CN101421907B - 用于马达的转子结构 - Google Patents

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Abstract

一种用于马达的转子结构(1)，其包括：具有端面(20)的转子(10)；从端面(20)中伸出的轴(11)；附连到转子(10)的端面(20)上的编码器元件(12)；以及联接器(22)，其连接在编码器元件附近的轴上，用于将另外的元件连接到轴上，其中联接器(22)环绕轴(11)并且具有与之相联的唇缘(23)，唇缘(23)从联接器上朝向编码器元件延伸，以便在联接器(22)与编码器元件(12)之间限定出空隙(24)。由转子结构限定的空隙可以起到容纳在将编码器元件固定到转子上时从转子上排出的这类金属屑的作用。这种转子可用在电动辅助转向(EPAS)系统的马达中。

Description

用于马达的转子结构
技术领域
本发明涉及用于马达的转子结构、使用这种转子的马达以及使用这种马达的电动辅助转向系统。
背景技术
在现有技术中，电动辅助转向(EPAS)系统是众所周知的。这些系统通常包括：具有定子和转子的电动马达；输入轴，其可操作地与转子相连并且用于与其一起转动；与转向柱相关联的输出轴；以及齿轮箱，其用于响应由扭矩传感器产生的输出轴上的扭矩测量值将扭矩从输入轴传递到输出轴。该马达通常被操作用于随着被测扭矩的增长将变大的扭矩施加到输出轴上，从而施加帮助使车辆转向的辅助扭矩。在PCT专利申请公开号WO 99/65758中公开了这种系统。
需要能够确定这种系统的马达的转子的角位置。这通常通过借助铆钉或者其他这类紧固件将编码器元件(诸如编码盘)固定在马达上来实现。编码器元件携带对角位置进行编码的图案，诸如磁或者光学图案。然后，相对于马达固定的传感器能够感测该图案并且从中确定转子的位置。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于马达的转子结构，其包括：
具有端面的转子；
从端面伸出的轴；
附连到转子端面的编码器元件；以及
联接器，其被连接在编码器元件附近的轴上，用于将另一个元件连接在轴上，
其中，联接器环绕轴，并且具有与其相关联的唇缘，所述唇缘从联接器朝向编码器元件延伸以便在联接器与编码器元件之间限定出空隙。
现有技术中，在将平面编码器元件固定在转子上时存在问题。使用在将其插入时取代转子材料的固定装置(诸如铆钉)会导致从转子上掉出不希望的材料。由于转子的主体常常是磁性的，因此排出的材料很有可能也是有磁性的。在使用磁性编码器元件的情况下，排出的材料会被吸引到编码器元件上，从而降低转子位置测量的精度或者可靠度。
而且，如果在马达(诸如永磁体马达)中使用永磁体，排出的材料会被吸引到这些磁体上。这可能导致排出的材料卡在马达的定子与转子之间，从而导致马达可能被卡住。这是最不希望发生的。
由本发明的转子结构限定的空隙优选地用于容纳在将编码器元件固定到转子上时可从转子中排出的任何物质。这种物质可以包括金属屑或者类似物。
在编码器元件通过干涉配合(诸如一个或多个铆钉)安装到转子上的情况下，本发明的转子结构特别有用。然而，其同样适用于使用螺钉、或者在安装时会有材料从转子中出去的其它任何安装方式的情形。
通常，编码器元件是平面元件，诸如编码盘。该编码器元件可形成用于感测转子角位置的角位置传感器的一部分。在编码器元件形成磁性编码器元件或者编码盘的一部分的情况下，本发明特别有用；以否则会被吸引到磁性编码的元件上的材料可被捕获在该空隙中。
在编码器元件为编码盘的情况下，通常将编码器元件装配成与轴同轴。而且，该编码器元件通常被装配在与轴大致垂直的平面中。在这种情况下，空隙可被限定在联接器、唇缘、编码器元件和轴(或者在空隙处环绕轴的元件)之间。因此，该空隙可为环形空隙。
唇缘可延伸至触及编码器元件。然而在优选实施例中，唇缘延伸至编码器元件，但并不触及该编码器元件。编码器元件与唇缘之间的间隙可小于唇缘(沿轴方向的)厚度的10％、或者5％、或者1％。该间隙的尺寸可小于将由空隙容纳的任何排出物质的尺寸。因此，在例如因为经过一段时间之后编码器元件的固定逐渐松动而导致编码器元件相对转子移动的情况下，唇缘将防止编码器元件移离转子的端面。
当编码器元件与传感器的距离变动超出公差极限时，这种不希望的运动会产生不正确或者不可靠的位置测量值。唇缘可以因此防止编码器元件移出正确对准。从而可以减少错误的位置测量值。
编码器元件可以具有设置成与转子端面抵靠的第一面和朝向远离转子端面的方向的第二面。此外，编码器元件可包括围绕其第二面沿圆周间隔设置的一个或多个编码元件。在这种情况下，编码元件的径向内缘可限定出围绕编码器元件延伸的圆周台阶。可以从台阶径向向内地设置唇缘，优选紧接地或者基本紧接地从台阶径向向内地设置。唇缘与台阶的并列设置可起到更加可靠地将不希望的物质捕获在空隙中的作用。
转子可以是永磁体转子。这使得更加需要捕获外来物质，因为否则这类物质可能会被吸引到永磁体上，并且可能在使用时陷于转子与定子之间。这会导致马达被卡住。
根据本发明的第二方面，提供了一种马达，其包括定子和根据本发明的第一方面的转子结构。该马达可以是永磁体马达。该马达可以包括转子位置传感器，其包括用于编码器元件上的图案的传感器。
根据本发明的第三方面，提供了一种电动辅助转向(EPAS)系统，其包括根据本发明的第二方面的马达，所述马达可操作地连接到车辆的转向机构上。通常，转子结构的联接器可以连接到与转向轴连接的齿轮箱的蜗轮(worm gear)上。
附图说明
现在参见附图仅以举例的方式在下文中详细描述本发明的实施例，在附图中：
图1示出了本发明的实施例的转子结构的透视图，其中联接器被除去；
图2示出了贯穿图1的转子结构的横截面图，其中联接器被装上；以及
图3示出了在图2中用“III”表示的区域的放大视图。
具体实施方式
在附图中示出了根据本发明实施例的转子结构1。转子结构1包括附连有轴11的转子10，轴11贯穿转子10的端面20。转子通常为包括多个永磁体21的永磁体转子，其中这些永磁体21将在马达的绕线定子(未示出)中自由转动。按照给定次序将电流施加到定子的线圈中吸引永磁体21，并且因此引起转子10、从而转子结构1的转动。轴通常由轴承28支撑以帮助旋转。
盘状的编码器元件12被附连到转子10的端面上。该编码器元件12包括盘子形状的背铁14。背铁14在朝向远离转子10的端面20的方向的面上支撑磁性编码元件(用13表示)。背铁14通过铆钉15固定在转子10上。这些是转子10内的干涉配合。
在使用中，通过提供已知的磁场图案，通常是通过提供由环绕编码器元件12沿圆周设置的南、北极形成的图案，编码元件13给转子10的转动位置编码。编码元件13本身具有微小的厚度，因此环绕其径向内缘限定出圆周台阶16。
在轴11的伸出转子10的那部分上，将联接器22设在编码器元件12的朝向远离转子的方向的那侧，并且固定在轴上。这能够将转子结构1连接到要由该马达驱动的任何设备上；该设备可以是电动辅助转向系统。在公开为WO 99/65758的PCT专利申请中公开了这种系统的实例；联接器22可以被连接到此设备的齿轮箱的蜗轮上。
联接器包括唇缘23，其从联接器上朝向编码器元件下垂。其限定出环形空隙24，因插入铆钉15而从转子10中排出的物质可被容纳在该环形空隙24中。如上所述，此特征阻止这种材料漏出，并且因此可以防止此材料漏出和干涉编码器元件或者转子相对于定子的旋转。
从图3中可以看出，唇缘23被设置在台阶16附近。唇缘23与台阶16的并列设置起到保证环形空隙24不会漏出不希望的材料的作用。
通常，在唇缘23与背铁14之间只存在较小的间隙25。该间隙25通常要比唇缘23的宽度26或者台阶16的宽度27小得多。唇缘与编码器元件12的这种“几乎”或者“轻微”触及的接触可以防止或者减小从转子上松动编码器元件的影响。

Claims (16)

1.一种用于马达的转子结构，其包括：
具有端面的转子；
从端面伸出的轴；
附连到转子端面的编码器元件；以及
联接器，其连接在编码器元件附近的轴上，用于将另外的元件连接到轴上，
其中联接器环绕轴，并且具有与其相连的唇缘，唇缘从联接器上朝向编码器元件延伸，以便在联接器与编码器元件之间限定出空隙。
2.如权利要求1所述的转子结构，其中：所述转子结构限定的空隙用于容纳在将编码器元件固定到转子上时可从转子中排出的任何物质。
3.如权利要求1所述的转子结构，其中：编码器元件构成用于感测转子角位置的角位置传感器的一部分。
4.如权利要求3所述的转子结构，其中：编码器元件是磁编码器元件。
5.如权利要求1所述的转子结构，其中：编码器元件是与所述轴同轴装配的盘。
6.如权利要求5所述的转子结构，其中：空隙被限定在联接器、唇缘、编码器元件和轴或者在空隙处环绕轴的元件之间。
7.如权利要求1所述的转子结构，其中：空隙是环形空隙。
8.如权利要求1所述的转子结构，其中：唇缘延伸至接触编码器元件。
9.如权利要求1所述的转子结构，其中：唇缘延伸至编码器元件，但是没有接触编码器元件。
10.如权利要求9所述的转子结构，其中：编码器元件与唇缘之间的间隙小于唇缘轴向厚度的10％，或者5％，或者1％。
11.如权利要求9所述的转子结构，其中：间隙的尺寸小于将由空隙容纳的任何排出物质的尺寸。
12.如权利要求1所述的转子结构，其中：编码器元件具有设置成与转子端面抵靠的第一面和朝向远离转子端面的方向的第二面，编码器元件包括环绕其第二面沿圆周间隔设置的一个或多个编码元件，其中这些编码元件的径向内边缘限定出环绕编码器元件延伸的圆周台阶。
13.如权利要求12所述的转子结构，其中：唇缘被从台阶紧接地或者基本紧接地径向向内地设置。
14.如权利要求1所述的转子结构，其中：转子是永磁体转子。
15.一种马达，其包括定子和如前述权利要求中任一项所述的转子结构。
16.一种电动辅助转向(EPAS)系统，其包括如权利要求15所述的马达，所述马达可操作地连接在车辆的转向机构上。
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