內置磁性旋轉傳感器的馬達的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種緊湊型的、生產成本低、密閉性高、旋轉傳感器的檢測精度高的馬達。對馬達（10）而言，對其旋轉軸（18）進行軸支撐的負載一側軸承（13）、和負載相反一側軸承（15）嵌入于第一負載一側筒部（161）、和第一負載相反一側筒部（121），磁性旋轉傳感器（20）的環(huán)狀永磁體（24）安裝于旋轉軸（18）的、比負載相反一側軸承（15）更向頂端延伸出來的部分，具有脈沖信號檢測元件（22）的元件用盒子（26）嵌入在設置于負載相反一側支架（12）的盒子用嵌合部（123），因此，該馬達緊湊型、生產成本低、耐環(huán)境性高、旋轉傳感器的檢測精度高。
【專利說明】內置磁性旋轉傳感器的馬達
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及內置磁性旋轉傳感器(magnetic rotating sensor)(以下有時僅稱為“旋轉傳感器”)的馬達。
【背景技術】
[0002]以往，已知:在馬達的旋轉軸安裝環(huán)狀的永磁體，用霍爾元件等脈沖信號檢測元件對該永磁體的磁性檢測脈沖信號，并控制旋轉軸的旋轉速度等，對于這樣的旋轉傳感器有提高檢測精度的需求。另一方面，對馬達還有小型化、密閉性、提高維護性能、低成本化的需求，期待解決了所有這些問題的馬達。對于這樣的需求，此前提出過關于馬達的各種改良技術，作為其一例，有專利文獻1、2所示的馬達。
[0003]現(xiàn)有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開平7-274443號公報
[0006]專利文獻2:日本實公平7-15326號公報
[0007]專利文獻I公開了具有如下結構的馬達:旋轉軸貫通負載相反一側支架，且安裝于旋轉軸的環(huán)狀永磁體以與支撐負載相反一側支架的軸承的筒部底面相鄰的方式露出于從外側凹設的凹部內；內置安裝了脈沖信號檢測元件的印刷基板的蓋體，以不突出于其凹部外側的方式嵌入其凹部。
[0008]若采用上述結構，能使馬達的負載相反一側支架側的面平滑、扁平化，并且脈沖信號檢測元件位于遠離線圈的位置，因此，能不受線圈的旋轉磁場的影響；另外，能將蓋體不能搖擺地夾持、固定于負載相反一側支架的凹部，因此在脈沖信號檢測元件和永磁體之間不會產生位置偏移，從而能實現(xiàn)旋轉傳感器檢測精度的提高。
[0009]專利文獻2公開了具有如下結構的馬達:使安裝于在馬達負載相反一側軸承頂端延伸出來的旋轉軸的環(huán)狀永磁體，從負載相反一側支架的開口部露出；將具備脈沖信號檢測元件的蓋(檢測元件安裝體)，安裝于其開口部。
[0010]若采用上述結構，由于脈沖信號檢測元件位于遠離線圈的位置，因此不受線圈的旋轉磁場的影響，從而能提高旋轉傳感器的檢測精度。另外，由于是從外部用蓋封閉負載相反一側支架開口部的構造，因此無需從定子鐵芯取出負載相反一側支架，就能簡便地進行脈沖信號檢測元件、永磁體的更換。
【發(fā)明內容】
[0011]發(fā)明要解決的課題
[0012]然而，為了提高磁性旋轉傳感器的檢測精度，如圖7所示，需要使環(huán)狀的永磁體24和脈沖信號檢測元件22之間的距離A、朝向B、傾斜度C、軸向位置D (以下將它們概括起來僅稱為“相對位置”)最優(yōu)。換言之，需要使脈沖信號檢測元件22相對于永磁體24平行且垂直地配置。但是，由于馬達在驅動時產生振動，因此為了將永磁體24和脈沖信號檢測元件22的相對位置維持為最優(yōu)，期望作為能盡可能排除由該振動所引起的影響的結構。
[0013]此處，馬達具有馬達箱，馬達箱通常具備筒狀框架、嵌入其框架兩側開口部的支架(負載一側支架、負載相反一側支架)，為了減輕馬達自身的振動，需要提高框架和兩支架的剛性。如專利文獻1、2所示，在負載相反一側支架另行安裝蓋(cover)體或蓋(cap)的結構的情況下，將蓋體或蓋安裝于負載相反一側支架時，難以將脈沖信號檢測兀件和永磁體的相對位置調整為最佳狀態(tài)，在這一點上，不能實現(xiàn)旋轉傳感器檢測精度的提高。另外，為了減輕由馬達振動所產生的影響，需要提高蓋體或蓋自身的剛性，或者將蓋體或蓋牢固地連接、固定于負載相反一側支架。進而，通過利用用于連接、固定的構造，使軸向的尺寸變大。另外，最終蓋體或蓋這部分還是會增加部件數(shù)。由此，將招致生產成本的增加，不能兼顧旋轉傳感器檢測精度的提高和生產成本的降低。另外，由于是從負載相反一側支架的外側安裝蓋體或蓋的構造，因而旋轉傳感器的容納部缺乏密閉性，而且欠缺防塵、防水性能。
[0014]于是，鑒于前述的現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明目的在于提供一種緊湊型、生產成本低、密閉性高的、而且旋轉傳感器的檢測精度高的馬達。
[0015]解決問題的手段
[0016]本發(fā)明通過內置有磁性旋轉傳感器的馬達來解決了所述課題，該磁性旋轉傳感器具備在筒狀框架的開口部中嵌入的負載一側支架和負載相反一側支架、脈沖信號檢測元件、元件用盒子以及環(huán)狀永磁體，該馬達的特征在于，
[0017]在所述負載一側支架的內側設置有第一負載一側筒部，在比該第一負載一側筒部更靠外側設置有直徑小于該第一負載一側筒部的第二負載一側筒部，
[0018]在所述負載相反一側支架的內側設置有第一負載相反一側筒部，在比該第一負載相反一側筒部更靠外側設置有直徑小于該第一負載相反一側筒部的第二負載相反一側筒部，
[0019]在所述馬達的旋轉軸安裝的負載一側軸承和負載相反一側軸承，以與所述第一負載一側筒部或第一負載相反一側筒部和所述第二負載一側筒部或第二負載相反一側筒部的階梯部接觸的方式，嵌入于所述第一負載一側筒部或第一負載相反一側筒部，
[0020]在所述第二負載相反一側筒部的側壁設置有用于嵌入所述元件用盒子的盒子用嵌合部，
[0021]對于所述環(huán)狀永磁體，其外徑小于所述第二負載相反一側筒部的內徑，并安裝于所述旋轉軸的、與所述負載相反一側軸承相比延伸出來的部分。
[0022]發(fā)明的效果
[0023]根據本發(fā)明，由于是將安裝有脈沖信號檢測元件的元件用盒子直接安裝于剛性高的負載相反一側支架的結構，因此能盡可能地排除由馬達的振動所產生的影響，另外，由于安裝于旋轉軸兩側的軸承，以與所述第一負載一側筒部或第一負載相反一側筒部和第二負載一側筒部或第二負載相反一側筒部的階梯部接觸的方式嵌入于第一負載一側筒部或第一負載相反一側筒部，因而能防止旋轉軸在軸向的移動，進而防止環(huán)狀永磁體在軸向的移動，從而能提高旋轉傳感器的檢測精度。另外，由于是元件用盒子嵌入在設置于負載相反一側支架內側的第二負載相反一側筒部側壁的盒子用嵌合部的結構，因此能將旋轉傳感器的空間保持在最小限度，從而能使馬達形成緊湊型。另外，由于不需要安裝于負載相反一側支架的蓋體或蓋，因此部件數(shù)少、密閉性也高，從而生產成本低，防塵、防水性能高。進而，作為磁體的負載相反一側軸承如墻壁一樣配置在環(huán)狀永磁體和馬達之間，因此馬達的旋轉磁場的影響集中于負載相反一側軸承，從而能盡可能地減少旋轉磁場對環(huán)狀永磁體的影響。
[0024]另外，如果是元件用盒子和負載相反一側軸承鄰接的結構，就不僅能實現(xiàn)在軸向的緊湊型，還能通過負載相反一側軸承擠壓元件用盒子來防止由振動引起的元件用盒子在軸向的偏移，因而能進一步提高旋轉傳感器的檢測精度。另外，如果是元件用盒子具有凸部、負載相反一側支架的盒子用嵌合部具有與該凸部對應的凹部的結構，則能容易地確定元件用盒子在嵌入盒子用嵌合部時的位置，另外，能防止由振動引起的元件用盒子的偏移。另外，如果框架和兩支架的嵌合部、以及旋轉軸和支架之間被密封，就能進一步提高密閉性，使其成為防塵、防水性能優(yōu)異的馬達。
[0025]另外，通過使筒狀的非磁性構件介于環(huán)狀永磁體和旋轉軸之間設置，能阻斷由旋轉軸傳遞至環(huán)狀永磁體的微弱磁性，從而能進一步提高旋轉傳感器的檢測精度。進而，如果采用非磁性構件在負載一側支架側具有凸緣部的結構，則即使環(huán)狀永磁體和負載相反一側軸承之間的距離接近，也能阻斷來自負載相反一側軸承的磁性，另外，由此，能抑制環(huán)狀永磁體部分的突起，因而能實現(xiàn)在軸向的緊湊化。此外，也可以是凸緣部配置于負載相反一側支架側的結構，在該情況下，在環(huán)狀永磁體和負載相反一側軸承之間設置空隙較好。另外，為了防止環(huán)狀永磁體和非磁性構件的相互間的旋轉，設置防旋轉單元較好。
[0026]另外，如果是使旋轉軸延伸至負載相反一側支架的外側且安裝風扇的結構，則能冷卻馬達，因而優(yōu)選。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的第一實施方案的縱剖面圖。
[0028]圖2是本發(fā)明的第一實施方案的負載相反一側支架的側視圖。
[0029]圖3是本發(fā)明的第一實施方案的負載相反一側支架的縱剖面圖。
[0030]圖4是本發(fā)明的第一實施方案的放大主要部分的縱剖面圖。
[0031]圖5是表示本發(fā)明的環(huán)狀永磁體和非磁性構件的變化的圖。
[0032]圖6是本發(fā)明的第二實施方案的縱剖面圖。
[0033]圖7是說明環(huán)狀永磁體和脈沖信號檢測元件的關系的圖。
[0034]附圖標記說明
[0035]IOUOa:馬達;12、12a:負載相反一側支架；121:第一負載相反一側筒部；122 ?第二負載相反一側筒部；123:盒子用嵌合部；124、125:凹部；13:負載一側軸承；14:框架；15:負載相反一側軸承；16:負載一側支架；161:第一負載一側筒部；162:第二負載一側筒部；17:嵌合部；18、18a:旋轉軸；20:磁性旋轉傳感器；22:脈沖信號檢測元件；24、24a、24b:環(huán)狀永磁體；241、241a:切口部；25、25a、25b:非磁性構件；251、251a:突起部；252、252a:卡爪；253:筒部；254:凸緣部；26:元件用盒子-,26U262:凸部；40:風扇
【具體實施方式】
[0036]參照圖1-6對本發(fā)明的實施例進行說明。不過，本發(fā)明不限于該實施方案。
[0037]如圖1所示，本發(fā)明的馬達10具有馬達箱11，該馬達箱11包括筒狀框架14、與框架14的開口部嵌合的負載一側支架16、負載相反一側支架12。利用負載一側軸承13、和負載相反一側軸承15對馬達10的旋轉軸18進行軸支撐。在負載一側支架16的內側設置有第一負載一側筒部161、直徑小于第一負載一側筒部161的第二負載一側筒部162，在負載相反一側支架12的內側設置有第一負載相反一側筒部121、直徑小于第一負載相反一側筒部121內徑的第二負載相反一側筒部122。對負載一側軸承13和負載相反一側軸承15而言，以與第一負載一側筒部161或第一負載相反一側筒部121和第二負載一側筒部162或第二負載相反一側筒部122的階梯部接觸的方式嵌入于第一負載一側筒部161或第一負載相反一側筒部121。由此，能防止旋轉軸18在軸向的移動，從而能防止安裝于旋轉軸18的環(huán)狀永磁體24在軸向的移動。此外，如果將框架14和負載一側支架16以及負載相反一側支架12之間的嵌合部17、旋轉軸18和負載一側支架16之間密封，就能提高馬達10的密閉性，從而提高防塵、防水性能。
[0038]接下來，對本發(fā)明的磁性旋轉傳感器20進行說明。旋轉傳感器20具有環(huán)狀永磁體24、霍爾元件等脈沖信號檢測元件22、絕緣體的元件用盒子26、以及傳感器信號線28。
[0039]首先，環(huán)狀永磁體24被安裝于旋轉軸18的、比負載相反一側軸承15更向頂端延伸出來的部分，并且其外徑小于第二負載相反一側筒部122的內徑D1。這是由于在組裝馬達10時，在旋轉軸18安裝負載相反一側軸承15，之后安裝環(huán)狀永磁體24，然后，將負載相反一側軸承15嵌入第一負載相反一側筒部121，直至其與第一負載相反一側筒部121和第二負載相反一側筒部122的階梯部連接為止，由于經過這樣的工序，因此如果環(huán)狀永磁體24的直徑大于第二負載相反一側筒部122的內徑D1，則無法將負載相反一側軸承15嵌入第一負載相反一側筒部121。這樣，由于作為磁體的負載相反一側軸承15如墻壁一樣配置在環(huán)狀永磁體24和馬達之間，因此，馬達的旋轉磁場(rotating magnetic field)的影響集中于負載相反一側軸承15，從而能夠盡可能地減少旋轉磁場對環(huán)狀永磁體24的影響。
[0040]接著，脈沖信號檢測元件22被元件用盒子26覆蓋，元件用盒子26嵌入在設置于圖2、3所示的負載相反一側支架12的盒子用嵌合部123。如果負載相反一側支架12有一定厚度，則也可以將其作為能將元件用盒子26整體嵌入的盒子用嵌合部123。這樣，由于是將元件用盒子26嵌入負載相反一側支架12的結構，因而能使部件數(shù)減少，并能實現(xiàn)馬達10在軸向的緊湊化。此時，調整元件用盒子26在盒子用嵌合部123中的安裝位置，以使脈沖信號檢測元件22和環(huán)狀永磁體24的相對位置最優(yōu)。如圖4所示，能夠通過在元件用盒子26與盒子用嵌合部123的接觸面263涂布粘合劑，并與盒子用嵌合部123粘合，由此來固定元件用盒子26。另外，如圖2至4所示，如果采用在元件用盒子26設置凸部261、262，在盒子用嵌合部123設置所對應的凹部124、125，并使這些嵌合的結構，則可以簡便地確定元件用盒子26相對于盒子用嵌合部123的位置，另外，能防止由馬達10振動所引起的元件用盒子26的位置偏移。進而，如圖4所示，如果使負載相反一側軸承15與元件用盒子26鄰接，則能使其在軸向形成緊湊化，并能防止元件用盒子26向軸向移動。如上所述，防止環(huán)狀永磁體24向軸向移動，并將元件用盒子26切實地固定于盒子用嵌合部123，由此，能將脈沖信號檢測元件22和環(huán)狀永磁體24的相對位置維持為最優(yōu)，因此能提高旋轉傳感器20的檢測精度。另外，為了降低由馬達10的振動所產生的影響，將框架14、兩支架12、16的厚度增大，并且在兩支架12、16設置如圖2所示的加強筋(rib)，由此能夠提高框架14、兩支架12、16的剛性。
[0041]圖1所示的傳感器信號線28向馬達內部延伸，與馬達的動力線同樣地被引出至馬達10外部。因此，能將負載相反一側支架12側密閉，并能提高馬達10的密閉性，使其成為防塵、防水性能優(yōu)異的馬達。此外，如果將框架14和兩支架12、16的嵌合部17密封，就能進一步提聞密閉性。
[0042]圖5是表示在環(huán)狀永磁體24安裝了非磁性構件25時的變化的圖。非磁性構件25具有筒部253，且其外表面嵌入到環(huán)狀永磁體24的軸孔。旋轉軸18 (省略圖示)插通于筒部253。將非磁性構件25介于旋轉軸18和環(huán)狀永磁體24之間設置，由此能阻斷由旋轉軸18傳遞至環(huán)狀永磁體24的微弱磁性，因此能進一步提高旋轉傳感器20的檢測精度。如圖5 (a)至(c)所示，如果采用用凸緣部254和卡爪252、252a夾持環(huán)狀永磁體24的結構，就能防止環(huán)狀永磁體24相對于非磁性構件25在軸向的移動，另外，能容易地從卡爪252、252a側將環(huán)狀永磁體24嵌入非磁性構件25。當設置凸緣部254時，如果使凸緣部254位于負載一側支架側16 (參照圖1)，則即使環(huán)狀永磁體24和負載相反一側軸承15 (參照圖1)之間的距離接近，也能阻斷來自負載相反一側軸承15的磁性，并且，由此，能抑制環(huán)狀永磁體24部分向負載相反一側支架17的方向(參照圖1)的突起，因而能實現(xiàn)在軸向的緊湊化。此外，也可以是凸緣部254配置于負載相反一側支架17側的結構，在該情況下，環(huán)狀永磁體24和負載相反一側軸承15之間設置空隙較好。另外，如圖5 (a)至(c)所示，環(huán)狀永磁體24和非磁性構件25分別具備防旋轉單元。在圖5 Ca)的情況下，通過設置于環(huán)狀永磁體24的、在軸向延伸的切口部241，和對應于切口部241的、設置于非磁性構件25的突起部251嵌合，由此防止環(huán)狀永磁體24和非磁性構件25的相互旋轉。另外，在圖5 (b)的情況下，通過使設置于環(huán)狀永磁體24a的、在與軸向垂直相交方向延伸的切口部241a,和對應于切口部241a的、設置于非磁性構件25的突起部251a嵌合，在圖5 (c)的情況下，通過環(huán)狀永磁體24b的具有兩個平面242的軸孔形狀，和與該軸孔形狀對應的具有兩個平面255的、非磁性構件25b的筒部253的外表面形狀相互嵌合，由此防止環(huán)狀永磁體24和非磁性構件25的相互旋轉。此外，如果環(huán)狀永磁體24b的軸孔形狀和筒部253的外表面形狀為至少具有一個平面的形狀，則能防止環(huán)狀永磁體24和非磁性構件25的相互旋轉。這樣地，如果防止環(huán)狀永磁體24和非磁性構件25的相互旋轉，就能進一步提高旋轉傳感器20的檢測精度。
[0043]圖6是表示本發(fā)明第二實施方案的馬達IOa的圖。對旋轉傳感器20而言，與馬達10的情況相同，因此省略對該相同點的說明。馬達IOa的旋轉軸18a貫通負載相反一側支架12a，并具備風扇40。因此，風扇40能向負載相反一側支架12a和框架14送風，能夠對這些進行冷卻，因此能抑制馬達IOa發(fā)熱。另外，如果將框架14和負載相反一側支架12a以及負載一側支架(省略圖示)的嵌合部17密封，并且在旋轉軸18a和負載相反一側支架12a以及負載一側支架(省略圖示)之間設置密封構件42而進行密封，則能提高馬達IOa的密閉性，從而提高防塵、防水性能。
[0044]如上所說明的，將旋轉軸的軸承，以與第一負載一側筒部或第一負載相反一側筒部和直徑比其小的第二負載一側筒部或第二負載相反一側筒部之間的階梯部接觸的方式，嵌入于負載一側支架和負載相反一側支架的第一負載一側筒部或第一負載相反一側筒部，在與旋轉軸的負載相反一側軸承相比延伸出來的部分設置環(huán)狀永磁體，在負載相反一側支架嵌入具備脈沖信號檢測元件的元件用盒子，利用這樣的結構，能提供緊湊型的、生產成本低、耐環(huán)境性高且旋轉傳感器的檢測精度高的馬達。
【權利要求】
1.一種內置磁性旋轉傳感器的馬達，其內置有磁性旋轉傳感器，該磁性旋轉傳感器具備在筒狀框架的開口部中嵌入的負載一側支架和負載相反一側支架、脈沖信號檢測元件、元件用盒子以及環(huán)狀永磁體，該馬達的特征在于， 在所述負載一側支架的內側設置有第一負載一側筒部，在比該第一負載一側筒部更靠外側設置有直徑小于該第一負載一側筒部的第二負載一側筒部， 在所述負載相反一側支架的內側設置有第一負載相反一側筒部，在比該第一負載相反一側筒部更靠外側設置有直徑小于該第一負載相反一側筒部的第二負載相反一側筒部，在所述馬達的旋轉軸安裝的負載一側軸承和負載相反一側軸承，以與所述第一負載一側筒部或第一負載相反一側筒部和所述第二負載一側筒部或第二負載相反一側筒部的階梯部接觸的方式，嵌入于所述第一負載一側筒部或第一負載相反一側筒部， 在所述第二負載相反一側筒部的側壁設置有用于嵌入所述元件用盒子的盒子用嵌合部， 對于所述環(huán)狀永磁體，其外徑小于所述第二負載相反一側筒部的內徑，并安裝于所述旋轉軸的、與所述負載相反一側軸承相比延伸出來的部分。
2.權利要求1所述的內置磁性旋轉傳感器的馬達，其中， 所述元件用盒子和所述負載相反一側軸承鄰接。
3.權利要求1或2所述的內置磁性旋轉傳感器的馬達，其中， 所述元件用盒子具有凸部，所述盒子用嵌合部具有與所述凸部對應的凹部。
4.權利要求1至3中任一項所述的內置磁性旋轉傳感器的馬達，其中， 所述環(huán)狀永磁體經由筒狀的非磁性構件安裝于所述旋轉軸。
5.權利要求4所述的內置磁性旋轉傳感器的馬達，其中， 所述非磁性構件在所述負載一側支架側具有凸緣部。
6.權利要求4或5所述的內置磁性旋轉傳感器的馬達，其具有所述環(huán)狀永磁體和非磁性構件的防旋轉單元。
7.權利要求6所述的內置磁性旋轉傳感器的馬達，其中， 所述防旋轉單元是設置于所述環(huán)狀永磁體的切口部、和與該切口部對應的設置于所述非磁性構件的突起部。
8.權利要求6所述的內置磁性旋轉傳感器的馬達，其中， 所述非磁性構件的筒部外表面嵌入于所述環(huán)狀永磁體的軸孔， 所述防旋轉單元是所述環(huán)狀永磁體的至少具有一個平面的軸孔形狀、和與該軸孔形狀對應的所述非磁性構件的筒部的外表面形狀。
9.權利要求1至8中任一項所述的內置磁性旋轉傳感器的馬達，其中， 所述旋轉軸貫通所述負載相反一側支架，并具備風扇。
10.權利要求1至8中任一項所述的內置磁性旋轉傳感器的馬達，其中， 將所述框架和所述負載一側支架以及負載相反一側支架的嵌合部密封，且所述旋轉軸和所述負載一側支架之間被密封。
11.權利要求9所述的內置磁性旋轉傳感器的馬達，其中， 所述旋轉軸和負載相反一側支架之間被密封，且所述旋轉軸和所述負載一側支架以及所述負載相反一側支架之間被密封。
【文檔編號】H02K29/00GK103683788SQ201310388360
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權日:2012年9月21日
【發(fā)明者】中川寬之, 宮古道雄 申請人:株式會社椿E&M