CN102326320A - 定子、汇流条单元、电机和动力转向装置 - Google Patents

定子、汇流条单元、电机和动力转向装置 Download PDF

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Abstract

定子(1)具有铁芯(2)和线圈组。铁芯(2)具有齿部(22)和呈圆环状的圆环部(21)，该齿部(22)由从该圆环部(21)的内侧向其中心突出的12个要素齿部(22a)构成；线圈组由形成在各要素齿部(22a)的12个线圈(4)构成。铁芯(2)通过连结分别具有1个要素齿部(22a)的12个要素铁芯(2a)而形成。线圈组由6个线圈对(40)构成，线圈对(40)由通过一根导线连接的2个线圈(4)构成。在沿铁芯(2)的轴向观察将铁芯(2)平分为相区域(27)和中性区域(28)的时候，在6个线圈对(40)的每个线圈对中，一方的线圈(4)被配置在相区域(27)中，另一方的线圈(4)被配置在中性区域(28)中。

Description

定子、汇流条单元、电机和动力转向装置
技术领域
本发明涉及定子、汇流条单元、电机和动力转向装置。
背景技术
作为电机的基本构成的极数(转子的磁极数)和槽数(相当于定子侧的磁极数)是由电机的规格等而适当决定的。通常，针对这些极数和槽数的每个组合设计各线圈的排列。
例如，已经知晓通过由U相、V相、W相构成的三相线圈组形成旋转磁场的14极12槽的无刷电机(日本特开2006-50690号公报)。在该无刷电机的定子中，各相线圈分别构成在4个分离铁芯上。各分离铁芯被排列并固定成圆环状，使得各相的线圈组成为预定排列。
而且，从该各线圈组引出的导线一般通过电机所具有的汇流条单元来进行接线。
专利文献1：日本特开2006-050690号公报
发明内容
发明所要解决的问题
这种汇流条单元的结构虽然由定子的结构和电机的规格等决定，但优选尽可能小且简单的结构。
解决问题的手段
本发明的一个例子的定子具有铁芯和线圈组。铁芯具有圆环状的圆环部和由12个要素齿部构成的齿部。线圈组由形成在各要素齿部的12个线圈构成。通过连结具有要素齿部的12个要素铁芯而形成铁芯。线圈组由6个线圈对构成，每个线圈对由通过一根导线连接的2个线圈构成。当沿铁芯的轴向观察而将铁芯平分为相区域和中性区域时，在6个线圈对的每个线圈对中，一个线圈配置在相区域，另一个线圈配置在中性区域。
另外，本发明的一个例子的汇流条单元具有多个汇流条和配置有多个汇流条的绝缘性的支撑架。支撑架具有圆环状的汇流条支撑部。汇流条具有大致半圆形的第一汇流条和劣弧状的至少第2～第4汇流条。当沿汇流条支撑部的轴向观察而将汇流条支撑部平分为相侧区域和中性侧区域时，第一汇流条配置在中性侧区域，至少第2～第4汇流条以重叠的方式配置在相侧区域。
发明的效果
根据本发明，可以实现电机等的小型化并抑制材料成本。
附图说明
图1是示意地示出本发明的优选实施方式的动力转向装置的图。
图2是示意地示出本发明的优选实施方式的电机结构的剖面图。
图3示意地示出本发明优选实施方式的定子的立体图。
图4是用于说明本发明优选实施方式的线圈的排列的示意图。
图5是用于说明本发明优选实施方式的线圈对的图。
图6是本发明优选实施方式的定子的布线图。
图7是示意地示出本发明优选实施方式的汇流条单元的立体图。
图8是示意地示出本发明优选实施方式的汇流条的立体图。
图9是图7的局部剖面图。(a)示出X-X线剖面图，(b)示出Y-Y线剖面图。
图10是用于说明定子和汇流条的接线的示意图。
图11是传统的汇流条单元的局部剖面图。
标号说明
1定子；2铁芯；2a要素铁芯；4线圈；21圆环部；22齿部；
22a要素齿部；27相区域；28中性区域；40线圈对。
具体实施方式
下面，根据附图详细地说明本发明的优选实施方式。另外，以下的说明本质上只是示例，并非意在限制本发明其应用物或其用途。
图1示意地示出电动式动力转向装置100。该动力转向装置100被用于汽车等车辆的驾驶盘(方向盘)操作的辅助。动力转向装置100具有：转矩传感器102，其检测经由与转向机构200连接的轴部101而施加到驾驶盘的力；控制单元103，其根据来自该转矩传感器102的输出计算必要的助推力；电机50，其根据来自该控制单元103的输出产生旋转力；以及减速机构104，其对电机50的旋转力进行减速的同时将其传递到转向机构200。
在搭载有该动力转向装置100的车辆中，基于施加在驾驶盘上的力，驱动动力转向装置100的电机50，由于通过该电机50的旋转力来辅助驾驶盘的旋转，因此能够以较小的力来进行驾驶盘操作。
图2示意地示出电机50的剖面。电机50是所谓设定了8极12槽的内转子型的电机。电机50具有轴51、转子52、定子1、汇流条单元30和电机外壳5。
具体地说，在电机外壳5上组装有图3所示的大致圆筒状的定子1。大致圆筒状的转子52固定在可自如旋转地支撑在电机外壳5上的轴51的周围。转子52的外周面与定子1的内周面仅隔着微小的间隙相对。在转子52的外周，8个磁铁54、...、54在周向上等间隔地设置为N极和S极交替地排列(8极)。
定子1具有铁芯2、绝缘体3和线圈4。铁芯2通过层叠钢板而形成。另外，铁芯2具有齿部22和呈圆环状的圆环部21。齿部22由从圆环部21的内侧向其中心突出的12个要素齿部22a、...、22a构成。在各要素齿部22a上隔着绝缘性的绝缘体3卷绕着导线，通过所谓的同心绕法形成线圈4。也就是说，在齿部22上形成有由12个线圈4、...、4构成的线圈组。另外，导线被收纳于彼此相邻的要素齿部22a之间的12个空间(槽)6、...、6中(12槽)。
铁芯2通过连结12个要素铁芯2a、...、2a而形成。各要素铁芯2a沿轴向延伸且呈具有大致T字状截面的外观形状，各要素铁芯2a分别具有1个要素齿部22a(参照图5)。针对每两个要素齿部22a卷绕导线，合计形成6个线圈对40、...、40。具体地说，对于未连结的2个要素铁芯2a、2a，在其各要素齿部22a、22a上连续地卷绕一根导线，形成连接有2个线圈4、4的1个线圈对40。
如图4所示，各线圈对40的2个线圈4、4的卷绕方向被设定成从要素齿部22a的前端侧观察为相同的方向。另外，在本实施方式中，各线圈对40的2个线圈4、4的卷绕方向虽然被设定为顺时针方向，但是也可以是逆时针方向。
线圈对40由导线的卷绕方向不同的2种线圈对40a、40b构成。例如，如图4的左侧所示，线圈对40a由2个线圈4、4中从左侧的线圈4开始进行卷绕且在右侧的线圈4处结束卷绕的第1～第3线圈对41、42、43构成。此外，如图4的右侧所示，线圈对40b由从右侧的线圈4开始进行卷绕且在左侧的线圈4处结束卷绕的第4～第6线圈对44、45、46构成。
具体地说，第1～第3线圈对41、42、43分别从其左侧的线圈41b、42b、43b开始进行卷绕，在右侧的线圈41a、42a、43a处结束卷绕。第4～第6线圈对44、45、46分别从其右侧的线圈44b、45b、46b开始进行卷绕，在左侧的线圈44a、45a、46a处结束卷绕。另外，图4中的白圈表示卷绕起始端，黑圈表示卷绕终止端。
这样的导线的卷绕方向不同的2种线圈对40a、40b例如可通过图5所示的方法来简单地形成。即，只要在该搭接线47的部分使一方的线圈对40a(40b)与另一方的线圈对40b(40a)以相同的方向卷绕的线圈对40向相反方向弯折，将各要素铁芯2a进行左右替换即可。因此，只要预先形成任一方的线圈对40a(40b)，在连接各要素铁芯2a时仅适当地弯折所需要的量，形成另一方的线圈对40b(40a)即可，所以在作业性方面优越。
该各线圈对40被组装成预先设计的排列，使得能够发挥适合于动力转向装置100的电机性能。
例如，如图4所示，在利用将铁芯2从其轴向看来进行平分的假想的第1划分线23，将铁芯2划分为第1区域24和第2区域25的时候，第1～第3线圈对41、42、43被配置于第1区域24中，第4～第6线圈对44、45、46被配置于第2区域25中。
而且，例如，第2线圈对42的线圈42a和第3线圈对43的线圈43a被配置成位于第1线圈对41的2个线圈41a、41b之间。也就是说，配置成：在第1区域24(或者第2区域25)中，在某一线圈对40所具有的2个线圈4、4之间，分别各配置有一个其它两个线圈对40所具有的线圈4。
另外，各线圈对40的卷绕方向在第1区域24和第2区域25中被设定为相对于第1划分线23左右对称。
具体地说，在第1区域24中，线圈41a、线圈42a、线圈43a、线圈41b、线圈42b、线圈43b依序沿逆时针方向排列。在第2区域25中，线圈44a、线圈45a、线圈46a、线圈44b、线圈45b、线圈46b依序沿顺时针方向排列。
通过这样排列，可以实现图6所示的与U相、V相、W相对应的星形接线。此时，在利用沿铁芯的轴向观察与上述第1划分线23正交的第2划分线26将铁芯2划分为被平分的相区域27和中性区域28的时候，第1～第6线圈对41、...、46中的一方的线圈41a、...、46a被配置在相区域27，而另一线圈41b、...、46b被配置在中性区域。由此，从中性区域28引出的导线全部都能够连接到中性点(N)。
通过这样做，如下面所说明的那样，定子1和汇流条单元30的连接变得简单，在作业性方面优越。另外，可以缩小汇流条单元30和汇流条32，能够抑制部件成本。
如图7所示，汇流条单元30具有多个汇流条32和支撑架31。支撑架31例如是包含纤维的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等绝缘的树脂的注塑成型品。支撑架31具有圆环状的汇流条支撑部31a、与汇流条支撑部31a设置为一体的连接部31b以及用于安装到电机外壳5上的多个支撑脚部31c、...、31c。
汇流条32是铜等导电性优越的金属板的冲压加工品。各汇流条32通过所谓的嵌件成型而与支撑架31形成为一体。如图8所示，本实施方式的汇流条32沿周向延伸为带状，具有大致半圆状的第1汇流条32a和长度彼此不同的劣弧状的第2～第4汇流条32b、32c、32d。在各汇流条32的外周缘突出形成有多个连接端子33、33、...。从定子1引出的导线被连接到这些连接端子33、33、...上。在第2～第4汇流条32b、32c、32d的各自的一端上一体地设置有大致正交状地立起的第2～第4连接端子34b、34c、34d。第2～第4连接端子34b、34c、34d的前端部分别从支撑架31的连接部31b突出。
各汇流条32以彼此不接触的方式埋设在汇流条支撑部31a中。具体地说，例如，在沿轴向观察利用平分线35将汇流条支撑部31a平分为相侧区域37和中性侧区域36的时候，第1汇流条32a配置在中性侧区域36，第2～第4汇流条32b、32c、32d配置在相侧区域37。如图9(a)所示，在相侧区域37中，第2～第4汇流条32b、32c、32d被配置成彼此之间隔着树脂层而重叠。另一方面，如图9(b)所示，在中性侧区域36中仅配置有第1汇流条32a。
如图10所示，汇流条单元30与定子1连接。即，与定子1的中性区域28相对应，配置有汇流条单元30的中性区域36，与定子1的相区域27相对应，配置有汇流条单元30的相侧区域37。而且，从定子1的中性区域28引出的导线，具体地说，从线圈41b、线圈42b、线圈43b、线圈44b、线圈45b、线圈46b引出的导线被连接到第1汇流条32a的各连接端子33、...、33。
从定子的相区域27引出的导线被连接到第2～第4汇流条32b、32c、32d的规定的连接端子33、...、33。具体地说，从线圈43a和线圈44a引出的导线被连接到第2汇流条32b的各连接端子33、33上。从线圈42a和线圈45a引出的导线被连接到第3汇流条32c的各连接端子33、33上。从线圈41a和线圈46a引出的导线被连接到第4汇流条32d的各连接端子33、33上。通过这样做，利用第1汇流条32a形成中性点(N)，利用第2～第4汇流条32b、32c、32d形成各接点(U、V、W)，从而形成图6的星形接线。
图11示出传统的汇流条单元的一个例子。在连接到中性点上的导线被广泛地分布在定子全周的情况下，一般地，为了避免导线的攀缠(這い回し)，通常将中性点用的汇流条形成为圆圆环状或优弧状。然而，如果这样做，则如该图的汇流条单元那样，4个汇流条320a、320b、320c、320d重叠，汇流条支撑部310a的厚度变大。相对于此，在本实施方式的汇流条单元30中，将中性点用的第1汇流条32a形成为大致半圆状，将各相的接点用的第2～第4汇流条32b、32c、32d形成为劣弧状，分别配置在汇流条单元30的中性侧区域36和相侧区域37上，由此，能够减小汇流条支撑部的厚度，能够将汇流条单元30小型化。与定子1的接线作业也变得容易，并且提高了作业性。

Claims (10)

1.一种定子，其包括：
铁芯，其具有齿部和呈圆环状的圆环部，该齿部由从该圆环部的内侧向该圆环部的中心突出的12个要素齿部构成；以及
线圈组，其由形成在各所述要素齿部的12个线圈构成，
所述铁芯通过连结分别具有1个所述要素齿部的12个要素铁芯而形成，
所述线圈组由6个线圈对构成，所述线圈对由通过一根导线连接的两个所述线圈构成，
在将所述铁芯沿其轴向观察平分为相区域和中性区域的时候，在所述6个线圈对的每个线圈对中，一方的所述线圈被配置在所述相区域中，另一方的所述线圈被配置在所述中性区域中。
2.根据权利要求1所述的定子，其中，
各所述线圈对的所述两个线圈的卷绕方向被设定成，从所述要素齿部的前端侧观察为相同方向，
各所述线圈对包括：
第1线圈对～第3线圈对，它们是从所述两个线圈中的一方的所述线圈开始进行卷绕，在另一方的所述线圈处结束卷绕；以及
第4线圈对～第6线圈对，它们是从所述两个线圈中的另一方的所述线圈开始进行卷绕，在一方的所述线圈处结束卷绕，
在利用沿所述铁芯的轴向观察进行平分的第1划分线将所述铁芯划分为第1区域和第2区域的时候，所述第1线圈对～第3线圈对配置在所述第1区域中，所述第4线圈对～第6线圈对配置在所述第2区域中，
在利用沿所述铁芯的轴向观察与所述第1划分线正交的第2划分线将所述铁芯划分为被平分的所述相区域和所述中性区域的时候，在所述第1线圈对～第6线圈对的每个线圈对中，一方的所述线圈配置在所述相区域中，另一方的所述线圈配置在所述中性区域中。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的定子，其中，
所述各线圈对分别被星形接线，
从所述中性区域引出的导线全部被连接到中性点。
4.一种汇流条单元，其包括：
多个汇流条；以及
配置有所述多个汇流条的绝缘性的支撑架，
所述支撑架具有圆环状的汇流条支撑部，
所述汇流条包括：
大致半圆状的第1汇流条；以及
劣弧状的至少第2汇流条～第4汇流条，
在沿所述汇流条支撑部的轴向观察而将所述汇流条支撑部平分为相侧区域和中性侧区域的时候，所述第1汇流条被配置在所述中性侧区域中，所述至少第2汇流条～第4汇流条以重叠的方式被配置在所述相侧区域中。
5.根据权利要求4所述的汇流条单元，其中，
所述第1汇流条是被连接到中性点的星形接线用的汇流条单元。
6.一种电机，其包括权利要求1～权利要求3中的任一项所述的定子。
7.根据权利要求6所述的电机，其中，该电机还包括磁极数被设定为8个的转子。
8.一种电机，其包括权利要求4或权利要求5所述的汇流条单元。
9.一种包括权利要求3所述的定子的电机，其包括权利要求5所述的汇流条单元。
10.一种动力转向装置，其包括权利要求6～权利要求9中的任一项所述的电机。
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