CN101557141B - 电动动力转向装置用电动机及电动动力转向装置 - Google Patents

电动动力转向装置用电动机及电动动力转向装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可以削减连接用器件及装配工时数，小型、低成本的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机及电动动力转向装置。在控制装置(19)的壳体内的减速机构侧配设具有功率元件的驱动基板(31)，在上述壳体内的电动机侧配设控制驱动基板(31)的驱动的控制基板(26)，在驱动基板(31)和控制基板(26)的轴向之间配设解角器(41)及包括连接布线的引线框(34)，解角器(41)的输入输出端子(44)与控制基板(26)电连接。在轴向以电动机(4)、控制装置(19)、减速机构(2)的顺序配置为大致同轴状。

Description

电动动力转向装置用电动机及电动动力转向装置
技术领域
本发明涉及安装在车辆、辅助驾驶者的操纵力的电动动力转向装置用电动机及电动动力转向装置，特别是涉及将旋转角传感器即解角器(resolver)与控制电动机的驱动的控制装置连接的技术。 
背景技术
在以往的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机中，包括：永磁体同步电动机，该永磁体同步电动机具有外壳、设置在外壳轴线上且与车辆的转向机构连结的轴，通过轴辅助方向盘的操纵力；以及在壳体内部用于驱动上述电动机的控制装置，在上述外壳形成有引线通过的开口部，在上述壳体也形成有上述引线通过的开口部，上述电动机和上述控制装置的上述外壳开口部和上述壳体开口部对应，形成一体。 
在上述的电动动力转向装置用电动机中，旋转角传感器即解角器被螺钉固定在上述外壳，上述解角器的输入输出端子在与上述解角器一体形成的连接器部，与中继用引线的一端部的连接器嵌合固定，上述引线的另一端部的连接器通过与从上述壳体开口部露出的连接器嵌合固定实现电连接。 
专利文献1：日本专利第3593102号公报 
在上述专利文献所示的以往的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机中，需要通过连接器及引线进行解角器的输入输出信号与控制装置之间的电连接，存在连接用器件及装配工时数增加这样的问题。 
发明内容
本发明的目的是提供一种能解决如上所述的问题，可以削减连接用器件及装配工时数，小型、低成本的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机及电动动力转向装置。 
在本发明所涉及的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机中，在电动机的轴向一体形成：对车辆的方向盘产生辅助转矩的电动机；驱动控制该电动机、且收纳在壳体的控制装置；以及检测上述电动机的电动机轴的旋转角、且收纳在上述壳体的解角器，该控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机安装在将上述电动机的旋转减速的减速机构，并在电动机的轴向以上述电动机、上述控制装置、上述减速机构的顺序配置为大致同轴状，在上述壳体内的上述减速机构侧配设具有功率元件的驱动基板，在上述壳体内的上述电动机侧配设控制上述驱动基板的驱动的控制基板，在上述驱动基板与上述控制基板的轴向之间配设上述解角器及包括连接布线的引线框，上述解角器的输入输出端子与上述控制基板电连接。 
在本发明所涉及的电动动力转向装置中，将上述记载的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机安装在将该电动机的旋转减速的减速机构，且上述电动机与上述减速机构的轴配置为大致同轴状。 
若采用本发明，由于在控制装置的壳体内的减速机构侧配设具有功率元件的驱动基板，在上述壳体内的电动机侧配设控制上述驱动基板的驱动的控制基板，在上述驱动基板和上述控制基板的轴向之间配设解角器及包括连接布线的引线框，上述解角器的输入输出端子与上述控制基板电连接，因此，由于上述解角器的输入输出端子与上述控制基板在轴向的距离相邻，而且配置为大致同轴状，所以可以不使用引线等而用端子连接，另外，驱动基板、引线框及控制基板也都被配设为大致同轴状在轴向相邻，可以不使用引线等而用布线端子连接等，可以削减连接用器件及装配工时数，可以得到小型、低成本的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机。 
另外，可以将各端子的连接在相同方向进行等，操作性提高，可以削减装配工时数。 
若采用本发明所涉及的电动动力转向装置，由于将上述控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机安装在将该电动机的旋转减速的减速机构，且上述电动机和上述减速机构的轴配置为大致同轴状，因此，可以削减连接用器件及装配工时数，可以得到小型、低成本的电动动力转向装置，驱动基板和减速机构侧相邻，可以提高从驱动基板向减速机构侧的热传导，整个装置能以小型、 低成本构成。 
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机和减速机构的一部分的剖视图。 
图2是从电动机侧观察图1的控制装置的主视图。 
图3是图2的剖视图。 
图4是从电动机侧观察本发明的实施方式2的控制装置的主视图。 
图5是图4的剖视图。 
图6是从电动机侧观察本发明的实施方式3的控制装置的主视图。 
图7是图6的剖视图。 
图8是从电动机侧观察本发明的实施方式4的控制装置的主视图。 
图9是图8的剖视图。 
图10是从电动机侧观察本发明的实施方式5的控制装置的主视图。 
图11是图10的剖视图。 
图12是从电动机侧观察本发明的实施方式6的控制装置的主视图。 
图13是图12的剖视图。 
标号说明 
1电动动力转向装置、2减速机构、2a轴、3控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机、4电动机、14电动机轴、19控制装置、20电动机侧壳体、22减速机构侧壳体、24解角器定子嵌合槽、26控制基板、28通孔、29布线图案连接盘部、30解角器连接用连接器、31驱动基板、32功率元件、33功率元件用导线端子、34引线框、37转矩传感器用导线端子、39CAN通信用导线端子、40解角器连接用导线端子、41解角器、43解角器定子、44输入输出端子、45弯曲机构、46压入配合形状。 
具体实施方式
实施方式1 
基于图1～3说明实施方式1。图1是表示控制装置一体型的电动动力转向 装置用电动机和减速机构的一部分的剖视图；图2是从电动机侧观察图1的控制装置的主视图；图3是图2的剖视图。 
另外，在以下各图的同一或者相当部分标注同一标号进行说明。 
电动机4是永磁体同步电动机，在层叠电磁钢板形成的定子铁心6上通过树脂制的绝缘体7卷绕三相的定子绕组8。 
各相的绕组通过收容在树脂性的终端托架9内的绕组终端10进行Y形或者三角形接线。 
定子铁心6被压入铁制的框架11，构成电动机的定子5。 
在框架11的一端部有底面，在底部的中央部形成收纳支承转子13的一端的后轴承17的轴承箱部12。 
在转子13的电动机轴14的外周部安装用于产生磁力的磁体15。 
框架11的另一端部开口，在控制装置19的电动机侧壳体20形成与框架11的开口部嵌合用的接合部(spigot joint part)21。 
电动机侧壳体20由铝合金压铸成型而形成，与控制装置19的减速机侧壳体22接合。 
减速机构侧壳体22由铝合金压铸成型而形成，在壳体中央部形成收纳支承转子13的一端的前轴承16的轴承箱部23。 
在减速机构侧壳体22的另一端部形成接合部25，与减速机构2的由铝合金压铸成型而形成的安装部2b嵌合。收纳控制装置19的壳体由减速机构侧壳体22与电动机侧壳体20构成。 
在转子13的电动机轴14的两端安装后轴承17及前轴承16，旋转自如地支承电动机轴14。 
在电动机轴14的前侧端部安装与减速机构2的轴2a连接用的联轴器即轴套18。 
控制装置19具有：装设有微型计算机27的控制基板26、装设有功率MOSFET等功率元件32的驱动基板31，紧贴固定在减速机构侧壳体22的与减速机构2相对的面的内侧。 
控制基板26配置在与驱动基板31相比更靠近电动机侧壳体20侧，在控制基板26和驱动基板31之间，用树脂材料镶嵌成型用于将两者电性布线连接 的铜制终端，设置一体形成的引线框34。 
在引线框34一体形成电源连接器35、转矩传感器用连接器36、CAN通信用连接器38，定位固定在减速机构侧壳体22的内部。 
用于检测电动机轴14的旋转角的解角器41的解角器转子42固定在电动机轴14，解角器定子43的外周面在减速机构侧壳体22的内侧组装在以电动机轴14的旋转轴线为中心的、大致圆筒形的嵌合槽24，并被铆接定位固定。 
卷绕在解角器定子43的线圈的终端被卷绕在解角器41的输入输出端子44的一端部，输入输出端子44的另一端部与电动机轴14的旋转轴线并行延伸，并与从引线框34内突出的解角器连接用导线端子40的一端部电连接。 
从引线框34内突出的解角器连接用导线端子40的另一端部，与电动机轴14的旋转轴线平行地向控制基板26伸长，并贯穿设置在控制基板26的布线图案的通孔28，通过焊接直接电连接。 
另外，在解角器连接用导线端子40设置弯曲机构(bend mechanism)45。 
另外，解角器定子43通过铆接(caulking)被固定在减速机构侧壳体22的内侧，但固定方法不限于此，例如也可以通过螺钉固定、粘接等定位，只要具有功能上所需的固定力，也可以使用其他固定方法。 
如上所述，控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机3是在电动机的轴向一体形成电动机4、控制装置19、解角器41而构成的，该电动机3安装在将电动机4的旋转减速的减速机构2，并在电动机的轴向以电动机4、控制装置19、减速机构2的顺序配置为大致同轴状。在控制装置19的减速机构侧壳体22内的减速机构2侧配设具有功率元件32的驱动基板31，在上述壳体22内的电动机4侧配设控制驱动基板31的驱动的控制基板26。 
在驱动基板31和控制基板26的轴向之间配设解角器41及引线框34，解角器41的输入输出端子44通过解角器连接用导线端子40与控制基板26电连接。 
另外，控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机3安装在将该电动机3的旋转减速的减速机构2的安装部2b，上述电动机3和减速机构2的轴2a配置为大致同轴状，构成电动动力转向装置1。 
若采用上述结构的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机3，由于 与解角器41的输入输出端子44连接的解角器连接用导线端子40的另一端部、转矩传感器用导线端子37的一端部、CAN通信用导线端子39的一端部、以及功率元件用导线端子33的一端部从引线框34内向相同方向伸长，所以在与控制基板26连接时可从相同方向组装，并进行电连接，从而操作效率提高，可以削减装配工时数，实现小型化、低成本化。 
另外，由于解角器定子43直接组装在减速机构侧壳体22的解角器定子嵌合部24，所以与电动机轴14的旋转轴线的同轴度较好，可以高精度地得到电动机轴的旋转角。 
另外，由于解角器定子43通过铆接被坚固固定在解角器定子嵌合部24，所以耐振性较好。 
另外，由于解角器41和控制装置19的控制基板26可以不通过引线或连接器等附加器件连接，所以可通过削减器件数量实现低成本化，提高电连接部的连接质量。 
另外，由于解角器连接用导线端子40具有弯曲机构45，具有在电动机轴线方向可移动规定量的自由度，因此，即使由于温度变化等使解角器定子43与控制基板26的相对位置变化，也能缓解作用在连接部的应力，可以使装置的可靠性提高。 
实施方式2 
基于图4及图5说明实施方式2。图4是从电动机侧观察控制装置的主视图；图5是图4的剖视图。 
解角器定子43通过螺钉固定被定位固定在引线框34，解角器定子43的外周面组装在大致圆筒形的嵌合槽24，该嵌合槽24以设置在减速机构侧壳体22内侧的电动机轴14的旋转轴线为中心。 
卷绕在解角器定子43的线圈的终端被卷绕在解角器41的输入输出端子44的一端部，输入输出端子44的另一端部与轴旋转轴线平行地向控制基板26伸长而形成，该另一端部贯穿控制基板26的设置有布线图案的通孔28，通过焊接直接电连接。 
其他结构与实施方式1一样。 
另外，在实施方式2中，解角器定子43通过螺钉固定被固定在引线框34， 但固定方法不限于此，例如可以通过粘接、热铆接等定位，只要具有功能上所需的固定力，也可以使用其他固定方法。 
若采用上述的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机3，由于通过预先将解角器定子43固定在引线框34，可以将解角器定子43和引线框34作为一组处理，所以操作性较好。 
另外，在成为一组的解角器定子43和引线框34上安装控制基板26之后，组装至减速机构侧壳体22的操作变得容易，可以同时进行引线框34、解角器定子43的定位，操作效率提高，可以削减装配工时数。 
另外，由于直接连接解角器41的输入输出端子44和控制基板26，相对于实施方式1，可以进一步削减器件数量，实现低成本化，提高电连接部的连接质量。 
另外，尽管解角器定子43没有直接固定在减速机构侧壳体22内，但由于组装在以设置的电动机轴14的旋转轴线为中心的、大致圆筒形的嵌合槽24，所以与电动机轴14的旋转轴线的同轴度较好，可以高精度地得到电动机轴的旋转角。 
其他效果与实施方式1一样。 
实施方式3 
基于图6及图7说明实施方式3。图6是从电动机侧观察控制装置的主视图；图7是图6的剖视图。 
解角器定子43以螺钉26a通过螺钉固定被定位固定在控制基板26，解角器41的外周面组装在以设置在减速机构侧壳体22内侧的电动机轴14的旋转轴线为中心的、大致圆筒形的嵌合槽24。 
其他结构与实施方式2一样。 
另外，在实施方式3中，解角器定子43通过螺钉固定被固定在控制基板26，但固定方法不限于此，例如可以通过粘接、热铆接等定位，只要具有功能上所需的固定力，也可以使用其他固定方法。 
若采用上述的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机，由于通过预先将解角器定子43固定在控制基板26，可以将解角器定子43和控制基板26作为一组处理，所以操作性较好。 
另外，将成为一组的解角器定子43和控制基板26安装在引线框34之后，组装至减速机构侧壳体22的操作变得容易，可以同时进行引线框34和解角器定子43的定位，操作效率提高，可以削减装配工时数。 
其他效果与实施方式2一样。 
实施方式4 
基于图8及图9说明实施方式4。图8是从电动机侧观察控制装置的主视图；图9是图8的剖视图。 
解角器定子43以螺钉26a通过螺钉固定被定位固定在控制基板26，解角器定子43的外周面组装在大致圆筒形的嵌合槽24，该嵌合槽24以设置在减速机构侧壳体22内的电动机轴14的旋转轴线为中心。 
另外，卷绕在解角器定子43的线圈的终端被卷绕在输入输出端子44的一端部，输入输出端子44的另一端部向与轴旋转轴线垂直的方向突出，并与设置在控制基板26的布线图案的连接盘部(land part)29抵接，通过焊接直接电连接。 
输入输出端子44的另一端部被焊接在控制基板26，组装在控制装置19。 
其他结构与实施方式3一样。 
另外，在实施方式4中，解角器定子43通过螺钉固定被固定在控制基板26，但固定方法不限于此，例如，可以通过粘接、热铆接等定位，只要具有功能上所需的固定力，也可以是其他固定方法。 
若采用上述的控制装置一体型电功率转向装置用电动机3，尽管解角器定子43没有直接固定在减速机构侧壳体22内，但由于组装在以与实施方式3同样设置的电动机轴14的旋转轴线为中心的、大致圆筒形的嵌合槽，所以与电动机轴14的旋转轴线的同轴度较好，可以高精度地得到电动机轴旋转角。 
另外，由于通过预先将解角器定子43固定在控制基板26，可以将解角器定子43和控制基板26作为一组处理，所以操作性较好。 
另外，将成为一组的解角器定子43和控制基板26安装在引线框34之后，组装至减速机构侧壳体22的操作变得容易，可以同时进行引线框34和解角器定子43的定位，操作效率提高，可以削减装配工时数。 
另外，由于直接连接解角器41的输入输出端子44和控制基板26，所以 可以削减器件数量，实现低成本化，提高电连接部的连接质量。 
实施方式5 
基于图10及图11说明实施方式5。图10是从电动机侧观察控制装置的主视图；图11是图10的剖视图。 
卷绕在解角器定子43的线圈的终端被卷绕在解角器41的输入输出端子44的一端部，输入输出端子44的另一端部与轴14的旋转轴线平行地向控制基板26伸长而形成，且其前端部形成为压入配合(press fit)形状46，通过压入嵌合在控制基板26的设置有布线图案的通孔28，直接电连接。 
其他结构与实施方式1一样，其效果也与实施方式1一样。 
实施方式6 
基于图12及图13说明实施方式6。图12是从电动机侧观察控制装置的主视图；图13是图12的剖视图。 
解角器定子43固定在减速机构侧壳体22。 
卷绕在解角器定子43的线圈的终端被卷绕在解角器41的输入输出端子44的一端部，输入输出端子44的另一端部与电动机轴旋转轴线平行地向控制基板26伸展而形成。 
另一方面，在与上述解角器41的输入输出端子44的另一端部相对的控制基板26上固定解角器连接用连接器30，通过插入解角器41的输入输出端子44而直接电连接。 
其他结构与实施方式5一样。 
若采用上述的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机3，由于解角器定子43和控制基板26的相对位置具有在电动机轴14的轴线方向可移动规定量的自由度，所以即使由于温度变化等使解角器定子43与控制基板26的轴14在轴线方向的相对位置变化，也由于可以缓解作用在解角器定子43与固定在控制基板26的解角器连接用连接器30的连接部的应力，因而可以使装置的可靠性提高。 
其他效果与实施方式1一样。 
另外，在实施方式6中，解角器41的输入输出端子44直接插入固定在控制基板26的解角器连接用连接器30，但也可以在解角器定子侧也设置与绝缘 体一体形成的连接器，通过与固定在控制基板26的解角器连接用连接器30嵌合，进行电连接。 
另外，上述各实施方式中，减速机构侧壳体22和减速机构2的安装部2b是分开的部件，但也可以将其形成一体。通过这样的结构，由于可以废除减速机构侧壳体22，所以可以削减器件数量、削减装配工时数，得到更小型、低成本的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机3及电动动力转向装置1。 
通过一体的结构，可以进一步提高驱动基板31和减速机构2之间的热传导性，得到更小型、低成本的装置，可以得到能在确保上述各实施方式的效果的情况下同时提高散热性的装置。 
由于在驱动基板31和控制基板26的轴向之间配设解角器41及引线框34，所以驱动基板31和控制基板26不直接相邻，可以使装置的耐热性良好。 
由于配设为大致同轴，所以可以有效确保热传导所涉及的各部件间的接触面积等，可以使其以小体积有效进行热传导。 
另外，在上述的实施方式中，以永磁体同步电动机作为电动机4的类型进行了说明，但电动机的类型不限于此，例如当然也可以是感应电动机等。 
另外，以铁制框架作为框架11进行了说明，但框架的材料也可以是铝材料，在这种情况下，可以进一步提高热传导性。 

Claims (11)

1.一种控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机，在电动机的轴向一体形成：对车辆的方向盘产生辅助转矩的电动机；驱动控制该电动机、且收纳在壳体的控制装置；以及检测所述电动机的电动机轴的旋转角、且收纳在所述壳体的解角器，
其特征在于，该控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机安装在将所述电动机的旋转减速的减速机构上，并在电动机的轴向以所述电动机、所述控制装置、所述减速机构的顺序配置为大致同轴状，在所述壳体内的所述减速机构侧配设具有功率元件的驱动基板，在所述壳体内的所述电动机侧配设控制所述驱动基板的驱动的控制基板，在所述驱动基板和所述控制基板的轴向之间配设所述解角器及包括连接布线的引线框，所述解角器的输入输出端子与所述控制基板电连接。
2.如权利要求1所述的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，在解角器的输入输出端子与控制基板相对的状态下，解角器定子固定在控制装置的减速机构侧壳体的内侧。
3.如权利要求1所述的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，在解角器的输入输出端子与控制基板相对的状态下，解角器定子固定在控制装置的引线框。
4.如权利要求1所述的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，在解角器的输入输出端子与控制基板相对的状态下，解角器定子安装在所述控制基板。
5.如权利要求1所述的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，解角器的输入输出端子与控制基板直接电连接。
6.如权利要求4所述的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，将一端部与解角器的绕组连接的输入输出端子的另一端部在轴向与控制基板的布线图案连接盘部抵接，并通过焊接而电连接。
7.如权利要求1所述的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，使一端部与解角器的绕组连接的输入输出端子的另一端部在轴向贯穿设置在控制基板的布线图案上的通孔，并通过焊接而电连接。
8.如权利要求1所述的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，使一端部与解角器的绕组连接的输入输出端子的另一端部在轴向贯穿设置在控制基板的布线图案上的通孔，并通过压入配合而电连接。
9.如权利要求1所述的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，将一端部与解角器的绕组连接的输入输出端子的另一端部在轴向插入安装在控制基板上的连接器的端子而电连接。
10.如权利要求1所述的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机，其特征在于，与解角器的绕组连接的输入输出端子和控制基板的连接端子形成为使所述解角器与所述控制基板的相对位置可移动。
11.一种电动动力转向装置，其特征在于，将权利要求1所述的控制装置一体型的电动动力转向装置用电动机安装在将该电动机的旋转减速的减速机构上，且所述电动机和所述减速机构的轴配置为大致同轴状。
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