CN102655357A - 马达和用于电动转向装置的马达 - Google Patents

Abstract

马达本体（10A）具有馈线端子（26u、26v、26w）。相应馈线端子（26u、26v、26w）的连接端部（26u1、26v1、26w1）从马达外壳（11）径向向外暴露。马达本体（10A）具有包括附连部分（20a）的端部框架（20）。在该配置中，控制单元（10B）固定到附连部分（20a），且控制单元（10B）的连接端子（38u、38v、38w）设置成允许与相应连接端部（26u1、26v1、26w1）接触。通过在马达外壳（11）的径向外部位置紧固所述紧固螺钉（39），控制单元（10B）的连接端子（38u、38v、38w）连接到马达本体（10A）的连接端部（26u1、26v1、26w1）。

Description

马达和用于电动转向装置的马达

技术领域

本发明涉及集成有控制单元的马达和用于电动转向装置的马达。

背景技术

日本特开No. 2003-204654公开了具有马达的电动转向装置。电动转向装置具有附连到马达本体的侧表面上的控制单元。控制单元中的驱动控制电路电连接到马达本体。马达本体是无刷式马达，具有用于检测转子旋转位置的解算器。驱动控制电路基于由解算器提供的信号产生与转子旋转位置相对应的三相驱动电流。驱动电流供应给相应相的驱动线圈，从而控制马达本体的旋转。

为了组装日本特开No. 2003-204654中所述的马达，控制单元的端子插入到马达本体的内部中。控制单元的端子然后使用螺钉固定到马达本体的端子。马达的组装通过闭合马达外壳完成。当端子通过螺钉固定时，可能产生不希望颗粒。如果马达外壳在其中捕获这种颗粒的情况下闭合，那么所述颗粒可能干扰马达本体中的旋转部件，以阻止转子平稳地旋转。这可能引起马达本体中的振动或噪音，从而妨碍安静操作。

发明内容

因而，本发明的目的是通过防止在控制单元结合到马达本体时产生的不希望颗粒捕获在马达本体中而提供一种改进可靠性且通过平稳转子旋转促进安静操作的马达和用于电动转向装置的马达。

为了实现前述目的且根据本发明的一个方面，提供一种马达，具有马达本体和结合到马达本体的控制单元。所述控制单元控制马达本体的旋转。控制单元中的驱动控制电路电连接到所述马达本体。所述马达本体包括：具有驱动线圈的定子；用于容纳定子的圆柱形马达外壳；以及用于封闭马达外壳的开口的端部框架。所述端部框架包括附连部分，控制单元附连到所述附连部分上。在附连部分中，用于将电流供应给驱动线圈的馈线构件的连接部分从马达外壳径向向外暴露。所述控制单元具有连接端子，所述连接端子电连接到驱动控制电路，以将电流供应给马达本体。控制单元固定到马达本体的附连部分，且控制单元的连接端子设置成允许与马达本体的馈线构件的连接部分接触。在马达外壳的径向外部位置，紧固构件将控制单元的连接端子连接到馈线构件的连接部分。

根据本发明的另一方面，提供采用上述马达配置的用于电动转向装置的马达。

附图说明

图1A是示出根据本发明一个实施例的集成有控制单元的马达的平面图；

图1B是示出集成控制单元的马达的侧视图；

图1C是示出集成控制单元的马达的正视图；

图2是示出控制单元和马达本体的截面图；

图3是示出在控制单元附连到马达本体之前控制单元和马达本体的截面图；

图4是示出在控制单元附连到马达本体之前控制单元和马达本体的平面图；

图5是示出端部框架的后视图；

图6是示出从与端部框架相对应的一侧看的保持器构件的正视图；

图7是示出扁平电缆的带截面图的平面图；

图8A、8B、8C和8D是均示出与变型的馈线端子的连接结构相对应的部分的截面图；和

图9是示出另一个变型的端部框架的后框架。

具体实施方式

现在将参考图1A至7描述在电动转向装置（EPS）中使用的根据本发明的马达的一个实施例。

如图1A至1C以及2所示，马达10具有马达本体10A和结合到马达本体10A的控制单元10B。

马达本体10A由无刷式马达形成。马达本体10A具有马达外壳11，马达外壳11具有带盖圆柱形形状。环状定子12固定到马达外壳11的内部周边表面。转子15设置在定子12中。用于三个相（为U、V和W相）的驱动线圈14u、14v、14w安装在定子12的定子芯13中。当三相电流从控制单元10B供应给定子12时，定子12产生旋转磁场，从而旋转转子15。

转子15具有转子芯16、接收在转子芯16的中心部分中的旋转轴17、以及固定到转子芯16的外部周边表面的磁体18。旋转轴17的近端由马达外壳11的底部通过轴承19支撑。旋转轴17的远端由端部框架20的中心部分通过轴承21支撑，端部框架20封闭在马达外壳11中形成的开口11a。端部框架20使用多个固定螺钉22附连到开口11a周围的壁。旋转轴17的远端从端部框架20向外突出且通过连接构件23连接到转向机构（未示出）。

解算器24作为传感器设置在马达外壳11的开口11a的附近，用于检测转子15的旋转位置。解算器24具有环状解算器定子24a和设置在解算器定子24a的内侧的解算器转子24b。如图5所示，解算器定子24a与附连盖24x一起借助于固定螺钉24y固定到端部框架20，所述附连盖24x覆盖解算器定子24a。参考图2，解算器转子24b固定到旋转轴17。

控制单元10B中的驱动控制电路32基于从解算器24输出的检测信号检测转子15的旋转位置。在本实施例中，在包括解算器24的部件的组件中引起的误差通过驱动控制单元32在检测旋转位置时校正。换句话说，组件中的误差被电吸收，从而使得在安装解算器定子24a时不必执行位置调节。在该情况下，在检测旋转位置时执行的这种校正通过记忆解算器24的输出波形和马达本体10A的感应电压波形之间的相差且消除该相差来完成。

如图6所示，保持器构件25围绕解算器24设置以支撑三个相的馈线端子26u、26v、26w。保持器构件25附连到定子12。来自于控制单元10B的电流通过相应相的馈线端子26u、26v、26w供应给该相的驱动线圈14u、14v、14w。参考图2和6，保持器构件25具有能够接收解算器24的大致环状环25b和从环25b的一部分径向向外突出的突起25a。突起25从马达外壳11的开口11a和端部框架20之间突出到外部。三个相的馈线端子26u、26v、26w均由保持器构件25以骑跨环25b和突起25a的方式支撑。

每个相的馈线端子26u、26v、26w通过弯曲具有大致一致宽度的导电金属板形成。每个馈线端子26u、26v、26w的宽度方向平行于马达本体10A的轴线L1。三个相的馈线端子26u、26v和26w分别包括线连接部分26u2、26v2和26w2。线连接部分26u2、26v2和26w2设置在环25b中的相应预定位置。每个相的馈线端子26u、26v、26w连接到该相的驱动线圈14u、14v、14w的端子线。

参考图3和4，三个相的相应馈线端子26u、26v、26w的连接端部26u1、26v1、26w1在突起25a的外部端表面上暴露。连接端部26u1、26v1、26w1中的每个形成为在与马达本体10A的径向方向垂直的方向（或者换句话说，沿马达本体10A的轴线L1）延伸的平板。三个相的连接端部26u1、26v1、26w1在马达本体10A的周向方向对齐。在本实施例中，V相的连接端部26v1、U相的连接端部26u1、和W相的连接端部26w1以该顺序按顺序设置。在U相的连接端部26u1和W相的连接端部26w1之间形成间隙S。扁平电缆27的端部通过间隙S向外延伸到马达本体10A的外部，扁平电缆27连接到解算器定子24a。扁平电缆27的端部和三个相的连接端部26u1、26v1、26w1在周向方向对齐。

扁平电缆27通过使用细长涂层材料27b涂覆四个并联导体线路27a形成。扁平电缆27易于在厚度方向弯曲，但是难以在宽度方向弯曲。如图7所示，每个导体线路27a都由缠绕线形成。每个导体线路27a的由涂层材料27b涂覆的部分通过在扁平电缆27的厚度方向压平缠绕线而形成为扁平的。这使得扁平电缆27易于在厚度方向折曲。扁平电缆27设置成使得扁平电缆27的宽度方向与连接端部26u1、26v1、26w1对齐的方向相对应。

参考图4，解算器定子24a的传感器端子24c设置在马达本体10A的轴线L1上。扁平电缆27从间隙S直线地延伸出，而不从连接部分相对于解算器定子24a在宽度方向弯曲。这由扁平电缆27的结构特性引起且总体上减少扁平电缆27的长度。换句话说，连接端部26u1、26v1、26w1的位置和间隙S的位置设置成使得扁平电缆27以上述方式延伸出。在本实施例中，如已经描述的那样，由于在包括解算器24的部件的组件中引起的误差被电吸收，因而不必提供用于调节解算器定子24a的周向位置的结构。这允许使用难以在周向方向弯曲的扁平电缆27。

如图1至4所示，端部框架20具有径向向外延伸的附连部分20a。附连部分20a覆盖突起25a的与马达外壳11相对的表面和突起25a的相对侧表面。端部框架20具有容纳凹部20b，用于容纳保持器构件25。容纳凹部20b具有朝向马达本体10A的轴线L1的方向的开口。附连部分20a具有朝向马达本体10A的径向方向的开口。突起25a的远端表面从附连部分20a的开口暴露以暴露连接端部26u1、26v1、26w1。基部构件31是控制单元10B的部件，且附连到附连部分20a。

基部构件31具有沿马达本体10A的轴线L1延伸的大致矩形形状。用于驱动和控制马达本体10A的驱动控制电路32安装在基部构件31中。驱动控制电路32由电路基底34和连接到电路基底34的各种类型的电路部件33形成。驱动控制电路32通过在电路基底34上形成的连接器（未示出）连接到转向ECU。盖构件36型锻到基部构件31上以覆盖驱动控制电路32。

基部构件31的端表面面向端部框架20的附连部分20a且垂直于马达本体10A的轴线L1延伸。基部构件31的端表面使用两个固定螺钉37在轴线L1的方向紧固到端部框架20的附连部分20a。固定螺钉37设置在保持器构件25的突起25a的相对侧部分附近。接触部分31a在基部构件31的端部分的侧表面上形成。当基部构件31固定到保持器构件25时，接触部分31a保持与马达外壳11的外部周边表面接触。然而，接触部分31a不必与马达外壳11的外部周边表面接触。

如图4所示，U、V和W相的连接端子38u、38v和38w从基部构件31的端表面以基部构件31的纵向方向突出。换句话说，三个相的连接端子38u、38v、38w从基部构件31的端表面沿马达本体10A的轴线L1突出。所述相的连接端子38u、38v、38w与相应馈线端子26u、26v、26w的连接端部26u1、26v1、26w1相应地对齐。连接端子38u、38v、38w电连接到驱动控制电路32的电路基底34。如图2所示，当基部构件31附连到端部框架20时，连接端子38u、38v、38w与馈线端子26u、26v、26w的连接端部26u1、26v1、26w1径向地叠置。每个相的连接端子38u、38v、38w和相应连接端部26u1、26v1、26w1使用紧固螺钉39彼此连接且径向地压靠彼此。紧固螺钉39螺纹连接到保持器构件25的突起25a中安装的螺母40上。扁平电缆27的从马达本体10A延伸出的端部形成为与连接器41接合的连接器27c。连接器41电连接到基部构件31中的电路基底34。这将驱动控制电路32通过相应馈线端子26u、26v、26w电连接到三个相的驱动线圈14u、14v、14w。驱动控制电路32还通过扁平电缆27电连接到解算器定子24a。

下文将参考图3和4描述将控制单元10B结合到马达本体10A上的过程。

首先，马达本体10A被组装且驱动控制电路32安装在控制单元10B中。基部构件31然后使用两个固定螺钉37在轴线L1的方向附连到端部框架20的附连部分20a。这借助于基部构件31封闭附连部分20a的容纳凹部20b。在基部构件31附连到附连部分20a的情况下，三个相的连接端子38u、38v、38w定位成叠置馈线端子26u、26v、26w的连接端部26u1、26v1、26w1。

随后，三个相的连接端子38u、38v、38w使用三个紧固螺钉39径向紧固到相应连接端部26u1、26v1、26w1。扁平电缆27的连接器27c与连接器41接合，连接器41连接到驱动控制电路32的电路基底34。使用固定螺钉37固定控制单元10B、连接端子38u、38v、38w和相应连接端部26u1、26v1、26w1之间的连接以及扁平电缆27的连接的执行顺序可以根据需要变化。盖构件36然后附连到基部构件31以覆盖驱动控制电路32。附连部分20a的径向开口因而封闭且控制单元10B结合到马达本体10A。由此，完成集成有控制单元的用于EPS的马达10。

在驱动控制电路32中，电路部件33操作产生三相驱动电流。驱动电流通过馈线端子26u、26v、26w的连接端部26u1、26v1、26w1从相应相的连接端子38u、38v、38w供应给定子12中的相关驱动线圈14u、14v、14w。这使得定子12产生旋转磁场，该磁场旋转转子15。因而，旋转轴17与转子15整体地旋转，且旋转轴17的旋转通过连接构件23传输给转向机构。由此，辅助转向操作。此外，当转子15旋转时，解算器转子24b也旋转且解算器定子24a输出与转子15的旋转位置相对应的检测信号。检测信号通过扁平电缆27提供给驱动控制电路32。驱动控制电路32基于由解算器定子24a提供的检测信号而确认转子15的旋转位置。然后，驱动控制电路32与通过转向ECU的指令一起产生合适的驱动电流，从而执行马达本体10A的旋转控制。

本实施例具有下述优势。

（1）在马达本体10A中，馈线端子26u、26v、26w的连接端部26u1、26v1、26w1从马达外壳11径向向外暴露。控制单元10B固定到马达本体10A的端部框架20，且控制单元10B的连接端子38u、38v、38w设置成允许与相应连接端部26u1、26v1、26w1接触。控制单元10B的连接端子38u、38v、38w通过在马达外壳11的径向外部位置紧固所述紧固螺钉39而连接到马达本体10A的相应连接端部26u1、26v1、26w1。在该配置中，控制单元10B的连接端子38u、38v、38w可以在已经完成的马达本体10A的马达外壳11的径向外部位置连接到马达本体10A的连接端部26u1、26v1、26w1。这防止由紧固所述紧固螺钉39产生的不希望颗粒捕获在马达本体10A中。因而，不希望颗粒不干扰马达本体10A中的旋转部件以妨碍转子15的平稳旋转。因而防止发生否则由不希望颗粒引起的振动或噪音。这改进可靠性且促进马达10的安静操作。而且，利于控制单元10B的连接端子38u、38v、38w和马达本体10A的连接端部26u1、26v1、26w1之间通过紧固所述紧固螺钉39而连接。

（2）端部框架20具有容纳凹部20b，容纳凹部20b在面向马达外壳11的表面中形成。容纳凹部20b在两个方向具有开口，轴向开口和径向开口。紧固螺钉39紧固在容纳凹部20b中。换句话说，控制单元10B的连接端子38u、38v、38w和马达本体10A的连接端部26u1、26v1、26w1之间的连接部分接收在端部框架20的容纳凹部20b中。这减小马达本体10A的轴向尺寸，从而减小端部框架20的轴向尺寸和控制单元10B的轴向尺寸。因而，总体上减小马达10的尺寸。因而，当马达10安装在车辆中时，另一个部件可以设置在轴向靠近马达本体10A和控制单元10B的空间中。此外，容纳凹部20b的两个开口（轴向和径向开口）利于紧固螺钉39的紧固。

（3）在控制单元10B的连接端子38u、38v、38w设置成在径向方向与马达本体10A的连接端部26u1、26v1、26w1叠置时，连接端子38u、38v、38w通过径向地紧固所述紧固螺钉39而连接到连接端部26u1、26v1、26w1。这利于紧固螺钉39的紧固。

（4）马达本体10A由无刷式马达形成。三个相的馈线端子26u、26v、26w的连接端部26u1、26v1、26w1的轴向位置彼此相对应。连接端部26u1、26v1、26w1在周向方向对齐。这减小每个馈线端子26u、26v、26w的连接端部26u1、26v1、26w1的轴向尺寸。因而，减小马达本体10A的轴向尺寸。因而，减小端部框架20的轴向尺寸和控制单元10B的轴向尺寸，且总体上减小马达10的尺寸。

（5）由于连接到解算器24的扁平电缆27的轴向位置与所述相的连接端部26u1、26v1、26w1的轴向位置相对应，因而减小马达本体10A的轴向尺寸。因而，减小端部框架20的轴向尺寸和控制单元10B的轴向尺寸，且总体上减小马达10的尺寸。

（6）解算器24在轴线L1的方向的位置与每个馈线端子26u、26v、26w（保持器构件25）在轴线L1的方向的位置相对应。这减小马达本体10A的轴向尺寸。

（7）控制单元10B具有安装驱动控制电路32的基部构件31。连接端子38u、38v、38w从基部构件31的端表面突出。盖构件36附连到基部构件31以覆盖驱动控制电路32和连接端子38u、38v、38w的连接部分。在该配置中，由于连接端子38u、38v、38w突出，因而马达本体10A易于相对于连接端部26u1、26v1、26w1定位。而且，连接端子38u、38v、38w的连接部分与驱动控制电路32一起由盖构件36覆盖。因而，保护和密封连接端子38u、38v、38w的连接部分。

（8）端部框架20的容纳凹部20b的轴向开口由控制单元10B的基部构件31在马达外壳11的径向外部位置封闭。容纳凹部20b的径向开口由盖构件36阻塞。换句话说，使用基部构件31和盖构件36，容纳凹部20b的轴向开口和径向开口两者都被有效地封闭。

（9）控制单元10B使用固定螺钉37在轴线L1的方向固定到马达本体10A。因而，控制单元10B容易结合到马达本体10A。

上述实施例可以变型为下文所述的形式。

如图8A所示，连接端子38u可以设置成在连接端部26u1的径向内部位置与连接端部26u1叠置。在该状态中，连接端子38u通过在径向外部位置紧固所述紧固螺钉39而连接到连接端部26u1。

如图8B所示，螺母40可以由螺母部分26x取代，螺母部分26x通过使得马达本体10A的连接端部26u1经受去毛刺（burring）且在连接端部26u1的内部周边表面中形成带螺纹部分而形成。在该情况下，控制单元10B的连接端子38u设置成在连接端部26u1的径向外部位置与马达本体10A的连接端部26u1叠置。在该状态中，连接端子38u通过在径向外部位置紧固所述紧固螺钉39而连接到连接端部26u1的螺母部分26x。

参考图8C，螺母40可以在控制单元10B的基部构件31中靠近连接端子38u形成。在该情况下，控制单元10B的连接端子38u和螺母40设置成在连接端部26u1的径向内部位置与马达本体10A的连接端部26u1叠置。在该状态中，连接端部26u1、连接端子38u和螺母40通过在径向外部位置紧固所述紧固螺钉39而连接在一起。

如图8D所示，在马达本体10A的连接端部26u1设置成与控制单元10B的连接端子38u轴向叠置的情况下，连接端子38u可通过在轴向方向紧固所述紧固螺钉39而连接到连接端部26u1。

在图8A至8D的形式中，连接端子38u和连接端部26u1可以使用紧固螺钉39和螺母40（螺母部分26x）之外的任何合适紧固构件彼此连接。

端部框架20的附连部分20b的形状和容纳凹部20b的形状可以根据需要变化。

如图9所示，附连部分20b的形状可以变化，如将所述那样。具体地，一对附连块体20c可设置在容纳凹部20b的相对侧。附连块体20c的上部端部通过连接壁20d彼此连接。在该情况下，容纳凹部20b具有轴向开口和穿过多个通孔20e的局部径向开口。该配置改进附连部分20b的刚性，因而允许控制单元10B稳固地固定到附连部分20b。在该情况下，紧固螺钉39必须从径向外部位置使用工具紧固在容纳凹部20b中。通孔20e中的每个因而定尺寸为允许工具穿过通孔20e。

在所示实施例中，用于覆盖驱动控制电路32的盖构件和用于覆盖连接端子38u、38v、38w的连接部分的盖构件可以彼此独立地形成。

在所示实施例中，控制单元10B使用固定螺钉37沿轴线L1固定到马达本体10A。然而，控制单元10B可以径向固定。

在所示实施例中，连接端部26u1、26v1、26w1可以在周向方向按顺序设置。扁平电缆27和连接端部26u1、26v1、26w1可以在周向方向或轴向方向对齐。而且，连接端部26u1、26v1、26w1可以周向方向之外的任何合适方向设置。

在所示实施例中，馈线端子26u、26v、26w的连接端部26u1、26v1、26w1的周向设置的顺序可以变化。与连接端部26u1、26v1、26w1的设置顺序相对应，控制单元10B的连接端子38u、38v、38w的设置顺序必须变化。

作为用于将解算器24连接到驱动控制电路32的信号电缆，导线或端子可以取代扁平电缆27使用。

在所示实施例中，马达本体10A可以是无刷式马达之外的任何合适马达。

本发明可以在用于电动转向装置（EPS）之外的其它目的的马达中使用。

Claims (10)

1. 一种马达，具有马达本体和结合到马达本体的控制单元，所述控制单元控制马达本体的旋转，控制单元中的驱动控制电路电连接到所述马达本体，所述马达的特征在于：

所述马达本体包括：

具有驱动线圈的定子；

用于容纳定子的圆柱形马达外壳；以及

端部框架，用于封闭马达外壳的开口，

所述端部框架包括附连部分，控制单元附连到所述附连部分上，

在附连部分中，用于将电流供应给驱动线圈的馈线构件的连接部分从马达外壳径向向外暴露，

所述控制单元具有连接端子，所述连接端子电连接到驱动控制电路，以将电流供应给马达本体，

控制单元固定到马达本体的附连部分，且控制单元的连接端子设置成允许与马达本体的馈线构件的连接部分接触，以及

在马达外壳的径向外部位置，紧固构件将控制单元的连接端子连接到馈线构件的连接部分。

2. 根据权利要求1所述的马达，其特征在于，

端部框架具有在面向马达外壳的表面中形成的凹部，

所述凹部具有多个开口，包括轴向开口和径向开口，

所述凹部设置在马达外壳的径向外部，以及

在所述凹部中，控制单元的连接端子连接到马达本体的馈线构件的连接部分。

3. 根据权利要求1或2所述的马达，其特征在于，当控制单元的连接端子设置成在马达本体的径向方向与马达本体的馈线构件的连接部分叠置时，紧固构件在马达本体的径向方向紧固，以将控制单元的连接端子连接到马达本体的馈线构件的连接部分。

4. 根据权利要求1或2所述的马达，其特征在于，

马达本体通过将电流供应给多个相而旋转，

馈线构件是与相应相相对应地设置的馈线构件中的一个，以及

所述相的馈线构件的连接部分在马达本体的轴向方向位于相同位置，且在马达本体的周向方向对齐。

5. 根据权利要求1或2所述的马达，其特征在于，

所述马达具有传感器，用于检测转子的旋转位置，以及

传感器的连接电缆和馈线构件在马达本体的周向方向对齐。

6. 根据权利要求5所述的马达，其特征在于，所述传感器设置于在马达本体的轴向方向与馈线构件的位置叠置的位置。

7. 根据权利要求1或2所述的马达，其特征在于，

控制单元包括用于控制马达本体的驱动控制电路和在其中安装驱动控制电路的基部构件；

连接端子从基部构件的端表面突出，以及

盖构件附连到基部构件以覆盖驱动控制电路和连接端子的连接部分。

8. 根据权利要求7所述的马达，其特征在于，

端部框架具有在面向马达外壳的表面中形成的凹部，

所述凹部具有多个开口，包括轴向开口和径向开口，

在所述凹部中，控制单元的连接端子连接到马达本体的馈线构件的连接部分，以及

在马达外壳的径向外部位置，凹部的轴向开口由控制单元的基部构件封闭且凹部的径向开口由盖构件封闭。

9. 根据权利要求1或2所述的马达，其特征在于，控制单元使用紧固构件在马达本体的轴向方向固定到马达本体。

10. 一种用于电动转向装置的马达，其特征在于，采用根据权利要求1或2所述的马达的配置。

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