专利名称：带有集成传感器装置的电机控制器,电机和控制器组件的制作方法
技术领域：
本申请大体涉及一种电机控制器，更具体地涉及一种带有集成传 感器装置的电机和控制器组件。
背景技术：
本部分的说明只是提供与本申请有关的背景技术信息，而不构成 现有技术。
已经知晓将传感器装置结合到电机中来监控电机转子的旋转。电
机的霍耳效应传感器装置通常包括磁体和拾波传感器(pickup sensor)。 磁体固定在转子轴的端部并与转子轴一起旋转，而拾波传感器固定在 电机壳体上磁体附近。当磁体与转子轴一起旋转时，载流拾波传感器 检测磁体的旋转，从而检测转子轴的旋转，并产生与转子轴的旋转相 对应的电信号。然后通过电线将电信号传输给设置成远离电机的控制 器。
然而，这种现有技术配置在装配和运输上具有一定的缺点。将电 机和传感器装置连接到控制器上需要使用外部配线，因而增加了装配 时间。此外，因为使用外部配线，所以需要与外部配线一起使用的各 种部件，如EMI抑制部件和连接器等，因而增加制造成本。此外，因 为现有技术中的配置使传感器装置暴露在外部环境中，所以在运输和 装配电机过程中传感器装置容易受损。
因此，人们希望获得一种结构紧凑、装配相对容易并且在运输和 装配中对传感器损坏最小的电机、电机控制器和传感器装置。
实用新型内容
在一种形式中， 一种电机控制器包括可安装到带有磁体的电机上 的控制器壳体、安装到控制器壳体上的传感器，和设置在控制器壳体 上的配合部件。在控制器壳体安装到电机上时，配合部件相对于磁体定位传感器。
在另一种形式中， 一种电机控制器包括可安装到电机上的控制器 壳体、设置在控制器壳体上的传感器，用于在控制器壳体安装到电机 上时相对于电机定位传感器的配合部件。
在又一种形式中， 一种电机和控制器组件包括具有端部壳体的电 机、具有可拆卸地安装到电机的端部壳体上的控制器壳体的控制器、 传感器装置、和对准结构。传感器装置包括布置在端部壳体中的磁体 和布置在控制器壳体中的传感器。对准结构在控制器壳体安装到端部 壳体上时相对于磁体定位传感器。
通过在此的描述，本实用新型的其它适用范围将会更加明显。应 理解这些描述和具体实施例只是出于解释说明的作用，并不试图限制 本公开内容的保护范围。
在此描述的附图只是出于解释说明的目的，而不倾向于以任何方
式限制本公开的保护范围，其中
图1是根据本公开的示教所构建的电机和控制器组件的透视图； 图2是根据本实用新型的示教的图1所示的电机和控制器组件的
分解透视图3是沿图1的3-3线截取的电机和控制器组件的横截面图； 图4是电机的端部壳体的顶视透视图； 图5是端部壳体的底视图6是沿图5的6-6线截取的端部壳体的横截面图； 图7是控制器的控制器壳体的顶视透视图； 图8是控制器壳体的底视图9是沿图7的9-9线截取的控制器壳体的横截面图10是与图3相似的局部横截面图，但仅示出了电机与控制器之
间的连接件上的组件；禾口
图11是图10中A部的放大图。
在所有附图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
下文中的说明实质上仅仅是示例性的，而并不倾向于限定本公开、 申请或用途。应该理解在所有附图中，相应的附图标记表示相似或相 应的部件和特征。
参考图1至图3，根据本公开的示教所构建的集成电机和控制器组 件总体上以附图标记10表示。组件10包括电机12、安装在电机12 上的电机控制器14，和位于电机12和电机控制器14之间的连接件18 上的霍耳效应传感器装置16。从图3中清楚可知，传感器装置16包括 置于电机12上的磁体20，和置于控制器14上的传感器22。 一种包括 互补的配合部件23和25的对准结构设置在连接件18上，用于在电机 控制器14安装在电机12上时相对于磁体20定位传感器22。配合部件 23设置在电机控制器14上，且配合部件25设置在电机12上。
电机12包括安装凸缘24、定子26、端部壳体28、转子轴30和安 装在转子轴30上并被定子26包围的转子32。转子轴30沿电机]2的 纵向X延伸，并被安装凸缘24、定子26和端部壳体28包围。转子轴 30包括输出端34和与输出端34相对的后端36。输出端34从安装凸 缘24向外延伸，用于驱动装置的旋转轴(未示出)。后端36置于端部 壳体28上。安装凸缘24可将组件10安装在装置的面板(未示出)上。
电机12可以是变速控制感应电机(variable speed controlled induction motor)、永磁无刷电机或者开关磁阻电机。由于电机的结构 是现有技术中已知的，因此为了简便起见在此不再赘述。
控制器14包括控制器壳体38、安装到控制器壳体38的电路板组 件40，和可拆卸地连接在控制器壳体38上以保护电路板组件40的保 护盖40。由金属制成的保护盖42通过螺钉43连接在电机12的端部壳 体28上，且同时充当散热器。电机12内部产生的热量可以通过螺钉 43传递给保护盖42，而保护盖42又将热量散发到外部环境中。从而， 保护盖42被适当地设置成不仅符合电路板组件40的外形以保护电路 板组件40，并具有足够的表面面积以增加传热。电路板组件40包括印 刷电路板44和印刷电路板44上的各种电路元件45 。
参考图4至图6,端部壳体28由塑料制成，优选地利用注塑成型 制成。端部壳体28包括基部46和从基部46向前延伸的空心部件48。在整个公开文本中所使用的术语"向前"都是指电机12的输出端34 附近位置或朝向电机12的输出端34的方向，而术语"向后"或"后" 都是指远离电机12的输出端34的位置或方向。
四个连接腿50从基部46向前延伸，以将端部壳体28连接到定子 26。空心部件48包括第一圆筒部52和与第一圆筒部52相邻的第二圆 筒部54。第一圆筒部52限定其中容纳轴承55的轴承座。轴承55将转 子轴30可旋转地支撑在端部壳体28中。
配合部件25置于第二圆筒部54上，并包括内表面56、由内表面 56限定的空腔58，和空腔58附近的切口部60。如图3所示，当转子 轴30定位时，转子轴30的后端36位于空腔58中。
基部46限定面向控制器14的止动表面62。周壁64设置在端部壳 体28上并从止动表面62向后延伸并围绕止动表面62。
参考图7至图9，控制器壳体38由塑料制成，优选地利用注塑成 型制成。控制器壳体38包括用于接合端部壳体28的基部46的安装部 70、从安装部70向后延伸的周壁72，和从安装部70向前延伸的配合 部件23。
配合部件23包括处于定位凸缘74形式的第一定位部件，和靠近 定位凸缘74的处于突起82形式的第二定位部件。定位凸缘74插入到 端部壳体28的空腔58。定位凸缘74具有与第二圆筒部54内表面56 接触的外表面76，和限定中央开口 80的内表面78。
突起82限定其中容纳传感器22和传感器电路板86的凹口 84。带 状电缆88安装在安装部70上，且将传感器22和传感器电路板86电 连接到下面的电路板组件40。突起82高于定位凸缘74并具有端面92。 安装部70形成有多个开口 90，用于加强电机12和控制器14之间的空 气循环，并用于减少控制器壳体38的材料。
参考图10和图11，传感器装置16的磁体20通过保持部件94安 装到转子轴30的后端36，在示例性实施例中，保持部件94包括包围 磁体20的屏蔽罩96和用于将屏蔽罩96及磁体20固定在转子轴30后 端36上的铆钉98。磁体20包括多个等距间隔地围绕在转子轴30后端 36周围的单独片，构成多重极点(multiplepole)。在屏蔽罩96与第二 圆筒部54的内表面56之间形成有环形间隙100。当控制器壳体38安装在端部壳体28上时，控制器壳体38的周壁 72与端部壳体28的周壁接合。同时，定位凸缘74插入环形间隙100 中，且突起82插入切口部60中。磁体20和转子轴30的后端36部分 位于定位凸缘74的中央开口 90中。当安装部70与端部壳体28的止 动表面62接触时，该接触防止控制器壳体38进一步朝向端部壳体28 移动。从而，传感器22相对于磁体20适当地布置。
可选地，突起82和切口部60可被配置成当传感器22布置定位时， 突起82的端面92与切口部的端壁102接触，从而切口部60的端壁102 充当止动表面，以防止控制器壳体38进一步移动进入端部壳体28。
当控制器壳体38安装到电机]2的端部壳体28上时，控制器壳体 38的配合部件23用于将传感器22相对于电机12 (具体为磁体20)布 置。当定位凸缘74被插入环形间隙100中时，传感器22在电机12的 径向上被适当地定位。当突起82被插入切口部60中时，传感器22在 电机12的周向上被适当地定位。因此，包括控制器壳体38的配合部 件23和端部壳体28的配合部件25的对准，在控制器14被安装到电 机12上吋，相对于磁体20自动对准并定位传感器22。
从图11中清楚可知，定位凸缘74具有比在第二圆筒部54的内表 面56和磁体20周围的屏蔽罩96之间所限定的环形间隙100更小的厚 度。因此，当定位凸缘74被插入环形间隙100中，且定位凸缘74的 外表面76接触第二圆筒部54的内表面56时，在定位凸缘74的内表 面78与屏蔽罩96之间形成气隙G。气隙在大约0.040英寸至大约0.090 英寸范围内，优选地在0.070英寸和0.090英寸之间。
应该理解和明白，尽管已经将定位凸缘74表示为环形凸缘，定位 凸缘74还可以具有其它结构。在不脱离本公开的实质的情况下，例如 可以在定位凸缘74的相同位置上设置多片结构，只要该结构沿磁体20 的径向布置传感器22并在磁体20和传感器22之间保持适当的气隙即 可。此外，除了环形形状之外，定位凸缘74还可以具有矩形、正方形、 三角形或多边形等其它形状。
应该理解和明白，包括配合部件23和25的对准结构并不局限于 插头插座结构，也可以是在电机控制器14安装在电机12上时将传感 器22引导至与磁体20对准的其它结构。由于使用集成的电机和控制器组件10，因此可以优选地不再需要 在己知设计中使用的各种组件，包括通常置于电机和控制器之间的配
线、通常包含在配线中的EMI抑制部件、连接器等。该集成电机和控 制器组件10产生更加紧凑的结构。
此外，对准结构允许在控制器14被安装在电机12上时传感器22 相对于磁体20自动对准。结果，，可以将对准传感器装置16和控制器 14安装到电机12上实现为一个装配步骤，因此显著减少装配时间。
此外，因为磁体20隐藏在端部壳体28内，并且传感器22由突起 82支撑和保护，所以磁体20和传感器22在运输和装配过程中不容易 被损坏。
上面对本实用新型的描述实质上仅仅是示例性的，因而在不脱离 本实用新型本质的各种变型也落在本实用新型的范围内。这样的变型 不被视为偏离本实用新型的实质和范围。
权利要求1. 一种电机控制器，其特征在于包括可安装到包括磁体的电机上的控制器壳体；安装到所述控制器壳体上的传感器；和设置在所述控制器壳体上的配合部件，用于在所述控制器壳体安装在所述电机上时相对于所述磁体定位所述传感器。
2. 如权利要求1所述的电机控制器，其中所述配合部件可与设置 在所述电机上的相应配合部件配合使用。
3. 如权利要求2所述的电机控制器，其中所述传感器设置在所述 控制器壳体的配合部件附近。
4. 如权利要求2所述的电机控制器，其中所述配合部件包括将所 述传感器在所述电机的径向上定位的第一定位部件，和将所述传感器 在所述电机的周向上定位的第二定位部件。
5. 如权利要求4所述的电机控制器，其中所述第一定位部件包括 将被插入到所述电机的相应间隙中的定位凸缘。
6. 如权利要求4所述的电机控制器，其中所述第一定位部件包括 将插入到所述电机的环形间隙中的环形定位凸缘。
7. 如权利要求4所述的电机控制器，其中所述第二定位部件包括 可被插入到所述电机的切口部中的突起。
8. 如权利要求7所述的电机控制器，其中所述传感器被布置在所 述突起上。
9. 如权利要求7所述的电机控制器，其中所述突起限定有凹口， 且所述传感器容纳在所述凹口中。
10. 如权利要求9所述的电机控制器，还包括容纳在所述凹口内的 传感器电路板。
11. 如权利要求1所述的电机控制器，还包括安装在所述控制器壳 体上，用于控制所述电机的运转的电路板组件。
12. 如权利要求1所述的电机控制器，还包括用于保护安装在所述 控制器壳体上的电路板组件的保护盖。
13. 如权利要求12所述的电机控制器，其中所述保护盖用作散热器。
14. 如权利要求:12所述的电机控制器，其中所述保护盖通过螺钉连接到所述电机上。
15. —种电机控制器，其特征在于包括 可安装到电机上的控制器壳体； 设置在所述控制器壳体上的传感器；和用于在所述控制器壳体安装到所述电机上时相对于所述电机定位 所述传感器的配合部件。
16. —种电机和控制器组件，其特征在于包括 包括端部壳体的电机；控制器，包括可拆卸地安装到所述电机的端部壳体上的控制器壳体；传感器装置，包括布置在所述端部壳体中的磁体和布置在所述控 制器壳体中的传感器；和对准结构，用于在所述控制器壳体安装在所述端部壳体上时相对 于所述磁体定位所述传感器。
17. 如权利要求16所述的电机和控制器组件，其中所述对准结构设置在所述端部壳体与所述控制器壳体之间的连接件上。
18. 如权利要求16所述的电机和控制器组件，其中所述对准结构 包括设置在所述控制器壳体和所述端部壳体上的互补配合部件。
19. 如权利要求18所述的电机和控制器组件，其中所述端部壳体 包括用于可旋转地支撑所述电机的转子轴的第一 圆筒部。
20. 如权利要求19所述的电机和控制器组件，其中所述端部壳体 还包括与所述第一圆筒部相邻的第二圆筒部，所述第二圆筒部限定有 所述端部壳体的配合部件。
21. 如权利要求20所述的电机和控制器组件，其中所述端部壳体 的配合部件包括内表面和由所述内表面限定的空腔。
22. 如权利要求21所述的电机和控制器组件，其中所述端部壳体 的配合部件还包括在所述空腔附近的切口部。
23. 如权利要求22所述的电机和控制器组件，其中所述磁体布置 在所述第二圆筒部中，在所述磁体与所述第二圆筒部之间限定了环形 间隙。
24. 如权利要求23所述的电机和控制器组件，其中所述控制器壳 体的配合部件包括被插入所述环形间隙中的定位凸缘，和被插入所述 切口部中的突起。
25. 如权利要求24所述的电机和控制器组件，其中所述传感器布 置在所述突起上。
26. 如权利要求20所述的电机和控制器组件，其中所述电机还包 括其端部在所述第二圆筒部中的转子轴，和连接到所述转子轴的端部 的所述磁体。
27. 如权利要求26所述的电机和控制器组件，其中所述磁体包括 布置在所述转子轴的端部周围的多个片。
28. 如权利要求16所述的电机和控制器组件，还包括安装到所述 控制器壳体上的电路板组件，其中所述传感器连接到所述电路板组件。
29. 如权利要求16所述的电机和控制器组件，其中所述端部壳体 具有止动表面，用于在所述传感器被定位时防止所述控制器壳体的进 一步移动。
专利摘要一种集成的电机和控制器组件，包括电机、安装在电机上的控制器，和布置在电机与控制器之间连接件上的传感器装置。传感器装置包括布置在控制器上的传感器和布置在电机上的磁体。对准结构设置在电机与控制器之间的连接件上，用于在控制器安装在电机上时相对于磁体定位传感器。磁体隐藏在电机中，且传感器由控制器的控制器壳体保护。这种配置具有可以在运输和装配过程中保护传感器装置免受损坏并且可将传感器装置快速装配和连接到电机和控制器上的优点。
文档编号H02K5/22GK201230246SQ20072018627
公开日2009年4月29日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年1月22日
发明者D·E·希尔顿, G·A·彼得森, P·F·斯塔尔兹, T·马瑟 申请人:艾默生电气公司