CN102377310B

CN102377310B - 马达和使用马达的电力转向设备

Info

Publication number: CN102377310B
Application number: CN201110226554.XA
Authority: CN
Inventors: 松田邦彦
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2031-08-04
Also published as: DE102011052409A1; JP2012039737A; US20120031697A1; CN102377310A; DE102011052409B4; JP5229642B2; US8333259B2

Abstract

本发明涉及马达和使用马达的电力转向设备。设置在轴(40)的轴向方向上的磁性传感器(12)通过检测设置在轴(40)的一个端部上的磁体(60)的磁性来检测转子(30)的转动角。第一导线(U相导线(111)、V相导线(112)、W相导线(113))和第二导线(U相导线(121)、V相导线(122)、W相导线(123))平行于轴(40)的轴线Ax延伸，并且距轴线Ax等距离定位，与虚拟圆C(其中心点在轴线Ax处重合)相交。在第一导线中流动的电流和在第二导线中流动的电流在任何的时间点处具有彼此相同的大小和彼此相同的流动方向。当第一导线与虚拟圆C的交点指定为p1、第二导线与虚拟圆C的交点指定为p2、并且虚拟圆C的弧p1p2的圆心角指定为α度时，第一导线和第二导线定位成满足α＝180度的关系。

Description

马达和使用马达的电力转向设备

技术领域

本公开总体上涉及具有与转子一起转动的磁体的马达以及使用该马达的电力转向机构。

背景技术

通常，根据转子的转动角控制供应到绕组线的电力的无刷马达等具有用于检测转动角的位置传感器，这在WO2008/062778(WO‘2778)中公开。已知位置传感器通过具有设置在与转子一起转动的转动部分上的磁体并且通过利用诸如霍尔元件或磁阻元件的磁性传感器检测由磁体产生的磁场来检测无刷马达中的转动角。在这种马达中，连接(a)控制单元和(b)马达绕组线的导线具有在其中流动的电流，在连接电线周围形成磁场，该控制单元对电进行控制用以将电力供应至绕组线。因此，检测磁体的磁场的磁性传感器将会被在导线周围形成的磁场影响。如果马达具有将导线布置成接近磁性传感器的构造，则导致磁性传感器的检测结果具有误差，由此劣化了检测精度。当检测精度劣化时，马达的扭矩脉动可能增大，或者可能导致输出动力的损失。更具体地，如果使用马达用以在车辆的电力转向设备中产生转向辅助扭矩，则马达的扭矩脉动的增大导致了转向辅助扭矩的增大，并且因此，无法为车辆的驾驶员提供平稳的转向辅助扭矩。

发明内容

考虑到上述及其它的问题，本公开提供一种马达，该马达通过抑制由在导线中流动的电流产生的磁场的影响而具有改善的其转动角的检测精度。

在本公开的一个方面中，马达包括：定子、转子、轴、磁体、磁性传感器、和控制单元以及第一导线和第二导线。定子具有在其上缠绕的多个绕组线。转子在定子的径向内部中以能够转动的方式设置。轴设置在与转子相同的轴线上并且与转子一起转动。磁体设置在轴的一个端部上并且与转子和轴一起转动。磁性传感器在轴的轴向方向上设置以面对磁体，并且通过感测由磁体产生的磁性来检测转子的转动角。控制单元基于由磁性传感器检测的转子的转动角来控制供应至绕组线的电力。第一导线和第二导线与以轴的轴线为中心的虚拟圆相交，并且第一导线和第二导线均平行于上述轴线延伸，用以将控制单元连接于多个绕组线中的每一个。供应至绕组线的电流在第一导线和第二导线中流动。

在本公开中，在第一导线和第二导线中的每一个中流动的电流在任何的时间点处具有彼此相同的大小和彼此相同的流动方向。另外，当(a)第一导线与虚拟圆的交点指定为点p1、第二导线与虚拟圆的交点指定为点p2、并且(b)在虚拟圆上的点p1和点p2之间的弧的圆心角指定为α度时，第一导线的位置和第二导线的位置满足α＝180度的关系。换句话说，第一导线和第二导线关于置于其间的轴的轴线处于相对的位置。

当电流在第一导线和第二导线中流动时，在第一导线和第二导线中的每一个周围形成磁场(在下面指定为“电流感应磁场”)。当第一导线中的电流和第二导线中的电流在相同的方向上流动时，在距第一导线和第二导线具有相同距离的位置处，由在第一导线中流动的电流形成的电流感应磁场的矢量和由在第二导线中流动的电流形成的电流感应磁场的矢量分别具有相反的方向。在本公开中，在第一导线和第二导线中的每一个中的电流在任何的时间点处具有相同的方向和相同的大小，并且第一导线和第二导线的位置关于距导线均等距离的轴的轴线是相对的。因此，如上所述，由在第一导线中流动的电流形成的电流感应磁场和由在第二导线中流动的电流形成的电流感应磁场在轴的轴线的位置处彼此抵消，该位置距第一导线和第二导线相隔预定的值。因此，当检测由磁体产生的磁性时，位于轴的轴线上的磁性传感器不会被由在第一导线和第二导线中流动的电流形成的电流感应磁场影响。因此，精确地检测转子的转动角。

在这种情况下，第一导线和第二导线可以无需严格地满足α＝180度的关系。即，当α大致等于180度时，导致电流感应磁场的抵消效果。即，α可以优选地具有使磁性传感器的检测精度设定在可接受的误差范围内的值。

在本公开的另一方面中，马达包括：定子、转子、轴、磁体、磁性传感器、和控制单元以及第一导线和第二导线。定子具有在其上缠绕的多个绕组线。转子在定子的径向内部中以能够转动的方式设置。轴设置在与转子相同的轴线上并且与转子一起转动。磁体设置在轴的一个端部上并且与转子和轴一起转动。磁性传感器在轴的轴向方向上设置以面对磁体，并且通过感测由磁体产生的磁性来检测转子的转动角。控制单元基于由磁性传感器检测的转子的转动角来控制供应至绕组线的电力。第一导线和第二导线与以轴的轴线为中心的虚拟圆相交，并且第一导线和第二导线均平行于上述轴线延伸，用以将控制单元连接于多个绕组线中的每一个。供应至绕组线的电流在第一导线和第二导线中流动。

在本公开中，在第一导线和第二导线中的每一个中流动的电流在任何的时间点处具有彼此相同的大小和彼此相反的流动方向。另外，当(a)第一导线与虚拟圆的交点指定为点p1、第二导线与虚拟圆的交点指定为点p2、并且(b)在虚拟圆上的点p1和点p2之间的弧的圆心角指定为α度时，第一导线的位置和第二导线的位置满足α＝0度的关系。换句话说，第一导线和第二导线彼此接触。

当电流在第一导线和第二导线中流动时，在第一导线和第二导线中的每一个周围形成电流感应磁场。当(a)第一导线和第二导线充分接近彼此、并且(b)第一导线中的电流和第二导线中的电流在相反的方向上流动时，在距第一导线和第二导线具有相同距离的位置处，由在第一导线中流动的电流形成的电流感应磁场的矢量和由在第二导线中流动的电流形成的电流感应磁场的矢量分别具有相反的方向。在本公开中，在第一导线和第二导线中的每一个中的电流在任何的时间点处具有相反的流动方向和相同的大小，并且第一导线和第二导线彼此接触。因此，如上所述，由在第一导线中流动的电流形成的电流感应磁场和由在第二导线中流动的电流形成的电流感应磁场在轴的轴线的位置处彼此抵消，该位置距第一导线和第二导线相隔预定的值。因此，当检测由磁体产生的磁性时，位于轴的轴线上的磁性传感器不会被分别由在第一导线和第二导线中流动的电流形成的电流感应磁场影响。因此，精确地检测转子的转动角。

在这种情况下，第一导线和第二导线可以无需严格地满足α＝0度的关系。即，当α大致等于0度时，导致电流感应磁场的抵消效果。即，α可以优选地具有使磁性传感器的检测精度设定在可接受的误差范围内的值。

在本公开的又一方面中，马达包括：定子、转子、轴、磁体、磁性传感器、和控制单元以及第一导线、第二导线和第三导线。定子具有在其上缠绕的多个绕组线。转子在定子的径向内部中以能够转动的方式设置。轴设置在与转子相同的轴线上并且与转子一起转动。磁体设置在轴的一个端部上并且与转子和轴一起转动。磁性传感器在轴的轴向方向上设置以面对磁体，并且通过感测由磁体产生的磁性来检测转子的转动角。控制单元基于由磁性传感器检测的转子的转动角来控制供应至绕组线的电力。第一导线与以轴的轴线为中心的虚拟圆的切线相交，并且平行于上述轴线延伸，用以连接控制单元和绕组线。供应至绕组线的电流在第一导线中流动。第二导线与以轴的轴线为中心的虚拟圆的切线上的切点相交，并且平行于上述轴线延伸，用以连接控制单元和绕组线。供应至绕组线的电流在第二导线中流动。第三导线在关于第一导线和切线的交点与切点(即，第二导线和虚拟圆的交点)相对的相对位置处与以轴的轴线为中心的虚拟圆的切线相交，并且平行于上述轴线延伸，用以连接控制单元和绕组线。供应至绕组线的电流在第三导线中流动。

在本公开中，在第一导线至第三导线中的电流的总和在任何的时间点处为0。已知诸如三相无刷马达的马达具有这种构造。另外，当(a)第一导线与虚拟圆的交点指定为点p1、第二导线与虚拟圆的交点指定为点p2、第三导线与虚拟圆的交点指定为点p3、并且(b)点p1和点p2之间的距离指定为d1、点p2和点p3之间的距离指定为d2时，第一导线至第三导线的位置满足d1＝d2＝0的关系。换句话说，第一导线至第三导线彼此接触。

当电流在第一导线、第二导线和第三导线中流动时，在第一导线至第三导线中的每一个周围形成电流感应磁场。当(a)第一导线至第三导线中的电流的总和为0、并且(b)第一导线至第二导线的距离以及第二导线至第三导线的距离足够小时，在距第一导线至第三导线具有相同距离的位置处，由在第一导线至第三导线中流动的电流形成的电流感应磁场的矢量的“总和”等于0。在本公开中，第一导线至第三导线中的电流的总和在任何的时间点处为0。另外，第一导线至第三导线彼此接触。因此，如上所述，由在第一导线至第三导线中流动的电流形成的电流感应磁场在轴的轴线的位置处彼此抵消，该位置距所有第一导线至第三导线相隔预定的值。因此，当检测由磁体产生的磁性时，位于轴的轴线上的磁性传感器不会被分别由第一导线至第三导线形成的电流感应磁场影响。因此，精确地检测转子的转动角。

在这种情况下，第一导线至第三导线可以无需严格地满足d1＝d2＝0的关系。即，当d1和d2大致等于0时，导致电流感应磁场的抵消效果。即，d1和d2可以优选地具有使磁性传感器的检测精度设定在可接受的误差范围内的值。

如上所述，本公开是关于如下思想，即：通过导线的创新布置抵消在磁性传感器的位置处的由导线形成的磁场，其中，重点为导线中的电流的流动方向和导线周围的磁场的方向。

在上述构造中，成对的第一导线和第二导线可以制成多套。即，本公开是关于具有至少两个系统的多相驱动方法的多相马达。

另外，成组的第一导线至第三导线可以制成多套。即，本公开是关于具有至少两个系统的三相驱动方法的多相马达。

另外，公开了一种使用具有上述构造的马达的动力转向装置。本公开的马达使用磁性传感器，该磁性传感器不会被由将绕组线连接于控制单元的导线所形成的电流感应磁场影响。因此，转子的转动角的检测精度较高。因此，防止马达的扭矩脉动的增大或来自马达的输出的减小。因此，驾驶员可以从本公开的电力转向设备得到平稳的转向辅助扭矩。

本公开的目的、特征以及优点从参照附图进行的下面详细说明中将变得更加显而易见。

附图说明

本公开的目的、特征以及优点从参照附图进行的下面详细说明中将变得更加显而易见，其中：

图1是本公开的马达的横截面图；

图2是本公开的图1的马达的侧视图；

图3A和3B是图1的马达中的导线的布置图和根据第一实施方式的布置的局部视图；

图4A和4B是马达中的导线的布置图和根据第二实施方式的布置的局部视图；以及

图5A和5B是马达中的导线的布置图和根据第三实施方式的布置的局部视图。

具体实施方式

下面参照附图说明本公开的实施方式。在这些实施方式中，相同的部分具有相同的附图标记，并且在随后的实施方式中省略相同的部分的说明。

(第一实施方式)

参照图1和2，在未图示出的车辆中的电力转向设备中使用马达1，并且其中，马达1为车辆的驾驶员提供动力辅助转向。

具有中心轴线Ax的马达1包括定子20、转子30、轴40、磁体60、磁性传感器12以及控制单元80。定子20包括多个凸极21。在本实施方式中，六个凸极21以相等的间隔成圆形地布置以生成定子20。凸极21包括：分层薄磁性材料的叠片铁芯23；以及从径向方向与叠片铁芯23接合的绝缘体24。各个绝缘体24包括在其上缠绕的绕组线22。当将电力供应于绕组线22时，凸极21产生磁力。

转子30由诸如铁的磁性材料以管状形成。转子30包括转子铁芯31和永磁体32。永磁体32设置在转子铁芯31的外表面(即，径向外侧表面)上，并且在转子铁芯31的周向方向上交替地设置永磁体32的N极和S极。

转子铁芯31限定绕轴线Ax的轴线孔33。轴40——其可以由金属制成——以杆状形成，并且压配合到轴线孔33中使得轴40的中心轴线是轴线Ax。换句话说，轴40与转子30同轴设置，并且能够与转子30一起转动。

马达外壳70由诸如铝的金属形成，并且包括管部71、隔板72以及框架端部74。管部71可以以圆筒状形成，并且限定容纳定子20的孔。在马达1的组装状态下，管部71以轴线Ax为中心。隔板72以堵塞管部71的一个端部的方式朝向管部71的轴线Ax向内形成。框架端部74以堵塞管部71的另一端部的方式朝向管部71的轴线Ax向内形成。

在马达1的组装状态下，转子30定位在定子20的中心(即，在定子20的内径内设置)，从而使得转子30被凸极21围绕并且能够在定子20的中心内转动。定子20和转子30定位在马达外壳70的管部71中。隔板72可以限定以轴线Ax为中心的轴承孔，并且轴承75设置在该轴承孔处。相似地，框架端部74可以限定以轴线Ax为中心的轴承孔，并且轴承77设置在该轴承孔处。转子30定位在轴承75和轴承77之间，从而使得轴40和转子30经由轴承75和77通过马达外壳70能够转动地支撑。

磁体60通过保持器11联接在轴40上，磁体60位于接近马达外壳70的隔板72部分。因此，磁体60可以连同保持器11、轴40和转子30一起转动。

控制单元80包括电力变换器81和微型计算机85。电力变换器81包括多个开关元件82，其中，各个开关元件联接于端子83和控制端子84。通过树脂模制开关元件82、端子83以及控制端子84，电力变换器81以板状形成。在组装状态下，电力变换器81定位成在轴40的轴向方向上距磁体60预定的距离。其中，电力变换器81垂直于轴线Ax定位(即，电力变换器81的厚度方向或竖直方向与轴40的轴线Ax的方向相同)。

各个开关元件82联接于电源端子18。电源端子18联接于未图示出的电池。另外，如图2所示，各个开关元件82中的端子83通过导线111、112、113、121、122和123与各个绕组线22联接。

开关元件82是诸如MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)、IGBT(绝缘栅双极型功率管)等的半导体元件，并且开关供应至绕组线22的电力。在开关元件82的开关操作期间，将电力从电池供应至绕组线22。电流通过电源端子18流到各个开关元件82中，然后流到导线111、112、113、121、122和123，并且然后流到绕组线22。在此期间，开关元件82散热。开关元件82包括散热表面用以散热。

散热件73定位成靠近电力变换器81，从而使得在组装状态下，定子20位于电力变换器81的一侧，而散热件73定位在电力变换器81的另一侧上。散热件73由诸如铝的金属形成。散热件73的表面邻接(或定位成直接靠近)开关元件82的散热表面。通过该构造，来自开关元件82的热散至散热件73。

在形成于电力变换器81和散热件73之间的空间中设置多个电容器15和扼流线圈16。各个电容器15联接于各个开关元件82。电容器15在开关元件82的开关操作时吸收冲击电压。扼流线圈16具有螺旋管状的铁芯，并且在供电中降低噪声。

在电力变换器81和磁体60之间设置衬底13，使得衬底13的水平轴线垂直于轴线Ax(即，衬底13厚度的定向或竖直轴线与中心轴线Ax对准)。在衬底13和磁体60之间设置磁性传感器12，使得磁性传感器12面对磁体60并且定位在轴线Ax上。换句话说，磁性传感器12设置在轴40的轴线Ax上。例如，磁性传感器12具有诸如磁阻元件(即，MR元件)或霍尔元件的磁性检测元件。通过这些磁性检测元件，磁性传感器12可以检测磁体60的磁性，由此检测转子30的转动角。在本实施方式中，如图2所示，导线111、112、113、121、122和123设置在磁性传感器12的周向侧面(即，磁性传感器12的衬底表面方向)上。换句话说，包括磁性传感器12的衬底13表面的虚拟平面与导线111、112、113、121、122和123相交。

微型计算机85设置在衬底13的侧面上，使得微型计算机位于衬底和隔板72之间。微型计算机85联接于电力变换器81的控制端子84并联接于磁性传感器12。微型计算机85基于由磁性传感器12检测的转子30的转动角并基于其它因素通过电力变换器81的开关元件82控制电力的开关。

导线111联接于与第一U相相对应的绕组线22。导线112联接于与第一V相相对应的绕组线22。导线113联接于与第一W相相对应的绕组线22。导线121联接于与第二U相相对应的绕组线22。导线122联接于与第二V相相对应的绕组线22。导线123联接于与第二W相相对应的绕组线22。

当通过微型计算机85顺续地开关通过导线111、112、113、121、122和123供应至多个绕组线22的电力时，定子20产生旋转磁场。由于该旋转磁场而导致转子30转动。转子30的转动动力是从轴40的与磁体60相对的相对端部输出，并且用作电力转向设备中的驱动力(即，辅助车辆驾驶员的转向的动力)。

根据上述构造，通过具有两个系统的三相驱动方法驱动马达1，马达1是无刷马达。即，导线111(U相)、导线112(V相)和导线113(W相)连同开关元件82及与其连接的绕组线22一起形成一个系统(即，第一系统)，并且导线121(U相)、导线122(V相)和导线123(W相)连同开关元件82及与其连接的绕组线22一起形成另一系统(即，第二系统)。

在下文中，将各个导线指定为U相导线111、V相导线112和W相导线113，以便阐明在U相中的导线111和绕组线22之间的对应、在V中的导线112绕组线22之间的对应以及在W相中的导线113和绕组线之间的对应。相似地，将导线121、导线122和导线123分别指定为U相导线121、V相导线122和W相导线123。

在本实施方式中，第一系统中的各个U相导线111、V相导线112和W相导线113与权利要求中的“第一导线”相对应。相似地，第二系统中的U相导线121、V相导线122和W相导线123与权利要求中的“第二导线”相对应。此外，各个成对的U相导线111和U相导线121、成对的V相导线112和V相导线122以及成对的W相导线113和W相导线123与权利要求中的“成对的第一导线和第二导线”相对应。

下面，参照图1至3B说明本实施方式中的U/V/W相导线111、112、113和U/V/W相导线121、122、123的布置。图3A是从图1中的马达1的方向“III”观察的导线布置连同在某个时间点处的各个导线中的电流流动方向的图示。

如图1至3A所示，U相导线111(U1)、V相导线112(V1)、W相导线113(W1)、U相导线121(U2)、V相导线122(V2)和W相导线123(W2)与虚拟圆C相交并且平行于轴线Ax延伸用以连接控制单元80和绕组线22，其中，虚拟圆C的中心是轴40的轴线Ax。

将虚拟圆C和U相导线111之间的交点指定为点p1，并且将虚拟圆C和U相导线121之间的交点指定为点p2，由此限定虚拟圆C上的弧p1p2。如图3A所示，弧p1p2具有圆心角α，其中，U相导线111和U相导线121布置成满足α＝180度的关系。换句话说，当在轴线Ax方向上观察时，U相导线111和U相导线121布置成在关于轴线Ax相对的位置处彼此面对。与成对的U相导线111和U相导线121相似，成对的V相导线112和V相导线122以及成对的W相导线113和W相导线123分别定位成对于由这些导线和虚拟圆C之间的交点限定的弧具有圆心角α＝180度。在虚拟圆C的周向方向上的两个导线之间的距离设定为具有60度的值，即，设定为相等的间隔。

将在各个导线中流动的电流构造成遵守下面规则。图3A中的图示出了在U相导线111和U相导线121中的电流在轴40的轴线Ax的方向上从图的后面朝向图的观察者流动。该图还示出了在V相导线112和V相导线122中以及在W相导线113和W相导线123中的电流在轴40的轴线Ax的方向上从图的观察者朝向图的后面流动。换句话说，在本实施方式中，在U相导线111中的电流的流动方向和在U相导线121中的电流的流动方向在任意的时间点处是相同的。同样地，在V相导线112中的电流的流动方向和在V相导线122中的电流的流动方向在任意的时间点处也是相同的。此外，在W相导线113中的电流的流动方向和在W相导线123中的电流的流动方向在任意的时间点处是相同的。

此外，在本实施方式中，在U相导线111中的电流的大小和在U相导线121中的电流的大小在任意的时间点处是相同的。同样地，在V相导线112中的电流的大小和在V相导线122中的电流的大小在任意的时间点处也是相同的。此外，在W相导线113中的电流的大小和在W相导线123中的电流的大小在任意的时间点处是相同的。

总的来说，在本实施方式中，在第一导线(即，U相导线111、V相导线112、W相导线113)中流动的电流和在第二导线(即，U相导线121、V相导线122、W相导线123)中流动的电流在任何时间都具有相同的大小和流动方向。

参照图3B说明在导线周围形成的磁场。图3B中的图示出了由从图3A中选取的U相导线111和U相导线121所形成的磁场的相互作用。当在U相导线111中的电流从图的后面朝向图的观察者流动时，在U相导线111周围形成逆时针方向的电流感应磁场。另外，在U相导线121中的从图的后面朝向图的观察者流动的电流在U相导线121周围形成逆时针方向的电流感应磁场。因此，在虚拟圆C的中心附近(即，在轴40的轴线Ax处及周围)，由U相导线111形成的电流感应磁场的矢量Vu1的方向和由U相导线121形成的电流感应磁场的矢量Vu2的方向彼此相反。在该情况下，由于在任何时间在U相导线111和U相导线121中流动的电流的大小都相同，因此矢量Vu1的大小和矢量Vu2的大小是相同的。因此，在轴40的轴线Ax上，由U相导线111形成的电流感应磁场和由U相导线121形成的电流感应磁场彼此抵消。同样地，在轴40的轴线Ax上，由V相导线112形成的电流感应磁场和由V相导线122形成的电流感应磁场实现相互抵消，在分别由W相导线113和由W相导线123形成的两个电流感应磁场之间实现相互抵消。

在本实施方式中，由于上述构造，因此设置在轴40的轴线Ax上的磁性传感器12检测由磁体60产生的磁性，而不会被分别由U相导线111、U相导线121、V相导线112、V相导线122、W相导线113和W相导线123形成的电流感应磁场影响。

如上所述，在本实施方式中，在第一导线(即，U相导线111、V相导线112、W相导线113)中流动的电流和在第二导线(即，U相导线121、V相导线122、W相导线123)中流动的电流在任何时间都具有相同的大小和相同的流动方向。此外，当第一导线与虚拟圆C的交点p1和第二导线与虚拟圆C的交点p2限定了具有圆心角α的弧p1p2时，第一导线和第二导线布置成满足α＝180度的关系。换句话说，第一导线和第二导线设置在轴40的轴线Ax的相对侧上，从而彼此面对。

当电流在第一导线和第二导线中流动时，在第一导线和第二导线中的每一个周围形成电流感应磁场。如果两个导线的每一个中的电流的流动方向是相同的，则在距第一导线和第二导线具有相同距离的位置处由第一导线和第二导线形成的电流感应磁场的矢量的方向是彼此相反的。在本实施方式中，在第一导线和第二导线中的每一个中传播的电流在任意的时间点处具有相同的大小和相同的方向。此外，第一导线和第二导线设置在关于轴40的轴线Ax相对的位置处。因此，由第一导线形成的电流感应磁场和由第二导线形成的电流感应磁场在轴40的轴线Ax上彼此抵消，轴40的轴线Ax距第一导线和第二导线等距离。因此，当设置在轴40的轴线Ax上的磁性传感器12检测磁体60的磁性时，由磁体60产生的磁性不会被分别在第一导线和第二导线周围形成的电流感应磁场影响。因此，精确地检测转子30的转动角。

在本实施方式中，在一个马达中设置三对第一导线和第二导线(成对的U相导线111和U相导线121、成对的V相导线112和V相导线122以及成对的W相导线113和W相导线123)。换句话说，马达1是具有两个系统的三相驱动方法的马达。即，即使当在一个马达中设置多对第一导线和第二导线时，电流感应磁场也可构造成在多对第一导线和第二导线的每一对中彼此抵消，由此使得能够精确地检测转子30的转动角。

此外，使用本实施方式的马达1用于电力转向设备。在本实施方式的马达1中，磁性传感器12不被由导线(即，U相导线111、U相导线121、V相导线112、V相导线122、W相导线113和W相导线123)——其将绕组线22连接于控制单元80——形成的电流感应磁场影响。因此，极大地改进或提高了转子30的转动角的检测精度。因此，防止马达1的扭矩脉动的增大或输出的减小。因此，车辆驾驶员具有平稳的转向辅助扭矩。

(第二实施方式)

在图4中图示出在本公开的第二实施方式中的马达的导线的布置。虽然第二实施方式的示意性构造与第一实施方式相同，但是将绕组线22连接于控制单元80的导线的布置相对于第一实施方式的差别是在下面描述中的说明的重点。

在本实施方式中，与第一实施方式相似，第一系统中的各个U相导线111、V相导线112和W相导线113与权利要求中的“第一导线”相对应。第二系统中的各个U相导线121、V相导线122和W相导线123与权利要求中的“第二导线”相对应。另外，各个成对的U相导线111和U相导线121、成对的V相导线112和V相导线122以及成对的W相导线113和W相导线123与权利要求中的“成对的第一导线和第二导线”相对应。

现在参照第二实施方式的图4A和4B，说明U相导线111、V相导线112、W相导线113、U相导线121、V相导线122和W相导线123的布置。图4A图示出了当从方向“III”观察马达时的导线的布置，连同在某个时间点处在各个导线中的电流的流动方向。

U相导线111(U1)、V相导线112(V1)、W相导线113(W1)、U相导线121(U2)、V相导线122(V2)和W相导线123(W2)设置成分别与虚拟圆C相交并且分别平行于轴线Ax延伸用以将控制单元80连接至绕组线22，虚拟圆C具有位于轴40的轴线Ax上的中心。

如图4A所示，将虚拟圆C和U相导线111的交点指定为点p1，并且将虚拟圆C和U相导线121的交点指定为点p2，这样限定虚拟圆C上的弧p1p2。弧p1p2具有圆心角α，其中，U相导线111和U相导线121布置成满足α＝0的关系。换句话说，U相导线111和U相导线121彼此接触。由于图4A中的各个导线的厚度的夸大，因此角α的值可能看起来不像0。然而，当导线的厚度足够薄时，角α可以假设等于0。

相似地，与成对的U相导线111和U相导线121相似，对于成对的V相导线112和V相导线122以及成对的W相导线113和W相导线123中的每一对，在虚拟圆C上由导线的两个交点限定的弧的圆心角构造成等于0度。此外，在本实施方式中，在虚拟圆C的周向方向上各对导线之间的间隔设定为120度。

下面说明在各个导线中流动的电流。在图4A中，图示出了在各个U相导线111、V相导线122和W相导线123中的电流从图的背面朝向图的观察者流动(在轴40的轴线Ax的方向上)。该图还示出了在各个U相导线121、V相导线112和W相导线113中的电流从图的观察者侧朝向图的背面流动(在轴40的轴线Ax的方向上)。换句话说，在U相导线111和U相导线121中的每一个中的电流的流动方向在任意的时间点处彼此相反。同样地，在V相导线112和V相导线122中的每一个中的电流的流动方向在任意的时间点处彼此相反。另外，在W相导线113和W相导线123中的每一个中的电流的流动方向在任意的时间点处彼此相反。

此外，在U相导线111和U相导线121中的电流的大小在任意的时间点处是相同的。同样地，在V相导线112和V相导线122中的电流的大小在任意的时间点处是相同的。另外，在W相导线113和W相导线123中的电流的大小在任意的时间点处是相同的。

总的来说，在第一导线(即，U相导线111、V相导线112、W相导线113)中流动的电流和在第二导线(即，U相导线121、V相导线122、W相导线123)中流动的电流在任意的时间点处具有相同的大小，但是具有彼此相反的流动方向。

下面参照图4B说明在导线周围形成的磁场。图4B中的图示出了分别在从图4A中选取的U相导线111和U相导线121周围所形成的磁场的相互作用。

如图4B所示，当在U相导线111中的电流从图的背面朝向图的观察者流动时，在U相导线111周围形成逆时针方向的电流感应磁场。另外，当在U相导线121中的电流从图的观察者侧朝向图的背面流动时，在U相导线121周围形成顺时针方向的电流感应磁场。因此，在虚拟圆C的中心附近(即，在轴40的轴线Ax处及周围)，由U相导线111形成的电流感应磁场的矢量Vu1的方向和由U相导线121形成的电流感应磁场的矢量Vu2的方向彼此相反。在该情况下，由于在任何时间在U相导线111和U相导线121中流动的电流的大小都相同，因此矢量Vu1的大小和矢量Vu2的大小是相同的。因此，在轴40的轴线Ax上，由U相导线111形成的电流感应磁场和由U相导线121形成的电流感应磁场彼此抵消。同样地，在轴40的轴线Ax上，由V相导线112形成的电流感应磁场和由V相导线122形成的电流感应磁场实现相互抵消。以及，在分别由W相导线113和W相导线123形成的两个电流感应磁场之间实现相互抵消。

如上所述，在本实施方式中，在第一导线(即，U相导线111、V相导线112、W相导线113)中流动的电流和在第二导线(即，U相导线121、V相导线122、W相导线123)中流动的电流在任何时间都具有相同的大小和相反的流动方向。此外，当第一导线与虚拟圆C的交点p1和第二导线与虚拟圆C的交点p2限定了具有圆心角α的弧p1p2时，第一导线和第二导线布置成满足α＝0度的关系。换句话说，第一导线和第二导线彼此接触。

当电流在第一导线和第二导线中流动时，在第一导线和第二导线中的每一个周围形成电流感应磁场。当第一导线和第二导线充分接近彼此时，两个导线的每一个导线中的电流的流动方向彼此相反。而且，在距第一导线和第二导线具有相同距离的位置处分别由第一导线和第二导线形成的电流感应磁场的矢量的方向是彼此相反的。在第一导线和第二导线中的每一个中流动的电流在任意的时间点处具有相同的大小和相反的方向。此外，第一导线和第二导线设置成彼此接触。因此，由第一导线形成的电流感应磁场和由第二导线形成的电流感应磁场在轴40的轴线Ax上彼此抵消，轴40的轴线Ax定位成距第一导线和第二导线等距离。因此，当设置在轴40的轴线Ax上的磁性传感器12检测磁体60的磁性时，由磁体60产生的磁性不会被分别由第一导线和第二导线形成的电流感应磁场影响。因此，精确地检测转子30的转动角。

(第三实施方式)

在图5中图示出在本公开的第三实施方式中的马达的导线的布置。虽然第三实施方式的示意性构造与第一实施方式相同，但是将绕组线22连接于控制单元80的导线的布置相对于第一实施方式的差别是在下面描述中的说明的重点。

在本实施方式中，各个U相导线111和U相导线121与权利要求中的“第一导线”相对应，各个V相导线112和V相导线122与权利要求中的“第二导线”相对应，并且各个W相导线113和W相导线123与权利要求中的“第三导线”相对应，这与第一实施方式不同。另外，第一系统中的成组的U相导线111、V相导线112和W相导线113以及第二系统中的成组的U相导线121、V相导线122和W相导线123分别与权利要求中的“成组的第一导线、第二导线和第三导线”相对应。

现在参照图5A和5B，说明U相导线111、V相导线112、W相导线113、U相导线121、V相导线122和W相导线123的布置。图5A图示出了当从“III”方向(即，轴40的轴线Ax的方向)观察本实施方式中的马达时的导线的布置，连同在某个时间点处在各个导线中的电流的流动方向。

如图5A所示，U相导线111构造成与虚拟圆C的切线L1相交。U相导线121构造成与虚拟圆C的切线L2上的切点相交。W相导线113构造成相对于切点在U相导线111和切线L1之间的交点的相对侧上与虚拟圆C的切线L1相交。

当切线L1和U相导线111的交点指定为点p1时，切线L1和V相导线112的交点指定为点p2，并且切线L1和W相导线113的交点指定为点p3。距离d1限定为在点p1和点p2之间的间隔，并且距离d2限定为在点p2和点p3之间的间隔，三个导线构造成满足d1＝d2＝0的关系。换句话说，U相导线111、V相导线112和W相导线113彼此接触。由于图5A中的各个导线的厚度的夸大，因此距离d1和d2的值可能看起来不像0。然而，当导线的厚度足够薄时，距离d1和d2可以假设等于0。

成组的U相导线121、V相导线122和W相导线123布置在虚拟圆C的切线L2上。与成组的U相导线111、V相导线112和W相导线113相似，U相导线121和V相导线122之间的距离d1以及V相导线122和W相导线123之间的距离d2分别等于0。另外，V相导线112和V相导线122布置成在关于轴40的轴线Ax的相对位置处彼此面对。

将在各个导线中流动的电流构造成遵守下面规则。图5A中的图示出了在U相导线111和V相导线112中的每一个中的电流以及在U相导线121和V相导线122中的每一个中的电流在轴40的轴线Ax的方向上从图的背面朝向图的观察者流动。图5A中的图还示出了在W相导线113和W相导线123中的每一个中的电流在轴40的轴线Ax的方向上从图的观察者侧朝向图的背面流动。在本实施方式中的马达是三相无刷马达。因此，在U相导线111、V相导线112和W相导线113中的每一个中流动的电流的总和在任何的时间点处等于0。另外，在U相导线121、V相导线122和W相导线123中的每一个中的电流的总和在任何的时间点处等于0。

总的来说，在本实施方式中，在第一导线(即，U相导线111、U相导线121)、第二导线(即，V相导线112、V相导线122)和第三导线(即，W相导线113、W相导线123)中的每一个中流动的电流的总和在任何的时间点处等于0。

下面参照图5B说明在导线周围形成的磁场。图5B中的图示出了从图5A中选取的U相导线111、V相导线112和W相导线113的布置。

如图5B所示，当在U相导线111和V相导线112中的电流从图的背面朝向图的观察者流动时，在U相导线111和V相导线112周围形成逆时针方向的电流感应磁场。另一方面，当在W相导线113中的电流从图的观察者侧朝向图的背面流动时，在W相导线113周围形成顺时针方向的电流感应磁场。因此，在虚拟圆C的中心附近(即，在轴40的轴线Ax处及周围)，三个矢量——在U相导线111周围形成的电流感应磁场的矢量Vu1、在V相导线112周围形成的电流感应磁场的矢量Vv1以及在W相导线113周围形成的电流感应磁场的矢量Vw1——的总和等于0。因此，在轴40的轴线Ax上，分别在U相导线111、V相导线112和W相导线113周围形成的电流感应磁场彼此抵消。同样地，在轴40的轴线Ax上，分别在U相导线121、V相导线122和W相导线123周围形成的电流感应磁场彼此抵消。

如上所述，在第一导线(U相导线111、U相导线121)、第二导线(V相导线112、V相导线122)和第三导线(W相导线113、W相导线123)中的每一个中流动的电流的总和在任何的时间点处等于0。此外，当以轴40的轴线Ax为中心的虚拟圆C的切线(即，L1、L2)与第一导线至第三导线的各个交点指定为点p1、p2、p3、并且p1-p2的距离限定为d1以及p2-p3的距离限定为d2时，第一/第二/第三导线布置成满足d1＝d2＝0的关系。换句话说，第一导线、第二导线和第三导线彼此接触。

当电流在第一导线、第二导线和第三导线中流动时，在第一导线、第二导线和第三导线中的每一个周围形成电流感应磁场。当满足下面两个条件——即，(a)第一导线、第二导线和第三导线中的电流的总和等于0，(b)第一导线、第二导线和第三导线之间的距离充分接近0——时，在距所有三个导线等距离的位置处，分别在第一导线、第二导线和第三导线周围形成的电流感应磁场的三个矢量的总和等于0。在第一导线、第二导线和第三导线中的每一个中流动的电流的总和在任何的时间点处等于0。此外，第一导线至第三导线彼此接触。因此，在布置成距所有的第一导线至第三导线等距离的轴40的轴线Ax上，分别在第一导线、第二导线和第三导线周围形成的电流感应磁场彼此抵消。因此，当设置在轴40的轴线Ax上的磁性传感器12检测磁体60的磁性时，由磁体60产生的磁性不会被分别在第一导线至第三导线周围形成的电流感应磁场影响。因此，精确地检测转子30的转动角。

在本实施方式中，设置两组第一导线至第三导线(即，成组的U相导线111、V相导线112和W相导线113以及成组的U相导线121、V相导线122和W相导线123)。换句话说，在本实施方式中的马达是具有两个系统的三相驱动方法的马达，并且就驱动方法的构造而言，本实施方式中的马达与第一实施方式和第二实施方式中的马达相似。换句话说，即使当在构造中使用多组第一导线至第三导线时，各组中的电流感应磁场彼此抵消，由此使得能够精确地检测转子30的转动角。

(其它实施方式)

在上述第一实施方式中，第一导线和第二导线构造成满足α＝180度的关系。然而，在本公开的其它实施方式中，第一导线和第二导线可以无需构造成严格地满足α＝180度的关系。即，当α基本上等于180度时，实现分别在第一导线和第二导线周围形成的电流感应磁场的相互抵消。换句话说，圆心角α可以优选地具有使磁性传感器的检测精度设定在可接受的误差范围内的值。

在上述第二实施方式中，第一导线和第二导线构造成满足α＝0度的关系。然而，在本公开的其它实施方式中，第一导线和第二导线可以无需构造成严格地满足α＝0度的关系。即，当α基本上等于0度时，实现分别在第一导线和第二导线周围形成的电流感应磁场的相互抵消。换句话说，圆心角α可以优选地具有使磁性传感器的转动角检测精度设定在可接受的误差范围内的值。

在上述第三实施方式中，第一导线、第二导线和第三导线构造成满足d1＝d2＝0的关系。然而，在本公开的其它实施方式中，第一导线、第二导线和第三导线可以无需构造成严格地满足d1＝d2＝0的关系。即，当d1和d2基本上等于0时，实现分别在第一导线至第三导线周围形成的电流感应磁场的相互抵消。换句话说，距离d1和d2可以优选地具有使磁性传感器的转动角检测精度设定在可接受的误差范围内的值。因此，第一导线、第二导线和第三导线并不彼此接触的构造是可以的。

在上述实施方式中，在两个或更多个“成对的第一导线和第二导线”之间的间隔构造成是相等的，并且在两个或更多个“成组的第一导线至第三导线”之间的间隔构造成是相等的。然而，在本公开的其它实施方式中，在两个或更多个“成对的第一导线和第二导线”之间的间隔并不构造成是相等的、以及在两个或更多个“成组的第一导线至第三导线”之间的间隔并不构造成是相等的也是可以的。

在上述实施方式中，“成对的第一导线和第二导线”和“成组的第一导线至第三导线”分别设置成多套。然而，在本公开的其它实施方式中，“成对的第一导线和第二导线”和“成组的第一导线至第三导线”可以仅设置成一套。例如，在本公开中还可以包括单相驱动方法马达或三相驱动方法马达。

在上述实施方式中，第一导线和第二导线(和第三导线)布置在磁性传感器的周向侧面(即，磁性传感器的衬底表面方向)上。然而，如果磁性传感器布置在轴的轴线上，则第一导线和第二导线(和第三导线)无需布置在磁性传感器的周向侧面上。在这种构造中，包括磁性传感器的衬底表面的虚拟平面不与第一导线和第二导线(和第三导线)相交。即使在这种构造中，也提供了在第一导线和第二导线(和第三导线)周围形成的电流感应磁场的相互抵消效果。

本公开可以应用于具有刷的马达以及无刷马达。

此外，本公开的马达可以用于各种类型的装置或仪器以及电力转向设备。

因此，只要属于本公开的精神，就可以修改以上描述的本公开以便具有各种形式。

Claims

1.一种马达(1)，其包括：

定子(20)，所述定子(20)包括在其上缠绕的多个绕组线(22)；

转子(30)，所述转子(30)在所述定子(20)的内径内以能够转动的方式设置；

轴(40)，所述轴(40)同轴地设置成能够与所述转子(30)一起转动；

磁体(60)，所述磁体(60)设置在所述轴(40)的一个端部上以便能够与所述转子(30)和所述轴(40)一起转动；

磁性传感器(12)，所述磁性传感器(12)在所述轴(40)的轴向方向上设置，用以通过感测由所述磁体(60)产生的磁性来检测所述转子(30)的转动角；

控制单元(80)，所述控制单元(80)基于由所述磁性传感器(12)检测的所述转子(30)的转动角来控制供应至所述多个绕组线(22)中的每一个的电力；以及

第一导线(111、112、113)和第二导线(121、122、123)，所述第一导线(111、112、113)和所述第二导线(121、122、123)(a)分别与以所述轴(40)的轴线为中心的虚拟圆相交并且(b)分别平行于所述轴(40)的所述轴线延伸，用以将所述控制单元(80)连接于所述多个绕组线(22)中的每一个，其中，

在所述第一导线和所述第二导线中的每一个中流动的电流在任何的时间点处具有彼此相同的大小和彼此相同的流动方向，并且

当(a)所述第一导线与所述虚拟圆的交点指定为点p1、所述第二导线与所述虚拟圆的交点指定为点p2、并且(b)在所述虚拟圆上的所述点p1和所述点p2之间的弧的圆心角指定为α度时，所述第一导线的位置和所述第二导线的位置满足α＝180度的关系。

2.一种马达(1)，其包括：

定子(20)，所述定子(20)包括在其上缠绕的多个绕组线(22)；

控制单元(80)，所述控制单元(80)基于由所述磁性传感器(12)检测的所述转子(30)的转动角来控制供应至所述多个绕组线中的每一个的电力；以及

在所述第一导线和所述第二导线中的每一个中流动的电流在任何的时间点处具有彼此相同的大小和彼此相反的流动方向，并且

当(a)所述第一导线与所述虚拟圆的交点指定为点p1、所述第二导线与所述虚拟圆的交点指定为点p2、并且(b)在所述虚拟圆上的所述点p1和所述点p2之间的弧的圆心角指定为α度时，所述第一导线的位置和所述第二导线的位置满足α＝0度的关系。

3.如权利要求1或2所述的马达(1)，其中，

成对的所述第一导线和所述第二导线制成多套。

4.一种马达(1)，其包括：

定子(20)，所述定子(20)包括在其上缠绕的多个绕组线(22)；

第一导线(111、121)、第二导线(112、122)和第三导线(113、123)，所述第一导线(111、121)、所述第二导线(112、122)和所述第三导线(113、123)(a)分别与以所述轴(40)的轴线为中心的虚拟圆的切线相交并且(b)分别平行于所述轴(40)的所述轴线延伸，用以将所述控制单元(80)连接于所述多个绕组线(22)中的每一个，所述第二导线定位在所述切线的切点处以便置于所述第一导线和所述第三导线之间，其中，

分别在所述第一导线、所述第二导线和所述第三导线中流动的电流的总和在任何的时间点处为0，并且

当(a)所述第一导线与所述虚拟圆的交点指定为点p1、所述第二导线与所述虚拟圆的交点指定为点p2、所述第三导线与所述虚拟圆的交点指定为点p3并且(b)将距离d1限定为在所述点p1和所述点p2之间的间隔、将距离d2限定为在所述点p2和所述点p3之间的间隔时，所述第一导线、所述第二导线和所述第三导线的位置满足d1＝d2＝0的关系。

5.如权利要求4所述的马达(1)，其中，

成组的所述第一导线至第三导线制成多套。

6.一种电力转向设备，其包括马达(1)，所述马达(1)包括：

定子(20)，所述定子(20)包括在其上缠绕的多个绕组线(22)；

7.一种电力转向设备，其包括马达(1)，所述马达(1)包括：

定子(20)，所述定子(20)包括在其上缠绕的多个绕组线(22)；

8.如权利要求6或7所述的电力转向设备，其中，

所述马达(1)的成对的所述第一导线和所述第二导线制成多套。

9.一种电力转向设备，其包括马达(1)，所述马达(1)包括：

定子(20)，所述定子(20)包括在其上缠绕的多个绕组线(22)；

10.如权利要求9所述的电力转向设备，其中，

所述马达(1)的成组的所述第一导线至第三导线制成多套。