CN216390746U - 电机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电机装置，包括定子、具转轴的转子、轴承、光学图纹组以及光学读取模块。转轴具有中心轴、端面以及侧缘，端面平行中心轴且垂直地连接侧缘。轴承包括内环，具有内环面。内环同心套设于转轴，组配形成第一光学反射区与第二光学反射区，以中心轴为中心。第二光学反射区至中心轴的距离大于等于第一光学反射区至中心轴的距离。光学图纹组包括第一图纹以及第二图纹分别形成于第一光学反射区与第二光学反射区。光学读取模块于空间上相对于第一光学反射区与第二光学反射区，于转轴转动时，读取第一图纹以取得绝对码，读取第二图纹以取得增量码。本实用新型通过于转轴表面或轴承上形成一体化的光学图纹组，实现无码盘旋转编码器的应用。

Description

电机装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于反馈控制的电机装置，尤其涉及一种电机装置于转轴表面或轴承上形成一体化的光学图纹组，实现无码盘旋转编码器的应用。

背景技术

传统应用于电机装置的旋转编码器，包括有码盘和光学读取模块。其中码盘为一旋转部件，包括至少一光学图纹组设置于其上。电机装置带动码盘转动时，通过光学读取模块读取码盘上的光学图纹组，可知悉电机装置的转轴的角度位置。由于码盘具有光学图纹并与电机装置的转轴相连，当电机装置的转轴旋转时，码盘以及其上的光学图纹也会同步旋转。而光学读取模块则负责检测和解译码盘所反馈电机旋转的角度位置，因此光学读取模块和码盘会产生相应的位置关系和变化。

另外，当前市场上小功率电机装置，趋于追求体积微小化。而这种需求会体现在电机装置轴向的整体长度的设计上。尤其是对于安装在电机装置中的旋转编码器而言，其长度和空间的需求亦趋向于尽可能的小型化。此外，对于编码器布线的走线，其安排空间亦是一个重要课题。

另一方面，旋转编码器和电机装置的转轴之间的连结，亦肩负非常重要的责任。如果旋转编码器的码盘与电机装置的转轴无法准确的组接，则旋转编码器无法反馈正确的电机转轴旋转角度，造成电机转轴位置信号读取的偏差。此时，转动的机械系统或许仅提出警告。然而严重的话，则可能会造成机器碰撞和工业安全的隐患。

另外，现有旋转编码器的码盘和电机装置的转轴是通过螺栓实现组接。而且螺拴更通过胶合黏结，以确保其可靠性。然而当用胶量太少时，易造成可靠性不足。而当用胶量过多时，残胶则可能会粘附在码盘的光学图纹上，造成图纹识别错误，导致电机运行失灵。

有鉴于此，实有必要提供一种电机装置，于转轴表面或轴承上形成一体化的光学图纹组，实现无码盘旋转编码器的应用，以解决现有技术的缺失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电机装置。通过于转轴表面或轴承上形成一体化的光学图纹组，实现无码盘旋转编码器的应用。由于电机装置省略了传统的码盘结构，有利于减小电机装置的整体尺寸和长度，并提供多余空间以利于走线。无码盘旋转编码器的应用同时也解决了码盘松动失效的问题，克服了传统工艺使用螺栓和黏胶将码盘固定在转轴上的弊端。再者，光学图纹集成设置在电机装置的转轴或轴承上，省去了码盘，减少了零件数量。

本实用新型的另一个目的是提供一种电机装置，采无码盘旋转编码器的设计。光学图纹选择性地形成在由转轴的端面、转轴的侧缘以及轴承的内环面构成群组中的至少二个光学反射区上，而光学读取模块便可藉以取得绝对码与增量码的应用。光学图纹包括多条等宽条带，并以转轴的中心轴为中心排列。凹设的条带可例如通过激光雕刻形成。由于一体化形成在转轴或轴承上的光学图纹，包含多个等宽条纹沿圆周方向排列形成同心环状分布，有利于光学图纹的中心与转轴的中心轴同心设置。因此，光学读取模块可以准确地读取光学图纹。此外，激光雕刻形成的等宽条纹有利于保持光学图纹的一致性，减少加工时间。

为达前述目的，本实用新型提供一种电机装置，包括定子及转子，定子同心套设于转子，转子具有转轴，且转子以转轴的中心轴为中心而转动，电机装置更包括轴承、光学图纹组以及光学读取模块。转轴具有端面以及侧缘，端面的法线方向与中心轴平行，且端面垂直地连接侧缘。轴承包括内环，具有内环面，其中定子与转子通过轴承连接，其中内环同心套设于转轴，内环面围绕端面，且转轴与内环组配形成以中心轴为中心的一第一光学反射区以及一第二光学反射区，其中第二光学反射区至中心轴的距离大于等于第一光学反射区至中心轴的距离。光学图纹组包括第一图纹以及第二图纹，分别通过激光雕刻形成于第一光学反射区以及第二光学反射区。光学读取模块包括一组发光装置及一组收光装置，且于空间上相对于第一光学反射区以及第二光学反射区配置，于转轴以中心轴为中心而转动时，以对应的发光装置投射光束至第一图纹及第二图纹，再以对应的收光装置读取第一图纹的光学反射信号以取得一绝对码，以及读取第二图纹的光学反射信号以取得一增量码。

于一实施例中，端面与内环面具有高度差，侧缘垂直地连接至内环面，第一光学反射区位于端面，第二光学反射区位于侧缘。

于一实施例中，端面与内环面具有高度差，侧缘垂直地连接至内环面，第一光学反射区位于侧缘，第二光学反射区位于内环面。

于一实施例中，第一光学反射区位于端面，第二光学反射区位于内环面。

于一实施例中，轴承还包括一外环以及多个球体，外环通过多个球体同心套设于内环，且使内环可相对外环转动。

于一实施例中，第一图纹以及第二图纹分别包括多个等宽条纹，其中第一图纹或第二图纹的一者设置于侧缘上的多个等宽条纹平行中心轴，且沿轴向延伸；其中第一图纹或第二图纹的另一者设置于端面或内环面的多个等宽条纹平行中心轴，且沿径向延伸。

于一实施例中，第一图纹以及第二图纹分别包括多个等宽条纹，其中第一图纹以及第二图纹分别设置于端面以及内环面，多个等宽条纹朝向中心轴，且沿径向延伸。

于一实施例中，第一图纹以及第二图纹分别凹设于第一光学反射区以及第二光学反射区。

于一实施例中，电机装置还包括至少一电路板朝向第一光学反射区以及第二光学反射区配置，其中光学读取模块设置于电路板上。

于一实施例中，电机装置还包括一壳体，具有一上盖，上盖于空间上相对于电路板的一顶面配置，其中壳体与电路板组配形成一间隔区间。

于一实施例中，电机装置还包括一外接连接器设置于壳体外侧，电路板电连接至外接连接器，且外接连接器于空间上相对于间隔区间，以整合内部走线。

于一实施例中，光学图纹组还包括一第三图纹，通过激光雕刻形成于第三光学反射区，第三光学反射区位于转轴的端面，其中第三光学反射区至中心轴的距离小于第一光学反射区至中心轴的距离，于转轴以中心轴为中心而转动时，以对应的发光装置投射光束至第三图纹，再以对应的收光装置读取第三图纹的光学反射信号以取得一圈数计数。

于一实施例中，光学图纹组还包括一第三图纹，通过激光雕刻形成于一第三光学反射区，其中第三光学反射区至中心轴的距离大于等于第二光学反射区至中心轴的距离。

为达前述目的，本实用新型另提供一种电机装置，包括定子及转子，定子同心套设于转子，转子具有转轴，且转子以转轴的中心轴为中心而转动，电机装置更包括轴承、磁性纹码、光学图纹组以及光学读取模块。转轴具有中心轴、端面以及侧缘，端面的法线方向与中心轴平行，且端面垂直地连接侧缘。轴承包括内环，具有内环面，其中定子与转子通过轴承连接，其中内环同心套设于转轴，内环面围绕端面，且转轴与内环组配形成以中心轴为中心的至少一光学反射区。磁性纹码，设置于转轴的端面，于转轴以中心轴为中心而转动时，跟随转轴转动组配提供一绝对码，并以一磁性读取模块读取绝对码。光学图纹组通过激光雕刻形成至少一光学图纹于至少一光学反射区。光学读取模块包括一组发光装置及一组收光装置，且于空间上相对于至少一光学反射区配置，于转轴以中心轴为中心而转动时，以对应的发光装置投射光束至至少一光学图纹，再以对应的收光装置读取至少一光学图纹的光学反射信号以取得一增量码。

于一实施例中，至少一光学反射区位于转轴的端面、转轴的侧缘或轴承的内环面，其中当至少一光学反射区位于端面时，包围磁性纹码。

附图说明

图1揭示本案第一较佳实施例的电机装置的立体结构图；

图2揭示本案第一较佳实施例的电机装置的剖面结构图；

图3揭示本案第一较佳实施例的电机装置的结构分解图；

图4揭示本案第一较佳实施例的光学图纹组对应转子与轴承的示意图；

图5为图4区域P1的放大图；

图6揭示本案第一较佳实施中轴承的立体结构；

图7揭示本案第二较佳实施例的光学图纹组对应转子的示意图；

图8为图7区域P2的放大图；

图9揭示本案第三较佳实施例的光学图纹组对应转子与轴承的示意图；

图10为图9区域P3的放大图；

图11揭示本案第四较佳实施例的光学图纹组对应转子与轴承的示意图；

图12为图11区域P4的放大图；

图13揭示本案第五较佳实施例的电机装置的剖面结构图。

附图标号说明：

1、1a：电机装置

10：定子

11：线圈绕组

20：转子

21：转轴

21a：端面

21b：侧缘

22：磁石

30：轴承

31：内环

31a：内环面

32：外环

33：球体

40、40a、40b、40c、40d：光学图纹组

41、41a、41b、41c：第一图纹

42、42a、42b、42c：第二图纹

43c：第三图纹

50：光学读取模块

51：发光装置

52：收光装置

53：电路板

531：顶面

532：底面

60：壳体

61：上盖

62：间隔区间

70：外接连接器

80：磁性纹码

C、C1：中心轴

P1、P2、P3、P4：区域

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用于限制本案。例如，若是本揭示以下的内容叙述了将一第一特征设置于一第二特征之上或上方，即表示其包含了所设置的上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦包含了尚可将附加的特征设置于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与上述第二特征可能未直接接触的实施例。另外，本揭示中不同实施例可能使用重复的参考符号和/或标记。这些重复为了简化与清晰的目的，并非用以限定各个实施例和/或所述外观结构之间的关系。再者，为了方便描述附图中一组件或特征部件与另一(多)组件或(多)特征部件的关系，可使用空间相关用语，例如“在...之下”、“下方”、“较下部”、“上方”、“较上部”及类似的用语等。除了附图所示出的方位之外，空间相关用语用以涵盖使用或操作中的装置的不同方位。所述装置也可被另外定位(例如，旋转90 度或者位于其他方位)，并对应地解读所使用的空间相关用语的描述。此外，当将一组件称为“连接到”或“耦合到”另一组件时，其可直接连接至或耦合至另一组件，或者可存在介入组件。尽管本揭示的广义范围的数值范围及参数为近似值，但尽可能精确地在具体实例中陈述数值。另外，可理解的是，虽然“第一”、“第二”、“第三”等用词可被用于权利要求中以描述不同的组件，但这些组件并不应被这些用语所限制，在实施例中相应描述的这些组件是以不同的组件符号来表示。这些用语是为了分别不同组件。例如：第一组件可被称为第二组件，相似地，第二组件也可被称为第一组件而不会脱离实施例的范围。

图1揭示本案第一较佳实施例的电机装置的立体结构图。图2揭示本案第一较佳实施例的电机装置的剖面结构图。图3揭示本案第一较佳实施例的电机装置的结构分解图。图4揭示本案第一较佳实施例的光学图纹组对应转子与轴承的示意图。图5为图4区域P1的放大图。图6揭示本案第一较佳实施中轴承的立体结构。本案电机装置1用于反馈控制，结合有旋转编码器的功能，同时考量空间应用的最佳化，省略码盘结构的应用。于本实施例中，电机装置1例如以内转子外定子的结构作说明，非限制本案。为实现无码盘结构的旋转编码器的应用，本案提出的电机装置1包括定子10、转子20、轴承30、光学图纹组40以及光学读取模块50。定子10同心套设于转子20外侧，并与转子20通过轴承30连接。于本实施例中，转子20包括转轴(shaft)21 以及多个磁石22，转轴21具有一虚拟的中心轴(central axis)C、至少一端面 21a以及侧缘21b，端面21a的法线方向与中心轴C平行，且端面21a的边缘处垂直地连接侧缘21b，多个磁石22通过例如转子叠片(未图示)环设于转轴 21的外周缘，本案并不受限于磁石22的排列方式。于本实施例中，电机装置1运作时转子20以转轴21的中心轴C为中心而转动。轴承30包括内环 (inner ring)31与外环(outer ring)32。其中内环31具有内环面31a，而轴承30 的内环31同心套设于转轴21外侧，轴承30具有一虚拟的中心轴C1对位至转轴21的中心轴C，且内环31的内环面31a的边缘垂直地连接转轴21的侧缘21b。值得注意的是，内环31套设于转轴21上时更与转轴21组配形成一第一光学反射区以及一第二光学反射区，例如分别位于转轴21的端面21a以及内环31的内环面31a。第一光学反射区以及第二光学反射区均以转轴21 的中心轴C为中心于空间中对称配置。另外，光学图纹组40包括第一图纹 41以及第二图纹42，分别通过激光雕刻形成于第一光学反射区以及第二光学反射区。于本实施例中，第一图纹41凹设于转轴21的端面21a形成的第一光学反射区。第二图纹42则凹设于内环31的内环面31a形成的第二光学反射区。第一图纹41以及第二图纹42分别包括多个等宽条纹，多个等宽条纹朝向中心轴C对称配置，且沿径向延伸。

需说明的是，第一图纹41以及第二图纹42至中心轴C的距离会影响其等宽条纹的宽度与长度。而等宽条纹的宽度与长度又影响编码的实体解析度。当第一图纹41以及第二图纹42至中心轴C的距离越小，在相同的信号解析度需求下则第一图纹41以及第二图纹42需要更高精度的工具，例如激光雕刻技术，来进行等宽条纹的刻画，亦即等宽条纹的宽度与长度与第一图纹41 以及第二图纹42至中心轴C的距离大致为反比。另一方面，由于作为第二光学反射区的内环面31a至转轴21的中心轴C的距离大于等于转轴21的侧缘 21b至转轴21的中心轴C的距离，即大于等于作为第一光学反射区的端面21a 至转轴21的中心轴C的距离，因此在相同的激光雕刻解析度下，第二图纹 42形成于第二光学反射区的等宽条纹数量可大于等于第一图纹41形成于第一光学反射区的等宽条纹数量，亦即具有较高的信号解析度。于其他实施例中，第一图纹41以及第二图纹42可例如是不等宽条纹。当然，第一图纹41以及第二图纹42的等宽条纹数量、圈数、宽度以及长度均可视实际应用需求调变，本案并不以此为限。

于本实施例中，光学读取模块50包括一组发光装置51及一组收光装置 52，且于空间上相对于端面21a上的第一光学反射区以及内环面31a的第二光学反射区配置。于转轴21以中心轴C为中心而转动时，光学读取模块50 将以对应的发光装置51投射光束至第一图纹41及第二图纹42，再以对应的收光装置52读取第一图纹41的光学反射信号以取得一绝对码(absolute code)，读取第二图纹42的光学反射信号以取得一增量码(incremental code)。如同前述第二图纹42相较第一图纹41具有较高解析度，故适合用以设置增量码，但并非用以限制本案。于本实施例中，电机装置1更包括至少一电路板53，具有一底面532朝向第一光学反射区以及一第二光学反射区，故于部分实施例中底面532朝向转轴21的端面21a以及轴承30的内环面31a。其中光学读取模块50置于电路板53上，例如贯穿电路板53的顶面531与底面532，使发光装置51及收光装置52均外露于底面532，以于空间上相对于端面21a 上的第一光学反射区以及内环面31a的第二光学反射区。于其他实施例中，光学读取模块50设置于电路板53的方式，以及光学图纹组40、发光装置51 与收光装置52彼此的对应位置可视实际应用需求调变，例如可另外设置电路板朝向转轴21的侧缘21b，以对应设置于所述处的光学反射区，本案并不以此为限。通过于端面21a及内环面31a形成一体化的光学图纹组40，本案电机装置1即得以实现无码盘旋转编码器的应用，解决了码盘具有较高的组装高度，使电机装置1整体的体积可以相较现有设计缩小。亦解决了码盘与转轴之间组装松动失效的问题，克服了传统工艺使用螺丝和黏胶将码盘固定在转轴上的弊端。再者，光学图纹组40集成设置在电机装置1的转轴21与轴承30上，省去了码盘，减少了零件数量。光学图纹组40更一体化形成于转轴21或轴承30的内环31后，再进行组装，以于空间上相对于光学读取模块 50的发光装置51及收光装置52，提高了组装的便利性。此外，由于光学图纹组40可通过激光雕刻于转轴21的端面21a或轴承30的内环面31a上一体形成。相较于转轴21的端面21a上的第一图纹41加工，形成于轴承30的内环面31a上的第二图纹42，仅需于较小尺寸的轴承30上进行激光雕刻作业，作业空间小，更利于加工制造时的自动光学检测(Automatic OpticalInspection， AOI)。当然，本案并不受限于光学图纹组40通过激光雕刻形成于转轴21与轴承30上的时序，且不再赘述。

另一方面，于本实施例中，电机装置1还包括一壳体60，组配容置定子 10、转子20、轴承30、光学图纹组40以及光学读取模块50。定子10包括线圈绕组11，固定于壳体60内。轴承30包括内环31、外环32以及多个球体33，外环32通过多个球体33同心套设于内环31外侧，使内环31可相对外环32转动。其中内环31同心套设于转子20的转轴21外侧，定子10则同心套设于外环32外侧。藉此，转子20即可通过轴承30与定子10组接。于本实施例中，壳体60具有一上盖61，上盖61于空间上相对于电路板53的顶面531，使壳体60与电路板53之间组配形成一间隔区间62。另外，电机装置1包括一外接连接器70，电路板53电连接至外接连接器70，且外接连接器70设置于壳体外侧60以及于空间上相对于间隔区间62配置。于本实施例中，外接连接器70更例如整合电机装置1的所有内部走线，以利电机装置 1通过外接连接器70与外部形成电连接。由于电机装置1省略了传统的码盘结构，有利于减小电机装置1的整体尺寸和长度，而于电路板53的顶面531 至上盖61之间的间隔区间62，则在省略光学码盘的前提下，可提供多余空间以利于例如定子10的控制电路到外接连接器70的走线或电路板53至外接连接器70的走线(未图示)。于其他实施例中，电路板53的顶面531至上盖 61之间的间隔区间62可视实际应用需求调整大小，本案并不以此为限。

图7揭示本案第二较佳实施例的光学图纹组对应转子的示意图。图8为图7区域P2的放大图。于本实施例中，电机装置1及光学图纹组40a与图1 至图6所示的电机装置1及光学图纹组40相似，且相同的元件标号代表相同的元件、结构与功能，于此不再赘述。于本实施中，转轴21的端面21a与轴承30的内环面31a具有一高度差，且转轴21的端面21a与侧缘21b分别组配形成一第一光学反射区以及一第二光学反射区。第一光学反射区以及第二光学反射区均以转轴21的中心轴C为中心于空间中对称配置。光学图纹组 40a包括第一图纹41a以及第二图纹42a，分别通过激光雕刻形成于转轴21 上的第一光学反射区以及第二光学反射区。于本实施例中，第一图纹41a凹设于转轴21的端面21a形成的第一光学反射区。第二图纹42a则凹设于转轴 21的侧缘21b形成的第二光学反射区。第一图纹41a以及第二图纹42a分别包括多个等宽条纹，以中心轴C为中心而等距环设。第一图纹42a的多个等宽条纹朝向中心轴C对称配置，且沿径向延伸。第二图纹42a的多个等宽条纹则于空间中平行中心轴C对称配置，且沿轴向延伸。

由于作为第二光学反射区的侧缘21b至转轴21的中心轴C的距离大于等于作为第一光学反射区的端面21a至转轴21的中心轴C的距离，因此在相同的激光雕刻解析度需求下，第二图纹42a形成于第二光学反射区的等宽条纹数量可大于等于第一图纹41a形成于第一光学反射区的等宽条纹数量。换言之，第二图纹42a适合组配作为提供增量码，而第一图纹41a适合组配作为提供绝对码，但并非用以限制本案。当转轴21以中心轴C为中心而转动时，对应的发光装置51即可投射光束至第一图纹41a及第二图纹42a，再以对应的收光装置52读取第一图纹41a的光学反射信号以取得一绝对码，以及读取第二图纹42a的光学反射信号以取得一增量码，进而于电机装置1上实现无码盘旋转编码器的应用。

图9揭示本案第三较佳实施例的光学图纹组对应转子与轴承的示意图。图10为图9区域P3的放大图。于本实施例中，电机装置1及光学图纹组40b 与图1至图6所示的电机装置1及光学图纹组40相似，且相同的元件标号代表相同的元件、结构与功能，于此不再赘述。于本实施中，轴承30套设于转轴21外侧时，转轴21的端面21a与轴承30的内环面31a具有一高度差，且转轴21的侧缘21b以及轴承30的内环面31a分别组配形成第一光学反射区以及第二光学反射区，均以转轴21的中心轴C为中心对称配置。另外，光学图纹组40b包括第一图纹41b以及第二图纹42b，分别通过激光雕刻而凹设形成于转轴21的侧缘21b上的第一光学反射区以及轴承30内环面31a上的第二光学反射区。于本实施例中，第一图纹41b以及第二图纹42b分别包括多个等宽条纹，以中心轴C为中心等距环设。第一图纹42b的多个等宽条纹于空间中平行中心轴C对称配置，且沿轴向延伸。第二图纹42b的多个等宽条纹则指向中心轴C对称配置，且沿径向延伸。

由于作为第二光学反射区的内环面31a至转轴21的中心轴C的距离大于等于转轴21的侧缘21b至转轴21的中心轴C的距离，即大于等于作为第一光学反射区至转轴21的中心轴C的距离，因此在相同的激光雕刻解析度需求下，第二图纹42b形成于第二光学反射区的等宽条纹数量可大于第一图纹41b 形成于第一光学反射区的等宽条纹数量。换言之，第二图纹42b适合组配作为提供增量码，而第一图纹41b适合组配作为提供绝对码，但并非用以限制本案。当转轴21以中心轴C为中心而转动时，对应的发光装置51即可投射光束至第一图纹41b及第二图纹42b，再以对应的收光装置52读取第一图纹 41b的光学反射信号以取得一绝对码，以及读取第二图纹42b的光学反射信号以取得一增量码，进而于电机装置1上实现无码盘旋转编码器的应用。

由上可知，本案电机装置1为实现无码盘旋转编码器的应用，可选择性地将光学图纹组40、40a、40b以激光雕刻的方式凹设于由转轴21的端面21a、转轴21的侧缘21b以及轴承30的内环面31a构成群组中的至少二个光学反射区上，而光学读取模块50便可藉以取得绝对码与增量码的应用。需说明的是，光学读取模块50应对应于前述光学反射区的位置而配置，以取得较佳的光学读取效能。当光学图纹组40、40a、40b呈多圈同心对称结构时，由外而内原则上可配置为外圈增量码而内圈绝对码。另一方面，光学图纹组40、40a、 40b包括多条等宽条带，并以转轴21的中心轴C为中心排列。由于一体化形成在转轴21或轴承30上的光学图纹组40、40a、40b包含多个等宽条纹沿圆周方向排列形成同心环状分布，有利于光学图纹组40、40a、40b的中心与转轴21的中心轴C同心设置。因此，光学读取模块50可以准确地读取光学图纹组40、40a、40b。此外，激光雕刻形成的等宽条纹有利于保持光学图纹组 40、40a、40b的纹路的一致性，并减少加工时间。当然，光学图纹组40、40a、 40b的条纹形式、排列、圈数等可视实际应用需求而调变。另外，第一图纹 41、41a、41b与第二图纹42、42a、42b除了对应增量码与绝对码的应用外，亦可增加其他编码或圈数计数的应用。

图11揭示本案第四较佳实施例的光学图纹组对应转子与轴承的示意图。图12为图11区域P4的放大图。于本实施例中，电机装置1及光学图纹组 40c与图9至图10所示的电机装置1及光学图纹组40b相似，且相同的元件标号代表相同的元件、结构与功能，于此不再赘述。于本实施中，轴承30套设于转轴21外侧时，转轴21的端面21a与轴承30的内环面31a具有一高度差，且转轴21的侧缘21b以及轴承30的内环面31a分别组配形成第一光学反射区以及第二光学反射区，而转轴21的端面21a则组配形成第三光学反射区。其中第一光学反射区、第二光学反射区以及第三光学反射区均以转轴21 的中心轴C为中心于空间中对称配置。光学图纹组40c包括第一图纹41c、第二图纹42c以及第三图纹43c。第一图纹41c以及第二图纹42c，分别通过激光雕刻而凹设形成于转轴21的侧缘21b上的第一光学反射区以及轴承30内环面31a上的第二光学反射区。第三图纹43c则通过激光雕刻形成于转轴 21的端面21a上的第三光学反射区。其中第三图纹43c至转轴21的中心轴C 的距离小于等于第一图纹41c至转轴21的中心轴C的距离。于转轴21以中心轴C为中心而转动时，光学读取模块50将以对应的发光装置51投射光束至第一图纹41c、第二图纹42c以及第三图纹43c，再以对应的收光装置52 读取第一图纹41c的光学反射信号以取得一绝对码，读取第二图纹42c的光学反射信号以取得一增量码，读取第三图纹43c的光学反射信号以取得一圈数计数。由于第二光学反射区至转轴21的中心轴C的距离大于等于第一光学反射区至转轴21的中心轴C的距离，且第一光学反射区至转轴21的中心轴 C的距离大于等于第三光学反射区至转轴21的中心轴C的距离，因此在相同的激光雕刻解析度需求下，第二图纹42c形成于第二光学反射区的等宽条纹数量可大于第一图纹41c形成于第一光学反射区的等宽条纹数量，而第一图纹41c形成于第一光学反射区的等宽条纹数量可大于第三图纹43c形成于第三光学反射区的等宽条纹数量。换言之，第二图纹42c、第一图纹41c以及第三图纹43依序由外而内呈同心环排列，以中心轴C为中心，由外而内，可依序作为提供增量码、绝对码以及圈数计数之用，但并非用以限制本案。

图13揭示本案第五较佳实施例的电机装置的剖面结构图。于本实施例中，电机装置1a与图1至图3所示的电机装置1相似，且相同的元件标号代表相同的元件、结构与功能，于此不再赘述。于本实施中，电机装置1a包括转轴 21、轴承30、光学图纹组40d以及光学读取模块50外，更包括一磁性纹码80。磁性纹码80例如是一磁石，设置于转轴21的端面21a，于转轴21以中心轴C为中心而转动时，跟随转轴21转动组配提供一绝对码，并以一磁性读取模块(未图示，例如可设置于电路板53上)读取该绝对码。于本实施例中，光学图纹组40d通过激光雕刻形成至少一图纹于至少一光学反射区，例如位于轴承30的内环面31a。需说明的是，于其他实施例中，光学图纹组40d的设置，可例如前述第一实施例至第四实施例中所示进行组合变化，即光学图纹组40d的至少一光学反射区可例如位于转轴21的端面21a、转轴21的侧缘 21b或轴承30的内环面31a；其中当至少一光学反射区位于转轴21的端面21a 时，形成于其上的光学图纹组40d包围磁性纹码80。本案并不以此为限，且不再赘述。于本实施例中，光学读取模块50包括一组发光装置51及一组收光装置52，且于空间上相对于光学图纹组40d，于转轴21以中心轴C为中心而转动时，以对应的发光装置51投射光束至光学图纹组40d的至少一图纹，再以对应的收光装置52读取光学图纹组40d至少一图纹的光学反射信号以取得一增量码。于本实施例中，由于激光雕刻形成的光学图纹组40d具有较高的信号解析度，故适合用以设增量码。当然，本案并不以此为限。

综上所述，本案提供一种电机装置。通过于转轴表面或轴承上形成一体化的光学图纹组，实现无码盘旋转编码器的应用。由于电机装置省略了传统的码盘结构，有利于减小电机装置的整体尺寸和长度，并提供多余空间以利于走线。无码盘旋转编码器的应用同时也解决了码盘与转轴间松动失效的问题，克服了传统工艺使用螺拴和黏胶将码盘固定在转轴上的弊端。再者，光学图纹集成设置在电机装置的转轴或轴承上，省去了码盘，减少了零件数量。另一方面，电机装置采无码盘旋转编码器的设计。光学图纹选择性地形成在由转轴的端面、转轴的侧缘以及轴承的内环面构成群组中的至少二个光学反射区上，而光学读取模块便可藉以取得绝对码与增量码的应用。光学图纹包括多条等宽条带，并以转轴的中心轴为中心排列。凹设的等宽条带可例如通过激光雕刻形成。由于一体化形成在转轴或轴承上的光学图纹，包含多个等宽条纹沿圆周方向排列形成同心环状分布，有利于光学图纹的中心与转轴的中心轴同心设置。因此，光学读取模块可以准确地读取光学图纹。此外，激光雕刻形成的等宽条纹有利于保持光学图纹的纹路的一致性，并减少加工时间。

本案得由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所欲保护的。

Claims (14)

1.一种电机装置，其特征在于，具有定子以及转子，所述定子同心套设于所述转子，所述转子具有转轴，且所述转子以所述转轴的中心轴为中心而转动，所述电机装置还包括：

所述转轴具有端面以及侧缘，所述端面的法线方向与所述中心轴平行，且所述端面垂直地连接所述侧缘；

轴承，包括内环，具有内环面，其中所述定子与所述转子通过所述轴承连接，其中所述内环同心套设于所述转轴，所述内环面围绕所述端面，且所述转轴与所述内环组配形成以所述中心轴为中心的第一光学反射区以及第二光学反射区，其中所述第二光学反射区至所述中心轴的距离大于等于所述第一光学反射区至所述中心轴的距离；

光学图纹组，包括第一图纹以及第二图纹，分别通过激光雕刻形成于所述第一光学反射区以及所述第二光学反射区；以及

光学读取模块，包括组发光装置及组收光装置，且于空间上相对于所述第一光学反射区以及所述第二光学反射区配置，于所述转轴以所述中心轴为中心而转动时，以对应的所述发光装置投射光束至所述第一图纹及所述第二图纹，再以对应的所述收光装置读取所述第一图纹的光学反射信号以取得绝对码，以及读取所述第二图纹的光学反射信号以取得增量码。

2.根据权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述端面与所述内环面具有高度差，所述侧缘垂直地连接至所述内环面，所述第一光学反射区位于所述端面，所述第二光学反射区位于所述侧缘。

3.根据权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述端面与所述内环面具有高度差，所述侧缘垂直地连接至所述内环面，所述第一光学反射区位于所述侧缘，所述第二光学反射区位于所述内环面。

4.根据权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述第一光学反射区位于所述端面，所述第二光学反射区位于所述内环面。

5.根据权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述第一图纹以及所述第二图纹分别包括多个等宽条纹，其中所述第一图纹或所述第二图纹的一者设置于所述侧缘上的所述多个宽条纹平行所述中心轴，且沿轴向延伸；其中所述第一图纹或所述第二图纹的另一者设置于所述端面或所述内环面的多个宽条纹朝向所述中心轴，且沿径向延伸。

6.根据权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述第一图纹以及所述第二图纹分别包括多个宽条纹，其中所述第一图纹以及所述第二图纹分别设置于所述端面以及所述内环面，所述多个宽条纹朝向所述中心轴，且沿径向延伸。

7.根据权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述第一图纹以及所述第二图纹分别凹设于所述第一光学反射区以及所述第二光学反射区。

8.根据权利要求1所述的电机装置，其特征在于，还包括至少一电路板朝向所述第一光学反射区以及所述第二光学反射区配置，其中所述光学读取模块设置于所述电路板上。

9.根据权利要求8所述的电机装置，其特征在于，还包括壳体，具有上盖，所述上盖于空间上相对于所述电路板的顶面配置，其中所述壳体与所述电路板组配形成间隔区间。

10.根据权利要求9所述的电机装置，其特征在于，还包括外接连接器设置于所述壳体外侧，所述电路板电连接至所述外接连接器，且所述外接连接器于空间上相对于所述间隔区间，以整合所述电机装置的内部走线。

11.根据权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述光学图纹组还包括第三图纹，通过所述激光雕刻形成于第三光学反射区，所述第三光学反射区位于所述转轴的所述端面，其中所述第三光学反射区至所述中心轴的距离小于所述第一光学反射区至所述中心轴的距离，于所述转轴以所述中心轴为中心而转动时，以对应的所述发光装置投射光束至所述第三图纹，再以对应的所述收光装置读取所述第三图纹的光学反射信号以取得圈数计数。

12.根据权利要求1所述的电机装置，其特征在于，所述光学图纹组还包括第三图纹，通过所述激光雕刻形成于第三光学反射区，其中所述第三光学反射区至所述中心轴的距离大于等于所述第二光学反射区至所述中心轴的距离。

13.一种电机装置，其特征在于，具有定子以及转子，所述定子同心套设于所述转子，所述转子具有转轴，且所述转子以所述转轴的中心轴为中心而转动，所述电机装置还包括：

所述转轴具有端面以及侧缘，所述端面的法线方向与所述中心轴平行，且所述端面垂直地连接所述侧缘；

轴承，包括内环，具有内环面，其中所述定子与所述转子通过所述轴承连接，其中所述内环同心套设于所述转轴，所述内环面围绕所述端面，且所述转轴与所述内环组配形成以所述中心轴为中心的至少一光学反射区；

磁性纹码，设置于所述转轴的所述端面，于所述转轴以所述中心轴为中心而转动时，跟随所述转轴转动组配提供绝对码，并以磁性读取模块读取所述绝对码；

光学图纹组，通过激光雕刻形成至少一光学图纹于所述至少一光学反射区；以及

光学读取模块，包括组发光装置及组收光装置，且于空间上相对于所述至少一光学反射区配置，于所述转轴以所述中心轴为中心而转动时，以对应的所述发光装置投射光束至所述至少一光学图纹，再以对应的所述收光装置读取所述至少一光学图纹的光学反射信号以取得增量码。

14.根据权利要求13所述的电机装置，其特征在于，所述至少一光学反射区位于所述转轴的所述端面、所述转轴的所述侧缘或所述轴承的所述内环面，其中当所述至少一光学反射区位于所述端面时，包围所述磁性纹码。

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