专利名称：电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机，更详细而言，涉及一种电动机的结构。
背景技术：
一般而言，在电动机中，在沿着电动机轴线方向延伸的筒状的电动机外壳的内侧固定有筒状的定子，在上述定子的内侧以能旋转的方式配置有包括旋转输出轴的转子。另夕卜，为构成对旋转输出轴的转速、角度位置等进行检测的编码器，提出了以下结构在旋转输出轴的端部安装环状的传感器磁体，另一方面，使旋转输出轴的端部贯穿形成于传感器基板的孔，以使设于传感器基板的感磁元件与传感器磁体相对向(参照专利文献1)。专利文献1 日本专利特开2009-290915号公报然而，在专利文献1所记载的结构中，由于使用形成有孔的特殊的基板作为传感器基板，因此存在传感器基板的成本升高并对传感器基板上的配线、电子零件的布局产生很大的限制这样的问题。另外，在专利文献1所记载的结构中，由于需采用在端板上固定支承基板并利用上述支承基板对传感器基板进行支承的结构，因此还存在为固定传感器基板而很费工夫这样的问题。此外，由于在比传感器磁体更靠轴端侧的位置设有轴承，因此，当欲对传感器磁体及感磁元件进行电磁屏蔽时，需采用在包括轴承的较大范围内用屏蔽构件进行覆盖的结构，从而存在轴端侧大型化这样的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题而作，其技术问题在于提供一种能以简单的结构配置传感器磁体及感磁元件并能以简单的结构对传感器磁体及感磁元件进行电磁屏蔽的电动机。为解决上述技术问题，本发明的电动机具有筒状的电动机外壳，该电动机外壳在电动机轴线方向上延伸；筒状的定子，该定子固定于上述电动机外壳的内侧；以及转子，该转子以能旋转的方式设置在上述定子的内侧，并具有旋转输出轴，其特征是，具有传感器磁体，该传感器磁体保持于上述旋转输出轴的上述电动机轴线方向上的一侧的端部；传感器基板，该传感器基板在上述电动机轴线方向上的另一侧的表面上包括感磁元件，该感磁元件在上述电动机轴线方向上的一侧与上述传感器磁体相对向；以及基板保持件，该基板保持件以在上述电动机轴线方向上的一侧固定有上述传感器基板的状态固定于上述电动机外壳的端部，并在沿着电动机轴线方向与上述感磁元件重叠的部分包括开口部，上述基板保持件由磁性金属构成，上述基板保持件包括筒状的屏蔽部，该屏蔽部从上述开口部的内周缘朝上述电动机轴线方向上的另一侧突出，并在径向外侧覆盖上述传感器磁体及上述感磁元件。在本发明中，由固定于旋转输出轴的电动机轴线方向上的一侧的端部的传感器磁体和与传感器磁体相对向的感磁元件构成对转子的转速、角度位置进行检测的编码器。在此，感磁元件设于传感器基板的电动机轴线方向上的另一侧的表面，该传感器基板位于比旋转输出轴更靠电动机轴线方向上的一侧的位置。因此，在传感器基板上，即便不设置供旋转输出轴贯穿的孔，也可实现使传感器磁体与感磁元件在电动机轴线方向上相对向等，能以简单的结构来配置传感器磁体及感磁元件。另外，在本发明中，传感器基板固定于基板保持件的电动机轴线方向上的一侧，在上述结构的情况下，从电动机轴线方向上的一侧朝另一侧依次配置有传感器基板、基板保持件及传感器磁体，但在基板保持件的沿着电动机轴线方向与感磁元件重叠的部分设有开口部。因此，能使感磁元件与传感器磁体直接相对向。 另外，基板保持件由磁性金属构成，在上述基板保持件上设有筒状的屏蔽部，该屏蔽部从开口部的内周缘朝电动机轴线方向上的另一侧突出，并在径向外侧覆盖传感器磁体及感磁元件。因此，能利用无需使用其它屏蔽构件覆盖配置有传感器磁体及感磁元件的部分等简单的结构来对传感器磁体及感磁元件进行电磁屏蔽。在本发明中，能采用以下结构上述基板保持件包括环状凸缘部，该环状凸缘部固定于上述电动机外壳的端部；外侧筒部，该外侧筒部从上述环状凸缘部的内周缘朝上述电动机轴线方向上的一侧突出；环状底板部，该环状底板部从上述外侧筒部的前端部朝径向内侧弯曲；以及内侧筒部，该内侧筒部从上述环状底板部的内周缘朝电动机轴线方向上的另一侧突出，在上述环状底板部的上述电动机轴线方向上的一侧的表面固定有上述传感器基板，由上述内侧筒部构成上述筒状屏蔽部。在本发明中，较为理想的是，在上述传感器基板中，在以下位置上，于周向的多个部位形成有通孔，上述位置在径向外侧与沿着上述电动机轴线方向同上述转子的外周面重叠的位置接触。在上述结构的情况下，在电动机的制造工序中，若使定位销贯穿传感器基板的通孔，并在定位销与转子的外周面接触这样的位置配置传感器基板，则能正确地对旋转输出轴和传感器基板进行定位。因此，能高精度地对固定于旋转输出轴的传感器磁体和设于传感器基板的感磁元件进行对位。在本发明中，能采用以下结构上述传感器磁体在周向上设置有一个S极和一个N 极，上述传感器基板至少在沿上述电动机轴线方向与上述传感器磁体重叠的位置包括磁阻元件以作为上述感磁元件。根据上述结构，能以简单的结构对转子的转速、角度位置进行检测。在本发明中，能采用以下结构上述传感器磁体呈圆盘形状并固接于上述旋转输出轴的上述电动机轴线方向上的一侧的端面。在本发明中，较为理想的是，在上述旋转输出轴的上述电动机轴线方向上的一侧的端部固接有直径比该端部的直径大的磁体保持件，上述传感器磁体通过该磁体保持件保持于上述旋转输出轴的端部。根据上述结构，即便在旋转输出轴较细的情况下，也能将直径较大的传感器磁体固定于旋转输出轴上。在该情况下，能采用以下结构上述传感器磁体呈圆盘形状并固接于上述磁体保持件的上述电动机轴线方向上的一侧的端面。此外，较为理想的是，上述磁体保持件包括 嵌入上述旋转输出轴的端部的筒状本体部；以及在上述筒状本体部的一侧的端部直径扩大的圆盘状的磁体保持部，在上述磁体保持部的一侧的端面上形成有凹部，上述传感器磁体在嵌入上述凹部的状态下固定于上述磁体保持件。在本发明中，较为理想的是，在上述基板保持件与上述传感器基板之间配置有绝缘性的隔板。根据上述结构，即便将基板保持件设为磁性金属制，也能可靠地进行基板保持件与传感器基板的绝缘。
在本发明中，较为理想的是，对上述定子供电的供电线及与上述传感器基板电连接的传感器输出线的以下部分固定于上述电动机的外壳，上述部分是指在周向的同一角度方向上沿上述电动机外壳的外周面朝上述电动机轴线方向的另一侧延伸的部分。根据上述结构，能高效率地对供电线及传感器输出线进行电连接作业。另外，在本发明中，较为理想的是，在上述电动机外壳上形成有朝径向外侧突出的突出部，上述突出部沿着上述电动机外壳的外周面延伸，并在上述突出部与上述电动机外壳的外周面之间空开间隙，上述供电线在上述间隙中沿着上述电动机外壳的外周面延伸。 此外，较为理想的是，上述供电线和上述传感器输出线的朝上述电动机轴线方向上的另一侧延伸的部分被固定件固定于上述突出部。在本发明中，能采用以下结构上述电动机外壳包括筒状壳体，在该筒状壳体的内侧嵌入有上述定子；第一轴承保持件，该第一轴承保持件于在上述电动机轴线方向上的一侧与上述筒状壳体相邻的位置同上述筒状壳体连接，并保持第一轴承，该第一轴承将上述旋转输出轴支承成能旋转；以及第二轴承保持件，该第二轴承保持件于在上述电动机轴线方向上的另一侧与上述筒状壳体相邻的位置同上述筒状壳体连接，并保持第二轴承，该第二轴承将上述旋转输出轴支承成能旋转，上述基板保持件固定于上述第一轴承保持件。在本发明中，较为理想的是，上述筒状壳体由铁类金属构成，上述第二轴承保持件由热传导率比上述筒状壳体的材料的热传导率高的金属材料构成，上述第二轴承保持件包括内侧嵌合有上述定子的筒部。根据上述结构，由于定子与第二轴承保持件直接接触，因此能高效率地将定子中产生的热量释放至第二轴承保持件。在本发明中，在旋转输出轴的电动机轴线方向上的一侧的端部设有传感器磁体， 另一方面，感磁元件设于传感器基板的电动机轴线方向上的另一侧的表面，该传感器基板位于比旋转输出轴更靠电动机轴线方向上的一侧的位置。因此，在传感器基板上，即便不设置供旋转输出轴贯穿的孔，也可实现使传感器磁体与感磁元件在电动机轴线方向上相对向等，能以简单的结构来配置传感器磁体及感磁元件。另外，在本发明中，从电动机轴线方向上的一侧朝另一侧依次配置有传感器基板、基板保持件及传感器磁体，但在基板保持件的沿着电动机轴线方向与感磁元件重叠的部分设有开口部。因此，能使感磁元件与传感器磁体直接相对向。另外，基板保持件由磁性金属构成，在上述基板保持件上设有筒状的屏蔽部，该屏蔽部从开口部的内周缘朝电动机轴线方向上的另一侧突出，并在径向外侧覆盖传感器磁体及感磁元件。因此，能利用无需使用其它屏蔽构件覆盖配置有传感器磁体及感磁元件的部分等简单的结构来对传感器磁体及感磁元件进行电磁屏蔽。
图1是表示本发明实施方式1的电动机的外观的说明图。图2是表示从本发明实施方式1的电动机卸下了盖的状态的说明图。图3是表示本发明实施方式1的电动机的内部结构等的说明图。图4是将本发明实施方式1的电动机中构成的编码器周边放大表示的剖视图。图5是本发明实施方式1的电动机中构成的编码器的说明图。图6是本发明实施方式2的电动机的说明图。图7是表示本发明实施方式2的电动机的内部结构等的说明图。
图8是将本发明实施方式2的电动机中构成的编码器周边放大表示的剖视图。(符号说明)1电动机5编码器10电动机外壳11筒状壳体12第一轴承保持件13第二轴承保持件20 定子21定子铁心23驱动线圈25供电线30 转子31旋转输出轴32转子磁体36磁体保持件50屏蔽部(电磁屏蔽部)51传感器磁体52感磁元件55传感器基板57绝缘隔板58传感器输出线61环状凸缘部62外侧筒部63环状底板部64内侧筒部60基板保持件66 开口部521磁阻元件522、523 霍尔元件550 孔L电动机轴线Ll反输出侧(电动机轴线方向上的一侧)L2输出侧(电动机轴线方向上的另一侧)
具体实施例方式以下，参照附图对用于实施本发明的实施方式进行说明。在以下说明中，将电动机轴线方向上的一侧作为“反输出侧(与旋转输出轴突出的一侧相反的一侧)”加以说明，并将电动机轴线方向上的另一侧作为“输出侧(旋转输出轴突出的一侧)”加以说明。另外，在以下参照的附图中，以“L”表示电动机轴线，以“Li”表示电动机轴线方向上的一侧(反输出侧)，以“L2”表示电动机轴线方向上的另一侧(输出侧)。[实施方式1]图1是表示本发明实施方式1的电动机的外观的说明图，图1 (a)是电动机的侧视图，图1(b)是从反输出侧观察电动机的后视图。图2是表示从本发明实施方式1的电动机卸下了盖的状态的说明图，图2(a)是从电动机卸下了盖的状态的侧视图，图2(b)是从反输出侧观察从电动机卸下了盖的状态的后视图。图3是表示本发明实施方式1的电动机的内部结构等的说明图，图3(a)是从电动机卸下了传感器基板及基板保持件的状态的剖视图， 图3(b)是从反输出侧观察从电动机卸下了传感器基板及基板保持件的状态的后视图，图 3(c)是将传感器基板固定于基板保持件的状态的侧视图，图3(d)是从反输出侧观察将传感器基板固定于基板保持件的状态的后视图，图3(e)是基板保持件的剖视图，图3(f)是从反输出侧观察基板保持件的后视图。在图1、图2、图3(a)及图3(b)中，本实施方式的电动机1是输出转矩较大的永磁同步电动机，包括在电动机轴线L方向上延伸的筒状的电动机外壳10 ；固定于电动机外壳 10内侧的筒状的定子20 ；以及以能旋转的方式配置于定子20的内侧并具有旋转输出轴31 的转子30。(电动机外壳的结构)在本实施方式中，电动机外壳10包括在内侧嵌合有定子20的筒状壳体11 ；于在反输出侧Ll与筒状壳体11相邻的位置同筒状壳体11连接的第一轴承保持件12 ；以及于在输出侧L2与筒状壳体11相邻的位置同筒状壳体11连接的第二轴承保持件13，筒状壳体 11的两端开口成为被第一轴承保持件12及第二轴承保持件13大致塞住的结构。另外，在电动机外壳10上通过螺钉97以覆盖反输出侧Ll的端部的方式安装有有底筒状的盖19。在本实施方式中，筒状壳体11及第一轴承保持件12是将铁类金属制的板材加工为规定形状而成的。筒状壳体11包括在两端开口的圆筒部111 ；在圆筒部111的反输出侧Ll的端部朝径向外侧折曲的连接板部112 ；以及在圆筒部111的输出侧L2的端部朝径向外侧折曲的连接板部113 (参照图3(b))，圆筒部111在输出侧L2以圆筒状的样子开口。第一轴承保持件I2包括在反输出侧Ll与筒状壳体11的连接板部112重叠并被螺钉91固定的环状端板部121 ；从环状端板部121的内周缘朝输出侧L2突出的圆筒部122 ； 以及从圆筒部122的前端部朝径向内侧弯曲的圆环底板部123，在圆筒部122的内侧，在由圆筒部122和环状底板部123形成的环状台阶部保持有由滚珠轴承构成的第一轴承41的外圈411。第二轴承保持件I3由铝类金属、镁类金属等热传导率比筒状壳体11所使用的铁类金属的热传导率高的金属材料构成，在本实施方式中，第二轴承保持件13由铝类金属的成形品构成。因此，第二轴承保持件13的厚度比筒状壳体11及第一轴承保持件12的厚度大。上述第二轴承保持件13包括大致四边形的凸缘部131 ；从凸缘部131的径向外侧部分朝反输出侧Ll突出的外侧筒部132 (筒部)；以及从凸缘部131的径向内侧部分朝反输出侧Ll突出的内侧筒部133，从凸缘部131横跨外侧筒部132而形成的厚壁部分与筒状壳体11的连接板部113重叠，并被螺钉92固定。在该状态下，外侧筒部132的反输出侧Ll 的端部与筒部壳体11的输出侧L2的端部抵接，从而形成电动机外壳10的侧面部。另外，外侧筒部132的内周形状形成为尺寸与筒状壳体11的内周形状的尺寸相同的圆形。在上述第二轴承保持件13中，在内侧筒部133的内侧保持有由滚珠轴承构成的第二轴承42的外圈421。另外，在第二轴承保持件13中，在凸缘部131的中央部分形成有从输出侧L2的端面朝反输出侧Ll凹陷的凹部，在上述凹部的底板部134形成有使旋转输出轴31朝输出侧L2突出的开口部。在这样构成的电动机外壳10中，在筒状壳体11的反输出侧Ll的端部的周向上的一处形成有缺口 116，因上述缺口 116而在筒状壳体11与第一轴承保持件12之间形成有间隙，并利用上述间隙来形成用于将后述供电线25引出至电动机外壳10外部的贯穿部17。 在本实施方式中，在贯穿部17安装有用于固定供电线25的橡胶制的衬套29，利用上述衬套 29固定供电线25。另外，在第一轴承保持件12上形成有在贯穿部17所在的部分朝径向外侧突出的突出部127，上述突出部127沿着筒状壳体11的外周面朝输出侧L2延伸出规定的尺寸。在此，在突出部127与筒状壳体11之间空开与贯穿部17相连的间隙18。因此，供电线25中的比被衬套29固定的部位更靠前端侧的部分，在突出部127与筒状壳体11之间的间隙18中沿电动机外壳10的外周面朝输出侧L2延伸后，被引出至电动机外壳10的外部。在第一轴承保持件I2上，于在周向上与突出部127相邻的位置也形成有突出部 126，从与上述突出部126重叠的位置引出图1(b)所示的接地线81。(定子的结构)与日本专利特开2009-290915号公报中记载的电动机相同，定子20包括圆环状的定子铁心21，定子铁心21在外周面与电动机外壳10的内周面抵接的状态下被固定。定子铁心21在周向上等角度间隔地包括朝半径方向内侧突出的多个凸极，在上述凸极上隔着绝缘构件22而卷绕有驱动线圈23。在此，定子铁心21将多个分割铁心排列成环状而成，在多个分割铁心中的每一个分割铁心上形成有凸极。分割铁心是通过将薄板状的磁性钢板被起模后的同一形状的板材层叠并通过暗销紧固(日文夕‘#L· ^ )等进行接合而形成的。上述定子铁心21是在以分割铁心的状态卷绕驱动线圈23后，通过安装于进行完加热的筒状壳体11的内侧的热压配合(日文焼t嵌力)而固定于筒状壳体11的内侧。 此时，定子20被从输出侧L2插入筒状壳体11的内侧。在本实施方式中，定子铁心21的长度尺寸(电动机轴线L方向上的尺寸)比筒状壳体11的长度尺寸(电动机轴线L方向上的尺寸)大。因此，在将定子20固定于筒状壳体11的内侧后使第二轴承保持件13与筒状壳体11连接时，定子20 (定子铁心21)的外周面中位于输出侧L2的部分会与第二轴承保持件13的外侧筒部132的内周面接触。驱动线圈23的绕组的卷绕起始端和卷绕结束端这两个末端配置于定子铁心21的反输出侧Ll的端部，在本实施方式中，两个末端与配置于定子铁心21的反输出侧的端部的配线基板26连接。在上述配线基板26上形成有供旋转输出轴31贯穿的开口部。在配线基板26上连接有供电线25，在供电线25的被引出至电动机外壳10外部的自由端部分的前端部连接有连接器250。因此，能经由连接器250、供电线25及配线基板26从外部对定子 20的驱动线圈23供给电力。在配线基板26与第一轴承保持件12的环状底板部123之间插入绝缘隔板27。因此，即便在由金属材料构成第一轴承保持件12的情况下，也不会使第一轴承保持件12与配线基板26的图案短路。
(转子30的结构)转子30包括在电动机轴线L方向上延伸的旋转输出轴31 ；以及固接于旋转输出轴31的外周且由永磁体构成的转子磁体32。在本实施方式中，在转子磁体32的外周侧卷绕有保护带39。旋转输出轴31的固接有转子磁体32的部分的直径最大，旋转输出轴31的比上述大径部分310更靠输出侧L2的部分的直径因多个部位的台阶部而逐级变小。在本实施方式中，在与大径部分310相邻的小径部分311上安装有第二轴承42的内圈422。另外，旋转输出轴31的比大径部分310更靠反输出侧Ll的部分的直径也因多个部位的台阶部而逐级变小。在本实施方式中，在旋转输出轴31的比大径部分310更靠反输出侧Ll的部分因三处台阶部而依次形成有直径比大径部分310的直径小的中径部分316、 直径比中径部分316的直径小的小径部分317及直径比小径部分317的直径小的最小径部分318，在小径部分317上安装有第一轴承41的内圈412。在小径部分317上形成有周槽 319，利用固定于上述周槽319的档圈38将第一轴承41的内圈412固定于旋转输出轴31。(磁性编码器的结构)图4是将本发明实施方式1的电动机中构成的编码器周边放大表示的剖视图。图 5是本发明实施方式1的电动机中构成的编码器的说明图，图5(a)是表示编码器的结构的说明图，图5(b)是来自编码器中使用的磁阻元件521的输出信号的说明图，图5(c)是表示根据来自磁阻元件521的输出信号来求出旋转输出轴31的角度位置的方法的说明图。如图3及图4所示，在旋转输出轴31的反输出侧Ll的端部构成有对转子30的转速、旋转角度进行监视的磁性编码器5。为构成上述编码器5，在本实施方式中，如图4所示， 在旋转输出轴31的反输出侧Ll的端部固定有由永磁体构成的传感器磁体51，并以在反输出侧Ll与上述传感器磁体51相对向的方式配置有感磁元件52。在本实施方式中，传感器磁体51由在部分地嵌入形成于旋转输出轴31的反输出侧Ll的端面33的凹部330的状态下被粘接剂等固定的圆盘状的永磁体构成，其直径比旋转输出轴31的最小径部分318的直径稍小。如图5 (a)所示，在传感器磁体51上沿周向形成有一个N极和一个S极。感磁元件52是在彼此正交的方向上形成有磁阻图案的磁阻元件521，上述磁阻元件521被配置成在电动机轴线L方向上与传感器磁体51的中心相对向。另外，在使编码器5进行绝对动作 (日文7 'J -一卜動作)的情况下，作为感磁元件52，除了磁阻元件521之外，还使用在偏离传感器磁体51中心的位置与传感器磁体51相对向的两个霍尔元件522、523。上述霍尔元件522、523配置于从传感器磁体51的中心观察时彼此错开90°的位置。再回到图4，在本实施方式中，在旋转输出轴31的反输出侧Ll配置有传感器基板 55，该传感器基板55在反输出侧Ll与传感器磁体51相对向。在上述传感器基板55中的输出侧L2的表面上安装有上述感磁元件52 (磁阻元件521，或磁阻元件521及霍尔元件522、 523)，感磁元件52从传感器基板55朝输出侧L2突出。另外，在传感器基板55的反输出侧 Ll的表面上安装有半导体装置等电子零件56。在传感器基板55中，在以下位置上，于周向的多个部位形成有通孔550，所述位置在径向外侧与沿电动机轴线L方向同旋转输出轴31的最小径部分318的外周面重叠的位置接触。即，当将旋转输出轴31的最小径部分318投影到传感器基板55上时，变为圆，在与该圆外接的部位形成有通孔550。在本实施方式中，在传感器基板55的周向上的三处形成有通孔550。在本实施方式中，为配置传感器基板55而使用基板保持件60。基板保持件60包括被螺钉93(参照图2(b))固定于电动机外壳10端部的环状凸缘部61 ；从环状凸缘部61 的内周缘朝反输出侧Ll突出的外侧筒部62 ；从外侧筒部62的前端部朝径向内侧弯曲的环状底板部63 ；以及从环状底板部63的内周缘朝输出侧L2突出的内侧筒部64，在环状底板部63的反输出侧Ll的表面上固定有传感器基板55。更具体而言，在传感器基板55中，在与基板保持件60的环状底板部63的孔630重叠的位置固定有螺钉94，利用上述螺钉94来固定传感器基板55和基板保持件60。在本实施方式中，利用固定于两处的螺钉94来固定传感器基板55和基板保持件60。环状凸缘部61在沿周向等角度间隔的三处包括朝外侧突出的突出部611，在上述突出部611上形成有孔619。另外，在第一轴承保持件12的环状端板部121的与孔619重叠的位置形成有孔129，利用孔619、129，基板保持件60与构成电动机外壳10的反输出侧 Ll的端部的第一轴承保持件12被螺钉93固定在一起。三个螺钉93中的一个螺钉93被用于将接地线81与基板保持件60连接在一起。在上述结构的基板保持件60中，内侧筒部64的内侧成为开口部66，因此，安装于传感器基板55的感磁元件52未隔着基板保持件60而直接在电动机轴线L方向上与传感器磁体51相对向。另外，固接于旋转输出轴31的传感器磁体51和感磁元件52位于内侧筒部64的内侧，传感器磁体51和感磁元件52在内侧筒部64的内侧沿电动机轴线L方向相对向。在此，基板保持件60是对SPCE、SPCC材等磁性金属制的板材进行冲压加工而成的。因此，内侧筒部64作为在径向外侧覆盖传感器磁体51及感磁元件52的屏蔽部50 (电磁屏蔽部)起作用。另外，在基板保持件60与传感器基板55之间插入有尺寸和宽度比环状底板部63的尺寸和宽度稍大的环状的绝缘隔板57。因此，即使基板保持件60是磁性金属制的，也不会使基板保持件60与形成于传感器基板55的图案短路。另外，安装于传感器基板55的电子零件56构成后面会参照图5 (a)进行说明的旋转检测电路，来自上述旋转检测电路的信号输出是经由与传感器基板55连接的传感器输出线58而进行的。在此，传感器输出线58被衬套59(参照图2)固定在电动机外壳10上， 该衬套59的端部被固定在筒状壳体11与第一轴承保持件12之间，衬套59与供电线25用的衬套29位于周向的相一角度方向上。另外，传感器输出线58的比衬套59的固定部位更靠前端侧的部分在周向上以与供电线25相同的角度方向沿电动机外壳10的外周面朝电动机轴线L方向上的输出侧L2延伸，上述延伸部分与供电线25 —起被捆绑带等固定件28固定在第一轴承保持件12的突出部127上。此外，传感器输出线58的比固定件28的固定部位更靠前端侧的部分成为沿供电线25延伸的自由端，在该自由端的前端侧连接有连接器 580。这样，供电线25及传感器输出线58的在周向的同一角度方向上沿电动机外壳10的外周面朝输出侧L2延伸的部分固定于电动机外壳10。(编码器5的动作)如图5(a)所示，本实施方式的编码器5由传感器磁体51和感磁元件52构成以作为磁性旋转编码器，在传感器磁体51的与感磁元件52相对向的表面上沿周向磁化有一对 S极和N极。另外，在磁阻元件521 (感磁元件52)上沿彼此正交的方向形成有磁阻图案。
另外，安装于传感器基板55的电子零件56构成一对放大电路561、562、运算电路 563、输出接口 564等，其中，上述一对放大电路561、562对应于从感磁元件52输出的信号， 上述运算电路563由对从这些放大电路561、562输出的正弦波信号sin、cos进行插值处理、各种运算处理的CPU构成。在上述编码器5中，当旋转输出轴31及传感器磁体51旋转一周时，从磁阻元件 521输出两个周期的图5(b)所示的正弦波信号sin、cos。因此，在利用放大电路561、562 对正弦波信号sin、cos进行放大后，如图5(c)所示，在运算电路563中，若从正弦波信号 sirucos求出θ = tarT1 (sin/cos)，则可获知旋转输出轴31的角度位置Θ。另外，如本实施方式那样，若在从传感器磁体51的中心观察时错开90°的位置配置霍尔元件522、523来作为感磁元件，则能检测出当前位置是位于正弦波信号sin的区间中还是位于正弦波信号 cos的区间中。因此，能使编码器5进行绝对动作。另外，即便省略霍尔元件522、523，编码器5也能进行增量动作。即使磁阻元件521与传感器磁体51的位置关系略有偏移，磁阻元件521也不会在检测精度上受到大的影响，但在本实施方式中，在传感器基板55中的与投影旋转输出轴31 的最小径部分318时的圆外接的部位形成了通孔550。因此，在电动机1的制造工序中，当将固定有传感器55的基板保持件60固定于电动机外壳10时，若使定位销贯穿传感器基板 55的通孔550，并以上述定位销与旋转输出轴31的最小径部分318均勻接触的方式将基板保持件60固定于电动机外壳10，则能高精度地对传感器基板55与旋转输出轴31进行对位，其结果是，可高精度地使传感器磁体51的位置与磁阻元件521的位置一致。通孔550 的位置并不限于旋转输出轴31的最小径部分318，若设于与转子30的外周面对应的位置， 则能高精度地对传感器磁体51和磁阻元件521进行对位。(本实施方式的主要效果)如上所述，在本实施方式的电动机1中，由传感器磁体51和感磁元件52构成磁性编码器5，在上述编码器5中，感磁元件52安装于传感器基板55的输出侧L2的表面，其中， 上述传感器磁体51保持于旋转输出轴31的反输出侧Ll的端部，上述感磁元件52在反输出侧Ll与该传感器磁体51相对向。因此，无需采取在传感器基板55上设置孔以供旋转输出轴31的端部贯穿等措施，能以简单的结构来配置传感器磁体51和传感器基板55。另外，感磁元件52设于传感器基板55的输出侧L2的表面，上述传感器基板55固定于基板保持件60的反输出侧Li。在采用上述结构的情况下，从电动机轴线L方向上的反输出侧Ll朝输出侧L2依次配置有传感器基板55、基板保持件60及传感器磁体51，但在基板保持件60的沿着电动机轴线L方向与感磁元件52重叠的部分设有开口部66，因此，感磁元件52与传感器磁体51直接相对向。另外，基板保持件60由磁性金属构成，在上述基板保持件60上形成有内侧筒部 64，该内侧筒部64从开口部66的内周缘朝输出侧L2突出并在径向外侧覆盖传感器磁体51 及感磁元件52。因此，由基板保持件60的内侧筒部64构成对传感器磁体51及感磁元件 52的屏蔽部50。所以，无需采取使用其它屏蔽构件覆盖配置有传感器磁体51及感磁元件 52的部分等措施，能以简单的结构来对传感器磁体51及感磁元件52进行电磁屏蔽。另外，在电动机1的制造工序中，若使定位销贯穿传感器基板55的通孔550，并在定位销与转子30外周面接触这样的位置配置传感器基板55，则能正确地对旋转输出轴31和传感器基板55进行定位。因此，能高精度地对固定于旋转输出轴31的传感器磁体51和设于传感器基板55的感磁元件52进行对位。另外，供电线25及传感器输出线58的在周向的同一角度方向上沿电动机外壳10 的外周面朝输出侧L2延伸的部分固定于电动机外壳10上。因此，能高效率地对电动机1 的供电线25及传感器输出线58进行电连接作业。另外，第二轴承保持件I3由铝类金属构成，上述第二轴承保持件13包括外侧筒部 132 (筒部)，定子20嵌入外侧筒部132的内侧而与其直接接触。在此，第二轴承保持件13 所使用的铝类金属的热传导性比筒状壳体1所使用的铁类金属的热传导性优异。另外，第二轴承保持件13的厚度比筒状壳体11的厚度大。因此，能高效率地使定子20中产生的热量释放至第二轴承保持件13。另外，由于在第二轴承保持件13的外侧筒部132中嵌入有定子20，因此能以定子20作为基准来确定第二轴承42的位置。因此，即使在第二轴承保持件 13与筒状壳体11之间的连接部分的尺寸精度较低的情况下，由于定子铁心21与第二轴承 42的同轴度较高，因此也能可靠地防止旋转输出轴31的倾斜。另外，即使在构成定子20长度尺寸不同的电动机1的情况下，也只要改变筒状壳体11的长度尺寸或第二轴承保持件13的外侧筒部132的长度尺寸即可，从而能共用筒状壳体11或第二轴承保持件13。[实施方式2]图6是本发明实施方式2的电动机的说明图，图6(a)是从电动机卸下了盖的状态的侧视图，图6(b)是从反输出侧观察从电动机卸下了盖的状态的后视图。图7是表示本发明实施方式2的电动机的内部结构的说明图，图7(a)是从电动机卸下了传感器基板及基板保持件的状态的剖视图，图7(b)是从反输出侧观察从电动机卸下了传感器基板及基板保持件的状态的后视图，图7(c)是基板保持件的剖视图，图7(d)是从反输出侧观察基板保持件的后视图。图8是将本发明实施方式2的电动机中构成的编码器周边放大表示的剖视图。 由于本实施方式的基本结构与实施方式1的基本结构大致相同，因此对共同的部分标注相同的符号来加以图示，并省略其说明。图6、图7(a)及图7(b)所示的本实施方式的电动机1与实施方式1相同，也是永磁同步电动机，包括在电动机轴线L方向上延伸的筒状的电动机外壳10 ；固定于电动机外壳10内侧的筒状的定子20 ；以及以能旋转的方式配置于电动机20的内侧并具有旋转输出轴31的转子30。在本实施方式中，与实施方式1相同，电动机外壳10包括在内侧嵌入有定子20的铁类金属制的筒状壳体11 ；于在反输出侧Ll与筒状壳体11相邻的位置同筒状壳体11连接的铁类金属制的第一轴承保持件12 ；以及于在输出侧L2与筒状壳体11相邻的位置同筒状壳体11连接的铝类金属制的第二轴承保持件13。在本实施方式中，为了将筒状壳体11与第一轴承保持件12连接在一起，设置从第一轴承保持件12的环状端板部121 朝输出侧L2突出的爪状突起128，另一方面，在筒状壳体11中形成有供爪状突起128进入的孔95，在将爪状突起128放入孔95中后，通过铆接、焊接等来使爪状突起128结合。在本实施方式中，与实施方式1相同，在定子20中，定子铁心21通过热压配合而固定于筒状壳体11的内侧。但是，本实施方式的电动机1与实施方式1相比，输出较小，定子20中的发热较小。因此，在第二轴承保持件13中，未形成实施方式1中形成的外侧筒部 132 (参照图3等)，定子铁心21仅与筒状壳体11接触，而未与第二轴承保持件13接触。另夕卜，由于在第二轴承保持件13上未形成外侧筒部132 (参照图3等)，因此第二轴承保持件 13与筒状壳体11被固定于第二轴承保持件13的凸缘部131的螺钉97固定在一起。在本实施方式中，在筒状壳体11中比电动机轴线L方向上的中央位置更靠输出侧L2的位置形成有内径尺寸缩小的环状台阶部115。因此，定子20从反输出侧Ll嵌入筒状壳体11的内侧，并利用环状台阶部115来进行电动机轴线L方向上的定位。在本实施方式中，与实施方式1相同，转子30包括在电动机轴线L方向上延伸的旋转输出轴31 ；以及固接于旋转输出轴31的外周且由永磁体构成的转子磁体32。旋转输出轴31的固接有转子磁体32的部分的直径最大，旋转输出轴31的比上述大径部分310更靠输出侧L2的部分的直径因多个部位的台阶部而逐级变小。另外，旋转输出轴31的比大径部分310更靠反输出侧Ll的部分的直径也因多个部位的台阶部而逐级变小。在本实施方式中，在旋转输出轴31的比大径部分310更靠反输出侧Ll的部分因三处台阶部而依次形成有直径比大径部分310的直径小的中径部分316、直径比中径部分316的直径小的小径部分317及直径比小径部分317的直径小的最小径部分318，在小径部分317上安装有第一轴承41的内圈412。在小径部分317上形成有周槽319，利用固定于上述周槽319的档圈 38将第一轴承41的内圈412固定于旋转输出轴31。另外，在本实施方式中，与实施方式1相同，在电动机1的反输出侧Ll的端部构成有编码器5，编码器5包括固定于旋转输出轴31的反输出侧Ll的端部的传感器磁体51 ； 以及在反输出侧Ll与传感器磁体51相对向的感磁元件52。上述传感器磁体51及感磁元件52的结构与实施方式1相同。在本实施方式中，为构成编码器5，如图8所示，转子30包括通过螺钉、粘接剂等而固定于旋转输出轴31的最小径部分318上的磁体保持件36，传感器磁体51通过磁体保持件36固定于旋转输出轴31的端部。更具体而言，磁体保持件36包括嵌入旋转输出轴31 的最小径部分318的筒状本体部362 ；以及在筒状本体部362的反输出侧Ll的端部直径扩大的圆盘状的磁体保持部361，在磁体保持部361的反输出侧Ll的端面365 (磁体保持件 36的反输出侧Ll的端面)上形成有凹部360。因此，在本实施方式中，使用圆盘状的永磁体作为传感器磁体51，上述传感器磁体51在部分地嵌入凹部360的状态下被粘接剂等固定。上述传感器磁体51的直径比磁体保持件36的磁体保持部361的直径稍小，但比旋转输出轴31的最小直径部分318的直径大。在磁体保持件36的筒状本体部362中形成有孔 366，能将上述孔366用作螺钉孔或使用粘接剂固定时的粘接剂注入孔。另外，在本实施方式中，与实施方式1相同，在旋转输出轴31的反输出侧Ll配置有在反输出侧Ll与传感器磁体51相对向的传感器基板55，在上述传感器基板55的输出侧 L2的表面保持有感磁元件52。此外，传感器基板55保持于基板保持件60，基板保持件60 包括被螺钉93 (参照图6 (b))固定于电动机外壳10的端部的环状凸缘部61 ；从环状凸缘部61的内周缘朝反输出侧Ll突出的外侧筒部62 ；从外侧筒部62的前端部朝径向内侧弯曲的环状底板部63 ；以及从环状底板部63的内周缘朝输出侧L2突出的内侧筒部64，在环状底板部63的反输出侧Ll的表面上固定有传感器基板55。更具体而言，在传感器基板55 中的与基板保持件60的孔630重叠的位置固定有螺钉94，利用上述螺钉94来固定传感器基板55和基板保持件60。在基板保持件60的环状凸缘部61的沿周向等角度间隔的三处形成有孔619，另一方面，在第一轴承保持件12的环状端板部121的与孔619重叠的位置形成有孔129，利用孔619、129，基板保持件60与构成电动机外壳10的反输出侧Ll的端部的第一轴承保持件12被螺钉93固定在一起。在上述结构的基板保持件60中，内侧筒部64的内侧成为开口部66，因此，安装于传感器基板55的感磁元件52未隔着基板保持件60而直接与传感器磁体51相对向。另外， 固接于旋转输出轴31的传感器磁体51和感磁元件52位于内侧筒部64的内侧，传感器磁体51和感磁元件52在内侧筒部64的内侧相对向。在此，基板保持件60是对磁性金属制的板材进行冲压加工而成的。因此，内侧筒部64作为在径向外侧覆盖传感器磁体51及感磁元件52的屏蔽部50 (电磁屏蔽部)起作用。另外，在基板保持件60与传感器基板55之间插入有尺寸和宽度比环状底板部63的尺寸和宽度稍大的环状的绝缘隔板57。因此，即使基板保持件60是磁性金属制的，也不会使基板保持件60与形成于传感器基板55的图案短路。如图6 (b)所示，在传感器基板55上形成有通孔550，在本实施方式中，通孔550形成于在径向外侧与沿电动机轴线L方向同磁体保持件36的圆盘状的磁体保持部361的外周面重叠的位置接触的位置。即，当将磁体保持件36投影到传感器基板55上时，变为圆， 在与上述圆外接的部位形成有通孔550。因此，在电动机1的制造工序中，若使定位销贯穿传感器基板55的通孔550，并在定位销与转子30的外周面(磁体保持件36的外周面)接触这样的位置配置传感器基板55，则能正确地对磁体保持件36和传感器基板55进行定位。 因此，能高精度地对通过磁体保持件36固定于旋转输出轴31的传感器磁体51和设于传感器基板55的感磁元件52进行对位。另外，如图7(b)、图7(d)所示，在基板保持件60的环状凸缘部61上形成有两个孔610，另一方面，在第一轴承保持件12的环状端板部121的与孔610重叠的位置形成有孔125。孔610、125是对盖(未图示)进行固定时的螺钉孔。此外，在电动机1的制造工序中，若使定位销贯穿基板保持件60的孔610和第一轴承保持件12的孔125，则能位置精度较高地将基板保持件60固定于第一轴承保持件12。如上所述，在本实施方式的电动机1中，与实施方式1相同，在编码器5中，感磁元件52安装于传感器基板55的输出侧L2的表面。因此，无需采取在传感器基板55上设置孔以供旋转输出轴31的端部贯穿等措施，能以简单的结构来配置传感器磁体51和传感器基板55。另外，基板保持件60由磁性金属构成，上述基板保持件60的内侧筒部64作为在外周侧覆盖传感器磁体51及感磁元件52的屏蔽部50起作用。因此，起到了能利用简单的结构对传感器磁体51及感磁元件52进行电磁屏蔽等与实施方式1相同的效果。[其它实施方式]以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能在不脱离本发明思想的范围内进行各种变更来实施。例如，在上述实施方式中，使用分割铁心作为定子铁心21，但也可在使用整体构成为一体的定子铁心的电动机中应用本发明。另外，在上述实施方式中，在定子20中，定子铁心21在电动机轴线L方向上形成一段，但也可在定子铁心21在电动机轴线L方向上重叠多段以增大输出的电动机中应用本发明。此外，在上述实施方式中，将编码器5设于在反输出侧Ll与第一轴承保持件12相邻的位置，但也可将本发明应用于在编码器5与第一轴承保持件12之间配置有对转子30进行制动的制动机构等的电动机中。 在上述实施方式中，示出了将本发明应用于永磁同步电动机的例子，但也可将本发明应用于例如步进电动机、电磁式同步电动机等其它同步电动机、感应电动机、整流式电动机及其它电动机。
权利要求
1.一种电动机，具有筒状的电动机外壳，该电动机外壳在电动机轴线方向上延伸； 筒状的定子，该定子固定于所述电动机外壳的内侧；以及转子，该转子以能旋转的方式设置在所述定子的内侧，并具有旋转输出轴，其特征在于，具有传感器磁体，该传感器磁体保持于所述旋转输出轴的所述电动机轴线方向上的一侧的端部；传感器基板，该传感器基板在所述电动机轴线方向上的另一侧的表面上包括感磁元件，该感磁元件在所述电动机轴线方向上的一侧与所述传感器磁体相对向；以及基板保持件，该基板保持件以在所述电动机轴线方向上的一侧固定有所述传感器基板的状态固定于所述电动机外壳的端部，并在沿着电动机轴线与所述感磁元件重叠的部分包括开口部，所述基板保持件由磁性金属构成，所述基板保持件包括筒状的屏蔽部，该屏蔽部从所述开口部的内周缘朝所述电动机轴线方向上的另一侧突出，并在径向外侧覆盖所述传感器磁体及所述感磁元件。
2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于， 所述基板保持件包括环状凸缘部，该环状凸缘部固定于所述电动机外壳的端部；外侧筒部，该外侧筒部从所述环状凸缘部的内周缘朝所述电动机轴线方向上的一侧突出；环状底板部，该环状底板部从所述外侧筒部的前端部朝径向内侧弯曲；以及内侧筒部，该内侧筒部从所述环状底板部的内周缘朝电动机轴线方向上的另一侧突出，在所述环状底板部的所述电动机轴线方向上的一侧的表面固定有所述传感器基板， 由所述内侧筒部构成所述筒状屏蔽部。
3.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，在所述传感器基板中，在以下位置上，于周向的多个部位形成有通孔，所述位置在径向外侧与沿着所述电动机轴线方向同所述转子的外周面重叠的位置接触。
4.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述传感器磁体在周向上设置有一个S极和一个N极，所述传感器基板至少在沿所述电动机轴线方向与所述传感器磁体重叠的位置包括磁阻元件以作为所述感磁元件。
5.如权利要求1所述电动机，其特征在于，所述传感器磁体呈圆盘形状并固接于所述旋转输出轴的所述电动机轴线方向上的一侧的端面。
6.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，在所述旋转输出轴的所述电动机轴线方向上的一侧的端部固接有直径比该端部的直径大的磁体保持件，所述传感器磁体通过该磁体保持件保持于所述旋转输出轴的端部。
7.如权利要求6所述电动机，其特征在于，所述传感器磁体呈圆盘形状并固接于所述磁体保持件的所述电动机轴线方向上的一侧的端面。
8.如权利要求6所述的电动机，其特征在于，所述磁体保持件包括嵌入所述旋转输出轴的端部的筒状本体部；以及在所述筒状本体部的一侧的端部直径扩大的圆盘状的磁体保持部， 在所述磁体保持部的一侧的端面上形成有凹部， 所述传感器磁体在嵌入所述凹部的状态下固定于所述磁体保持件。
9.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，在所述基板保持件与所述传感器基板之间配置有绝缘性的隔板。
10.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，对所述定子供电的供电线及与所述传感器基板电连接的传感器输出线的以下部分固定于所述电动机外壳，所述部分是指在周向的同一角度方向上沿所述电动机外壳的外周面朝所述电动机轴线方向的另一侧延伸的部分。
11.如权利要求10所述的电动机，其特征在于， 在所述电动机外壳上形成有朝径向外侧突出的突出部，所述突出部沿着所述电动机外壳的外周面延伸，并在所述突出部与所述电动机外壳的外周面之间空开间隙，所述供电线在所述间隙中沿着所述电动机外壳的外周面延伸。
12.如权利要求11所述的电动机，其特征在于，所述供电线和所述传感器输出线的朝所述电动机轴线方向上的另一侧延伸的部分被固定件固定于所述突出部。
13.如权利要求1所述的电动机，其特征在于， 所述电动机外壳包括筒状壳体，在该筒状壳体的内侧嵌入有所述定子；第一轴承保持件，该第一轴承保持件于在所述电动机轴线方向上的一侧与所述筒状壳体相邻的位置同所述筒状壳体连接，并保持第一轴承，该第一轴承将所述旋转输出轴支承成能旋转；以及第二轴承保持件，该第二轴承保持件于在所述电动机轴线方向上的另一侧与所述筒状壳体相邻的位置同所述筒状壳体连接，并保持第二轴承，该第二轴承将所述旋转输出轴支承成能旋转，所述基板保持件固定于所述第一轴承保持件。
14.如权利要求13所述的电动机，其特征在于， 所述筒状壳体由铁类金属构成，所述第二轴承保持件由热传导率比所述筒状壳体的材料的热传导率高的金属材料构成，所述第二轴承保持件包括内侧嵌合有所述定子的筒部。
全文摘要
一种电动机，能以简单的结构配置传感器磁体及感磁元件，并能以简单的结构对传感器磁体及感磁元件进行电磁屏蔽。在电动机(1)中，由保持于旋转输出轴(31)的反输出侧(L1)的端部的传感器磁体(51)和在反输出侧(L1)与该传感器磁体(51)相对向的感磁元件(52)构成磁性编码器(5)。感磁元件(52)安装于传感器基板(55)的输出侧(L2)的表面，传感器基板(55)保持于磁性金属制的基板保持件(60)。在基板保持件(60)上形成有内侧筒部(64)，该内侧筒部(64)朝输出侧(L2)突出并在径向外侧覆盖传感器磁体(51)及感磁元件(52)，由上述内侧筒部(64)构成对传感器磁体(51)及感磁元件(52)进行屏蔽的屏蔽部(50)。
文档编号H02K11/00GK102480186SQ201110383040
公开日2012年5月30日 申请日期2011年11月15日 优先权日2010年11月22日
发明者草间健司 申请人:日本电产三协株式会社