CN100376873C - 可变磁阻型分解器 - Google Patents

Abstract

本发明目的在提供一种可变磁阻型分解器，该分解器不会恶化检测精确度，且可低成本地固定转子于转轴上。为此目的，分解器1包含一定子5，其上缠绕线圈6；一转子，设有突出磁极4a；一环形停止件10，为磁性材料所制。选择停止件10的外直径DS小于转子4的谷直径DR。于是，可防止磁通自定子漏至停止件，而且由磁性材料制成的停止件能以低廉的方法来固定转子。

Description

可变磁阻型分解器

技术领域

本发明涉及可变磁阻型分解器(variablereluctance-typeresolver)。

背景技术

作为转动检测传感器，已知有包含线圈的分解器。例如，发表于日本公开专利公报2002-168652号的可变磁阻型分解器包含：一定子，其上缠绕一激励线圈(绕组)、第一检测线圈(绕组)、及第二检测线圈(绕组)；以及一转子，其具有四个弧形电感部分沿径向向外突出。

当转子转动时，转子的电感部分及定子的磁极(其上缠绕线圈)之间的空隙变化。经由激励该激励线圈的激励信号及由检测线圈以激励线圈所产生的磁通感应的输出信号，检测此空隙的变化，作为磁阻的变化。检测该磁阻变化，作为转子的转动角度。

在以上可变磁阻型分解器中，当把由磁性材料所制的一构件置于转子附近时，由激励线圈所产生的磁通的一部分恐怕会流进转子附近所置的磁性构件中。

如此，会发生磁通泄漏。作为置于转子附近的磁性构件，可举停止件为例，其用以固定转子于转轴上。

如发生磁通泄漏，则在定子的检测线圈中不能精确地感应产生(感生)输出信号，从而使磁阻变化的精确检测变得困难。如此，检测的精确度会恶化。为避免磁通泄漏，停止件可为非磁性材料所制，使磁通难以通过此。然而，非磁性构件较磁性材料昂贵，会增加成本。

发明内容

鉴于以上环境，作成本发明，其目的在于提供可变磁阻型分解器，该分解器不会遭受由于磁通自转子漏至停止件所引起的检测精确度降低或不良，且能以低廉的方法固定转子于转轴上。

由于对以上目的辛勤研究的结果，注意到磁阻与磁性通道的大小成比例，本发明的发明人发现可以采用使定子及停止件间的磁阻大于定子及转子间的磁阻。

(1)权利要求书中所述的一种可变磁阻型分解器，包含：(i)一转子，其为磁性材料所制，具有突出电极在其外周表面上，并被安装于一转轴上，该转轴具有环形凸阶部分；(ii)一定子，其与转子同轴固定，与转子之间留有一径向空隙，并包含一激励线圈，一激励信号输入于其中，一检测线圈，输出由激励线圈所产生的磁通所感应的一信号，及多个磁极，为磁性材料所制，且其上缠绕激励线圈及检测线圈；及(iii)一停止件，为磁性材料所制，并安装于转轴上，与转子在轴向上相邻，以固定转子于转轴上.

定子与停止件间所形成的一空隙大于定子与转子间所形成的一空隙。结果，定子的磁极及转子的外周表面间的磁阻大于定子的磁极及转子的外周表面间的磁阻。因此，磁通难以自定子的磁极流至停止件的外周表面。

即使采用磁性材料来制造的停止件，由激励线圈所产生的磁通也可自磁极的内周表面流至转子的外周表面。该磁通还自转子的外周表面进一步流至磁极。如此，可低成本地防止磁通泄漏，而不恶化检测的精确度。

(2)在权利要求2所述的可变磁阻型分解器中，转子及停止件为环形，当横向观察停止件及转子时，停止件的外周轮廓位于转子的外周轮廓的径向内侧。

在权利要求3所述的可变磁阻型分解器中，在停止件及转子的圆周方向的整个区域中，一环形空间形成于转子的轴向侧及停止件的径向外侧处。

按照权利要求2和3所述的可变磁阻型分解器，自定子的磁极至停止件的外周表面的距离大于定子的磁极及转子的外周表面之间的距离。为此，可确保充分的磁阻，用以防止磁通泄漏。

而且，环形停止件可容易制造，且可容易组合于转轴上，此有助于进一步降低成本。

(3)在权利要求4所述的可变磁阻型分解器中，停止件的外直径等于或小于相邻突出的磁极间所置的谷部分的外直径的99.4％。在权利要求5所述的可变磁阻型分解器中，停止件的外直径等于或大于相邻突出的磁极间所置的谷部分的外直径的88％。

按照权利要求4和5所述的可变磁阻型分解器，由于维持停止件的强度及刚度，可更精确防止磁通的泄漏，且可在轴向上精确固定转子于转轴上。

在权利要求4和5中，当停止件的外直径等于或小于转子的谷直径的97.4％或96.4％时，可进一步增加磁通泄漏防止效果。然而，为维持停止件的强度及刚度，外直径在谷直径的至少88％或以上。

(4)在权利要求6所述的可变磁阻型分解器中，由定子的磁极界定的内周表面具有恒定的内直径。藉助该尺寸关系，可在定子的磁极和停止件或转子之间形成预定的径向间隙。

(5)此外，可采取以下变形。停止件及转子可分开制造，或制成一体。

当它们分开时，停止件可压进、附着于或旋入转轴上。当它们成一体时，停止件及转子可由叠积硅钢板，或由切割及磨制磁性材料，诸如铁钢制成。构件数可减少，使加工及组合变为容易。如此，可进一步降低成本。在停止件及转子分开或成一体这两种情况下，停止件可仅置于转子的一横向侧，或在其两侧。

本发明的可变磁阻型分解器可应用于例如车装的动力转向装置上。此外，它可应用于需要转动角度信息的装置上，诸如传动比率可变的转向装置。

附图说明

由结合附图及说明书所作的详细描述，可更完全明了本发明及其许多优点，所有这些形成本说明的一部分：

图1(a)为可变磁阻型分解器的平面图，及图1(b)为盖移去后的可变磁阻型分解器的平面图；

图2为沿图1(a)的线II-II剖取的剖视图；及

图3为透视图，显示可变磁阻型分解器的转轴、转子、及停止件。

具体实施方式

以下参考附图，说明本发明的较佳实施例。注意本发明应不限于此实施例。

(构造)

在此实施例中，本发明应用于车辆的电动力转向装置。众所周知，在动力转向装置中，需检测施加于方向盘上的转向扭矩，并由电动机产生与转向扭矩相对应的所需的转向助力扭矩，以协助转向。动力转向装置包含：一方向盘；扭矩传感器，用以检测转向扭矩；电动机，用以产生转向助力扭矩；控制装置，用以根据来自扭矩传感器的信息来控制电动机；及扭矩传送机构，用以传送来自方向盘及电动机的扭矩至转向的车轮(轮胎)。

此实施例的可变磁阻型分解器(此后简称为“分解器”)组合于无刷电动机(其不具有电刷及整流子)上，可检测诸如转轴3的转动角度等驱动电动机所必需的信息。检测到的信息被输出至控制装置。

分解器显示于图1至3，其中，图1(a)为分解器的平面图，图1(b)为盖子移去后的分解器的平面图；图2为沿图1(a)的线II-II所剖取的剖视图；以及图3为转轴、转子和停止件的透视图。

首先，参考图1及2来说明分解器的详细构造，并视情形需要参考图3。如显示于图1及2，分解器1包含一外壳2、一转轴3、一转子4、一与转子相对并在其间留有一径向空隙的定子5、以及一用以固定转子4于转轴3上的停止件10。

外壳2为铝所制并具有圆筒形，与电动机的外壳(未显示)制成一体。它具有在轴向及圆周方向上的预定部分处的一通孔2a。

转轴3为铁钢(iron steel)所制，其为一种磁性材料，并具有空心形状。该装置由电动机的外壳2通过轴承(未显示)以可转动的方式支承。一小直径部分3a、一大直径部分3b及位于其间的一环形凸阶部分3c形成于转轴3上。在圆周方向的预定部分处，形成有一轴向槽3d，其延伸于小直径部分3a、凸阶部分3c及大直径部分3b上。转轴3与电动机的转轴制成一体，并与之一体转动。

转子4由叠层的硅钢板(这是一种磁性材料)构成，并具有环形，且安装于转轴3的外周表面上。详细言之，在形成于转子4的中心处可供转轴3穿过的一通孔4d的内表面上，形成有径向向内突出的一突出物4c。当转子4安装于转轴3上时，突出物4c和槽3d在轴向上对齐。然后，转子4沿轴向滑动于转轴3上，直至转子4的一端面抵压于转轴3的凸阶部分3c上为止。如此，可确定与转轴3相对的转子4的圆周及轴向位置。

在外周表面上，以恒定的间隔形成多个(在此是七个)突出的磁极4a，它们各自具有弧形，并沿径向向外突出。在相邻的突出磁极4a之间，形成谷部分4b。也就是说，沿圆周方向交替形成突出的磁极4a及谷部分4b。在此，将从转子4的中心至最接近该中心的谷部分4b上的一部分的距离的两倍定为谷直径DR。

定子5为叠层的硅钢板(这是一种磁性材料)构成，并具有环形状。它固定于外壳2的内周表面2b上，其定位成与转子4同轴并在轴向上相同的位置。在径向外部形成有多个(在此是十个)磁极5a及连接相邻磁极5a的环形轭5b。磁极5a及轭5b与转子4一起形成磁路，由线圈6所产生的磁通流过该磁路。多个磁极5轭5b形成多个(在此是十个)槽5c，它们可容纳线圈6。由多个磁极所界定的一内周表面具有恒定的内直径。

在定子5的多个磁极5a的每一个的周围，缠绕线圈6。所述线圈由一激励线圈(激励信号输入于此)及一检测线圈(用以输出由激励线圈所产生的磁通所感生的信号)构成。

在定子5等的上表面及下表面上，设置有树脂制的一绝缘构件7，用以防止定子5及线圈6间的短路。该绝缘构件覆盖多个槽5c中的每一个的内周表面及定子5的两端面。

一连接器8固定于定子5的外周表面上，用以电连接线圈6至控制装置。该联接器设有端子8a及外壳8b。端子8a连接于线圈6的激励线圈和检测线圈，外壳8b与控制装置的一连接部分接合。

设置有一树脂盖9，以覆盖定子5的两端面，用以防止异物附着于磁极5a及其上所卷绕的线圈6。该树脂盖具有一环形端板9a和一自端板9a的外周边伸出的圆筒形壁9b。为防止与外壳2的内周表面干扰，圆筒形壁9b设置成在径向上比定子5的外周边更接近中心。圆筒形壁9b的端部固定于定子5的轭5b及连接器8的外壳8b。

定子5的外周表面附着于外壳2的内周表面2b，定子5由***于外壳2上的通孔2a中的连接器8固定于外壳2。

停止件10为铁钢(其为一种磁性材料)所制，并具有环形。停止件10的内直径对应于转轴3的外径及压入干涉的和。停止件10被压入于转轴3(转子4压入于其中)中直至预定位置，从而使转子4抵靠于转轴3的凸阶部分3c上。

停止件10的外直径DS小于转子4的谷直径DR。具体言之，50mm的外直径DS小于50.35m的谷直径DR。DS等于DR的99.4％。换言之，自图1(a)及(b)显然可见，固定转子4于转轴3上的停止件10的外周轮廓(外形)在转子4的谷部分的外形的径向内侧的位置。因此，一环形空间11形成于转子4的轴向侧及停止件10的径向外侧处。

(作用及优点)

其次，说明该实施例的作用及优点。

自控制装置输入激励信号经连接器8至分解器1，从而使绕于定子5的磁极5a上的线圈6的激励线圈产生磁通。该磁通自定子5的磁极5a(其上缠绕线圈6的激励线圈)的内周表面流出，通过该空隙而至在径向内侧上与定子5相对的转子4的外周表面。而且，磁通自转子4的另外周边表面流经该空隙而至定子5的磁极5a，该磁极上上缠绕有线圈6的检测线圈，并在径向外侧上与转子4相对。

由激励线圈所产生的磁通，通过线圈6的检测线圈所感应的输出信号经连接器8输出至控制装置。控制装置接收用于激励线圈6的激励线圈的激励信号和由激励线圈的磁通而感应在线圈6的检测线圈中的输出信号。而后，控制装置根据激励信号及输出信号，检测磁阻变化。检测磁阻的变化，作为转动角度。

控制装置根据转动角度，控制电动机的电流，以由电动机产生扭矩。在此，在圆周方向的整个区域中，从定子5的磁极5a至停止件10的外周边的距离大于从磁极5a至与其相对的转子4的外周表面的距离。

如上所述，磁阻的值相当于该空隙的大小。

结果，定子5的磁极5a及停止件10的外周边之间的磁阻大于磁极5a及转子4的外周边间的磁阻。此差别使磁通难以在轴向上自定子5的磁极5a泄漏至停止件10的外周表面。

以下说明停止件10的材料及电角度误差之间的关系。当使用非磁性材所制的停止件10时，可变磁阻型分解器1的电角度中的电角度误差为23.62分。另一方面，当停止件10为磁性材料(铁钢)所制时，依照本发明的转动角度误差为24.37分。显然，在后者的情形中的转转角度误差比前者情形中大0.75分。

然而，此差小于量度装置中所存在的可接受量度误差(2至3分)，且并不显著影响转动角度的量度。为此，磁性材料所制的停止件10并不恶化检测精确度。而且，停止件10能以低廉的方法固定转子4于转轴3上。

现已详细说明本发明，熟悉本技术领域的人员应理解其中可作许多更改及修改，而不脱离此处包含后附权利要求书所列的本发明的精神及范围。

Claims (6)

1.一种可变磁阻型分解器，包含：

一转子，其为磁性材料所制，具有突出电极在其外周表面上，并被安装于一转轴上，该转轴具有环形凸阶部分；

一定子，其与所述转子同轴固定，与所述转子之间留有一径向空隙，并包含一激励线圈，一激励信号输入于其中，一检测线圈，输出由激励线圈所产生的磁通所感应的一信号，及多个磁极，为磁性材料所制，且其上缠绕所述激励线圈及检测线圈；及

一停止件，为磁性材料所制，并安装于所述转轴上，与所述转子在轴向上相邻，以固定所述转子于所述转轴上，

其中，所述定子与所述停止件间所形成的一空隙大于所述定子与所述转子间所形成的一空隙。

2.如权利要求1所述的可变磁阻型分解器，其特征在于，所述转子及所述停止件为环形，当横向观察所述停止件及转子时，所述停止件的外周轮廓位于所述转子的外周轮廓的径向内侧。

3.如权利要求2所述的可变磁阻型分解器，其特征在于，在所述停止件及转子的圆周方向的整个区域中，一环形空间形成于所述转子的轴向侧及所述停止件的径向外侧处。

4.如权利要求3所述的可变磁阻型分解器，其特征在于，所述停止件的外直径不大于在转子的相邻突出磁极间的谷部分的外直径的99.4％。

5.如权利要求4所述的可变磁阻型分解器，其特征在于，所述停止件的外直径不小于在转子的相邻突出磁极间的谷部分的外直径的88％。

6.如权利要求5所述的可变磁阻型分解器，其特征在于，由所述定子的磁极部分所界定的一内周表面具有恒定的内直径。

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