CN102957289A - 定子及具有该定子的eps电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种EPS电机的定子，所述定子包括：定子芯体，被线圈缠绕并且通过耦接多个单个的芯体而设置为圆柱形状；母线，导电连接到所述线圈以与所述定子芯体的上侧耦接；以及导引单元，将所述母线导引到由所述定子芯体决定的耦接位置。

Description

定子及具有该定子的EPS电机

相关申请的交叉引用

本申请基于2011年8月10日提交的韩国申请No.10-2011-0079527和No.10-2011-0079531，并要求其优先权，该韩国申请公开的全部内容在此通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及一种定子及具有该定子的EPS电机。

背景技术

通常，几乎每种车辆都采用电动助力转向系统。这种电动助力转向系统基于转向力矩和转向角产生助力，从而提高车辆的转向性能。

也就是说，利用单独的动力辅助车辆的转向力的转向系统被用于提高车辆的运动稳定性。常规地，辅助转向装置利用液压，但是从降低引擎负荷、减轻重量、提高转向稳定性以及快速回复力的角度来看，近来已越来越多地采用适于经由减速机构将电机的转动输出传送到转向轴的电动助力转向（EPS，Electronic Power Steering）系统。

所述EPS系统使得电子控制单元（ECU，Electronic Control Unit）响应由速度传感器、力矩角传感器和力矩传感器检测到的转向条件来驱动电机以提高转向稳定性并提供快速回复力，由此使驾驶员可以安全地将车辆转向。

所述EPS系统还是这样的，电机辅助用于操纵方向盘的力矩以使得驾驶员能用较小的力将车辆转向，其中，所述电机采用无刷直流（BLDC，BrushlessDirect Current）电机。

通常，BLDC电机包括外壳、形成电机外观的盖构件、形成在所述外壳内表面的定子以及布置在所述定子中心以便响应与所述定子的电磁相互作用而转动的转子。所述转子被转轴可转动地支撑，并且该转轴的上侧与转向轴连接，从而提供如上所述的辅助转向的动力。

同时，所述定子是这样的，由多个单个的芯体耦接的圆柱形定子芯体缠绕有线圈，并且线圈通过线圈端子与母线导电连接。母线设置为大致环形，并且与定子芯体的上侧耦接。母线由绝缘树脂材料形成，并且在其圆周上以预定间隔形成有与线圈端子导电连接的端子。

母线的下侧突出地形成有用来导引连接定子芯体的位置的多个导引凸耳，其中所述导引凸耳被插入到沿着定子芯体的边缘以预定间隔形成的导引槽中。

同时，在由此构造的母线与定子芯体进行装配时，会随着缠绕在定子芯体上的线圈的线圈张力产生扭曲，从而使导引凸耳与导引槽之间的装配位置发生扭曲。如果以扭曲的状态装配母线，那么也会改变沿着母线的上侧设置的PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）的位置，由此会以扭曲的状态装配PCB。

如果以扭曲的状态装配PCB，那么安置在PCB处用于检测转子位置的霍尔传感器的测量值可能会产生误差。

同时，母线固定地布置有与线圈端子电连接的多个金属构件，各个构件通过绝缘体绝缘。母线大致呈面包圈的形状，以与定子的上表面对应。母线的外部布置有用于与线圈端子连接的端子。

母线的形状随着所连接的电源而改变，通常，EPS（电动助力转向）电机通过3相电路使得各个输入/输出端子顺序地布置在母线的边缘。

同时，在利用母线连接线圈的情形中，由于EPS电机增加与母线的高度相同的高度，因此将线圈连接到母线的过程中存在困难，并且难以使电机最小化。

另一个问题是由于为了制造母线必须形成母线端子并且必须利用绝缘体来模制母线主体，因此需要复杂的过程，因而极大地增加了过程时间。

发明内容

本公开意在应对上述问题和缺点，并且本公开的一个目的是提供一种EPS电机的定子，该定子具有结构上有改进的定子芯体耦接结构，从而使得定子芯体与母线总是在准确的位置耦接。另一个目的是通过去除母线来提供结构上有改进的EPS电机，以降低电机的高度并且能使产品最小化。

本公开要解决的技术问题不限于上述描述，并且根据下面的描述，本领域技术人员可以清楚地理解到目前为止未提及的任何其它技术问题。

在本公开的一个总的方面，提供一种EPS电机的定子，所述定子包括：定子芯体，被线圈缠绕并且通过耦接多个单个的芯体而设置为圆柱形状；母线，导电连接到所述线圈以与所述定子芯体的上侧耦接；以及导引单元，将所述母线导引到由所述定子芯体决定的耦接位置。

优选但不是必须地，所述导引单元包括沿着与所述定子芯体的中心轴线平行的方向形成在所述定子芯体的边缘的导引槽和朝向所述母线的底面突出地形成以便与所述导引槽耦接的导引凸耳。

优选但不是必须地，所述导引凸耳在靠近所述导引槽的两个壁表面的位置处形成锥形单元，并且朝向插入所述导引槽的方向具有尖角形状。

优选但不是必须地，所述导引凸耳和所述导引槽被设置为互补的形状。

优选但不是必须地，所述导引凸耳的与插入所述导引槽的方向垂直的截面呈方形。

优选但不是必须地，多个所述导引凸耳沿着所述母线的圆周突出地形成。

优选但不是必须地，总计12个单个的芯体耦接以形成所述定子芯体，并且所述导引凸耳耦接到两个连续的单个的芯体，其中以跳过方式设置总计6个所述两个单个的芯体，并且在连接一对导引凸耳之间的距离的中点和所述定子芯体的中心的假想延长线之间形成的内角为120度。

优选但不是必须地，用与所述母线主体相同的材料注塑成型所述导引凸耳。

优选但不是必须地，所述导引单元进一步包括突出地形成在所述母线主体边缘的阻挡件，以便与形成所述定子芯体的所述单个的芯体的上表面进行表面接触，并且所述导引凸耳突出地形成在所述阻挡件的底面。

在本公开的另一个总的方面，提供一种EPS电机，所述电机包括：电机外壳；定子，安置在所述电机外壳的内侧，并且包括定子芯体、缠绕在所述定子芯体上的线圈和与所述线圈的末端耦接的线圈端子；转子，可转动地形成在所述定子的中心；感测磁体模块，安置在所述转子的上侧，用于感测所述转子的位置；磁性元件，与所述感测磁体模块相对地布置，以感测所述感测磁体模块的磁力；以及多层PCB，包括安置有所述磁性元件的感测层和分别与多个电源连接的多个电源层，各个电源具有供应到所述线圈的不同极性。

优选但不是必须地，当与三相电源连接时，所述多个电源层包括第一电源层、第二电源层和第三电源层。

优选但不是必须地，所述多层PCB覆盖所述电机外壳的整个上表面。

优选但不是必须地，所述多层PCB包括与所述线圈端子穿入地耦接的端子孔。

优选但不是必须地，所述端子孔与所述第一电源层、第二电源层和第三电源层中的任意一个层导电连接。

优选但不是必须地，沿着所述PCB的边缘表面形成总计18个端子孔，所述端子孔穿入所述PCB的边缘表面。

优选但不是必须地，所述端子孔连接到与其它相邻端子孔所连接到的电源层互不相同的电源层，以使得耦接到所述端子孔的线圈端子接收的电源的极性与耦接到其它相邻端子孔的所述线圈端子接收的电源的极性互不相同。

根据本公开的定子的工业应用性在于，由于通过形成在导引凸耳处的锥形单元来导引凸耳与导引槽之间的耦接位置，因此即使突出地形成在母线下侧的导引凸耳与形成在定子芯体的边缘处的导引槽之间的耦接位置略有扭曲，安置母线上侧的PCB也能始终安置在准确的位置，由此感测转子位置的霍尔传感器的测量信号可以保持预定的误差范围。

根据本公开EPS电机的工业应用性在于，多个母线层替代母线形成在被安装用来找到转子位置的现有PCB上，以使转子的高度降低母线高度那么高，由此可以提供最小化的EPS电机，从而用PCB的电源层来替代母线并且由于减少部件数量而减少材料成本。

附图说明

附图被包括来提供对本公开的进一步理解，该附图并入本公开内并构成本申请的一部分，并与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：

图1是图示根据本公开示例性实施例的母线与定子芯体之间的耦接状态的侧视图；

图2和图3是图示根据本公开示例性实施例的母线与定子芯体之间的放大的耦接区域的示意图；

图4是沿着定子芯体的B-B线截取的剖视图；

图5是图示根据本公开示例性实施例的EPS电机的平面图；

图6是根据本公开示例性实施例的被局部切除后的图5的EPS电机的侧剖视图；以及

图7是图示根据本公开示例性实施例的图6的PCB的放大侧剖视图。

具体实施方式

参考下面的示例性实施例的详细描述以及附图可以更容易理解本发明的优点和特征。为简短和清晰起见，省略公知的功能、配置或构造的详细描述，以便不会用不必要的细节模糊了本发明的描述。

因此，本公开不限于下面将描述的这些示例性实施例，也可以用其它形式来实现。为方便起见，在附图中，部件的宽度、长度、厚度等可以被夸大或缩小。

此外，在整个说明书中，在说明所述图时，相同的附图标记指示相同的元件，并且重复的说明将被省略。

因此，说明书和权利要求书中所使用的特定术语或词汇的含义不应该限于字面上的或通用的意义，而是应该根据使用者或操作者的意图以及习惯用法来解释或可以有所不同。

所以，特定术语或词汇的定义应该基于整个说明书的内容。本文中的术语“a”和“an”并不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所提及的事项。

下面将参照附图详细描述根据本公开的示例性实施例的定子和具有该定子的EPS电机。

图1是图示根据本公开示例性实施例的母线与定子芯体之间的耦接状态的侧视图，图2和图3是图示根据本公开示例性实施例的母线与定子芯体之间的放大的耦接区域的示意图，图4是沿着定子芯体的B-B线截取的剖视图。

如附图所示，根据本公开的EPS电机的定子包括定子芯体100、母线110和导引单元200。

定子芯体100通过装配有多个单个的芯体101而设置为圆柱形状。定子芯体100经绝缘体而缠绕有线圈，并且可转动地形成在空间单元处，该空间单元的中间形成有与缠绕线圈的定子芯体100相互作用的圆柱形电机（未示出）。

母线110与所述线圈导电连接并且与定子芯体100的上端耦接。该母线设置有多个端子112，多个端子112连接到与线圈导电连接的多个线圈端子111，各个线圈以预定的组（group）导电地缠绕，使得各个线圈可以接收极性互不相同的电源。

参照图1和图2，母线110的形状设置为与定子芯体100的上表面的形状相对应。优选地，母线110设置为中心开口的环形。优选地，使用诸如树脂材料的绝缘材料在母线110与金属材料的端子112互相导电连接的状态下通过模制来形成母线110。

导引单元200被布置为使母线110与定子芯体100耦接，并且导引单元200包括导引槽210和导引凸耳220。根据本公开的示例性实施例，优选地，导引凸耳220突出地形成在阻挡件230的下表面，阻挡件230突出地形成在母线110的边缘。

导引槽210形成在形成定子芯体100的各个单个的芯体110处，并且优选地，导引槽210以沟槽形状的槽（形成为平行于定子芯体100的中心轴）形成在形成为圆柱形的定子芯体100的侧壁表面处。

根据本公开的示例性实施例，导引槽210的截面形成为与导引凸耳的截面相对应，从而在它们之间能进行互补的耦接。优选地，导引槽210的截面设置为一侧开口的方形，以便导引无晃动的准确的耦接位置。

优选地，各个导引凸耳220以预定间隔突出地形成在母线110的边缘，根据本公开的示例性实施例，导引凸耳220优选地在阻挡件230的底面以凸起的形状形成，用来导引母线110耦接的位置。稍后将描述阻挡件230的构造。

导引凸耳220滑入导引槽210中，以便将导引凸耳220与导引槽210耦接，使得母线110可以位于定子芯体100的上表面，而不会有任何晃动。优选地，与插入方向（图2的B箭头方向）垂直的表面被剖切后呈大致方形。

此外，如图3所示，导引凸耳220的末端形成有锥形单元221，由此导引凸耳220的末端朝着插入方向有尖角地形成。

在导引凸耳220的末端形成有锥形单元221，并且即使导引凸耳220以略扭曲的状态被插入到导引槽210的情形中，锥形单元221与导引槽210的壁表面接触，以使得导引凸耳220滑动并且使导引凸耳220的中心与导引槽210的中心匹配，由此即使母线110与定子芯体100在最初进行耦接时未处于精确对齐的位置，根据导引凸耳220与导引槽210之间的滑动动作也可以导引精确的耦接位置。

同时，尽管导引凸耳220可以直接形成在母线110的边缘的底面上，但是导引凸耳220也可以形成在多个阻挡件230的底面上并且与定子芯体100的上表面进行表面接触地形成在多个阻挡件230的底面上，阻挡件230突出地形成在母线110边缘。

根据本公开的示例性实施例，各个阻挡件230以预定间隔突出地形成在母线110的边缘，如图1、图2和图3所示，可以设置总计六个阻挡件230。

就是说，根据本公开的示例性实施例，定子芯体总计形成有12个单个的芯体，其中总计六个导引凸耳220形成在阻挡件230处，与两个连续的单个的芯体101耦接，并且跳过所述两个连续的单个的芯体101。那么，如图4所示，可以在连接定子芯体100中心和一对相邻的导引凸耳220之间的距离中点的假想延长线a、b、c之间形成每个为120度的内角a、β、γ。

同时，阻挡件230和从阻挡件230的底面突出地形成的导引凸耳220由与母线110的材料相同的材料形成，并且优选地通过与母线110一起注塑成型来形成。

根据本公开，即使单个的芯体101由于缠绕线圈而以略有扭曲的状态被装配，通过导引凸耳220与导引槽210之间的耦接，也能将单个的芯体101以圆柱形状紧密地结合在精确的位置，并且防止母线110扭曲，使母线110准确地安装在定子芯体100的上表面，由此可以准确地装配PCB，该PCB具有安装在母线110的上表面的霍尔传感器。

下面，将参照附图描述根据本公开示例性实施例的EPS电机。

图5是图示根据本公开示例性实施例的EPS电机的平面图，图6是图示根据本公开示例性实施例的被局部切除后的图5的EPS电机的侧剖视图，以及图7是图示根据本公开示例性实施例的图6的PCB的放大侧剖视图。

参照图5和图6，EPS电机包括电机外壳1100、定子1110、转子1120、转轴1130、感测磁体模块1140、磁性元件1150以及多层PCB 1200。

电机外壳1100设置为近似圆柱形状，并且电机外壳1100上形成有开口，而电机外壳1100的下表面为封闭的。电机外壳1100中安置有定子1110、转子1120和可转动地支撑转子1120的转轴1130。

定子1110包括定子芯体1111、线圈1112和线圈端子1113。定子芯体1111被形成为使得线圈1112沿圆周表面缠绕在其上，并且线圈1112的末端与线圈端子1113导电连接。此时，线圈端子1113设置为图5所示的具有预定直径和长度的柱状。

转子1120可转动地形成在定子1110的中心，并且多个磁体形成在转子芯体的边缘。

转轴1130与转子1120同轴地形成，其中转轴1130的末端由形成在外壳1100的底面的下轴承1131可转动地支撑，并且另一末端由形成在盖构件（未示出）处的上轴承支撑。

感测磁体模块1140包括板1141和感测磁体1142。板1141设置为大致盘形，并且利用粘合剂将感测磁体固定在板1141上。感测磁体1142优选地形成为具有中心通孔的面包圈形状。磁性元件1150用于感测感测磁体1142的磁场变化，并且与感测磁体1142相对地形成。

多层PCB 1200形成在转子1120和感测磁体模块1140的上侧，并且如图5所示，优选地呈大致盘状，由此封闭电机外壳1100的上侧的整个开口。

多层PCB 1200包括安置有磁性元件1150的传感器层1210和分别连接到电源的多个电源层1220，各个电源具有供应到线圈的不同极性。

根据本公开的示例性实施例，优选地，如图7所示，当与三相电源连接时，多个电源层1220包括第一、第二和第三电源层。

多层PCB 1200包括与导电地连接到线圈1112的线圈端子1113穿入地耦接的端子孔1201。优选地，导电连接到线圈端子1113的端子孔1201与第一电源层1221、第二电源层1222、第三电源层1223中的任意一层导电连接。尽管总计18个端子孔1201沿着PCB 1200的边缘表面穿入地形成，但端子孔的数量不限于此，并且可以根据电机的尺寸和容量而增加或减少。

在用U相电源施加到第一电源层1221、用V相电源施加到第二电源层1222和用W相电源施加到第三电源层1223的情形中，以及在多层PCB 1200上的第一端子孔1201a与第一电源层1221导电连接的情形中，第一端子孔1201a与第二电源层1222和第三电源层1223绝缘。此外，与第一端子孔1201a相邻的第二端子孔1201b与第一电源层1221和第三电源层1223绝缘，并且与第二电源层1222导电连接，第三端子孔1201c与第一电源层1221和第二电源层1222绝缘，并且与第三电源层1223导电连接。

因此，穿入地耦接到端子孔1201的线圈端子1113基于所插入的端子孔1201的位置可以向线圈1112侧施加极性互不相同的电源。

此外，多层PCB 1200的最外侧表面设置有与第一电源层1221、第二电源层1222、第三电源层1223中的每个导电连接的电源端子1202，其中，所述电源端子1202与连接到外部电源的电源端子1205连接。

根据本公开，多层PCB 1200的第一电源层1221、第二电源层1222、第三电源层1223的基本部分由诸如树脂材料的绝缘体形成，并且只有用于导电的部分是利用诸如金属的导电材料来图案化地形成的。

因此，不需要形成模具的过程来构造绝缘体，并且第一电源层1221、第二电源层1222、第三电源层1223中的每一个可以在电源端子孔1201的位置形成需要各种极性的电源的电源供应图案，由此相比常规母线制造方法可以以合理的价格容易地将不同极性的电源供应到线圈1112。

此外，电源层1220可以与传感器层1210一起层叠，以形成单个的多层PCB 1200，由此可以将EPS电机制造成较薄的厚度。

尽管已参照多个示例性实施例描述了本发明的实施例，但应该明白，本领域中的技术人员可以推导出的其它多种修改和实施例将落在本公开的原理的精神和范围之内。更具体地，可以对本公开、附图和所附权利要求书的范围内所讨论的组合排列主题的组成部件和/或排列方式做出各种变型和修改。

根据本公开的定子和EPS电机的工业应用性在于，由于通过形成在导引凸耳处的锥形单元来导引凸耳与导引槽之间的耦接位置，因此即使突出地形成在母线下侧的导引凸耳与形成在定子芯体的边缘处的导引槽之间的耦接位置略有扭曲，安置母线上侧的PCB也能始终安置在准确的位置，由此感测转子位置的霍尔传感器的测量信号可以保持预定的误差范围，并且所述工业应用性还在于，多个母线层替代母线形成在被安装用来找到转子位置的现有PCB上，以使转子的高度降低母线高度那么高，由此可以提供最小化的EPS电机，从而用PCB的电源层来替代母线并且由于减少部件数量而减少材料成本。

Claims (16)

1.一种EPS电机的定子，所述定子包括：

定子芯体，被线圈缠绕并且通过耦接多个单个的芯体而设置为圆柱形状；

母线，导电连接到所述线圈以与所述定子芯体的上侧耦接；以及

导引单元，将所述母线导引到由所述定子芯体决定的耦接位置。

2.根据权利要求1所述的定子，其中，所述导引单元包括沿着与所述定子芯体的中心轴线平行的方向形成在所述定子芯体的边缘的导引槽和朝向所述母线的底面突出地形成以便与所述导引槽耦接的导引凸耳。

3.根据权利要求2所述的定子，其中，所述导引凸耳在靠近所述导引槽的两个壁表面的位置处形成锥形单元，并且朝向插入所述导引槽的方向具有尖角形状。

4.根据权利要求3所述的定子，其中，所述导引凸耳和所述导引槽被设置为互补的形状。

5.根据权利要求4所述的定子，其中，所述导引凸耳的与插入所述导引槽的方向垂直的截面呈方形。

6.根据权利要求3所述的定子，其中，多个所述导引凸耳沿着所述母线的周缘突出地形成。

7.根据权利要求6所述的定子，其中，总计12个单个的芯体耦接以形成所述定子芯体，并且所述导引凸耳耦接到两个连续的单个的芯体，其中以跳过方式设置总计6组两个所述单个的芯体，并且在连接一对导引凸耳之间的距离的中点和所述定子芯体的中心的假想延长线之间形成的内角为120度。

8.根据权利要求7所述的定子，其中，用与所述母线的主体相同的材料注塑成型所述导引凸耳。

9.根据权利要求8所述的定子，其中，所述导引单元进一步包括突出地形成在所述母线的主体边缘的阻挡件，以便与形成所述定子芯体的所述单个的芯体的上表面进行表面接触，并且所述导引凸耳突出地形成在所述阻挡件的底面。

10.一种EPS电机，所述电机包括：

电机外壳；

定子，安置在所述电机外壳的内侧，并且包括定子芯体、缠绕在所述定子芯体上的线圈和与所述线圈的末端耦接的线圈端子；

转子，可转动地形成在所述定子的中心；

感测磁体模块，安置在所述转子的上侧，用于感测所述转子的位置；

磁性元件，与所述感测磁体模块相对地布置，以感测所述感测磁体模块的磁力；以及

多层PCB，包括安置有所述磁性元件的感测层和分别与多个电源连接的多个电源层，各个电源具有供应到所述线圈的不同极性。

11.根据权利要求10所述的EPS电机，其中，当与三相电源连接时，所述多个电源层包括第一电源层、第二电源层和第三电源层。

12.根据权利要求10所述的EPS电机，其中，所述多层PCB覆盖所述电机外壳的整个上表面。

13.根据权利要求12所述的EPS电机，其中，所述多层PCB包括与所述线圈端子穿入地耦接的端子孔。

14.根据权利要求13所述的EPS电机，其中，所述端子孔与所述第一电源层、所述第二电源层和所述第三电源层中的任意一个层导电连接。

15.根据权利要求14所述的EPS电机，其中，沿着所述PCB的边缘的表面形成总计18个所述端子孔，所述端子孔穿入所述所述PCB的边缘的表面。

16.根据权利要求15所述的EPS电机，其中，所述端子孔连接到与其它相邻端子孔所连接到的电源层互不相同的电源层，以使得耦接到所述端子孔的所述线圈端子接收的电源的极性与耦接到其它相邻端子孔的线圈端子接收的电源的极性互不相同。

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