CN203813638U - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

提供一种旋转电机，通过防止灰尘或尘埃等的附着并确保高分辨率，能够高精度地检测出转子的旋转方向位置。所述旋转电机具有：定子（13）；转子（21），其隔着磁隙（2）对置配置在定子（13）的径向内侧；旋转罩（22），其与转子（21）连结并且覆盖定子（13）的轴向上侧的端部，在旋转罩（22）和定子（13）之间形成规定的内部空间（4）；旋转盘（28），其以随着旋转罩（22）的旋转而一起旋转的方式设于内部空间（4）；以及检测部（18），其设于壳体（11），并对旋转盘（28）的位置进行光学检测或磁检测。

Description

旋转电机

技术领域

本实用新型公开的实施方式涉及旋转电机。

背景技术

已知具有定子、转子和壳体的旋转电机，所述壳体内置有这些定子和转子。例如，在专利文献1记载的旋转电机中，固定转子的轴突出到上述壳体的外部，在该突出部设有大致圆板状的旋转盘。通过位置传感器对设于该旋转盘的标尺进行检测，来检测出上述转子的旋转方向位置。

另外，在例如专利文献2记载的旋转电机中，构成为在定子的径向内侧设有转子的所谓的内转子型。在转子的径向外周部沿周向排列有多个磁体，利用设于定子的霍尔元件检测这些多个磁体。

专利文件1：日本特开2007-178235号公报

专利文献2：日本实开平5-25973号公报

在上述专利文献1所记载的现有技术中，如上所述，在壳体的外部设有旋转盘，在所述壳体的内部对置配置有定子和转子。由此，能够将旋转盘形成为比较大的直径，因此能够例如在盘外周部设置多个槽隙等，确保高的分辨率。然而，由于旋转盘在壳体外部露出而暴露在周围环境中，所以有可能由于灰尘或尘埃等的附着而导致检测精度降低。

另外，在上述专利文献2所记载的现有技术中，是内转子型，定子存在于转子的径向外侧，因此在转子的外径上存在制约，形成为比较小的直径。其结果为，转子的周长比较短，因此难以在转子的外周部设置许多磁体来确保高分辨率，导致检测精度降低。并且，针对配置有转子和定子的壳体内的防尘，没有特别考虑，在侵入到外壳内的灰尘或尘埃等附着到霍尔元件的情况下，由此有可能导致检测精度降低。

实用新型内容

本实用新型正是鉴于这样的问题点完成的，其目的在于提供一种旋转电机，该旋转电机通过防止灰尘或尘埃等的附着并确保高分辨率，能够高精度地检测出转子的旋转方向位置。

为了解决上述课题，根据本实用新型的一个观点，其特征在于，所述旋转电机具有：定子；转子，其隔着磁隙对置配置在所述定子的径向内侧；罩，其与所述转子连结并且覆盖所述定子的轴向一侧的端部，在所述罩与所述定子或固定于该定子的固定部件之间形成规定的内部空间；被检测部件，其以随着所述罩的旋转而一起旋转的方式设在所述内部空间内或者设置成面对所述内部空间；以及检测部，其设于所述定子或所述固定部件，并对所述被检测部件的位置进行光学检测或磁检测。

在所述旋转电机中，其特征在于，所述被检测部件是以在所述罩的轴向另一侧的所述内部空间中沿径向延伸的方式设于所述转子的径向外侧的被检测盘，所述检测部以面对所述内部空间的方式设于所述定子或所述固定部件，并对所述被检测盘的位置进行光学检测。

在所述旋转电机中，其特征在于，所述罩具备：平板部，其沿径向延伸设置；和圆筒部，其以覆盖所述定子侧的径向外侧的方式从所述平板部沿所述轴向延伸设置，并且，在所述圆筒部与所述定子或所述固定部件之间形成有与所述内部空间的径向外周部连通的规定的防尘通路，所述被检测盘具备与所述平板部的外径相等的外径尺寸。

在所述旋转电机中，其特征在于，所述被检测部件是以面对所述内部空间的方式分别设置在所述罩的沿着周向的多个部位的多个磁体，所述检测部以在所述内部空间内能够与所述磁体对置的方式设于所述定子或所述固定部件，并对所述磁体的位置进行磁检测。

在所述旋转电机中，其特征在于，所述罩具备：平板部，其沿径向延伸设置；和圆筒部，其以覆盖所述定子侧的径向外侧的方式从所述平板部沿所述轴向延伸设置，并且，在所述圆筒部与所述定子或所述固定部件之间形成有与所述内部空间的径向外周部连通的规定的防尘通路，所述多个磁体设于所述圆筒部的内周侧的部位，所述检测部以朝向径向外侧与所述磁体对置的方式设于所述定子或所述固定部件。

在所述旋转电机中，其特征在于，所述旋转电机还具有：轴承，其将所述转子支承为能够旋转；和基础部，其固定至少一个所述轴承，所述转子具备从所述轴向一侧和轴向另一侧夹住并固定所述至少一个轴承的轴承固定部。

在所述旋转电机中，其特征在于，所述基础部分别固定有所述轴向一侧的第1轴承和所述轴向另一侧的第2轴承，所述轴承固定部具备：第1部件，其从所述轴向一侧固定所述第1轴承；和与所述第1部件连结的第2部件，其从所述轴向另一侧固定所述第2轴承，并且在径向外侧具备与所述定子的径向内侧相对置的永磁体。

实用新型效果

根据本实用新型的旋转电机，通过防止灰尘或尘埃等的附着并确保高分辨率，能够高精度地检测出转子的旋转方向位置。

附图说明

图1是表示实施方式的旋转电机的整体结构的纵剖视图。

图2是从背面侧观察旋转罩和环状凸台的立体图。

图3是图1的主要部分的放大剖视图。

图4是表示利用磁编码器方式进行检测的变形例的旋转电机的整体结构的纵剖视图。

图5是从背面侧观察旋转罩的立体图。

图6是图4的主要部分的放大剖视图。

标号说明

1：旋转电机；

2：磁隙；

4：内部空间；

10：固定部；

11：壳体；

12：基础部；

13：定子；

14：轴承；

15：层叠铁芯；

16：电枢线圈；

17：屏蔽板；

18：检测部；

20：旋转部；

21：转子；

22：旋转罩（罩）；

22b：平板部；

22c：圆筒部；

23：输出轴；

24：旋转侧辅助部件；

25：永磁体；

28：旋转盘（被检测盘、被检测部件）；

38S、38N：磁化部（磁体、被检测部件）。

具体实施方式

以下，参照附图对公开的实施方式进行说明。

<旋转电机的概略>

首先，使用图1，对本实施方式的旋转电机1的结构进行说明。如图1所示，旋转电机1是具备固定部10和旋转部20的内转子型的直驱电机（以下，称作DD电机），在固定部10的内侧具备旋转部20。

<固定部>

固定部10具有大致圆筒形状的壳体11（相当于固定部件）、基础部12、定子13和2个轴承14、14。另外，轴承14不限于2个，只要是1个以上即可。在2个轴承14、14之间，配置有内外两层的衬垫14A、14B。内周侧的衬垫14A成为固定侧，外周侧的衬垫14B成为旋转侧，并且衬垫14A、14B成为2个轴承14、14的内侧的定位部件。

壳体11在其内部收纳旋转电机1所具备的大部分的结构部件。

基础部12一体地具备基部12a和固定轴部12b。基部12a具备外径与壳体11的外径大致相等的圆板形状。基部12a封闭壳体11中的轴向另一侧（图1中下侧。以下同样）的开口端。固定轴部12b具备从基部12a的径向中心向轴向一侧（图1中上侧。以下同样）突出的中空管状的形状。即，固定轴部12b贯通壳体11的径向中心位置。在固定轴部12b的突出端侧（图1中上侧）设有固定侧辅助部件19。固定侧辅助部件19在一方的轴承14的外侧形成为厚壁，并与内周侧的衬垫14A夹持一方的轴承14。

定子13具备：层叠铁芯15，其配置于壳体11的内周面；和电枢线圈16，其缠绕设置于该层叠铁芯15。电枢线圈16以在壳体11的内周面沿周向排列的方式在层叠铁芯15设有多个。

<旋转部>

旋转部20具有旋转罩22和转子21，该转子21隔着磁隙2对置配置在定子13的径向内侧。另外，后面对旋转罩22进行说明。

<转子>

转子21具有输出轴23、旋转侧辅助部件24和配置于输出轴23的径向外侧的永磁体25。另外，后面对旋转罩22和旋转盘28进行说明。

输出轴23整体构成为大致中空管状，在图1中的上侧的端部形成有凸缘部23a。旋转侧辅助部件24配置在上述固定侧辅助部件19的外周面和输出轴23的内周面之间。而且，输出轴23以凸缘部23a位于外壳11的开口端侧（图1中上侧）的状态，通过螺栓26连结于旋转侧辅助部件24。由此，输出轴23和旋转侧辅助部件24的结合体通过轴承14、14，（轴向被限制并）以能够旋转的方式支承于固定轴部12b。另外，旋转侧辅助部件24作为从上述轴向一侧固定一方的（图1中上侧的）轴承14（相当于第1轴承）的第1部件发挥功能。并且，输出轴23作为从上述轴向另一侧固定另一方的（图1中下侧的）轴承14（相当于第2轴承）并且在径向外侧具备与定子13的径向内侧相对置的永磁体25的第2部件发挥功能。

在输出轴23的外周面以沿周向排列的方式设有多个永磁体25。并且，永磁体25配置成，与定子13的层叠铁芯15在径向上隔开磁隙2相对置。

另外，在上述结构中，在本例中，转子21中的上述输出轴23和上述旋转侧辅助部件24构成从轴向一侧和轴向另一侧夹住并固定轴承14、14的轴承固定部。进而，在旋转电机1的制造时，例如，以夹住2个轴承14、14的方式组装转子21，所述转子21具备由输出轴23和旋转侧辅助部件24构成的上述轴承固定部。然后，在基础部12组装内置有定子13的壳体11。进而，最后，在转子21的轴向一侧（图1中上侧）安装旋转罩22和旋转盘28（后述）。

<旋转动作的概略>

在上述结构中，通过向定子13的多个电枢线圈16供给电力，在壳体11的内部产生交变磁场。进而，转子21的永磁体25受到这些交变磁场所产生的引力和斥力，由此在输出轴23产生转矩，从而旋转部20整体旋转。

<旋转罩及旋转盘>

在转子21连结有旋转罩22，以覆盖定子13的轴向一侧（图1中上侧）的端部。如图2、图3及所述图1所示，旋转罩22是整体呈大致面包圈形状（环状）的圆板部件，并且在旋转罩22和壳体11（或者也可以是定子13）之间，形成有内部空间4。旋转罩22利用例如未图示的螺栓等安装于输出轴23的凸缘部23a。由此，旋转罩22配置成，覆盖壳体11的上述轴向一侧（图1及图3中上侧）的开口端。而且，在旋转罩22的上述轴向另一侧（图1和图3中下侧）的底面和定子13的电枢线圈16之间设有间隙3。

旋转罩22具备：平板部22b，其沿与上述轴向正交的径向（图1、图3中左右方向）延伸设置；和圆筒部22c，其一体形成于平板部22b的外周。在平板部22b的径向中心部形成有开口22a，所述开口22a用于供上述输出轴23的上述轴向一侧端部突出。并且，平板部22b形成有螺栓孔22d（在图2中未图示。参照后述的图5），所述螺栓孔22d用于利用未图示的螺栓将平板部22b安装于输出轴23的凸缘部23a。圆筒部22c以覆盖壳体11的径向外侧的方式从平板部22b沿轴向延伸设置。并且，在圆筒部22c和壳体11（或者也可以是定子13）之间形成有与上述内部空间4的径向外周部连通的规定的防尘通路100。

此时，在凸缘部23a安装有环状凸台27，该环状凸台27和上述旋转罩22在轴向上离开。环状凸台27形成有螺栓孔27a，所述螺栓孔27a用于利用未图示的螺栓将环状凸台27安装到凸缘部23a（参照图2）。而且，经由该环状凸台27，旋转盘28（相当于被检测盘、被检测部件）支承于输出轴23的凸缘部23a。由此，旋转盘28随着旋转罩22或转子21的旋转而一起旋转。

即，旋转盘28在旋转罩22的上述轴向另一侧的内部空间4（或者以面向内部空间4的方式），沿径向延伸并设于转子21的径向外侧。而且，在该旋转盘28的背面具备沿着旋转方向在整周形成的编码图案槽隙（encoder pattern slit）28a（参照图2）。另外，在本例中，编码图案槽隙28a形成为未贯通的凹陷槽隙。并且，旋转盘28的外径形成为与平板部22b的外径大致相同的尺寸。

此时，如图3所示，在壳体11的另一方（图1中图中的上侧）的开口端，以与旋转盘28对置的方式配置有检测部18。在本例中，检测部18是对旋转盘28的位置进行光学检测的由发光元件和受光元件构成的光学式位置检测传感器。通过检测部18对旋转盘28进行光学检测，能够检测出转子21的旋转方向位置。检测部18通过臂状（或板状）的支承部件17支承于壳体11（或者也可以是定子13）。换言之，检测部18和旋转盘28以面对内部空间4的方式分别设于支承部件17和输出轴23。

如以上所说明的，在本实施方式的旋转电机1中，定子13和转子21对置配置，用于进行防尘的旋转罩22与转子21连结设置。在该旋转罩22和定子13（或者壳体11）之间，形成内部空间4。而且，在转子21的径向外侧设有旋转盘28。通过检测部18对该旋转盘28进行光学检测，能够检测出转子的旋转方向位置。

此时，旋转罩22设置成覆盖定子13的上述轴向一侧的端部，因此能够将旋转罩22的外径形成为比较大的直径而不会受到定子13的制约。其结果为，能够将旋转罩22内的上述内部空间4形成为径向比较大的尺寸。因此，能够将在该内部空间4中以沿径向延伸的方式配置的上述旋转盘28的外径形成为比较大的直径。由此，能够将设于该大径的旋转盘28的编码图案槽隙28a的槽隙数量形成得较多，因此能够容易地确保高分辨率。其结果为，能够高精度地检测出转子21的旋转方向位置。并且，此时，检测部18能够在旋转罩22内的内部空间4内进行旋转盘28的检测而未暴露在周围环境中，因此不会由于灰尘或尘埃等的附着而降低检测精度。由此，根据本实施方式，通过防止灰尘或尘埃等的附着并确保高分辨率，能够高精度地检测出转子21的旋转方向位置。

并且，在本实施方式中特别地，旋转罩22由平板部22b和圆筒部22c构成，由此，平板部22b和旋转盘28形成为大致平行（参照图3）。由此，将旋转盘28的外径尺寸形成为与平板部22b大致相同的大径，如上所述地能够可靠地获得高分辨率。并且，通过以与内部空间4的外周部连通的方式在圆筒部22c和定子13（或者壳体11）之间形成防尘通路100，能够更可靠地实现内部空间4的防尘。

并且，在本实施方式中特别地，如上所述，在旋转电机1的制造时，在最后的工序中安装旋转盘28和旋转罩22。由此，即使在为了检测部18的检测的初始设定和使用开始后的再设定而需要旋转盘28的定位和各种调整的情况下，不卸下在这些旋转盘28和旋转罩22的安装工序前已经组装好的基础部12、轴承14、轴承固定部（输出轴23和旋转侧辅助部件24的结合体）、转子21、壳体11等，就能够简单地进行定位和各种调整。

并且，在本实施方式特别地，旋转侧辅助部件24从上述轴向一侧固定上述一方的轴承14，并且，输出轴23从上述轴向另一侧固定上述另一方的轴承14。而且，这些输出轴23和旋转侧辅助部件24彼此连结，构成转子21的上述轴承固定部。由此，转子21能够容易且可靠地实现借助上述2个轴承14、14被支承成相对于基础部12能够旋转的结构。

另外，公开的实施方式不限于上述结构，在不脱离其主旨和技术思想的范围内能够进行各种变形。以下，对这样的变形例进行说明。

<利用磁编码器方式进行检测的情况>

也可以以进行磁检测的方式代替上述实施方式的编码图案槽隙28a的光学检测。利用图4～图6对这样的变形例进行说明。另外，对与上述实施方式等同的部分标以同一标号，并适当省略或简化说明。

如与上述图1及图3对应的图4及图6所示，在该变形例中，省略了上述实施方式中的环状凸台27和旋转盘28。而且，在旋转罩22的圆筒部22c中，以面对内部空间4的方式，设有多个（在本例中为14个）磁化部38S、38N（相当于磁体、被检测部件），所述多个磁化部38S、38N沿着周向分别设置于多个部位。磁化部38S是以径向内侧为S极且径向外侧为N极的方式预先被磁化的区域。磁化部38N是以径向内侧为N极且径向外侧为S极的方式预先被磁化的区域。这些磁化部38S和磁化部38N沿周向交替设置（参照图5）。

并且，检测部18是在壳体11（或者也可以是定子13）的周向的一个部位设置的霍尔传感器，该霍尔传感器设置成在内部空间4中能够与上述磁化部38S、38N相对置。在本例中，检测部18以朝向径向外侧与磁化部38S、38N对置的方式设于壳体11（或者定子13）。检测部18通过对上述磁化部38S、38N进行磁检测，能够检测出转子21的旋转方向位置。

在本实施例中，也能够获得与上述实施方式相同的效果。即，能够将旋转罩22的外径形成为比较大的直径而不会受到定子13的制约，因此能够将配置的磁化部38S、38N的数量形成得较多（在上述例中为14个）。由此，能够容易地确保高分辨率，因此能够高精度地检测出转子21的旋转方向位置。并且，此时，检测部18能够在旋转罩22内的内部空间4进行磁化部38S、38N的检测而未暴露在周围环境中，因此不会由于灰尘或尘埃等的附着而降低检测精度。由此，根据本实施方式，通过防止灰尘或尘埃等的附着并确保高分辨率，能够高精度地检测出转子21的旋转方向位置。

另外，以上对旋转电机1是电动机的情况的例子进行了说明，但也可以应用在不是电动机而是发电机的情况。

除了以上已经说明的之外，也可以适当组合上述实施方式和变形例的方法来利用。

此外，虽未一一举例示出，但上述实施方式和变形例在不脱离其主旨的范围内，可以施加各种变更来实施。

Claims (7)

1.一种旋转电机，其特征在于，所述旋转电机具有：

定子；

转子，其隔着磁隙对置配置在所述定子的径向内侧；

罩，其与所述转子连结并且覆盖所述定子的轴向一侧的端部，在所述罩与所述定子或固定该定子的固定部件之间形成规定的内部空间；

被检测部件，其以随着所述罩的旋转而一起旋转的方式设在所述内部空间内或者设置成面对所述内部空间；以及

检测部，其设于所述定子或所述固定部件，对所述被检测部件的位置进行光学检测或磁检测。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述被检测部件是以在所述罩的轴向另一侧的所述内部空间中沿径向延伸的方式设于所述转子的径向外侧的被检测盘，

所述检测部以面对所述内部空间的方式设于所述定子或所述固定部件，并对所述被检测盘的位置进行光学检测。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述罩具备：

平板部，其沿径向延伸设置；和

圆筒部，其以覆盖所述定子侧的径向外侧的方式从所述平板部沿所述轴向延伸设置，并且，在所述圆筒部与所述定子或所述固定部件之间形成有与所述内部空间的径向外周部连通的规定的防尘通路，

所述被检测盘具备与所述平板部的外径相等的外径尺寸。

4.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述被检测部件是以面对所述内部空间的方式分别设置在所述罩的沿着周向的多个部位的多个磁体，

所述检测部以在所述内部空间内能够与所述磁体对置的方式设于所述定子或所述固定部件，并对所述磁体的位置进行磁检测。

5.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，

所述罩具备：

平板部，其沿径向延伸设置；和

圆筒部，其以覆盖所述定子侧的径向外侧的方式从所述平板部沿所述轴向延伸设置，并且，在所述圆筒部与所述定子或所述固定部件之间形成有与所述内部空间的径向外周部连通的规定的防尘通路，

所述多个磁体设于所述圆筒部的内周侧的部位，

所述检测部以朝向径向外侧与所述磁体对置的方式设于所述定子或所述固定部件。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机还具有：

轴承，其将所述转子支承为能够旋转；和

基础部，其固定至少一个所述轴承，

所述转子具备从所述轴向一侧和轴向另一侧夹住并固定所述至少一个轴承的轴承固定部。

7.根据权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，

所述基础部分别固定有所述轴向一侧的第1轴承和所述轴向另一侧的第2轴承，

所述轴承固定部具备：

第1部件，其从所述轴向一侧固定所述第1轴承；和

与所述第1部件连结的第2部件，其从所述轴向另一侧固定所述第2轴承，并且在径向外侧具备与所述定子的径向内侧相对置的永磁体。