转电机的薄型化。

此外，还存在这样的问题：在需要维护检查电路基板时，必需打开壳体，不能简单且短时间地对电路基板进行维护检查。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转电机，可以缩小壳体在磁体转子的旋转中心线方向上的尺寸。

本发明的另一目的在于提供一种旋转电机，使磁传感器相对旋转电机的定位容易进行。

本发明的另一目的在于提供一种旋转电机，即便是存在多个磁传感器的情况下，也可以容易地将它们收容。

本发明的另一目的在于提供一种旋转电机，即便壳体中设置传感器收容部，也不会导致壳体机械强度显著下降。

本发明的另一目的在于提供一种旋转电机，即便将磁传感器配置在壳体以外，也不会发生电短路。

本发明的又一目的在于提供一种扁平电动机，可以缩小壳体在磁体转子的旋转中心线方向上的尺寸。

本发明的旋转电机具备：壳体；收容在壳体内的定子；收容在壳体内并以旋转中心线为中心旋转的磁体转子；检测出从该磁体转子漏出的漏磁通的一个以上的磁传感器。

这里的所谓壳体，只要是能够将磁体转子和定子的主要部分容纳在内部的构造即可，无需具有可将定子和磁体转子完全包围的构造。例如，如果是具有在定子的定子铁芯两侧装配了一对端盖的构造的旋转电机，一对端盖就构成壳体。本发明在位于磁体转子的旋转中心线延伸方向上的壳体侧壁的外壁部，形成收容一个以上的磁传感器的传感器收容部。该传感器收容部中，收容一个以上的磁传感器，而且，将传感器收容部设置在可以检测出从磁体转子漏出的漏磁通的位置上。

如果这样构成，一个以上的磁传感器就全部被配置在壳体外部。其结果，壳体在磁体转子的旋转中心线方向上的尺寸就可以缩小。此外，也可以实现旋转电机的薄型化或扁平化。还有，由于传感器收容部被设置在可以检测出从磁体转子漏出的漏磁通的位置上，所以使用外置于壳体的一个以上的磁传感器可以确切地检测出磁体转子漏出的漏磁通。

一个以上的磁传感器，可以装配在安装于外壁部的电路基板上。这时，在电路基板安装在外壁部的状态下，以使磁传感器收容在传感器收容部的方式，确定磁传感器在电路基板上的安装位置。这样一来，只要实施将具有一个以上的磁传感器的电路基板安装在壳体的外壁部的操作，就可以容易地进行一个以上的磁传感器对旋转电机的组合或定位。此外，还可以通过另外的工序，分别制作包含壳体的旋转电机本体和带磁传感器的电路基板。由此，通过将旋转电机分工序制造，可以简单化。此外，只要通过替换使用的电路基板，就可以简单地制造出规格不同(例如磁传感器的数量不同)的带磁传感器的旋转电机。另外，带磁传感器的电路基板从壳体上的分离也会变得简单，可以更换磁传感器。

传感器收容部可以在使壳体侧壁的外壁部凹陷而形成的凹部上构成。由这种凹部来构成传感器收容部，就可以使磁传感器收置在该凹部内，缩小包含磁传感器的旋转电机在旋转中心线方向上的尺寸。

此外，在使用多个磁传感器的情况下，为尽量抑制壳体侧壁机械强度的下降，优选对这些多个磁传感器，分别设置传感器收容部。不过，当然也可以对多个磁传感器，设置1个传感器收容部。若对多个磁传感器设置1个传感器收容部，传感器收容部的形成就很容易。在这种情况下，如果传感器收容部由以旋转中心线为中心的圆弧状凹部构成，多个磁传感器就可以沿着磁体转子的旋转方向配置。

另外，若传感器收容部具有有底的凹部构造，由于壳体上不形成贯通孔，所以无需考虑壳体机械强度会大幅下降。此外，根据壳体的不同构造，也可以使壳体内密封。

另外，壳体的至少一部分可以用绝缘树脂构成。由于绝缘树脂是非磁性的，所以它不会影响对永久磁体所产生的漏磁通的检测。此外，即使将磁传感器与电路基板一起配置在壳体之外，也无需考虑电路基板上的电路元件或电子元件与壳体之间的电绝缘。

如果将本发明应用于扁平电动机，可以使电动机主体比以往的电动机主体更加扁平化。

根据本发明的旋转电机，一个以上的磁传感器都被配置在壳体外部，所以壳体在磁体转子的旋转中心线方向上的尺寸可以缩小。其结果，得到以下优点：可以实现旋转电机的薄型化或扁平化。此外，由于传感器收容部被设置在可以检测出磁体转子漏出的漏磁通的位置上，所以通过置于壳体以外的一个以上的磁传感器，可以确切地检出磁体转子漏出的漏磁通。

根据本发明，尤其可以得到以下优点：只要实施将具有一个以上的磁传感器的电路基板安装在壳体外壁部的操作，就可以容易地进行一个以上的磁传感器对旋转电机的组合或定位。此外，由于可通过彼此独立的工序，分别制作包含壳体的旋转电机的主体和带磁传感器的电路基板，所以将旋转电机通过分工序制造十分简单。另外，可以得到以下优点：只要通过替换使用的电路基板，就可以简单地制造出规格不同(例如磁传感器的数量不同)的带磁传感器的旋转电机。此外，还可以得到以下优点：带磁传感器的电路基板从壳体上的分离会变得简单，由此即使在磁传感器损坏时，也可以更换磁传感器。

附图说明

图1是表示本发明的旋转电机的最佳实施方式的第1实施例，图1(A)是本例的扁平电动机的平面图，图1(B)是图1(A)的纵截面图。

图2是图1(B)的放大图。

图3是第1例中所用壳体的平面图。

图4是表示本发明的旋转电机的最佳实施方式的第2实施例，图4(A)是本例的扁平电动机的平面图，图4(B)是图4(A)的纵截面图。

图5是表示本发明的旋转电机的最佳实施方式的第3实施例的纵截面图。

图6是表示本发明的旋转电机的最佳实施方式的第4实施例的纵截面图。

图7是表示另一例本发明所用壳体的平面图。

图中：1-旋转中心线，2-磁体转子，3-定子，4、4’-壳体，4A、4’A、4B、4’B、104A-端盖，4C-轴承固定器，4D-环状部件，4E-板状部件，4F-开口部，5-转子轭，6-永久磁体，7-转轴，8-定子铁芯，8A-突极，9-定子绕组，10-轴承，12、112-传感器收容部，13-电路基板，13A-基板固定用螺丝，14-扁平电缆，15-齿轮，16-切口部，17-绝缘层，18-轴承固定器。

具体实施方式

下面，参照附图，对表示本发明的最佳实施方式的实施例进行详细说明。另外各例中，将本发明的带磁传感器的旋转电机应用于带磁传感器的扁平电动机。

图1(A)和(B)至图3，是表示本发明的带磁传感器的扁平电动机的第1实施例。图1(A)是本例的带磁传感器的扁平电动机的平面图，图1(B)是图1(A)所示的电动机的纵截面图，图2是图1(B)的放大图，图3是本例所用壳体的平面图。

本例的带磁传感器的扁平电动机中，以旋转中心线1为中心旋转的磁体转子2和定子3容纳在壳体4内。本例中，壳体4由2个端盖4A和4B构成。一方的端盖4A具有如下构造：在中心部具备筒状的轴承固定器(bearing holder)4C。另一方的端盖4B由嵌合于定子铁芯8的环状部件4D、和为挡住该环状部件4D的开口部而与环状部件4D一体设置的板状部件4E构成。在板状部件4E上，形成有露出磁体转子的转子轭5的一部分的窗部4F。为了能使来自磁体转子2的永久磁体6的漏磁通透过，端盖4A用铝等非磁性金属形成。另外，端盖4B的环状部件4D和板状部件4E的材质可以自由选择。例如，为了阻断往图2电动机右侧方向的漏磁通，可以用铁等磁性材料构成环状部件4D和板状部件4E。

磁体转子2，通过多个永久磁体6固定在杯状转子轭5的外周而构成。转子轭5固定在转轴7的一端。定子3在环状轭的内周侧具备多个突极8A，它们在圆周方向上隔开规定间隔排列。而且，该定子铁芯8的多个突极8A上，分别绕装有定子绕组9。转轴7被2个轴承10支撑为可自由旋转，这2个轴承10被配置在一体设于壳体4的端盖4A上的轴承固定器4C内。多个永久磁体6在轴线方向上的长度L按如下方式确定：定子铁芯8的突极8A的磁极面与永久磁体6完全相对，在此基础上，永久磁体6的轴线方向上的一个端面尽可能接近端盖4A的内壁部。

为了检测从磁体转子2的永久磁体6中漏出的漏磁通，得到磁体转子的旋转位置和速度等信息，本例的电动机具备4个磁传感器11。各磁传感器11检测从旋转的多个永久磁体6中漏出的漏磁通。各磁传感器11的输出由设在电路基板13上的信号处理电路处理，根据此处理后的输出，磁体转子2的转数和转角等信息就被检测出来。

如上所述，为了使各磁传感器11能够容易地检测出漏磁通，永久磁体6按如下方式形成：增加从与定子铁芯8相对的位置起往各磁传感器11一侧延伸的尺寸。作为各磁传感器11，本例中分别使用了霍尔元件。在位于磁体转子2的旋转中心线1延伸的方向(轴线方向的一个方向)上的壳体4的侧壁，即端盖4A的外壁部上，形成有一个容纳4个磁传感器11的传感器收容部12。该传感器收容部12，由使端盖4A的外壁部凹陷的有底的凹部构成。由该凹部构成的传感器收容部12，朝轴线方向的一个方向开口。而且，传感器收容部12，具有以旋转中心线1为中心的圆弧形。若像本例这样用凹部构成传感器收容部12，即便凹部有底，也可以检测出从磁体转子2的永久磁体6中漏出的漏磁通。

各磁传感器11，被沿着以磁体转子2的旋转中心线1为中心的圆弧状的线来对电路基板13装配。然后，当用螺丝13A将电路基板13安装在壳体4的外壁部上时，通过使各磁传感器11容纳在传感器收容部12的方式，确定电路基板13上的4个磁传感器的位置。与构成壳体4的一部分的端盖4A的外壁部相对的电路基板13的一面，被存在于其面上的、覆盖印刷的电子元件和导电图形的绝缘树脂层所覆盖。因此，即便电路基板13与端盖4A的外壁部接触，也不会立刻发生电短路问题。电路基板13上连接有扁平电缆14。另外，励磁绕组9的导线，通过设在端盖4A周壁部上的未图示的贯通孔被引至壳体外部，与电路基板13上的电极焊接。

在本例中，作为从上述电动机取得旋转输出的手段，是在转轴7的另一端安装齿轮15。另外，作为从上述电动机取得旋转输出的另一个手段，是在转轴7的轴端面上形成突柱(tap)和凹槽(slot)。若使用该突柱和凹槽，就可以将负荷对象物安装在轴端面上。

采用上述那样的构造后，形成4个磁传感器11都外置到壳体4(端盖4A)以外的状态。其结果，可以缩小两个端盖4A和4B的外壁面之间的尺寸(电动机本体在轴线方向的外形尺寸)，实现电动机的扁平化。另外，在上述例中，传感器收容部12被设置在与磁体转子2上永久磁体6的轴线方向上的端面相对的位置上。此外，在考虑到机械强度下降的范围内，尽可能减小构成传感器收容部12的凹部的底壁部厚度。这样，即使将4个磁传感器11设在端盖4A外，也可以检测出从磁体转子2的永久磁体6中漏出的漏磁通。

此外，在本例中，由于4个磁传感器11是对电路基板13安装的，所以，只要进行将电路基板13安装在端盖4A的外壁部的操作，就可以将磁传感器11收容在传感器收容部12中，且可以将磁传感器11相对于永久磁体6定位在适当的位置上。

此外，在本例中，对4个磁传感器11设置有1个传感器收容部12。因此，能够容易地形成传感器收容部12。而且，由于本例中，传感器收容部12由以旋转中心线1为中心的圆弧状凹部构成，所以可以将4个磁传感器11沿磁体转子2的旋转方向配置。

图4(A)和(B)是表示本发明的旋转电机的最佳实施方式的第2实施例。图4(A)是本例的扁平电动机的平面图，图4(B)是图4(A)的纵截面图。另外，对与图1(A)和(B)至图3所示例子相对应的部分，附加了相同符号。

本例的带磁传感器的扁平电动机，作为多个(本例中为3个)磁传感器11，使用的是具有霍尔元件和信号处理电路的霍尔IC。这些由霍尔IC构成的磁传感器11与霍尔元件相比，封装的高度高且形状大。因此，与第1实施例相同，若将霍尔IC装在电路基板13的背面上，需要进一步加深传感器收容部12的深度。因此，在本例中，在各磁传感器11安装位置的电路基板13上，设有多处(本例中为3个)切口部16。各霍尔IC从电路基板13的背面嵌入，其端子11a与电路基板13上的背面上所设置的电极焊接。其他构成与第1实施例相同。

若采用这种构成，即便是在磁传感器11的形状尺寸变大的情况下，也无需进一步加深传感器收容部12的凹部的深度(使机械强度大幅下降的程度)。

图5是表示本发明的带磁传感器的旋转电机的最佳实施方式的第3实施例的纵截面图。另外，图5对与构成图1(A)(B)乃至图3所示实施例的部分相同的部分，附加与图1(A)(B)乃至图3所附符号相同的符号并省略说明。本例的带磁传感器的扁平电动机中，壳体4的端盖4A也由铝等非磁性金属形成。同时，为了使电路基板13上的导电图形或印刷的电子元件等与端盖4之间绝缘，壳体4与电路基板13之间介插有绝缘层17。该绝缘层17，例如可以由在电路基板13上涂布绝缘树脂而形成的绝缘覆盖层构成。此外，也可以将接合面上具有粘着层的绝缘片贴附在电路基板13上来构成该绝缘层17。另外，当然也可以在端盖4A的与电路基板13相对的面区域上，贴附绝缘片或涂布绝缘树脂来形成绝缘层。

图6是表示本发明的带磁传感器的旋转电机的最佳实施方式的第4实施例的纵截面图。另外，图6中也对与构成图1(A)(B)乃至图3所示实施例部分相同的部分，附加与图1(A)(B)乃至图3所附符号相同的符号并省略说明。本例的扁平电动机中，构成壳体4’一部分的端盖4’A由绝缘性树脂材料一体成形。同时，金属制的轴承固定器18通过嵌入成形(insert molding)，被固定在设于绝缘树脂制端盖4’A的中央部的贯通孔上。如果像本例这样，用绝缘材料形成端盖4’A，就无需像图5所示的实施例那样，在电路基板13与端盖4’A之间设置绝缘层17。此外，如果无需在电路基板13上设置绝缘层，就可以降低电路基板13的制造成本。

尤其是，若端盖4’A由绝缘树脂材料构成，端盖4’A完全不会影响对从永久磁体6产生的漏磁通的检测。此外，即便将磁传感器11与电路基板13一起配置在端盖4’A之外，也完全不会发生电短路的问题。

图7是表示另一例本发明所使用的壳体上的端盖的构造平面图。在图7所示的端盖104上，与磁传感器11的个数相应的个数的传感器收容部112，分别在外壁部上构成为凹部。

另外，在上述各例中，虽然表示了将本发明应用在电动机上的例子，但本发明并不限于这些例子，它也可以应用在发电机或旋转位置传感器等中。

上述例子中，虽然设置了多个磁传感器11，但磁传感器11也可以是一个。

此外，上述各例虽然是将本发明应用在扁平形(轴线方向的尺寸比直径方向的尺寸短的形状)的旋转电机上，但本发明并不限于这些例子，当然也可以将本发明应用在轴线方向的尺寸比直径方向的尺寸长的旋转电机中。

Claims (5)

1.一种旋转电机，具备：壳体；收容在所述壳体内的定子；收容在所述壳体内并以旋转中心线为中心旋转的磁体转子；检测出从所述磁体转子漏出的漏磁通的一个以上的磁传感器，其特征在于，

在位于所述磁体转子的所述旋转中心线延伸的方向上的所述壳体侧壁的外壁部，形成收容所述一个以上的磁传感器的传感器收容部，

所述传感器收容部，由使所述侧壁的所述外壁部凹陷形成的有底的凹部构成，

所述传感器收容部收容了所述一个以上的磁传感器，

所述传感器收容部，被设置在可测检出所述磁体转子漏出的漏磁通的位置上，

所述一个以上的磁传感器，被装配在安装于所述外壁部的电路基板上，

在所述电路基板安装在所述外壁部的状态下，以使所述一个以上的磁传感器收容在所述传感器收容部的方式，决定所述磁传感器在所述电路基板上的安装位置。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

设置多个所述磁传感器，并且所述传感器收容部被对所述多个磁传感器分别单独设置。

3.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

设置多个所述磁传感器，并且所述传感器收容部被对所述多个磁传感器设置1个，构成所述传感器收容部的所述有底的凹部形成为以所述旋转中心线为中心的圆弧状。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述壳体由绝缘树脂构成。

5.一种扁平电动机，具备：壳体；收容在所述壳体内且定子铁芯上设有励磁绕组的定子；收容在所述壳体内且配置在所述定子铁芯内侧并且以旋转中心线为中心旋转的磁体转子；检测出从所述磁体转子漏出的漏磁通的一个以上的磁传感器，其特征在于，

在位于所述磁体转子的所述旋转中心线延伸方向上的所述壳体侧壁的外壁部上，形成收容所述一个以上的磁传感器的传感器收容部，

所述传感器收容部，由使所述侧壁的所述外壁部凹陷形成的有底的凹部构成，

所述传感器收容部收容所述一个以上的磁传感器，

所述传感器收容部被设置在可检出从所述磁体转子漏出的漏磁通的位置上，

所述一个以上的磁传感器，被装配在安装于所述外壁部的电路基板上，

在所述电路基板安装在所述外壁部的状态下，以使所述磁传感器收容在所述传感器收容部的方式，决定所述磁传感器在所述电路基板上的安装位置。

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