CN214045346U - 一种轮毂电机位置信号检测机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轮毂电机位置信号检测机构，包括传感器定子组件和转子磁环，所述传感器定子组件包括电机轴，套设于电机轴外的固定支架，铁芯，与固定支架相连、贴装有电子元件的PCB板，及部分穿过固定支架后连接到PCB板的磁敏元件，所述固定支架和铁芯止转配合相连；所述固定支架和电机轴止转配合相连；所述电机轴上形成至少一卡槽，所述固定支架通过转接件与卡槽配合，实现固定支架和电机轴的轴向定位。本实用新型安装结构简洁，生产工艺简单、便捷、可靠，抗震性好，有效降低生产成本和提升生产组装效率。

Description

一种轮毂电机位置信号检测机构

技术领域

本实用新型属于电动车技术领域，尤其是涉及一种应用于电动自行车、电动摩托车以及电动三轮车的轮毂电机位置信号检测机构。

背景技术

电动自行车及电动摩托车是目前市场广为普及的轻便绿色交通工具。市场保有量达到上亿辆，且每年有几千万的增量快速发展。随着数量的普及，人们对电动车的性能和功能也提出更高的需求。电动车控制器控制技术也逐渐从120度方波控制向正弦波矢量控制发展。作为电动车核心部件的驱动轮毂电机，目前市场主流轮毂电机为无刷直流电机，现已开始逐步向凸极轮毂电机发展趋势。当前轮毂电机的位置反馈均采用三个电气相位相差60度或120度嵌在定子铁芯槽口上的开关霍尔，这种位置反馈存在的主要问题是无法满足控制器矢量控制所需要的精确位置反馈，在电机启动、尤其坡路起步容易后遛和抖动，低速运行效率低，堵转扭矩偏低；另外铁芯槽口上的开关霍尔靠近发热源，特别容易受热及因热受力损坏，目前统计电机退货率有25%是霍尔故障引起。

为提高现有电机性能和可靠性，以及未来凸极轮毂电机的精确位置反馈需求，需要在电机上安装位置检测装置。同时位置检测装置需要抗震性好，以适应车类运行路况；精度高，以适应轮毂电机高极对数情况下的精确电角度位置反馈；另外，由于目前两轮电动车市场对成本控制特别敏感，现有控制器方案已经非常成熟低廉，因此位置检测装置不仅本身成本要控制，而且装配过程需要简单便捷。

针对上述问题，现有技术给出位置信号的处理方法，但位置信号检测传感器的安装方式成本高，效率低。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种安装方式简单，安装成本低，安装效率高，位置反馈效果佳的轮毂电机位置信号检测机构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轮毂电机位置信号检测机构，包括传感器定子组件和转子磁环，所述传感器定子组件包括电机轴，套设于电机轴外的固定支架，铁芯，与固定支架相连、贴装有电子元件的PCB板，及部分穿过固定支架后连接到PCB板的磁敏元件，所述固定支架和铁芯止转配合相连；所述固定支架和电机轴止转配合相连；所述电机轴上形成至少一卡槽，所述固定支架通过转接件与卡槽配合，实现固定支架和电机轴的轴向定位。

本实用新型中固定支架和铁芯止转配合装配连接、固定支架和电机轴止转配合装配连接，电机轴和固定支架通过转接件实现轴向定位，从而固定支架、铁芯、电机轴实现稳固的轴向和径向定位，装配过程简单、快速，装配后连接结构稳固有效。

进一步的，所述固定支架上形成至少一第一凸部，所述铁芯上形成供第一凸部伸入的凹槽。

进一步的，所述第一凸部为柱形结构，所述凹槽为自铁芯表面沿轴向垂直凹陷形成。

进一步的，所述固定支架内圈形成至少一第二凸部，所述电机轴上形成供第二凸部伸入的限位槽，该限位槽沿电机轴的轴线方向延伸。

进一步的，所述卡槽为电机轴上沿轴向延伸的波纹槽，所述转接件包括与固定支架相贴合的本体，及设于本体内圈的弹性卡片，该弹性卡片一侧与本体呈夹角连接，其另一侧卡设于卡槽。波纹槽的设计可以根据需要及时调整弹性卡片的位置，降低了对加工精度的要求，装配更加便捷。

进一步的，所述本体内圈间隔有多个弹性卡片，多个弹性卡片的一侧位于波纹槽的同一水平面上。

进一步的，所述转接件包括设于卡槽内的卡簧，和抵接于卡簧和固定支架之间的波形弹簧。可以根据需要选用不同的波形弹簧，对加工的精度要求降低，安装成本低，安装效率高。

进一步的，所述固定支架上设有定位柱，所述PCB板上设有供定位柱插入的定位孔。固定支架和PCB板的装配结构简单有效。

进一步的，所述固定支架外圈形成多个两端开口的导向柱，所述磁敏元件的引脚穿过导向柱后与PCB板相连。导向柱两端均形成开口，且开口正对，两端开口对磁敏部件塑封部分有轴向限位作用，使得磁敏元件的装配更加简单方便，避免出现没法快速确定安装位置的问题，加快了安装的工作效率。

进一步的，所述转子磁环为内侧径向2极充磁，其装配于磁敏元件分布圆的同轴外圈。

本实用新型的有益效果是：安装结构简洁，生产工艺简单、便捷、可靠，抗震性好，有效降低生产成本和提升生产组装效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中传感器定子组件的结构示意图。

图2为本实用新型实施例一中固定支架的立体图。

图3为本实用新型实施例一中固定支架的俯视图。

图4为本实用新型实施例一中铁芯的立体图。

图5为本实用新型实施例一中固定支架和PCB板的装配结构立体图一。

图6为本实用新型实施例一中固定支架和PCB板的装配结构立体图二。

图7为本实用新型实施例一中固定支架和PCB板的装配结构俯视图。

图8为图7中的A-A剖视图。

图9为本实用新型实施例二中传感器定子组件的结构示意图。

图10为本实用新型实施例二中传感器定子组件的俯视结构示意图。

图11为图10中的B-B剖视图。

图12为本实用新型实施例二中电机轴的立体图。

图13为本实用新型实施例二中固定支架的立体图一。

图14为本实用新型实施例二中固定支架的立体图二。

图15为本实用新型实施例三中电机轴的立体图。

图16为本实用新型实施例三中电机轴和固定支架、PCB板的装配结构立体图。

图17为本实用新型实施例三中电机轴和固定支架、PCB板的装配结构俯视图。

图18为图17中的C-C剖视图。

图19为本实用新型实施例三中转接件的立体图。

图20为本实用新型实施例三中转接件的侧视图。

图21为本实用新型实施例四中电机轴和固定支架、PCB板的装配结构立体图。

图22为本实用新型实施例四中电机轴和固定支架、PCB板的装配结构俯视图。

图23为图22中的D-D剖视图。

图24为本实用新型实施例四中波形弹簧的立体图。

图25为本实用新型实施例四中波形弹簧的主视图。

图26为图25中的E-E剖视图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

一种轮毂电机位置信号检测机构，包括传感器定子组件1和转子磁环，传感器定子组件1包括电机轴11，套设在电机轴11外的固定支架12，套设在电机轴11外的铁芯13，与固定支架12相连接的PCB板14，及部分穿过PCB板14后伸入固定支架12内的磁敏元件15。

固定支架12为耐高温、不易变形的塑料一次注塑成型，固定支架12和铁芯13止转配合相连。固定支架12和电机轴11也止转配合相连；而且，电机轴11上形成至少一个卡槽111，固定支架12通过转接件3与卡槽111配合，实现固定支架12和电机轴11的轴向定位。即电机轴11和固定支架12在轴向和径向都形成稳固的定位作用。

转子磁环为内侧径向2极充磁，其安装在电机端盖的轴承室内，磁敏元件分布圆的同轴外圈，当轮毂电机总体装配时，传感器定子组件1上安装有磁敏元件15的导向柱124伸入到端盖轴承室里面的转子磁环内侧。传感器定子组件1和转子磁环安装后相对位置形式为，磁敏元件15的磁敏检测部分置于转子磁环内侧等高位置；磁敏元件15感应转子磁环静止和旋转的磁场，输出电压信号到PCB板14上电子元器件输入，由电子元器件电路处理输出角度。

实施例一

关于固定支架12和铁芯13止转配合相连，具体的，如图1-4所示，在固定支架12上形成至少一个第一凸部121，在铁芯13上形成供第一凸部121伸入的凹槽131。于本实施例中，在固定支架12的表面垂直凸起形成一个第一凸部121，其为横截面呈方形的柱形结构，在铁芯13相应位置的表面沿其轴向垂直凹陷形成与第一凸部121的形状、大小适配的凹槽131。

装配时，第一凸部121垂直插入凹槽131内，实现固定支架12和铁芯13的径向定位，禁止固定支架12和铁芯13在圆周方向的转动，即实现固定支架12和铁芯13的止转配合连接。

为了实现固定支架12和PCB板14的同轴装配，如图5-8所示，在固定支架12的表面，第一凸部121所在的表面上，设有定位柱123，在PCB板14上设有供定位柱123插入的定位孔141，定位孔141的内径与定位柱123的外径相当。于本实施例中，定位柱123的数量为三个，其沿着固定支架12的周向均匀间隔布设，PCB板14上的定位孔141数量也为三个，其位置与定位柱123的位置相对应。装配时，定位柱123垂直插入定位孔141内，但是定位柱123的端部不会露出PCB板的表面。

在固定支架12的外圈还形成有多个导向柱124，该导向柱124与固定支架12一体注塑形成，其与固定支架12齐平的一端开口，另一端也形成开口，且两端的开口相正对设置，即导向柱124内部中空贯穿；磁敏元件15装配在导向柱124内，即磁敏元件15的依次穿过导向柱124的两个开口后，磁敏元件15的引脚151从导向柱124的开口端伸出，并与PCB板14相连接，具体可以是焊接相连。于本实施例中，磁敏元件15的数量为六个，导向柱124的数量也为六个。

实施例二

关于固定支架12和电机轴11止转配合相连，具体的，如图9-14所示，在固定支架12的内圈形成至少一个第二凸部122，电机轴11上形成供第二凸部122伸入的限位槽112，如图12所示，该限位槽112沿着电机轴11的轴线方向延伸，由于电机轴11为变径结构，从而限位槽112为一端开口结构，第二凸部122可以从限位槽112的开口处滑入限位槽112内。于本实施例中，第二凸部122的数量为一个，其纵截面为方形，且沿着固定支架12的内圈径向延伸，周向的宽度与限位槽112的宽度相当。

装配时，固定支架12套在电机轴11外，第二凸部122垂直插入限位槽112内，实现固定支架12和电机轴11的径向定位，禁止固定支架12和电机轴11在圆周方向的转动，即实现固定支架12和电机轴11的止转配合连接。

实施例三

如图15-20所示，电机轴11上形成的卡槽111为沿着电机轴11的轴向，即长度方向延伸的波纹槽；转接件3包括环状的本体31和位于本体31内圈的弹性卡片32，弹性卡片32的外圈一侧与本体31呈夹角地固定连接，其内圈一侧卡设在卡槽111内，本体31与固定支架12上带有导向柱124的表面相贴合，从而转接件3一侧与卡槽111相抵，一侧与固定支架12相抵，将固定支架12向铁芯13所在方向抵住，实现固定支架12和电机轴11的轴向定位，固定支架12不会沿着电机轴11随意偏移。

本体31内圈间隔布设有多个弹性卡片32，多个弹性卡片32的一侧均抵接在波纹槽的同一水平面上，即抵接在波纹槽的同一个槽内。

本实施例中的定位装配结构可以和实施例一、实施例二中的结构配合，实现电机轴11、固定支架12、铁芯13和PCB板的定位装配。

实施例四

如图21-26所示，在电机轴11上形成的卡槽111为沿径向环绕一周的凹陷槽；转接件3包括卡设在卡槽111内的卡簧33和抵接在卡簧33和固定支架12之间的波形弹簧34。波形弹簧34的周向形成波浪形弯曲，即其周向不在同一平面内，受到挤压后其在周向会产生形成。如图23所示，波形弹簧34的周向与固定支架12相抵接，其周向还与卡簧33相抵接，卡簧33限位在卡槽111内不会相对电机轴11轴向移动，从而波形弹簧34将固定支架12向铁芯13所在方向抵住，实现固定支架12和电机轴11的轴向定位，固定支架12不会沿着电机轴11随意偏移。

本实施例中的定位装配结构可以和实施例一、实施例二中的结构配合，实现电机轴11、固定支架12、铁芯13和PCB板的定位装配。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种轮毂电机位置信号检测机构，包括传感器定子组件（1）和转子磁环，所述传感器定子组件（1）包括电机轴（11），套设于电机轴（11）外的固定支架（12），铁芯（13），与固定支架（12）相连的PCB板（14），及部分穿过固定支架（12）后连接到PCB板（14）的磁敏元件（15），其特征在于：所述固定支架（12）和铁芯（13）止转配合相连；所述固定支架（12）和电机轴（11）止转配合相连；所述电机轴（11）上形成至少一卡槽（111），所述固定支架（12）通过转接件（3）与卡槽（111）配合，实现固定支架（12）和电机轴（11）的轴向定位。

2.根据权利要求1所述的轮毂电机位置信号检测机构，其特征在于：所述固定支架（12）上形成至少一第一凸部（121），所述铁芯（13）上形成供第一凸部（121）伸入的凹槽（131）。

3.根据权利要求2所述的轮毂电机位置信号检测机构，其特征在于：所述第一凸部（121）为柱形结构，所述凹槽（131）为自铁芯（13）表面沿轴向垂直凹陷形成。

4.根据权利要求1所述的轮毂电机位置信号检测机构，其特征在于：所述固定支架（12）内圈形成至少一第二凸部（122），所述电机轴（11）上形成供第二凸部（122）伸入的限位槽（112），该限位槽（112）沿电机轴（11）的轴线方向延伸。

5.根据权利要求1-4任一项所述的轮毂电机位置信号检测机构，其特征在于：所述卡槽（111）为电机轴（11）上沿轴向延伸的波纹槽，所述转接件（3）包括与固定支架（12）相贴合的本体（31），及设于本体（31）内圈的弹性卡片（32），该弹性卡片（32）一侧与本体（31）呈夹角连接，其另一侧卡设于卡槽（111）。

6.根据权利要求5所述的轮毂电机位置信号检测机构，其特征在于：所述本体（31）内圈间隔有多个弹性卡片（32），多个弹性卡片（32）的一侧位于波纹槽的同一水平面上。

7.根据权利要求1-4任一项所述的轮毂电机位置信号检测机构，其特征在于：所述转接件（3）包括设于卡槽（111）内的卡簧（33），和抵接于卡簧（33）和固定支架（12）之间的波形弹簧（34）。

8.根据权利要求1所述的轮毂电机位置信号检测机构，其特征在于：所述固定支架（12）上设有定位柱（123），所述PCB板（14）上设有供定位柱（123）插入的定位孔（141）。

9.根据权利要求1所述的轮毂电机位置信号检测机构，其特征在于：所述固定支架（12）外圈形成多个两端开口的导向柱（124），所述磁敏元件（15）的引脚（151）穿过导向柱（124）后与PCB板（14）相连。

10.根据权利要求1所述的轮毂电机位置信号检测机构，其特征在于：所述转子磁环为内侧径向2极充磁，其装配于磁敏元件（15）分布圆的同轴外圈。

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