專利名稱：可變磁阻型分解器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可變磁阻型分解器(variablereluctance-typeresolver)。
背景技術(shù)：
作為轉(zhuǎn)動檢測傳感器，已知有包含線圈的分解器。例如，發(fā)表于日本公開專利公報2002-168652號的可變磁阻型分解器包含一定子，其上纏繞一激勵線圈(繞組)、第一檢測線圈(繞組)、及第二檢測線圈(繞組)；以及一轉(zhuǎn)子，其具有四個弧形電感部分沿徑向向外突出。
當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子的電感部分及定子的磁極(其上纏繞線圈)之間的空隙變化。經(jīng)由激勵該激勵線圈的激勵信號及由檢測線圈以激勵線圈所產(chǎn)生的磁通感應(yīng)的輸出信號，檢測此空隙的變化，作為磁阻的變化。檢測該磁阻變化，作為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度。
在以上可變磁阻型分解器中，當(dāng)把由磁性材料所制的一構(gòu)件置于轉(zhuǎn)子附近時，由激勵線圈所產(chǎn)生的磁通的一部分恐怕會流進轉(zhuǎn)子附近所置的磁性構(gòu)件中。
如此，會發(fā)生磁通泄漏。作為置于轉(zhuǎn)子附近的磁性構(gòu)件，可舉停止件為例，其用以固定轉(zhuǎn)子于轉(zhuǎn)軸上。
如發(fā)生磁通泄漏，則在定子的檢測線圈中不能精確地感應(yīng)產(chǎn)生(感生)輸出信號，從而使磁阻變化的精確檢測變得困難。如此，檢測的精確度會惡化。為避免磁通泄漏，停止件可為非磁性材料所制，使磁通難以通過此。然而，非磁性構(gòu)件較磁性材料昂貴，會增加成本。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上環(huán)境，作成本發(fā)明，其目的在于提供可變磁阻型分解器，該分解器不會遭受由于磁通自轉(zhuǎn)子漏至停止件所引起的檢測精確度降低或不良，且能以低廉的方法固定轉(zhuǎn)子于轉(zhuǎn)軸上。
由于對以上目的辛勤研究的結(jié)果，注意到磁阻與磁性通道的大小成比例，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可以采用使定子及停止件間的磁阻大于定子及轉(zhuǎn)子間的磁阻。
(1)權(quán)利要求書中所述的一種可變磁阻型分解器，包含(i)一轉(zhuǎn)子，其為磁性材料所制，具有突出電極在其外周表面上，并被安裝于一轉(zhuǎn)軸上；(ii)一定子，其與轉(zhuǎn)子同軸固定，與轉(zhuǎn)子之間留有一徑向空隙，并包含一激勵線圈，一激勵信號輸入于其中，一檢測線圈，輸出由激勵線圈所產(chǎn)生的磁通所感應(yīng)的一信號，及多個磁極，為磁性材料所制，且其上纏繞激勵線圈及檢測線圈；及(iii)一停止件，為磁性材料所制，并安裝于轉(zhuǎn)軸上，與轉(zhuǎn)子在軸向上相鄰，以固定轉(zhuǎn)子于轉(zhuǎn)軸上。
定子與停止件間所形成的一空隙大于定子與轉(zhuǎn)子間所形成的一空隙。結(jié)果，定子的磁極及轉(zhuǎn)子的外周表面間的磁阻大于定子的磁極及轉(zhuǎn)子的外周表面間的磁阻。因此，磁通難以自定子的磁極流至停止件的外周表面。
即使采用磁性材料來制造的停止件，由激勵線圈所產(chǎn)生的磁通也可自磁極的內(nèi)周表面流至轉(zhuǎn)子的外周表面。該磁通還自轉(zhuǎn)子的外周表面進一步流至磁極。如此，可低成本地防止磁通泄漏，而不惡化檢測的精確度。
(2)在權(quán)利要求2所述的可變磁阻型分解器中，轉(zhuǎn)子及停止件為環(huán)形，當(dāng)橫向觀察停止件及轉(zhuǎn)子時，停止件的外周輪廓位于轉(zhuǎn)子的外周輪廓的徑向內(nèi)側(cè)。
在權(quán)利要求3所述的可變磁阻型分解器中，在停止件及轉(zhuǎn)子的圓周方向的整個區(qū)域中，一環(huán)形空間形成于轉(zhuǎn)子的軸向側(cè)及停止件的徑向外側(cè)處。
按照權(quán)利要求2和3所述的可變磁阻型分解器，自定子的磁極至停止件的外周表面的距離大于定子的磁極及轉(zhuǎn)子的外周表面之間的距離。為此，可確保充分的磁阻，用以防止磁通泄漏。
而且，環(huán)形停止件可容易制造，且可容易組合于轉(zhuǎn)軸上，此有助于進一步降低成本。
(3)在權(quán)利要求4所述的可變磁阻型分解器中，停止件的外直徑等于或小于相鄰?fù)怀龅拇艠O間所置的谷部分的外直徑的99.4％。在權(quán)利要求5所述的可變磁阻型分解器中，停止件的外直徑等于或大于相鄰?fù)怀龅拇艠O間所置的谷部分的外直徑的88％。
按照權(quán)利要求4和5所述的可變磁阻型分解器，由于維持停止件的強度及剛度，可更精確防止磁通的泄漏，且可在軸向上精確固定轉(zhuǎn)子于轉(zhuǎn)軸上。
在權(quán)利要求4和5中，當(dāng)停止件的外直徑等于或小于轉(zhuǎn)子的谷直徑的97.4％或96.4％時，可進一步增加磁通泄漏防止效果。然而，為維持停止件的強度及剛度，外直徑在谷直徑的至少88％或以上。
(4)在權(quán)利要求6所述的可變磁阻型分解器中，由定子的磁極界定的內(nèi)周表面具有恒定的內(nèi)直徑。藉助該尺寸關(guān)系，可在定子的磁極和停止件或轉(zhuǎn)子之間形成預(yù)定的徑向間隙。
(5)此外，可采取以下變形。停止件及轉(zhuǎn)子可分開制造，或制成一體。
當(dāng)它們分開時，停止件可壓進、附著于或旋入轉(zhuǎn)軸上。當(dāng)它們成一體時，停止件及轉(zhuǎn)子可由疊積硅鋼板，或由切割及磨制磁性材料，諸如鐵鋼制成。構(gòu)件數(shù)可減少，使加工及組合變?yōu)槿菀?。如此，可進一步降低成本。在停止件及轉(zhuǎn)子分開或成一體這兩種情況下，停止件可僅置于轉(zhuǎn)子的一橫向側(cè)，或在其兩側(cè)。
本發(fā)明的可變磁阻型分解器可應(yīng)用于例如車裝的動力轉(zhuǎn)向裝置上。此外，它可應(yīng)用于需要轉(zhuǎn)動角度信息的裝置上，諸如傳動比率可變的轉(zhuǎn)向裝置。


由結(jié)合附圖及說明書所作的詳細描述，可更完全明了本發(fā)明及其許多優(yōu)點，所有這些形成本說明的一部分圖1(a)為可變磁阻型分解器的平面圖，及圖1(b)為蓋移去后的可變磁阻型分解器的平面圖；圖2為沿圖1(a)的線II-II剖取的剖視圖；及圖3為透視圖，顯示可變磁阻型分解器的轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子、及停止件。
具體實施例方式
以下參考附圖，說明本發(fā)明的較佳實施例。注意本發(fā)明應(yīng)不限于此實施例。
(構(gòu)造)在此實施例中，本發(fā)明應(yīng)用于車輛的電動力轉(zhuǎn)向裝置。眾所周知，在動力轉(zhuǎn)向裝置中，需檢測施加于方向盤上的轉(zhuǎn)向扭矩，并由電動機產(chǎn)生與轉(zhuǎn)向扭矩相對應(yīng)的所需的轉(zhuǎn)向助力扭矩，以協(xié)助轉(zhuǎn)向。動力轉(zhuǎn)向裝置包含一方向盤；扭矩傳感器，用以檢測轉(zhuǎn)向扭矩；電動機，用以產(chǎn)生轉(zhuǎn)向助力扭矩；控制裝置，用以根據(jù)來自扭矩傳感器的信息來控制電動機；及扭矩傳送機構(gòu)，用以傳送來自方向盤及電動機的扭矩至轉(zhuǎn)向的車輪(輪胎)。
此實施例的可變磁阻型分解器(此后簡稱為“分解器”)組合于無刷電動機(其不具有電刷及整流子)上，可檢測諸如轉(zhuǎn)軸3的轉(zhuǎn)動角度等驅(qū)動電動機所必需的信息。檢測到的信息被輸出至控制裝置。
分解器顯示于圖1至3，其中，圖1(a)為分解器的平面圖，圖1(b)為蓋子移去后的分解器的平面圖；圖2為沿圖1(a)的線II-II所剖取的剖視圖；以及圖3為轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子和停止件的透視圖。
首先，參考圖1及2來說明分解器的詳細構(gòu)造，并視情形需要參考圖3。如顯示于圖1及2，分解器1包含一外殼2、一轉(zhuǎn)軸3、一轉(zhuǎn)子4、一與轉(zhuǎn)子相對并在其間留有一徑向空隙的定子5、以及一用以固定轉(zhuǎn)子4于轉(zhuǎn)軸3上的停止件10。
外殼2為鋁所制并具有圓筒形，與電動機的外殼(未顯示)制成一體。它具有在軸向及圓周方向上的預(yù)定部分處的一通孔2a。
轉(zhuǎn)軸3為鐵鋼(iron steel)所制，其為一種磁性材料，并具有空心形狀。該裝置由電動機的外殼2通過軸承(未顯示)以可轉(zhuǎn)動的方式支承。一小直徑部分3a、一大直徑部分3b及位于其間的一環(huán)形凸階部分3c形成于轉(zhuǎn)軸3上。在圓周方向的預(yù)定部分處，形成有一軸向槽3d，其延伸于小直徑部分3a、凸階部分3c及大直徑部分3b上。轉(zhuǎn)軸3與電動機的轉(zhuǎn)軸制成一體，并與之一體轉(zhuǎn)動。
轉(zhuǎn)子4由疊層的硅鋼板(這是一種磁性材料)構(gòu)成，并具有環(huán)形，且安裝于轉(zhuǎn)軸3的外周表面上。詳細言之，在形成于轉(zhuǎn)子4的中心處可供轉(zhuǎn)軸3穿過的一通孔4d的內(nèi)表面上，形成有徑向向內(nèi)突出的一突出物4c。當(dāng)轉(zhuǎn)子4安裝于轉(zhuǎn)軸3上時，突出物4c和槽3d在軸向上對齊。然后，轉(zhuǎn)子4沿軸向滑動于轉(zhuǎn)軸3上，直至轉(zhuǎn)子4的一端面抵壓于轉(zhuǎn)軸3的凸階部分3c上為止。如此，可確定與轉(zhuǎn)軸3相對的轉(zhuǎn)子4的圓周及軸向位置。
在外周表面上，以恒定的間隔形成多個(在此是七個)突出的磁極4a，它們各自具有弧形，并沿徑向向外突出。在相鄰的突出磁極4a之間，形成谷部分4b。也就是說，沿圓周方向交替形成突出的磁極4a及谷部分4b。在此，將從轉(zhuǎn)子4的中心至最接近該中心的谷部分4b上的一部分的距離的兩倍定為谷直徑DR。
定子5為疊層的硅鋼板(這是一種磁性材料)構(gòu)成，并具有環(huán)形狀。它固定于外殼2的內(nèi)周表面2b上，其定位成與轉(zhuǎn)子4同軸并在軸向上相同的位置。在徑向外部形成有多個(在此是十個)磁極5a及連接相鄰磁極5a的環(huán)形軛5b。磁極5a及軛5b與轉(zhuǎn)子4一起形成磁路，由線圈6所產(chǎn)生的磁通流過該磁路。多個磁極5軛5b形成多個(在此是十個)槽5c，它們可容納線圈6。由多個磁極所界定的一內(nèi)周表面具有恒定的內(nèi)直徑。
在定子5的多個磁極5a的每一個的周圍，纏繞線圈6。所述線圈由一激勵線圈(激勵信號輸入于此)及一檢測線圈(用以輸出由激勵線圈所產(chǎn)生的磁通所感生的信號)構(gòu)成。
在定子5等的上表面及下表面上，設(shè)置有樹脂制的一絕緣構(gòu)件7，用以防止定子5及線圈6間的短路。該絕緣構(gòu)件覆蓋多個槽5c中的每一個的內(nèi)周表面及定子5的兩端面。
一連接器8固定于定子5的外周表面上，用以電連接線圈6至控制裝置。該聯(lián)接器設(shè)有端子8a及外殼8b。端子8a連接于線圈6的激勵線圈和檢測線圈，外殼8b與控制裝置的一連接部分接合。
設(shè)置有一樹脂蓋9，以覆蓋定子5的兩端面，用以防止異物附著于磁極5a及其上所卷繞的線圈6。該樹脂蓋具有一環(huán)形端板9a和一自端板9a的外周邊伸出的圓筒形壁9b。為防止與外殼2的內(nèi)周表面干擾，圓筒形壁9b設(shè)置成在徑向上比定子5的外周邊更接近中心。圓筒形壁9b的端部固定于定子5的軛5b及連接器8的外殼8b。
定子5的外周表面附著于外殼2的內(nèi)周表面2b，定子5由插入于外殼2上的通孔2a中的連接器8固定于外殼2。
停止件10為鐵鋼(其為一種磁性材料)所制，并具有環(huán)形。停止件10的內(nèi)直徑對應(yīng)于轉(zhuǎn)軸3的外徑及壓入干涉的和。停止件10被壓入于轉(zhuǎn)軸3(轉(zhuǎn)子4壓入于其中)中直至預(yù)定位置，從而使轉(zhuǎn)子4抵靠于轉(zhuǎn)軸3的凸階部分3c上。
停止件10的外直徑DS小于轉(zhuǎn)子4的谷直徑DR。具體言之，50mm的外直徑DS小于50.35m的谷直徑DR。DS等于DR的99.4％。換言之，自圖1(a)及(b)顯然可見，固定轉(zhuǎn)子4于轉(zhuǎn)軸3上的停止件10的外周輪廓(外形)在轉(zhuǎn)子4的谷部分的外形的徑向內(nèi)側(cè)的位置。因此，一環(huán)形空間11形成于轉(zhuǎn)子4的軸向側(cè)及停止件10的徑向外側(cè)處。
(作用及優(yōu)點)其次，說明該實施例的作用及優(yōu)點。
自控制裝置輸入激勵信號經(jīng)連接器8至分解器1，從而使繞于定子5的磁極5a上的線圈6的激勵線圈產(chǎn)生磁通。該磁通自定子5的磁極5a(其上纏繞線圈6的激勵線圈)的內(nèi)周表面流出，通過該空隙而至在徑向內(nèi)側(cè)上與定子5相對的轉(zhuǎn)子4的外周表面。而且，磁通自轉(zhuǎn)子4的另外周邊表面流經(jīng)該空隙而至定子5的磁極5a，該磁極上上纏繞有線圈6的檢測線圈，并在徑向外側(cè)上與轉(zhuǎn)子4相對。
由激勵線圈所產(chǎn)生的磁通，通過線圈6的檢測線圈所感應(yīng)的輸出信號經(jīng)連接器8輸出至控制裝置?？刂蒲b置接收用于激勵線圈6的激勵線圈的激勵信號和由激勵線圈的磁通而感應(yīng)在線圈6的檢測線圈中的輸出信號。而后，控制裝置根據(jù)激勵信號及輸出信號，檢測磁阻變化。檢測磁阻的變化，作為轉(zhuǎn)動角度。
控制裝置根據(jù)轉(zhuǎn)動角度，控制電動機的電流，以由電動機產(chǎn)生扭矩。在此，在圓周方向的整個區(qū)域中，從定子5的磁極5a至停止件10的外周邊的距離大于從磁極5a至與其相對的轉(zhuǎn)子4的外周表面的距離。
如上所述，磁阻的值相當(dāng)于該空隙的大小。
結(jié)果，定子5的磁極5a及停止件10的外周邊之間的磁阻大于磁極5a及轉(zhuǎn)子4的外周邊間的磁阻。此差別使磁通難以在軸向上自定子5的磁極5a泄漏至停止件10的外周表面。
以下說明停止件10的材料及電角度誤差之間的關(guān)系。當(dāng)使用非磁性材所制的停止件10時，可變磁阻型分解器1的電角度中的電角度誤差為23.62分。另一方面，當(dāng)停止件10為磁性材料(鐵鋼)所制時，依照本發(fā)明的轉(zhuǎn)動角度誤差為24.37分。顯然，在后者的情形中的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角度誤差比前者情形中大0.75分。
然而，此差小于量度裝置中所存在的可接受量度誤差(2至3分)，且并不顯著影響轉(zhuǎn)動角度的量度。為此，磁性材料所制的停止件10并不惡化檢測精確度。而且，停止件10能以低廉的方法固定轉(zhuǎn)子4于轉(zhuǎn)軸3上。
現(xiàn)已詳細說明本發(fā)明，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員應(yīng)理解其中可作許多更改及修改，而不脫離此處包含后附權(quán)利要求書所列的本發(fā)明的精神及范圍。
權(quán)利要求
1.一種可變磁阻型分解器，包含一轉(zhuǎn)子，其為磁性材料所制，具有突出電極在其外周表面上，并被安裝于一轉(zhuǎn)軸上；一定子，其與所述轉(zhuǎn)子同軸固定，與所述轉(zhuǎn)子之間留有一徑向空隙，并包含一激勵線圈，一激勵信號輸入于其中，一檢測線圈，輸出由激勵線圈所產(chǎn)生的磁通所感應(yīng)的一信號，及多個磁極，為磁性材料所制，且其上纏繞所述激勵線圈及檢測線圈；及一停止件，為磁性材料所制，并安裝于所述轉(zhuǎn)軸上，與所述轉(zhuǎn)子在軸向上相鄰，以固定所述轉(zhuǎn)子于所述轉(zhuǎn)軸上，其中，所述定子與所述停止件間所形成的一空隙大于所述定子與所述轉(zhuǎn)子間所形成的一空隙。
2.如權(quán)利要求1所述的可變磁阻型分解器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子及所述停止件為環(huán)形，當(dāng)橫向觀察所述停止件及轉(zhuǎn)子時，所述停止件的外周輪廓位于所述轉(zhuǎn)子的外周輪廓的徑向內(nèi)側(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的可變磁阻型分解器，其特征在于，在所述停止件及轉(zhuǎn)子的圓周方向的整個區(qū)域中，一環(huán)形空間形成于所述轉(zhuǎn)子的軸向側(cè)及所述停止件的徑向外側(cè)處。
4.如權(quán)利要求3所述的可變磁阻型分解器，其特征在于，所述停止件的外直徑不大于在轉(zhuǎn)子的相鄰?fù)怀龃艠O間的谷部分的外直徑的99.4％。
5.如權(quán)利要求4所述的可變磁阻型分解器，其特征在于，所述停止件的外直徑不小于在轉(zhuǎn)子的相鄰?fù)怀龃艠O間的谷部分的外直徑的88％。
6.如權(quán)利要求5所述的可變磁阻型分解器，其特征在于，由所述定子的磁極部分所界定的一內(nèi)周表面具有恒定的內(nèi)直徑。
全文摘要
本發(fā)明目的在提供一種可變磁阻型分解器，該分解器不會惡化檢測精確度，且可低成本地固定轉(zhuǎn)子于轉(zhuǎn)軸上。為此目的，分解器1包含一定子5，其上纏繞線圈6；一轉(zhuǎn)子，設(shè)有突出磁極4a；一環(huán)形停止件10，為磁性材料所制。選擇停止件10的外直徑DS小于轉(zhuǎn)子4的谷直徑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來固定轉(zhuǎn)子。
文檔編號G01D5/12GK1584505SQ20041006998
公開日2005年2月23日 申請日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月18日
發(fā)明者安藤克昭, 高橋博之 申請人:有限公司福倍思, 豐田工機株式會社, 光洋精工株式會社