内置磁性旋转传感器的马达的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种紧凑型的、生产成本低、密闭性高、旋转传感器的检测精度高的马达。对马达（10）而言，对其旋转轴（18）进行轴支撑的负载一侧轴承（13）、和负载相反一侧轴承（15）嵌入于第一负载一侧筒部（161）、和第一负载相反一侧筒部（121），磁性旋转传感器（20）的环状永磁体（24）安装于旋转轴（18）的、比负载相反一侧轴承（15）更向顶端延伸出来的部分，具有脉冲信号检测元件（22）的元件用盒子（26）嵌入在设置于负载相反一侧支架（12）的盒子用嵌合部（123），因此，该马达紧凑型、生产成本低、耐环境性高、旋转传感器的检测精度高。
【专利说明】内置磁性旋转传感器的马达
【技术领域】
[0001]本发明涉及内置磁性旋转传感器(magnetic rotating sensor)(以下有时仅称为“旋转传感器”)的马达。
【背景技术】
[0002]以往，已知:在马达的旋转轴安装环状的永磁体，用霍尔元件等脉冲信号检测元件对该永磁体的磁性检测脉冲信号，并控制旋转轴的旋转速度等，对于这样的旋转传感器有提高检测精度的需求。另一方面，对马达还有小型化、密闭性、提高维护性能、低成本化的需求，期待解决了所有这些问题的马达。对于这样的需求，此前提出过关于马达的各种改良技术，作为其一例，有专利文献1、2所示的马达。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开平7-274443号公报
[0006]专利文献2:日本实公平7-15326号公报
[0007]专利文献I公开了具有如下结构的马达:旋转轴贯通负载相反一侧支架，且安装于旋转轴的环状永磁体以与支撑负载相反一侧支架的轴承的筒部底面相邻的方式露出于从外侧凹设的凹部内；内置安装了脉冲信号检测元件的印刷基板的盖体，以不突出于其凹部外侧的方式嵌入其凹部。
[0008]若采用上述结构，能使马达的负载相反一侧支架侧的面平滑、扁平化，并且脉冲信号检测元件位于远离线圈的位置，因此，能不受线圈的旋转磁场的影响；另外，能将盖体不能摇摆地夹持、固定于负载相反一侧支架的凹部，因此在脉冲信号检测元件和永磁体之间不会产生位置偏移，从而能实现旋转传感器检测精度的提高。
[0009]专利文献2公开了具有如下结构的马达:使安装于在马达负载相反一侧轴承顶端延伸出来的旋转轴的环状永磁体，从负载相反一侧支架的开口部露出；将具备脉冲信号检测元件的盖(检测元件安装体)，安装于其开口部。
[0010]若采用上述结构，由于脉冲信号检测元件位于远离线圈的位置，因此不受线圈的旋转磁场的影响，从而能提高旋转传感器的检测精度。另外，由于是从外部用盖封闭负载相反一侧支架开口部的构造，因此无需从定子铁芯取出负载相反一侧支架，就能简便地进行脉冲信号检测元件、永磁体的更换。
【发明内容】
[0011]发明要解决的课题
[0012]然而，为了提高磁性旋转传感器的检测精度，如图7所示，需要使环状的永磁体24和脉冲信号检测元件22之间的距离A、朝向B、倾斜度C、轴向位置D (以下将它们概括起来仅称为“相对位置”)最优。换言之，需要使脉冲信号检测元件22相对于永磁体24平行且垂直地配置。但是，由于马达在驱动时产生振动，因此为了将永磁体24和脉冲信号检测元件22的相对位置维持为最优，期望作为能尽可能排除由该振动所引起的影响的结构。
[0013]此处，马达具有马达箱，马达箱通常具备筒状框架、嵌入其框架两侧开口部的支架(负载一侧支架、负载相反一侧支架)，为了减轻马达自身的振动，需要提高框架和两支架的刚性。如专利文献1、2所示，在负载相反一侧支架另行安装盖(cover)体或盖(cap)的结构的情况下，将盖体或盖安装于负载相反一侧支架时，难以将脉冲信号检测兀件和永磁体的相对位置调整为最佳状态，在这一点上，不能实现旋转传感器检测精度的提高。另外，为了减轻由马达振动所产生的影响，需要提高盖体或盖自身的刚性，或者将盖体或盖牢固地连接、固定于负载相反一侧支架。进而，通过利用用于连接、固定的构造，使轴向的尺寸变大。另外，最终盖体或盖这部分还是会增加部件数。由此，将招致生产成本的增加，不能兼顾旋转传感器检测精度的提高和生产成本的降低。另外，由于是从负载相反一侧支架的外侧安装盖体或盖的构造，因而旋转传感器的容纳部缺乏密闭性，而且欠缺防尘、防水性能。
[0014]于是，鉴于前述的现有技术的问题，本发明目的在于提供一种紧凑型、生产成本低、密闭性高的、而且旋转传感器的检测精度高的马达。
[0015]解决问题的手段
[0016]本发明通过内置有磁性旋转传感器的马达来解决了所述课题，该磁性旋转传感器具备在筒状框架的开口部中嵌入的负载一侧支架和负载相反一侧支架、脉冲信号检测元件、元件用盒子以及环状永磁体，该马达的特征在于，
[0017]在所述负载一侧支架的内侧设置有第一负载一侧筒部，在比该第一负载一侧筒部更靠外侧设置有直径小于该第一负载一侧筒部的第二负载一侧筒部，
[0018]在所述负载相反一侧支架的内侧设置有第一负载相反一侧筒部，在比该第一负载相反一侧筒部更靠外侧设置有直径小于该第一负载相反一侧筒部的第二负载相反一侧筒部，
[0019]在所述马达的旋转轴安装的负载一侧轴承和负载相反一侧轴承，以与所述第一负载一侧筒部或第一负载相反一侧筒部和所述第二负载一侧筒部或第二负载相反一侧筒部的阶梯部接触的方式，嵌入于所述第一负载一侧筒部或第一负载相反一侧筒部，
[0020]在所述第二负载相反一侧筒部的侧壁设置有用于嵌入所述元件用盒子的盒子用嵌合部，
[0021]对于所述环状永磁体，其外径小于所述第二负载相反一侧筒部的内径，并安装于所述旋转轴的、与所述负载相反一侧轴承相比延伸出来的部分。
[0022]发明的效果
[0023]根据本发明，由于是将安装有脉冲信号检测元件的元件用盒子直接安装于刚性高的负载相反一侧支架的结构，因此能尽可能地排除由马达的振动所产生的影响，另外，由于安装于旋转轴两侧的轴承，以与所述第一负载一侧筒部或第一负载相反一侧筒部和第二负载一侧筒部或第二负载相反一侧筒部的阶梯部接触的方式嵌入于第一负载一侧筒部或第一负载相反一侧筒部，因而能防止旋转轴在轴向的移动，进而防止环状永磁体在轴向的移动，从而能提高旋转传感器的检测精度。另外，由于是元件用盒子嵌入在设置于负载相反一侧支架内侧的第二负载相反一侧筒部侧壁的盒子用嵌合部的结构，因此能将旋转传感器的空间保持在最小限度，从而能使马达形成紧凑型。另外，由于不需要安装于负载相反一侧支架的盖体或盖，因此部件数少、密闭性也高，从而生产成本低，防尘、防水性能高。进而，作为磁体的负载相反一侧轴承如墙壁一样配置在环状永磁体和马达之间，因此马达的旋转磁场的影响集中于负载相反一侧轴承，从而能尽可能地减少旋转磁场对环状永磁体的影响。
[0024]另外，如果是元件用盒子和负载相反一侧轴承邻接的结构，就不仅能实现在轴向的紧凑型，还能通过负载相反一侧轴承挤压元件用盒子来防止由振动引起的元件用盒子在轴向的偏移，因而能进一步提高旋转传感器的检测精度。另外，如果是元件用盒子具有凸部、负载相反一侧支架的盒子用嵌合部具有与该凸部对应的凹部的结构，则能容易地确定元件用盒子在嵌入盒子用嵌合部时的位置，另外，能防止由振动引起的元件用盒子的偏移。另外，如果框架和两支架的嵌合部、以及旋转轴和支架之间被密封，就能进一步提高密闭性，使其成为防尘、防水性能优异的马达。
[0025]另外，通过使筒状的非磁性构件介于环状永磁体和旋转轴之间设置，能阻断由旋转轴传递至环状永磁体的微弱磁性，从而能进一步提高旋转传感器的检测精度。进而，如果采用非磁性构件在负载一侧支架侧具有凸缘部的结构，则即使环状永磁体和负载相反一侧轴承之间的距离接近，也能阻断来自负载相反一侧轴承的磁性，另外，由此，能抑制环状永磁体部分的突起，因而能实现在轴向的紧凑化。此外，也可以是凸缘部配置于负载相反一侧支架侧的结构，在该情况下，在环状永磁体和负载相反一侧轴承之间设置空隙较好。另外，为了防止环状永磁体和非磁性构件的相互间的旋转，设置防旋转单元较好。
[0026]另外，如果是使旋转轴延伸至负载相反一侧支架的外侧且安装风扇的结构，则能冷却马达，因而优选。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明的第一实施方案的纵剖面图。
[0028]图2是本发明的第一实施方案的负载相反一侧支架的侧视图。
[0029]图3是本发明的第一实施方案的负载相反一侧支架的纵剖面图。
[0030]图4是本发明的第一实施方案的放大主要部分的纵剖面图。
[0031]图5是表示本发明的环状永磁体和非磁性构件的变化的图。
[0032]图6是本发明的第二实施方案的纵剖面图。
[0033]图7是说明环状永磁体和脉冲信号检测元件的关系的图。
[0034]附图标记说明
[0035]IOUOa:马达;12、12a:负载相反一侧支架；121:第一负载相反一侧筒部；122 ?第二负载相反一侧筒部；123:盒子用嵌合部；124、125:凹部；13:负载一侧轴承；14:框架；15:负载相反一侧轴承；16:负载一侧支架；161:第一负载一侧筒部；162:第二负载一侧筒部；17:嵌合部；18、18a:旋转轴；20:磁性旋转传感器；22:脉冲信号检测元件；24、24a、24b:环状永磁体；241、241a:切口部；25、25a、25b:非磁性构件；251、251a:突起部；252、252a:卡爪；253:筒部；254:凸缘部；26:元件用盒子-,26U262:凸部；40:风扇
【具体实施方式】
[0036]参照图1-6对本发明的实施例进行说明。不过，本发明不限于该实施方案。
[0037]如图1所示，本发明的马达10具有马达箱11，该马达箱11包括筒状框架14、与框架14的开口部嵌合的负载一侧支架16、负载相反一侧支架12。利用负载一侧轴承13、和负载相反一侧轴承15对马达10的旋转轴18进行轴支撑。在负载一侧支架16的内侧设置有第一负载一侧筒部161、直径小于第一负载一侧筒部161的第二负载一侧筒部162，在负载相反一侧支架12的内侧设置有第一负载相反一侧筒部121、直径小于第一负载相反一侧筒部121内径的第二负载相反一侧筒部122。对负载一侧轴承13和负载相反一侧轴承15而言，以与第一负载一侧筒部161或第一负载相反一侧筒部121和第二负载一侧筒部162或第二负载相反一侧筒部122的阶梯部接触的方式嵌入于第一负载一侧筒部161或第一负载相反一侧筒部121。由此，能防止旋转轴18在轴向的移动，从而能防止安装于旋转轴18的环状永磁体24在轴向的移动。此外，如果将框架14和负载一侧支架16以及负载相反一侧支架12之间的嵌合部17、旋转轴18和负载一侧支架16之间密封，就能提高马达10的密闭性，从而提高防尘、防水性能。
[0038]接下来，对本发明的磁性旋转传感器20进行说明。旋转传感器20具有环状永磁体24、霍尔元件等脉冲信号检测元件22、绝缘体的元件用盒子26、以及传感器信号线28。
[0039]首先，环状永磁体24被安装于旋转轴18的、比负载相反一侧轴承15更向顶端延伸出来的部分，并且其外径小于第二负载相反一侧筒部122的内径D1。这是由于在组装马达10时，在旋转轴18安装负载相反一侧轴承15，之后安装环状永磁体24，然后，将负载相反一侧轴承15嵌入第一负载相反一侧筒部121，直至其与第一负载相反一侧筒部121和第二负载相反一侧筒部122的阶梯部连接为止，由于经过这样的工序，因此如果环状永磁体24的直径大于第二负载相反一侧筒部122的内径D1，则无法将负载相反一侧轴承15嵌入第一负载相反一侧筒部121。这样，由于作为磁体的负载相反一侧轴承15如墙壁一样配置在环状永磁体24和马达之间，因此，马达的旋转磁场(rotating magnetic field)的影响集中于负载相反一侧轴承15，从而能够尽可能地减少旋转磁场对环状永磁体24的影响。
[0040]接着，脉冲信号检测元件22被元件用盒子26覆盖，元件用盒子26嵌入在设置于图2、3所示的负载相反一侧支架12的盒子用嵌合部123。如果负载相反一侧支架12有一定厚度，则也可以将其作为能将元件用盒子26整体嵌入的盒子用嵌合部123。这样，由于是将元件用盒子26嵌入负载相反一侧支架12的结构，因而能使部件数减少，并能实现马达10在轴向的紧凑化。此时，调整元件用盒子26在盒子用嵌合部123中的安装位置，以使脉冲信号检测元件22和环状永磁体24的相对位置最优。如图4所示，能够通过在元件用盒子26与盒子用嵌合部123的接触面263涂布粘合剂，并与盒子用嵌合部123粘合，由此来固定元件用盒子26。另外，如图2至4所示，如果采用在元件用盒子26设置凸部261、262，在盒子用嵌合部123设置所对应的凹部124、125，并使这些嵌合的结构，则可以简便地确定元件用盒子26相对于盒子用嵌合部123的位置，另外，能防止由马达10振动所引起的元件用盒子26的位置偏移。进而，如图4所示，如果使负载相反一侧轴承15与元件用盒子26邻接，则能使其在轴向形成紧凑化，并能防止元件用盒子26向轴向移动。如上所述，防止环状永磁体24向轴向移动，并将元件用盒子26切实地固定于盒子用嵌合部123，由此，能将脉冲信号检测元件22和环状永磁体24的相对位置维持为最优，因此能提高旋转传感器20的检测精度。另外，为了降低由马达10的振动所产生的影响，将框架14、两支架12、16的厚度增大，并且在两支架12、16设置如图2所示的加强筋(rib)，由此能够提高框架14、两支架12、16的刚性。
[0041]图1所示的传感器信号线28向马达内部延伸，与马达的动力线同样地被引出至马达10外部。因此，能将负载相反一侧支架12侧密闭，并能提高马达10的密闭性，使其成为防尘、防水性能优异的马达。此外，如果将框架14和两支架12、16的嵌合部17密封，就能进一步提闻密闭性。
[0042]图5是表示在环状永磁体24安装了非磁性构件25时的变化的图。非磁性构件25具有筒部253，且其外表面嵌入到环状永磁体24的轴孔。旋转轴18 (省略图示)插通于筒部253。将非磁性构件25介于旋转轴18和环状永磁体24之间设置，由此能阻断由旋转轴18传递至环状永磁体24的微弱磁性，因此能进一步提高旋转传感器20的检测精度。如图5 (a)至(c)所示，如果采用用凸缘部254和卡爪252、252a夹持环状永磁体24的结构，就能防止环状永磁体24相对于非磁性构件25在轴向的移动，另外，能容易地从卡爪252、252a侧将环状永磁体24嵌入非磁性构件25。当设置凸缘部254时，如果使凸缘部254位于负载一侧支架侧16 (参照图1)，则即使环状永磁体24和负载相反一侧轴承15 (参照图1)之间的距离接近，也能阻断来自负载相反一侧轴承15的磁性，并且，由此，能抑制环状永磁体24部分向负载相反一侧支架17的方向(参照图1)的突起，因而能实现在轴向的紧凑化。此外，也可以是凸缘部254配置于负载相反一侧支架17侧的结构，在该情况下，环状永磁体24和负载相反一侧轴承15之间设置空隙较好。另外，如图5 (a)至(c)所示，环状永磁体24和非磁性构件25分别具备防旋转单元。在图5 Ca)的情况下，通过设置于环状永磁体24的、在轴向延伸的切口部241，和对应于切口部241的、设置于非磁性构件25的突起部251嵌合，由此防止环状永磁体24和非磁性构件25的相互旋转。另外，在图5 (b)的情况下，通过使设置于环状永磁体24a的、在与轴向垂直相交方向延伸的切口部241a,和对应于切口部241a的、设置于非磁性构件25的突起部251a嵌合，在图5 (c)的情况下，通过环状永磁体24b的具有两个平面242的轴孔形状，和与该轴孔形状对应的具有两个平面255的、非磁性构件25b的筒部253的外表面形状相互嵌合，由此防止环状永磁体24和非磁性构件25的相互旋转。此外，如果环状永磁体24b的轴孔形状和筒部253的外表面形状为至少具有一个平面的形状，则能防止环状永磁体24和非磁性构件25的相互旋转。这样地，如果防止环状永磁体24和非磁性构件25的相互旋转，就能进一步提高旋转传感器20的检测精度。
[0043]图6是表示本发明第二实施方案的马达IOa的图。对旋转传感器20而言，与马达10的情况相同，因此省略对该相同点的说明。马达IOa的旋转轴18a贯通负载相反一侧支架12a，并具备风扇40。因此，风扇40能向负载相反一侧支架12a和框架14送风，能够对这些进行冷却，因此能抑制马达IOa发热。另外，如果将框架14和负载相反一侧支架12a以及负载一侧支架(省略图示)的嵌合部17密封，并且在旋转轴18a和负载相反一侧支架12a以及负载一侧支架(省略图示)之间设置密封构件42而进行密封，则能提高马达IOa的密闭性，从而提高防尘、防水性能。
[0044]如上所说明的，将旋转轴的轴承，以与第一负载一侧筒部或第一负载相反一侧筒部和直径比其小的第二负载一侧筒部或第二负载相反一侧筒部之间的阶梯部接触的方式，嵌入于负载一侧支架和负载相反一侧支架的第一负载一侧筒部或第一负载相反一侧筒部，在与旋转轴的负载相反一侧轴承相比延伸出来的部分设置环状永磁体，在负载相反一侧支架嵌入具备脉冲信号检测元件的元件用盒子，利用这样的结构，能提供紧凑型的、生产成本低、耐环境性高且旋转传感器的检测精度高的马达。
【权利要求】
1.一种内置磁性旋转传感器的马达，其内置有磁性旋转传感器，该磁性旋转传感器具备在筒状框架的开口部中嵌入的负载一侧支架和负载相反一侧支架、脉冲信号检测元件、元件用盒子以及环状永磁体，该马达的特征在于， 在所述负载一侧支架的内侧设置有第一负载一侧筒部，在比该第一负载一侧筒部更靠外侧设置有直径小于该第一负载一侧筒部的第二负载一侧筒部， 在所述负载相反一侧支架的内侧设置有第一负载相反一侧筒部，在比该第一负载相反一侧筒部更靠外侧设置有直径小于该第一负载相反一侧筒部的第二负载相反一侧筒部，在所述马达的旋转轴安装的负载一侧轴承和负载相反一侧轴承，以与所述第一负载一侧筒部或第一负载相反一侧筒部和所述第二负载一侧筒部或第二负载相反一侧筒部的阶梯部接触的方式，嵌入于所述第一负载一侧筒部或第一负载相反一侧筒部， 在所述第二负载相反一侧筒部的侧壁设置有用于嵌入所述元件用盒子的盒子用嵌合部， 对于所述环状永磁体，其外径小于所述第二负载相反一侧筒部的内径，并安装于所述旋转轴的、与所述负载相反一侧轴承相比延伸出来的部分。
2.权利要求1所述的内置磁性旋转传感器的马达，其中， 所述元件用盒子和所述负载相反一侧轴承邻接。
3.权利要求1或2所述的内置磁性旋转传感器的马达，其中， 所述元件用盒子具有凸部，所述盒子用嵌合部具有与所述凸部对应的凹部。
4.权利要求1至3中任一项所述的内置磁性旋转传感器的马达，其中， 所述环状永磁体经由筒状的非磁性构件安装于所述旋转轴。
5.权利要求4所述的内置磁性旋转传感器的马达，其中， 所述非磁性构件在所述负载一侧支架侧具有凸缘部。
6.权利要求4或5所述的内置磁性旋转传感器的马达，其具有所述环状永磁体和非磁性构件的防旋转单元。
7.权利要求6所述的内置磁性旋转传感器的马达，其中， 所述防旋转单元是设置于所述环状永磁体的切口部、和与该切口部对应的设置于所述非磁性构件的突起部。
8.权利要求6所述的内置磁性旋转传感器的马达，其中， 所述非磁性构件的筒部外表面嵌入于所述环状永磁体的轴孔， 所述防旋转单元是所述环状永磁体的至少具有一个平面的轴孔形状、和与该轴孔形状对应的所述非磁性构件的筒部的外表面形状。
9.权利要求1至8中任一项所述的内置磁性旋转传感器的马达，其中， 所述旋转轴贯通所述负载相反一侧支架，并具备风扇。
10.权利要求1至8中任一项所述的内置磁性旋转传感器的马达，其中， 将所述框架和所述负载一侧支架以及负载相反一侧支架的嵌合部密封，且所述旋转轴和所述负载一侧支架之间被密封。
11.权利要求9所述的内置磁性旋转传感器的马达，其中， 所述旋转轴和负载相反一侧支架之间被密封，且所述旋转轴和所述负载一侧支架以及所述负载相反一侧支架之间被密封。
【文档编号】H02K29/00GK103683788SQ201310388360
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2012年9月21日
【发明者】中川宽之, 宫古道雄 申请人:株式会社椿E&M