CN103580374A - 电机 - Google Patents

Abstract

提供了一种电机，所述电机包括：电机外壳；定子，固定地耦合到所述电机外壳；转子，通过转轴可旋转地安装在所述定子的中心处；上轴承和下轴承，具有被固定到所述电机外壳的外环且耦合到所述转轴的内环；以及，输出离合器，与所述上轴承的内环接触。

Description

电机

技术领域

本发明的示例性实施例涉及一种用于车辆的电机。

背景技术

通常，几乎每个车辆都使用电力辅助转向系统。这样的电力辅助转向系统基于转向转矩和转向角来产生辅助力，以便增强车辆的转向性能。

也就是说，使用独立的电源来辅助车辆的转向力的转向系统用于增强车辆的行驶稳定性。

传统上，辅助转向装置使用液压，但是从减小发动机的负荷、减少重量、增强转向稳定性和快速恢复力的观点看，最近越来越多地使用电力转向EPS系统，该系统被适配为经由减速机构向转向轴传送电机的旋转输出。

EPS系统被配置为电子控制单元ECU响应于由速度检测器、转矩角传感器和转矩传感器检测的转向条件而驱动电机，以增强转向稳定性，并且提供快速恢复力，由此，驾驶员可以安全地驾驶车辆。

EPS系统也被配置为电机辅助操纵方向盘的转矩，以允许驾驶员以较少的力来驾驶车辆，其中，电机使用无刷直流BLDC电机。

BLDC电机通常通过外壳与盖构件的耦合来形成外观，该外壳的内周面具有定子，并且该定子在中央形成与定子进行电性交互地、可旋转地安装的转子。该转子被转轴可旋转地支撑，并且，转轴可以通过上/下轴承被可旋转地固定在外壳上。此外，通过输出离合器来耦合转轴的上表面以向转向轴传送功率。

然而，如果驾驶员反复转动方向盘，则输出离合器会反复收到向电机的内部方向施加压力的力。在持续产生压力的情况下，可能破坏转轴与上轴承之间的耦合，这是由于转轴与输出离合器之间的耦合力大于转轴与上轴承之间的耦合力造成的。因此，如果上轴承与转轴之间的耦合被破坏或变松，不利的是，则电机的转轴可能无法进行精确的旋转。

发明内容

本发明的示例性方面用于实质上至少解决上面的问题和/或缺点，并且至少提供以下的优点。因此，本发明涉及提供一种电机，所述电机被配置为通过防止经由向输出离合器施加的压力破坏转轴和上轴承之间的耦合来改进结构。

在本发明的一个一般方面，提供了一种电机，所述电机包括：

电机外壳；

定子，固定地耦合到所述电机外壳；

转子，通过转轴可旋转地被安装在所述定子的中心处；

上轴承和下轴承，具有被固定到所述电机外壳的外环且耦合到所述转轴的内环；以及

输出离合器，与所述上轴承的内环接触。

优选地，但非必要地，所述输出离合器包括：烧结构件，与所述内环面接触且被压配到所述转轴内；以及，离合器构件，通过被布置在所述烧结构件的中心处而被形成。

优选地，但非必要地，所述烧结构件包括远端，所述远端具有与所述上轴承的所述内环对应的直径。

优选地，但非必要地，所述烧结构件的所述远端与所述上轴承的所述内环面接触。

优选地，但非必要地，所述烧结构件的所述远端与所述上轴承的所述内环在至少一个点上点接触。

优选地，但非必要地，所述烧结构件的所述远端包括至少一对凸块。

优选地，但非必要地，所述凸块围绕所述输出离合器对称地布置。

优选地，但非必要地，各个所述凸块的高度相同。

优选地，但非必要地，通过允许所述烧结构件被布置在芯部而嵌件注塑成型（insert-injection mold）所述离合器构件。

优选地，但非必要地，所述转轴包括套台（hitching sill），所述套台与所述上轴承的所述内环相对的表面面接触。

优选地，但非必要地，在所述套台和所述烧结构件之间的距离对应于所述上轴承的所述内环的厚度。

在根据本发明的示例性实施例的电机中存在以下有益效果：形成输出离合器的内环的烧结构件与支撑转轴的轴承的内环接触，以即使所述输出离合器接收到外部压力也防止所述烧结构件与所述转轴一起移动，并且防止所述转轴从上轴承的内环轴向移动，由此，可以防止由所述转轴的轴承的脱开导致的诸如噪声和振动的错误操作。

另一种有益效果是可以通过允许输出离合器和用于支撑转轴的远端的上轴承的内环保持接触状态来增大摩擦力，以最小化因为在旋转操作期间输出离合器和转轴的滑动导致的在耦合位置处的滑动的产生。

附图说明

图1是图示根据本发明的示例性实施例的电机的剖视图。

图2是根据本发明的第一示例性实施例的图1的“B”部分的放大视图。

图3是根据本发明的第一示例性实施例的输出离合器和上轴承的分解透视图。

图4是根据本发明的第二示例性实施例的图1的“B”部分的放大视图。

图5是图示根据本发明的第二示例性实施例的输出离合器和上轴承的分解透视图。

具体实施方式

现在，将参考附图详细描述根据本发明的示例性实施例的电机。

图1是图示根据本发明的一个示例性实施例的电机的剖视图，图2是根据本发明的第一示例性实施例的图1的“B”部分的放大视图，图3是根据本发明的第一示例性实施例的输出离合器和上轴承的分解透视图，图4是根据本发明的第二示例性实施例的图1的“B”部分的放大视图，并且，图5是图示根据本发明的第二示例性实施例的输出离合器和上轴承的分解透视图。

参见图1，根据本发明的示例性实施例的电机可以包括电机外壳10、定子20、转子30、上轴承40和输出离合器100。

电机外壳10采用大致筒体形状，上侧开放，并且底侧封闭。电机外壳10在其中安装了定子20、转子30和可旋转地支撑转子30的转轴30a。电机外壳10可以在上表面安装盖构件11，如图1所示，其中，盖构件11可以具有：轴承容纳单元12，用于容纳上轴承40；以及，离合器容纳单元13，安装有输出离合器100。

考虑到上轴承一般具有筒体形状的情况，轴承容纳单元12可以具有大体圆形的凹槽形状，并且可以具有圆柱形凹槽，该圆柱形凹槽具有与上轴承40的外环直径相对应的直径。此外，轴承容纳单元12可以具有与上轴承40的厚度相对应的高度。

离合器容纳单元13可以形成在盖构件11的大致中心处，并且可以具有筒体形状，该筒体形状具有比轴承容纳单元12的直径大的直径。离合器容纳单元13可以形成为具有大于输出离合器100的直径的直径，以避免干扰输出离合器100。

定子20包括定子芯21、线圈22和通过剥去线圈22的远端而形成的线圈端子25。定子芯21可以具有多个齿，并且线圈22可以经由绝缘体而缠绕在这些齿的外围上。线圈22的远端可以被剥去以形成线圈端子25，其中，线圈端子25可以具有预定直径和长度的筒体形状。

转子30可旋转地安装在定子20的中心处，并且，在转子芯的外围处安装多个磁体。转轴30a与转子30同轴地被安装，其一端被在电机外壳10的地板表面上安装的底轴承可旋转地支撑，并且，其另一端被在盖构件11处安装的上轴承40支撑。通常，经由诸如弹簧垫圈的弹性构件来安装底轴承，并且因此，转轴30a可以响应于弹性构件的弹性变形而向轴方向移动以应对外部冲击。

如图所示，上轴承40可以包括内环41和外环42，其中，内环41可以与转轴30a的旋转相关联地旋转。

感测单元50包括板51、感测磁体52和磁元件53。板51具有大体盘状形状，并且感测磁体52通过胶粘剂固定到上表面。感测磁体52可以在中央形成通孔。磁元件53用于检测在感测磁体52的磁场变化，并且安装成感测磁体52相对。

输出离合器100耦合到穿透上轴承40而伸出的转轴30a的远端，并且可以包括：耦合到转轴30a的远端的烧结构件110；以及，具有包围结构件110的预定形状的离合器构件120。

烧结构件110在中央安装有转轴压配孔，该压配孔具有与转轴30a的远端对应的直径，由此，转轴30a可以被压配到转轴压配孔内。该转轴压配孔和转轴30a可以被安装成使两者进行表面接触，并且，如果必要，则可以通过诸如滚花的表面处理来防止转轴压配孔的内表面和转轴30a的外围在旋转工作期间滑动。通常，在转轴压配孔与转轴30a之间的耦合力可以比在上轴承40和转轴30a之间的耦合力较大。

同时，烧结构件可以具有各种形状，并且根据本发明的示例性实施例，在与转轴压配孔形成在一起的筒体一侧的远端处形成具有预定厚度的盘，并且该盘可以穿透地形成多个通孔。这些通孔用于紧密地保持离合器构件120与烧结构件110之间的耦合，随后将描述其工作。

离合器构件120可以使用树脂材料注塑成型，并且根据本发明的示例性实施例，离合器构件120可以使用烧结构件110作为芯部而被嵌件注塑成型。同时，当注塑成型离合器构件120时，在烧结构件110上形成的通孔可以充满了形成烧结构件110的树脂，由此可以防止离合器构件120与烧结构件110分离或围绕烧结构件110晃动。烧结构件110上可以形成至少一个通孔，并且如果必要，可以设有两个或更多个通孔。如果设有两个或更多个通孔，则这些通孔可以围绕离合器构件120对称地形成，并且，可以各个通孔以预定距离彼此分开。

离合器构件120可以在中心形成具有预定形状的凹槽130。凹槽130可以响应于连接到离合器构件120的物体的形状而可变地成形。例如，凹槽130可以具有多边形形状，诸如矩形或三角形，或者，可以形成诸如十字（+）或直线（-）的凹槽结构以传输电力。凹槽130可以具有其他各种形状。此时，凹槽130可以具有任何形状，只要可以以与物体的形状互补的形状向该物体传送转轴30a的旋转操作。也就是说，可以通过凹槽130向物体传送转轴30a的旋转操作。虽然未示出，但是可以通过在离合器构件120的外围上缠绕的带而不是凹槽130来传送动力。

如上所述，虽然本发明的示例性实施例已经说明并描述了烧结构件110和离合器构件120可以使用互不相同的材料来形成，并且通过在离合器构件120的芯部布置烧结构件110来进行嵌件注塑成型，但是，本发明不限于此，并且，可以使用相同的材料来形成烧结构件110和离合器构件120。也就是说，可以使用相同的材料来一次性地注塑成型烧结构件110和离合器构件120。

然而，用于注塑成型的材料通常是树脂材料，并且如果长时间使用树脂材料，则树脂材料的物理性能会发生变化，使得难以在转轴30a的预定位置处固定离合器构件120，因为树脂材料容易受到热和压力的影响。因此，通过诸如烧结或切割方法的方法使用具有类似物理性能的金属或其他材料在与转轴30a压配且耦合的部分处形成烧结构件110，并且，可以仅在连接到物体的离合器构件120的部分处形成注塑产品。

同时，本发明的特征在于：烧结构件110的远端总是与上轴承40的内环41接触。此时，本发明可以根据烧结构件110与上轴承40的内环41之间的接触构造划分为两个示例性实施例，也就是说，第一示例性实施例和第二示例性实施例。

根据本发明的第一示例性实施例，如图2和3所示，烧结构件110的远端可以形成多个凸块111，其中，凸块111可以维持与上轴承40的内环41的接触。

可以设置多个凸块111，并且如图3中所示，可以围绕中轴线来对称地布置凸块111，或者多个凸块111可以各自以预定距离突出地形成。如图3中所示，各个凸块111可以布置为圆顶形状，并且虽然未示出，但是各个凸块111可以具有各种形状，诸如支柱、棱柱和三棱锥的各种形状。然而，需要通过允许均等地形成各个凸块111的高度而使各个凸块111的远端与上轴承40的内环41接触。

根据本发明的电机通过在离合器构件120处形成的凹槽130而向物体传送动力，并且在电机应用于电动机操作的转向系统或电动机驱动的动力转向系统的情况下，该物体可以是转向系统。该转向系统与改变车辆的方向的方向盘的旋转操作相关联地旋转输入轴。输入轴的旋转允许通过转矩传感器和角度传感器来检测输入轴的旋转角和转矩，并且，通过经由预定控制单元（控制器）使用检测的值来确定驾驶员将输入轴旋转多少来控制电机。也就是说，控制器与由驾驶员旋转的输入轴的转数对应地旋转转向轴，由此，可以为了这个目的而控制这种配置的电机。因此，控制器基于这样测量的值来确定转轴30a的转数，其中，可以通过输出离合器100向转向轴传送转轴30a的旋转力。

基于适用的电机的安装位置，电动机操作的转向系统可以被划分为四种方法，也就是说，塔型转向系统、齿轮式转向系统、齿条式转向系统和电动液压助力转向式转向系统。塔型转向系统可以应用于紧凑的车辆，齿轮式转向系统应用于紧凑车辆或小车辆，齿条式转向系统应用于中型和重型载重车辆，并且，电动液压助力转向式转向系统可以应用于中型和小车辆。齿条式电机驱动转向系统也称为MDPS（电机驱动的动力转向）。齿条式转向系统是其中现有的齿轮箱齿条单元被磁化以旋转齿条箱并且主要用于重型车辆的方法。电动液压助力转向式转向系统像在传统方法中一样使用油以允许电机执行泵吸操作。

同时，如果驾驶员转动方向盘，则作为连接到输出离合器100的物体的转向轴因为由与地接触的车轮（未示出）产生的摩擦力导致产生负荷，通过负载来产生斥力，并且可以进一步增大将输出离合器100向图1的箭头“A”方向压的力。

然而，即使响应于如此描述的由驾驶员进行的转向操作而向图1的箭头“A”方向产生负荷，根据本发明的第一示例性实施例，烧结构件110的远端形成如图2和3中所示的多个凸块111，以点接触上轴承40的内环。

结果，即使在图1中的箭头“A”方向的力连续地作用以使得烧结构件110向上轴承40移动，在凸块111与内环41之间的距离不变，因为保持在凸块111和内环41之间的接触条件，由此，输出离合器100的位置和耦合到上轴承40的内环41的转轴30a的位置可以保持初始状态。

也就是说，可以通过在转轴30a的耦合单元处形成的套台（hitching sill）30b支撑上轴承40的内环41的远端。在这种情况下，内环41的一个表面保持与套台30b和盖构件11的轴承容纳单元12的接触状态，同时使得另一个相对表面与在烧结构件110的远处突出地形成的凸块111接触，使得即使通过烧结构件110向图1的“A”方向施加外力，也无法通过套台30b和轴承容纳单元12来移动上轴承40。

根据本发明，即使向输出离合器100应用外力，输出离合器100也不会由于外力而在施加外力的方向上移动，转轴30a从不向图1的箭头“A”方向移动。具体地说，因为烧结构件110和转轴30a之间的耦合力大于内环41和转轴30a之间的耦合力，所以离合器构件120和烧结构件110会被通过离合器构件120传送的外力破坏，但是耦合到烧结构件110的转轴30a不移动。

同时，可以不同地形成烧结构件110的远端的直径和内环41的直径D。这是因为如果烧结构件110的直径比内环41的直径过大，则可以使得凸块111不与内环41而是与外环42接触。也就是说，凸块111必须总是与内环41接触，并且不应当干扰外环42，因为内环41和输出离合器100必须与转轴30a的旋转相关联地旋转。

现在，参考图4和5，根据本发明的第二示例性实施例，烧结构件110的远端表面112和内环41可以在其相互相对的整个表面处进行面接触。在这种情况下，烧结构件110的远端表面112的直径需要与内环41的直径D对应地形成或形成为比内环41的直径D小。

在如上所述的通过远端表面112使得烧结构件110与内环41接触的情况下，通过在远端表面112和内环41之间的面接触来防止转轴30a和烧结构件110滑动。也就是说，如果通过转轴30a和烧结构件110的压配耦合来产生大于在相互面接触的区域处的摩擦力的离心力，则可能存在转轴30a从烧结构件110滑动的情况。

然而，在使得远端表面112与上轴承40的内环41接触的情况下，可以通过在远端表面112和内环41之间的表面接触来另外产生摩擦力，以防止在转轴30a和烧结构件110之间的滑动。因此，即使长时间使用电机，也可以获得在转轴30a和烧结构件110之间的稳定的旋转操作。

从上面显然，本发明的示例性实施例具有以下有益效果：即使通过驾驶员的重复转向操作向输出离合器100施加向箭头“A”方向的压力，也防止通过在烧结构件110和上轴承40的内环41之间的表面接触来向轴向移动转轴30a，并且因此，可以保证电机旋转和输出可靠性，因为在上轴承40和转轴30a之间的耦合被保持在预定位置。

虽然已经参考本发明的多个说明性实施例而描述了示例性实施例，但是应当明白，本领域内的技术人员可以设计落入本发明的精神和原理范围内的多种其他修改和实施例。更具体地，在本发明、附图和所附的权利要求的范围内可以对主组合布置的组成部件和/或布置进行各种改变和修改。

Claims (11)

1.一种电机，所述电机包括：

电机外壳；

定子，固定地耦合到所述电机外壳；

转子，通过转轴可旋转地安装在所述定子的中心处；

上轴承和下轴承，具有固定到所述电机外壳的外环和耦合到所述转轴的内环；以及

输出离合器，与所述上轴承的内环接触。

2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述输出离合器包括：烧结构件，与所述内环面接触且被压配到所述转轴内；以及，离合器构件，通过被布置在所述烧结构件的中心处而被形成。

3.根据权利要求2所述的电机，其中，所述烧结构件包括远端，所述远端具有与所述上轴承的所述内环对应的直径。

4.根据权利要求3所述的电机，其中，所述烧结构件的所述远端与所述上轴承的所述内环面接触。

5.根据权利要求3所述的电机，其中，所述烧结构件的所述远端与所述上轴承的所述内环在至少一个点上点接触。

6.根据权利要求5所述的电机，其中，所述烧结构件的所述远端包括至少一对凸块。

7.根据权利要求6所述的电机，其中，所述凸块围绕所述输出离合器对称地布置。

8.根据权利要求6所述的电机，其中，各个所述凸块的高度相同。

9.根据权利要求2所述的电机，其中，通过允许所述烧结构件被布置在芯部而嵌件注塑成型所述离合器构件。

10.根据权利要求1所述的电机，其中，所述转轴包括套台，所述套台与所述上轴承的所述内环相对的表面面接触。

11.根据权利要求10所述的电机，其在，在所述套台和所述烧结构件之间的距离对应于所述上轴承的所述内环的厚度。

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