JP2021170921A - motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はモータに関する。 The present invention relates to a motor.
特許文献1は、少なくとも1つのステータ巻線を有するステータと、磁化領域を有するロータと、磁化領域の位置を検出するためのステータのセンサ部材とを有する、電子整流式の電気モータを開示している。
本発明によるモータはセンサ構造を含む。センサ構造は検知ユニットと接触ユニットとを有し、これら両者はモータのエンドシールドに配置される。検知ユニットはエンドシールドの第1の組付面に取り付けられ、接触ユニットはエンドシールドの第2の組付面に取り付けられる。 The motor according to the invention includes a sensor structure. The sensor structure has a detection unit and a contact unit, both of which are arranged on the end shield of the motor. The detection unit is mounted on the first assembly surface of the end shield and the contact unit is mounted on the second assembly surface of the end shield.
このとき、モータのロータのシャフトを支承するために設けられるエンドシールドが、電気モータの狭い設計スペースで有益な追加の機能を担うことができるという利点がある。そのようにして、エンドシールドがロータを支承することができるだけでなく、同時に、接触ユニットおよび検知ユニットのための組付補助部としての役目も果たすことができる。異なる機能がエンドシールドに統合されることで材料コストが減り、製造時の搬送コストや組立コストも削減される。 At this time, there is an advantage that the end shield provided for supporting the rotor shaft of the motor can carry a useful additional function in the narrow design space of the electric motor. In this way, the end shield can not only support the rotor, but at the same time can also serve as an assembly aid for the contact and detection units. By integrating different functions into the end shield, material costs are reduced, and manufacturing transport and assembly costs are also reduced.
モータの好ましい実施形態では、第1の組付面はエンドシールドの第1の平面にあり、第2の組付面は第2の平面にあり、第1の平面は第2の平面と相違する。相違する平面に組付面を設けることで、そこに取り付けられる接触ユニットまたは検知ユニットをモータの設計スペース内の正しい個所へと案内し、そこで正しく位置決めされたまま保つことができる。 In a preferred embodiment of the motor, the first assembly surface is in the first plane of the end shield, the second assembly surface is in the second plane, and the first plane is different from the second plane. .. By providing the assembly surface on different planes, the contact unit or detection unit mounted therein can be guided to the correct location in the design space of the motor and kept properly positioned there.
さらに、モータはステータとロータとを含み、モータにエンドシールドが組み付けられた状態にあるとき、検知ユニットと接触ユニットがモータの内部空間のほうを向くように構成されていてよい。特に、接触ユニットがステータのほうを向いていてよく、検知ユニットがロータのほうを向いていてよい。このことは、電気モータ内の既存のスペースの最善の活用をあらためて可能にし、モータ空間内での接触ユニットと検知ユニットの正確な位置決めが実現される。 Further, the motor includes a stator and a rotor, and the detection unit and the contact unit may be configured to face the internal space of the motor when the end shield is assembled to the motor. In particular, the contact unit may be facing the stator and the detection unit may be facing the rotor. This re-enables the best use of the existing space in the electric motor and allows accurate positioning of the contact and detection units in the motor space.
モータの1つの実施形態では、検知ユニットはケーブルによって接触ユニットと導電接続される。特にこの接続は、エンドシールドの輪郭に沿って径方向に延びるフラットリボンケーブルによって惹起されていてよい。このような電気接続により、モータ空間内で必要な相違する位置決めによって生じる、検知ユニットと接触ユニットとの間のオフセットを補償することができる。 In one embodiment of the motor, the detection unit is conductively connected to the contact unit by a cable. In particular, this connection may be triggered by a flat ribbon cable that extends radially along the contour of the end shield. Such electrical connections can compensate for the offset between the detection unit and the contact unit caused by the different positioning required in the motor space.
モータの実施形態では、検知ユニットまたは接触ユニットに、特にエンドシールドのほうを向いている検知ユニットの裏側に、能動的なセンサ部品が取り付けられる。それにより、他の場合であれば外部に設けられることになるエレクトロニクス部品を、1つのコンパクト部品に統合されたまま保つことができ、このことは、外部の制御装置からの独立性の度合いを低くし、または他の電子的な支持部品の必要性を低くする。 In a motor embodiment, active sensor components are attached to the detection unit or contact unit, especially behind the detection unit facing the end shield. This allows electronic components that would otherwise be externally provided to remain integrated into a single compact component, which reduces the degree of independence from external controls. Or reduce the need for other electronic support components.
さらに、接触ユニットにはステータコイルの接触のための端子と、制御装置端子と、検知ユニットへの接続部とが設けられるのが好ましい。このことは、モータ空間全体での電子コンポーネントの簡易な接続と接触を可能にする。 Further, it is preferable that the contact unit is provided with a terminal for contacting the stator coil, a control device terminal, and a connection portion to the detection unit. This allows for easy connection and contact of electronic components throughout the motor space.
モータの別の実施形態では、検知ユニットは、上側のボールベアリングが中で保持される、エンドシールドの軸方向の開口部を環状に取り囲む。このときボールベアリングは、特に少なくとも応分に、第2の平面とは異なる平面に配置されていてよい。ロータの、厳密に言えばロータのシャフトの、ボールベアリングの周りでの検知ユニットの位置決めは、モータ空間内での省スペースな位置決めという利点を有する。 In another embodiment of the motor, the detection unit annularly surrounds an axial opening of the end shield in which the upper ball bearing is held. At this time, the ball bearings may be arranged in a plane different from the second plane, particularly at least appropriately. Positioning the detection unit around the ball bearings of the rotor, strictly speaking the rotor shaft, has the advantage of space-saving positioning in the motor space.
さらに接触ユニットが、上側のボールベアリングが中で保持される、エンドシールドの軸方向の開口部を環状に取り囲むことができるのも好ましい。両方のユニットが、すなわち検知ユニットと接触ユニットが、エンドシールドの軸方向の開口部を取り囲んでいる場合、適切に寸法決めがなされれば、接触ユニットと検知ユニットの製造を1つの共通の部品から分離によって行うことができ、それによって打抜きロス材が削減される。 It is also preferred that the contact unit can annularly surround the axial opening of the end shield in which the upper ball bearing is held. If both units, i.e. the detection unit and the contact unit, surround the axial opening of the end shield, and if properly dimensioned, the contact unit and the detection unit can be manufactured from one common component. This can be done by separation, which reduces punching loss material.
モータの実施形態では、接触ユニットは、軸方向の開口部(5)が第2の平面とは異なる平面に設けられるように、エンドシールドの軸方向の開口部を環状に取り囲む。 In a motor embodiment, the contact unit annularly surrounds the axial opening of the end shield so that the axial opening (5) is provided in a plane different from the second plane.
別の実施形態では、接触ユニットはプレートの形態で、エンドシールドの第2の平面でエンドシールドの開口部に取り付けられる。そして、このとき接触ユニットはエンドシールドの軸方向の開口部を開口部形状に沿って応分に取り囲む。 In another embodiment, the contact unit is in the form of a plate and is attached to the opening of the end shield in the second plane of the end shield. Then, at this time, the contact unit appropriately surrounds the axial opening of the end shield along the opening shape.
検知ユニットは、支持部品を介してエンドシールドに取り付けられていてよい。それにより、たとえばいっそう簡易な組立を行うことができ、−必要な場合には−エンドシールドと検知ユニットとの間の電気的な絶縁も実現することができる。さらに支持部品を介して、モータのロータに対する検知ユニットの位置決めの適合化も実現することができる。 The detection unit may be attached to the end shield via a support component. Thereby, for example, a simpler assembly can be performed, and-if necessary-an electrical isolation between the end shield and the detection unit can also be achieved. Further, the positioning of the detection unit with respect to the rotor of the motor can be adapted to be adapted via the support component.
モータの好ましい実施形態では、プラスチックからなるエンドシールドは、機械的特性を改善するために、理想的にはたとえばガラス繊維によって充填物質を付与される。このことは、導電性材料の相互の絶縁を保証するとともに、エンドシールドの構成に関するデザインの自由度を高める。 In a preferred embodiment of the motor, the end shield made of plastic is ideally fed with a filler, for example by glass fiber, to improve mechanical properties. This guarantees the mutual insulation of the conductive materials and increases the degree of design freedom regarding the configuration of the end shield.
次に、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、駆動モータ1を横断面図で示している。ロータ12が、軸受13および14により支承されるシャフト10と結合されている。下側の軸受13は、駆動モータ1のハウジング15の切欠きに収容されている。上側の軸受14は、駆動モータ1のエンドシールド2の切欠き5に収容されている。シャフト10は、軸受13および14の中でその長軸10を中心として回転可能である。ロータ12を取り囲むステータ16によって、ロータ12を回転させることができる。ステータは、たとえばステータパッケージとしての積層された電気鉄板で構成されていてよい。これに加えてステータは、たとえば銅線で製作される、設計上のステータトポロジーに個数が呼応する個別巻線すなわちコイルを有することができる。さらにステータは、ステータパッケージに対してコイルを絶縁するための絶縁体と、絶縁体を有する配線板とを有することができる。配線板は個々の巻線を互いに電気的に配線して、それぞれ異なる3つの接点への相応の3相の通電(バスバー)が成立するようにする。
FIG. 1 shows the
ロータはシャフト10を包囲しており、たとえば圧着されて積層された電気鉄板(ロータパッケージ)12と、ロータパッケージの中に組み付けられた、設計上のロータトポロジーに個数が呼応する磁石(たとえば希土類磁石)とからなる。ロータは、シャフトの両側に配置された軸受13の上で回転可能なように、軸方向で固定されている。
The rotor surrounds the
ターゲット7がシャフト10および/またはロータ12と結合されて、ロータ12および/またはシャフト10とともに回転するようになっている。ターゲット7の動きを適切なセンサ3で計測することができる。このようにセンサ3により、ターゲット7を用いてロータ12の位置決定および/または回転数評価を行うことができる。ロータ12の位置決定および/または回転数評価を、モータ1の制御のために援用することができる。
The
センサ3はターゲット7と平行に保たれており、それにより、センサ3の感度のあるセンサ面がターゲット7に向かい合う。測定原理として、誘導式の測定原理を適用することができる。このときセンサ3は、少なくとも1つの励起コイルと、少なくとも1つの検知コイルとを含む。励起コイルと検知コイルは両方ともセンサ基板3に統合される。ターゲット7は、導電性である領域と、導電性でない領域とを含んでいる。さらにセンサ3は、厳密に言えばセンサ基板3は、能動的なセンサ部品と受動的なセンサ部品、たとえばセンサ基板3に裏側で取り付けられたセンサASICなどを含んでいる。
The
ターゲット7が回転すると、ターゲット7の導電性の領域が、ターゲット7の非導電性の領域と交互に、センサ3の感度のある面を通過する。それによって変化する電圧が検知コイルで誘導され、このことが信号として回転運動を特徴づける。それにより、ステータ16に対して相対的なロータ12の位置または回転速度を判定することができる。
As the
ステータ16は、ステータ16のコイルに付属し、これを電流/電圧で負荷することができ、そのようにしてモータ制御時にロータ12の運動を引き起こす、接触端子9を含んでいる。この接触端子9は、特に制御装置インターフェース6を介してモータ制御装置とも接続することができるステータ基板4と接続される。
The
ステータ基板4とセンサ基板3は、電気接続8を介して、たとえばフラットリボンケーブルを介して、互いに接続されている。
The
電気接続8を介して、たとえばフレキシブル導体を介して、センサエレクトロニクスの供給電圧が提供されて供給電流が伝送されるだけでなく、出力信号も後続の評価ユニット(たとえばECU)に伝送される。この出力信号は、使用されるASICの実施形態に応じて、アナログ信号あるいはデジタル信号であってよい。ステータ基板4とセンサ基板3は、それぞれ異なる平面に配置されている。センサ基板3は、ステータ基板4よりもロータ12の近くに配置されている。またセンサ基板3は、ステータ基板4よりもシャフト10の近くに配置されている。ステータ基板4とセンサ基板3は、いずれも図1ではエンドシールド2に取り付けられている。エンドシールド2は、上側の軸受14も保持している。プラスチックからなるエンドシールド2の場合、ステータ基板4とセンサ基板3の取付けをエンドシールドに直接行うことができる。金属からなるエンドシールド2が設けられる場合、それぞれの基板の電気部品とエンドシールド2との電気接触を防止する絶縁プレートや絶縁ディスクを介して、取付けを行うことができる。
Not only is the supply voltage of the sensor electronics provided and the supply current transmitted through the
図2は、エンドシールド2を単独で斜視図として示している。ステータ基板4とセンサ基板3とがエンドシールド2に配置される、2つの平面を見ることができる。ステータ基板4とセンサ基板3はいずれも、上側のボールベアリング14を収容することができる中央の開口部5を環状に取り囲む。さらにステータ基板4は、ステータ16のコイルを接触端子9に接触させるために接触個所を有している。
接触個所は図2には図示していないが、接触スプリングによって電気接続を成立させるために、たとえばはんだ付けされた接触パッドとして製作されていてよい。それ以外の接触方式も考えられる。
FIG. 2 shows the
Although the contact points are not shown in FIG. 2, they may be manufactured, for example, as soldered contact pads in order to establish an electrical connection by a contact spring. Other contact methods are also conceivable.
図3も、取り付けられたセンサ基板3およびステータ基板4とともに、ならびに−前述のとおり−電流供給とセンサ信号を伝送する、センサ基板3とステータ基板4との間に延びる電気接続ケーブル8とともに、エンドシールド2を示している。接続ケーブル8は、エンドシールド2の輪郭に沿って径方向rに延びている。図3に見られるとおり、ステータ基板4はエンドシールド2の対応する収容窪みに収容されている。
FIG. 3 also ends with the attached
1つの実施形態では、図4に示すようにエンドシールド2は、取付部品11によってエンドシールド2に取り付けられたセンサ基板3を含む。この実施形態は、ステータ基板4に代えて、センサ3のための端子基板4を有しており、端子基板4は、たとえばセンサAsicなどの能動的なセンサ素子を有する。ステータ配線は、本例では別の(図示しない)部品を通じて行われる。
In one embodiment, as shown in FIG. 4, the
図5は、たとえばスナップ接合を介してセンサ基板3を収容する支持部品11の変形例を示している。
FIG. 5 shows a modified example of the
図4でも図5でも、センサ基板3と端子基板4は電気接続ケーブル8と接続されている。
In both FIGS. 4 and 5, the
図6は、4つの取付部15によってセンサ基板3を支持部品11の上で保持する、支持部品11の別の実施形態を示している。
FIG. 6 shows another embodiment of the
1 モータ
2 エンドシールド
3 検知ユニット
4 接触ユニット
5 軸方向の開口部
6 制御装置端子
8 ケーブル
12 ロータ
14 ボールベアリング
16 ステータ
1
Claims (12)
検知ユニット(3)と、
接触ユニット(4)とを含み、
これら両者は前記モータ(1)のエンドシールド(2)に配置され、
前記検知ユニット(3)は前記エンドシールド(2)の第1の組付面に配置され、
前記接触ユニット(4)は前記エンドシールド(2)の第2の組付面に配置される、モータ。 In the motor (1) including the sensor structure (3, 4), the sensor structure is
Detection unit (3) and
Including the contact unit (4)
Both of these are arranged on the end shield (2) of the motor (1).
The detection unit (3) is arranged on the first assembly surface of the end shield (2).
The contact unit (4) is a motor arranged on the second assembly surface of the end shield (2).
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