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CN105634233A - 转动体驱动装置 - Google Patents

转动体驱动装置 Download PDF

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CN105634233A
CN105634233A CN201510823279.8A CN201510823279A CN105634233A CN 105634233 A CN105634233 A CN 105634233A CN 201510823279 A CN201510823279 A CN 201510823279A CN 105634233 A CN105634233 A CN 105634233A
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CN
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pattern
driving device
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magnetized spot
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CN201510823279.8A
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小谷雅幸
丸山将见
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Shinano Kenshi Co Ltd
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Shinano Kenshi Co Ltd
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Abstract

一种转动体驱动装置，包括：转动体，该转动体具有反射表面；电动机，该电动机具有转子轴；转子，该转子与转动体一起附连到转子轴的一端部；定子壳体，该定子壳体具有承载部分，该承载部分能转动地保持转子轴；电动机基底，该电动机基底用于检测转子的转动位置，并设置到定子壳体；磁化部分，该磁化部分用于产生频率，且所述磁化部分形成为环形，并设置到转动体的面向电动机基底的端表面；以及圆形频率产生图案，该圆形频率产生图案面向磁化部分，且设置到电动机基底并靠近磁化部分设置。

Description

转动体驱动装置
发明领域
本发明涉及一种转动体驱动装置，其中转动体(例如倾斜镜、多边形镜)与转子一起附连到转子轴。
发明背景
在外部转子型驱动装置的转子中，杯形转子轭附连到转子轴的一端部，而转子轴由定子壳体可转动地保持。圆形转子磁体设置在转子轭的内侧，而转子磁体设置成面向组装在定子壳体内的定子铁芯的极齿。
用于产生频率的磁化部分(例如FG磁体)设置到转子轭的圆形壁的下部凸缘部分。面向FG磁体的频率产生图案(FG图案)形成在基底内，从而对转子的转动位置进行检测(参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献1：日本公开专利公报第2006-162795号
但是，在专利文献1所公开的在转子轭的圆形壁的下凸缘部分设置用于产生频率的FG磁体以检测转动体的转动位置的情况下，FG磁体的组装位置与转动体分离，且在组装和生产该装置的步骤中积累附连公差。因此，必然降低检测转动体的转动位置的精度。
在检测转动体的各反射表面的各转动位置的情况下，如果FG磁体设置到转子轭，则根据电动机的尺寸限制转子的外径，因此，使FG磁体的磁极数量受到限制。因而，不能提高用于检测转动体的转动位置的传感器的分辨率。此外，如果FG磁体与FG图案之间的间隙较大，则由FG磁体产生的磁通不能将FG图案互连，从而必然降低检测精度和检测灵敏度。
发明内容
本发明为了解决常规技术中的上述问题而作。
因而，本发明的目的是提供一种转动体驱动装置，其能够通过减少结构部件的数量而降低生产成本，并能高度精确地检测转动体的转动位置。
为了实现该目的，本发明具有以下结构。
即，本发明的转动体驱动装置基础地包括：
转动体，所述转动体具有多个反射表面；
电动机，所述电动机具有转子轴；
转子，所述转子与所述转动体一起附连到所述转子轴的一端部；
定子壳体，所述定子壳体具有承载部分，所述承载部分可转动地保持所述转子轴；
电动机基底，所述电动机基底用于检测所述转子的转动位置，并设置到所述定子壳体；
磁化部分，所述磁化部分用于产生频率，且所述磁化部分形成为环形，并设置到所述转动体的面向所述电动机基底的端表面的外边缘；以及
圆形频率产生图案，所述圆形频率产生图案面向所述磁化部分，且设置到所述电动机基底并靠近所述磁化部分设置。
通过对转动体的面向电动机基底的端表面的外边缘设置磁化部分并对电动机基底设置面向磁化部分并靠近磁化部分设置的频率产生图案，可高度精确地检测出转动体的转动位置。
在所述转动体驱动装置中，所述转动体可形成为多截头棱锥形，
所述反射表面可形成在所述转动体的外表面内，
所述磁化部分可一体地附连到所述转动体的轴向最大宽度部分的外边缘。
使用上述结构，与对转子轭设置磁化部分的情况相比，可尽可能地增加磁化部分(FG磁体)的外径，可增加磁化部分的磁极的数量，可增加频率产生图案的外径，并可增加产生线元件和连接线元件的数量，由此可高度精确地检测出转动体的转动位置。
较佳地，所述磁化部分通过由磁性材料组成的支承轭一体地附连到所述转动体。
使用该结构，可扩展由磁化部分(FG磁体)产生的磁通路径，从而可增加将频率产生图案(FG图案)互连的磁通的数量，并可提高检测灵敏度。
在所述转动体驱动装置中，多个所述圆形频率产生图案可同心地形成在所述电动机基底内，
所述频率产生图案可相对于彼此移位半个节距。
使用上述结构，频率产生图案(FG图案)中的一个布线在另一频率产生图案的每个节距内，从而可高度精确地检测出磁化部分(FG磁体)的位置，即转动体的转动位置。
在所述转动体驱动装置中，多个所述圆形频率产生图案能以相同相位堆叠在所述电动机基底上。
使用上述结构，由磁化部分(FG磁体)产生的磁通可将各频率产生图案(FG图案)互连，从而可增加感应电动势。因而，可提高检测转动体的转动位置的灵敏度。
在所述转动体驱动装置中，所述转动体可以是具有多个倾斜反射表面的倾斜镜或是具有多个反射表面的多边形镜，
所述倾斜镜或所述多边形镜可沿轴向一体地附连到转子轭并被保持。
在该情况下，可通过高度精确地检测出倾斜镜或多边形镜的转动位置来提高镜的可控性。
通过本发明，可实现一种转动体驱动装置，该转动体驱动装置能通过减少结构部件的数量来降低生产成本，并可高度精确地检测出转动体的转动位置。
附图说明
现将借助于实例并参照仅附图描述以说明方式给出的本发明各实施例，因此各实施例并不限制本发明，且附图中：
图1是光学扫描器的轴向剖视图；
图2是图1所示光学扫描器的立体图，其中拆除了倾斜镜；
图3(A)是图1所示的FG磁体的平面图；
图3(B)是安装有电动机的电动机基底的平面图；以及
图4是图3(B)所示的电动机基底的变形例的平面图。
具体实施方式
现将参照附图详细描述作为涉及本发明的转动体驱动装置的实例的光学扫描器的较佳实施例。首先，将说明在宽范围内将从激光辐射单元射出的激光束反射并辐射以对距离，例如车辆间距离、距障碍物的距离进行测量的光学扫描器。
如图1所示，在光学扫描器1中，具有倾斜角度彼此不同的例如四个反射表面3a(为外侧表面)的倾斜镜(转动体)3与转子轭5一起附连到电动机2的转子轴4的一端部(参见图2)。抑制倾斜镜3和转子轭5从转子轴4脱开，并且相对于转子轴4转动。
首先，将说明电动机2的结构。如图4所示，承载壳体7(定子壳体)一体地附连到基板6。其上安装有用于检测转子磁体9的磁极的霍尔元件等的电动机基底8被附连到基板6上。
第一轴承部分10a和第二轴承部分10b附连在承载壳体7内，该承载壳体7形成为圆筒形。例如，第一轴承部分10a和第二轴承部分10b是滚动轴承。台阶形部分7a形成在承载壳体7的外表面内。定子11附连到台阶形部分7a。在定子11中，定子芯11a覆盖有绝缘体且电动机线圈11c分别缠绕在磁极齿11b上。定子芯11a通过压配合和粘合剂固定到承载壳体7。
转子12的转子轴4由设置在承载壳体7内的第一轴承部分10a和第二轴承部分10b可转动地保持。圆柱形转子轭5和转子毂13通过热填隙(caulking)彼此形成一体。圆柱形套筒13a从转子毂13的中心部分朝向转子轭5轴向延伸。转子轴4通过压配合、缩配合、粘合剂等一体地配装到套筒5c的孔内。在转子毂13的套筒13a的轴向相反侧上设有突起13b(见图2)。可形成多个突起13b。转子磁体9一体地附连在转子轭5的内周表面上。在转子磁体9内，磁性N极和磁性S极交替地形成于定子11的各极齿11b并面向定子11的各极齿11b。
如图2所示，带槽口部分5a形成在转子轭5的一部分内。带槽口部分5a内露出的转子磁体9的一部分用作位置检测磁体9a。设置到转子轭5的位置检测磁体9a的周向位置与转子毂13的突起13b的周向位置彼此对应。
倾斜镜3与转子11形成一体。如图1所示，倾斜镜3形成为多截头棱锥形并具有倾斜角度彼此不同的多个反射表面(例如四个反射表面)3a(为外侧表面)。能供转子轴4穿过其中的轴孔(通孔)3b形成在倾斜镜3的中心部分处。在倾斜镜3的上表面内，围绕轴孔3b形成凹陷部分3c。转子轴4的一端插入凹陷部分3c内，而压缩弹簧14和保持垫圈15配装在其中，从而将倾斜镜3附连到转子轴4而不会脱开。使用该结构，可使倾斜镜3的轴向组装空间较小。
各反射表面3a是镜面表面，通过在倾斜镜3的材料(例如金属材料、树脂材料)上气相沉积金属或是将倾斜镜3的材料抛光而形成。此外，在倾斜镜3内，容纳部分3d形成在面向电动机2的底面内，其中，上述容纳部分3d是凹陷部分且能够容纳转子轭5。
如图1所示，圆形磁化部分(FG磁体)16与支承轭17一起一体地附连到具有反射表面3a的倾斜镜3的下表面(即倾斜镜3的轴向最大宽度部分的外边缘)，其中，上述支承轭17由磁性材料组成。应当注意的是，支承轭17可省略。FG磁体16与倾斜镜3的下端表面的外边缘直接一体形成，而上述下端表面的外边缘面向电动机基底8。如图3(A)所示，在圆形FG磁体16中，磁性N极和磁性S极交替形成。FG磁体16的磁极的数量(例如120)比转子磁体9的磁极的数量多得多。
如图3(B)所示，频率产生图案(FG图案)18形成在电动机基底8的面向FG磁体16的表面上。FG图案18由产生线元件18a的图案和连接线元件18b的图案构成，其中：上述产生线元件18a的图案径向形成且沿周向方向布置；以及上述连接线元件18b的图案沿周向方向形成以将相邻的产生线元件18a彼此连接。产生线元件18a和连接线元件18b两者的图案像矩形波那样形成，并交替地沿周向方向连续。FG信号从成对引线18c和18d输出。当图3(A)所示的FG磁体16转动到电动机基底8的FG图案18上方时，在FG图案18的每个产生线元件内感应出感应电动势，由此能够从成对引线18c和18d检测到FG信号。
将说明组装光学扫描器的方式的实例。在图1中，电动机2通过以下步骤组装：将基板6和电动机基底8附连到承载壳体7；附连定子11；以及将转子12的转子轴4插入承载壳体7的通孔内，从而通过第一和第二承载部分10a和10b可转动地保持转子轴4。通过将转子12的突起13b配装到倾斜镜3的凹陷部分(未示出)内，可将位置检测磁体9a与转子毂13的突起13b的周向位置对准，倾斜镜3的参考反射表面可与转子12对准，且在该状态下组装这些构件。此外，转子轴4的一端穿过形成在倾斜镜3的上表面内的凹陷部分3c的轴孔3b，且压缩弹簧14和保持垫圈15配装在凹陷部分3c内，由此倾斜镜3可附连到转子轴4并保持在转子轴4上。转子轴4的另一端通过垫圈20保持，而不用从承载壳体7(第二承载部分10b)拆除。
如上所述，图3(A)所示的FG磁体16靠近图3(B)所示的FG图案18设置，由此能高度精确地检测出倾斜镜3的转动位置。因而，可提高倾斜镜3的可控性。
如上所述，圆形FG磁体16沿倾斜镜3的轴向最大宽度部分的外边缘一体地附连。因此，与对转子轭设置FG磁体的情况相比，可增加FG磁体16的外径，可增加FG磁体16的磁极的数量，可增加FG图案18的外径，且可增加产生线元件18a和连接线元件18b两者的数量，由此能高度精确地检测出倾斜镜3的转动位置。
接着，将参照图4说明电动机基底8的另一实例。应当注意的是，光学扫描器1的电动机2和倾斜镜3的结构与上述实例的相同，因此将省略其详细说明。如图4所示，多个圆形频率产生图案(FG磁体)可同心形成并相对于彼此移位半个节距。
具体地，外部FG磁体19A和内部FG磁体19B同心地形成在电动机基底8的面向FG磁体16的表面上。每个FG磁体19A和19b由产生线元件19a的图案和连接线元件19b的图案构成，其中，上述产生线元件19a的图案径向形成并沿周向方向布置，上述连接线元件19b的图案沿周向方向形成以将相邻的产生线元件19a彼此连接。产生线元件19a和连接线元件19b两者的图案像矩形波那样形成，并交替地沿周向方向连续。FG信号从成对引线19c和19d输出。
内部FG图案19B的每个产生线元件19a设置在外部FG图案19A的产生线元件19a的每个节距内。即，外部FG图案19A的产生线元件19a和内部FG图案19B的产生线元件19a相互移位例如半个节距。使用该结构，产生线元件19a的节距可较小，由此能高度精确且准确地检测出倾斜镜3的转动位置。
此外，多个FG图案可以相同相位在电动机基底8上堆叠为多层图案。例如，可使用四层基底作为电动机基底8，并可将两个导电图案堆叠为FG图案。在该情况下，由FG磁体产生的磁通将FG图案互连，由此可增加感应的电动势，且可提高检测转动体的转动位置的灵敏度。
在上述实施例中，转动体是具有各反射表面3a的倾斜镜3。但本发明不限于上述各实施例。例如，转动体可以是具有多个反射表面的多边形镜。
此外，上述实施例的电动机是外转子型电动机。本发明可应用于具有内转子型电动机的转动体驱动装置。
本文所引用的所有实例和条件语言都是用于讲授目的以帮助读者理解发明人为发展本领域所作出的发明和概念，且应认为并不限于说明书中这些具体描述的实例和条件，也不限于涉及展示本发明优缺点的这些实例的组合。虽然已经详细描述了本发明的各实施例，但是应当理解，可对其作出各种改变、替代和变化而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种转动体驱动装置，包括：
转动体，所述转动体具有多个反射表面；
电动机，所述电动机具有转子轴；
转子，所述转子与所述转动体一起附连到所述转子轴的一端部；
定子壳体，所述定子壳体具有承载部分，所述承载部分能转动地保持所述转子轴；
电动机基底，所述电动机基底用于检测所述转子的转动位置，并设置到所述定子壳体；
磁化部分，所述磁化部分用于产生频率，且所述磁化部分形成为环形，并设置到所述转动体的面向所述电动机基底的端表面的外边缘；以及
圆形频率产生图案，所述圆形频率产生图案面向所述磁化部分，且设置到所述电动机基底并靠近所述磁化部分设置。
2.如权利要求1所述的转动体驱动装置，其特征在于，
所述转动体形成为多截头棱锥形，
所述反射表面形成在所述转动体的外表面内，
所述磁化部分一体地附连到所述转动体的轴向最大宽度部分的外边缘。
3.如权利要求1或2所述的转动体驱动装置，其特征在于，
所述磁化部分通过由磁性材料组成的支承轭一体地附连到所述转动体。
4.如权利要求1至3中任一项所述的转动体驱动装置，其特征在于，
多个所述圆形频率产生图案同心地形成在所述电动机基底内
所述频率产生图案相对于彼此移位半个节距。
5.如权利要求1至4中任一项所述的转动体驱动装置，其特征在于，
多个所述圆形频率产生图案以相同相位堆叠在所述电动机基底上。
6.如权利要求1至5中任一项所述的转动体驱动装置，其特征在于，
所述转动体是具有多个倾斜反射表面的倾斜镜或是具有多个反射表面的多边形镜，以及
所述倾斜镜或所述多边形镜沿轴向一体地附连到转子轭并被保持。
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