CN103872809A - 定子和包括该定子的马达 - Google Patents

Abstract

提供了一种定子和包括该定子的马达。该马达包括壳体和联接至壳体的内部空间部的定子，其中，该定子包括具有外表面的定子芯和绕定子芯缠绕的线圈，在该外表面上交替地设置有与壳体的内周表面间隔开的第一表面和与壳体的内周表面接触的第二表面。

Description

定子和包括该定子的马达

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年12月18日提交的韩国专利申请No.10-2012-0147957的优先权，其全部公开内容通过参引合并到本文中。

技术领域

本发明涉及一种定子和一种包括该定子的马达，特别地，本发明涉及一种定子和包括该定子的转向马达。

背景技术

转向系统是用于保证机动车辆的转向稳定性的装置，并且利用额外的动力来起到辅助转向操作的作用。

目前，取代液压助力转向系统，已广泛使用具有较小的动力损耗和良好的精度特性的电动助力转向系统（在下文中称为“EPS系统”）。EPS系统包括：速度传感器、转矩角传感器、转矩传感器等。

电子控制单元（ECU）通过在EPS系统中设置的传感器来感测机动车辆的驾驶状态并根据所感测的驾驶状态来驱动马达。因此，保证了机动车辆的转弯稳定性并且快速地提供恢复力以使驾驶员能够安全地驾驶机动车辆。

在这样的EPS系统中，马达（在下文中称为“EPS马达”）对用于操纵手柄的转矩进行助力，以使驾驶员能够用较小的力执行转向操作。可以采用无刷直流（BLDC）马达作为EPS马达。BLDC马达是这样的DC马达，其中安装有电子整流器元件来取代诸如电刷和换向器等机械接触元件。

EPS马达可以包括：壳体；联接至壳体的上部的托架；旋转轴，旋转轴的两个端部由壳体和托架可旋转地支承；设置在壳体的内周表面上的定子；和安装在旋转轴的外周表面上的转子。

旋转轴的振动经由轴承传递到壳体。因此，振动被传递至与壳体接触的定子并且这引起噪音的产生。此外，与定子接触的壳体受交变磁场的影响，产生磁滞损耗，磁滞损耗是磁芯损耗的一种。EPS马达的摩擦转矩受该磁滞损耗影响。

发明内容

本发明用于一种定子和包括该定子的马达，该定子可以减轻壳体与定子之间的摩擦转矩。

根据本发明的一个方面，提供了一种定子，该定子包括：定子芯和绕定子芯缠绕的线圈，该定子芯中形成有用于将转子联接至定子芯的空间部，并且该定子芯具有外表面，在该外表面上交替地形成有与马达壳体的内周表面间隔开的第一表面和与马达壳体的内周表面接触的第二表面。

根据本发明的一个方面，提供了一种马达，该马达包括：壳体；定子，该定子联接至壳体的内部空间部；其中，该定子包括具有外表面的定子芯和绕所述定子芯缠绕的线圈，在外表面上交替地设置有与壳体的内周表面间隔开的第一表面和与壳体的内周表面接触的第二表面。

附图说明

通过参照附图对本发明的实施方式进行详细地描述，本发明的以上和其他目标、特征和优点对于本领域的技术人员而言将变得更加明显，在附图中：

图1是示出了与壳体联接的定子和转子的一个示例的视图；图2是示出了根据本发明的一个实施方式的电动助力转向（EPS）马达的侧视截面图；

图3是示出了根据本发明的一个实施方式的EPS马达的壳体和定子分解状态的侧视截面图；

图4是示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的EPS马达的定子的结构的视图；

图5是示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的EPS马达的壳体和定子的组装结构的视图；

图6是图表，示出了随根据本发明的一个实施方式的EPS马达的定子芯与壳体的内周表面之间的空气间隙厚度变化的噪音与摩擦转矩减轻效果。

具体实施方式

以下将参照附图详细地描述本发明的示例实施方式。虽然结合本发明的示例性实施方式示出和描述了本发明，但对本领的技术人员而言明显的是，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下对发明进行各种修改。

由于本发明可以以各种方式修改并且可以具有各种实施方式，因此在附图中示出并且在本说明书中详细地描述了具体实施方式。然而，应当理解地是本发明不受具体公开的实施方式的限制，而包括在本发明的精神和技术范围内所包含的所有修改、等同实施方式和替代实施方式。

包括如“第一”“第二”等序号的术语可用于描述各种部件，但是这些部件不受术语的限制。这些术语仅用于区分一个部件与其它部件。例如，第一部件可以称为第二部件而不偏离本发明的范围。类似地，第二部件可以称为第一部件。术语“和/或”包含公开的多个相关事物的组合以及公开的多个相关事物中的任一事物。

当任意部件被描述为“连接至”或者“联接至”另外一个部件时，尽管这可能指的是任意部件被直接地连接至或者联接至第二部件的情况，其也可以指的是在它们还设置有另外一个或多个部件的情况。相反，当任意部件被描述为“直接地连接至”或者“直接地联接至”另一个部件时，这应当理解为表示在它们之间没有其他部件。

在本发明的说明书中使用的术语仅用于阐述具体实施方式，并不旨在限制该发明。只要上下文没有相反指示，单数表达可以包括复数表达。在本说明书中，术语“包括”和“具有”应当理解为旨在表明存在所阐述的特征、数字、步骤、操作、部件、部分或者其组合，而并不排除存在一个或者更多个不同的特征、数字、步骤、操作、部件、部分或者其组合，或者增加这些的可能性。

除非指明相反情况，否则在本文中使用的包括技术或者科学术语的所有术语的含义与由具有与本发明相关领域的普通知识的人员通常所理解的的含义相同。在通用词典中限定的术语必须理解为具有与在相关技术的上下文中使用的那些术语相同的意思，除非在本说明中明确地被说明，否则不应以理想化或过分形式化的方式来解释。

在下文中，将通过参照附图详细地描述本发明的实施方式。与已经被例示的结构元件相同的或相对应的结构元件将通过相同的附图标记来表示，并且省略对其的说明。

图1是示意性地示出了电动助力转向马达（在下文中称为“EPS马达”）的壳体和定子的组装结构的视图。

参照图1，壳体1具有近似圆筒形形状并且具有敞开的上部。在壳体1的内部空间中组装有定子2。

定子2通过热压装配方法与壳体1联接并且定子的外表面与壳体1的内周表面接触。

旋转轴的振动通过轴承传递至壳体1。因此，振动传递至与壳体1接触的定子2并且该振动引起振动噪音。另外，与定子2接触的壳体1受交变磁场的影响，产生磁滞损耗，磁滞损耗是磁芯损耗的一种。EPS马达的摩擦转矩受该磁滞损耗的影响。

为了解决以上问题，本发明的一个实施方式提供了一种定子芯，该定子芯具有外表面，在该外表面上交替地设置有与壳体的内周表面间隔开的第一表面和与壳体的内周表面接触的第二表面。

图2是示出了根据本发明的一个实施方式的EPS马达的侧视截面图，以及图3是示出了根据本发明的一个实施方式的EPS电动助力转向马达的壳体和定子的分解状态的侧视截面图。

参照图2和图3，EPS马达包括壳体10、托架20、旋转轴30、定子40和转子50。

壳体10具有近似圆筒形形状并且具有敞开的上部。定子40和转子50容纳在壳体10的内部空间中。另外，托架20联接至壳体10的上部以形成EPS马达的外表。

旋转轴30由壳体10和托架20可旋转地支承。

机动车辆的转向轴连接至旋转轴30的上部以提供对转向操作进行辅助的动力。

包括转子芯和多个磁体的转子50联接至旋转轴30的外周表面。包括定子芯和线圈的定子40联接至壳体10的内周表面以给转子50的外周表面提供电磁力。

定子40设置在壳体10中并且包括定子线圈并且该线圈绕定子芯缠绕。之后将通过参照图4和图5详细地示出定子40的结构。

可以采用热压装配方法来实施联接定子40和壳体10的过程。当壳体10被加热时，构成壳体10的金属材料膨胀使得壳体10的内径增加。在该状态下，一旦将定子40插入至壳体中并随后将壳体10冷却，壳体10收缩使得壳体与定子40的外周表面接触并且摩擦。因此，定子40被固定地联接至壳体10的内周表面。

转子50联接至旋转轴30的外周表面。转子50设置在定子40的内侧。

转子50由转子芯和磁体构成。

当电流施加至定子40时，转子50通过定子40与转子50之间的电磁相互作用而旋转。因此，与转子50联接的旋转轴30响应于转子50的旋转而旋转。由于旋转轴30经由未在图中示出的减速器联接至机动车辆的转向轴，因此转向轴也可以借助旋转轴30的旋转而旋转。因此，EPS马达对转向轴的旋转进行辅助，其中转向轴响应于受驾驶员操纵的方向盘的旋转而旋转。

印刷电路板80联接至托架20的上表面。

在印刷电路板80的上表面上设置有传感器91和92。传感器91和92感测感应磁体70的磁通量的极性变化以输出感测信号，该感测信号用于计算转子50的旋转角。可以采用霍尔IC或者编码器IC作为各个传感器91和92。

板60设置在印刷电路板80的上方并且与印刷电路板80间隔开，并且该板面向印刷电路板80。板60联接至轴30使得板60随着旋转轴一起旋转。

在板60的下表面上设置有与设置在印刷电路板80的上表面上的传感器91和92相面对的感应磁体70。感应磁体70联接至旋转轴30使得感应磁体随旋转轴30的旋转而旋转。

图4是示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的EPS马达的定子的结构的视图。另外，图5是示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的EPS马达的壳体和定子的组装结构的视图。另外，图6是图表，示出了随本发明的一个实施方式的EPS马达的定子芯和壳体的内周表面之间的空气间隙厚度而变化的噪音和摩擦转矩减轻效果。

参照图4和图5，定子40包括定子芯41、绕定子芯41缠绕的线圈（未示出）和线圈插入部43，线圈插入到线圈插入部43中。

在定子芯41的中央部处形成有用于容纳转子50（参见图2）的空间。

多个线圈插入部43沿着定子芯41的内周表面径向地形成在定子芯41的内侧。线圈插入部43的形状可以根据应用有该定子的马达的特性进行各种改变。

线圈插入部43可以以具有敞开上侧的通孔形式设置在定子芯41上。

线圈插入部43具有沿纵向方向形成在定子芯41的内周表面上的切割部分。线圈插入部43可以由定子齿403形成，定子齿403沿定子芯41的径向方向形成并且沿着定子芯41的内周表面设置。

每个定子齿403具有一定的宽度并且可以从定子芯的内周表面朝向定子芯的中心延伸。

线被缠绕以形成形状与线圈插入部43的形状对应的线圈，并且多个线圈与线圈插入部43联接。

在定子芯41的外表面上交替地设置有与壳体10的内周表面间隔开的第一表面401和与壳体10的内周表面接触的第二表面402。

第一表面401可以是通过沿纵向方向平面切割圆筒形定子芯41的外周表面而形成的平表面。

第一表面401可以形成为使得第一表面的中央部分与壳体10的内周表面以一定的间隙间隔开。例如，第一表面401可以形成为使得在第一表面401的中央部分与壳体10的对应于第一表面中央部分的内周表面之间设置有厚度为0.2mm至2.0mm的空气间隙。

随着第一表面401的中央部分与壳体10的内周表面之间的空气间隙的厚度的增加，从壳体10传递至定子芯41的振动减小，使得由振动引起的噪音和摩擦转矩得到减轻。

图6是图表，示出了随第一表面401的中央部分与壳体10的内周表面之间的空气间隙厚度而变化的改善效果。参照图6，随着空气间隙的尺寸增加，噪音和摩擦转矩减轻效果增加，并且如果空气间隙的尺寸大约大于临界值，则噪音和摩擦转矩减轻效果维持在一定水平。空气间隙的厚度的临界值可以是2.0mm，但不局限于此。

可以将定子芯40的外部区域内、与定子芯41的周向长度的20%至80%相对应的区域进行平面切割以形成第一表面401。换句话说，被从定子芯41的外部区域平面切割以形成第一表面401的区域可以是定子芯41的周向长度的20%至80%。

因此，定子芯41的外表面中与壳体10的内周表面接触的面积可以是形成第一表面41之前定子芯的外表面的20%至80%的面积。换句话说，假设在形成第一表面401之前定子芯41的外表面的面积是100，则第一表面401可以形成为使得：在形成与壳体10的内周表面间隔开的第一表面401之后留下的第二表面402的面积是20至80。

第一表面401可以对应于定子芯41的外周表面中磁通的量尽可能小的区域。例如，第一表面401可以通过平面切割与定子芯41的齿403对应的外部区域而形成。

第二表面402是定子芯41的外周表面中未形成第一表面401的区域，并且第二表面402可以是曲率与壳体10的内周表面的曲率相同的弯曲表面以允许第二表面与壳体10的内周表面接触。换句话说，第二表面402可以具有借以将定子芯41固定至壳体10的尽可能小的面积。例如，第二表面402可以形成在定子芯41的20%至80%的圆周上。

如以上所述，如果定子芯41的外表面被平面切割以使定子芯41的与壳体10的内周表面接触的外表面最小化，则从壳体10传递至定子芯41的振动和噪音可以被阻挡以减轻由该定子40产生的振动和噪音。另外，定子芯41与壳体10之间的接触表面被最小化以阻挡交变磁场，使得磁滞损失被最小化以减轻摩擦转矩。

同时，尽管本发明的一个实施方式例示了第一表面401通过平面切割方法而形成，但本发明不局限于此。根据本发明的一个实施方式，第一表面401可以通过其它方法——比如成型方法——而形成。例如，定子芯41可以被成型为使得仅与周向长度的20%至80%对应的外部区域与壳体10的内周表面接触。

根据本发明的一个实施方式，定子芯的与壳体的内周表面接触的外表面被最小化使得从壳体传递至定子芯的振动的量值减小，因此，EPS马达的噪音得到减轻。

另外，本发明的优点在于定子芯与壳体之间的接触表面被最小化使得磁滞损失被最小化以减轻摩擦转矩。

对于本领域的技术人员而言明显的是在不偏离本发明的精神或者范围的情况下可以对本发明的以上描述的示例实施方式进行各种修改。因此，本发明应当覆盖落入所附权利要求以及与其等同的范围内的所有这些修改。

Claims (14)

1.一种定子，包括：

定子芯，所述定子芯中形成有用于将转子联接至所述定子芯的空间部，并且所述定子芯具有外表面，在所述外表面上交替地形成有与马达壳体的内周表面间隔开的第一表面和与所述马达壳体的内周表面接触的第二表面；以及

线圈，所述线圈绕所述定子芯缠绕。

2.根据权利要求1所述的定子，其中，所述第一表面通过沿长度方向切割圆筒形的定子芯的外部区域而形成。

3.根据权利要求2所述的定子，其中，所述第一表面是沿所述长度方向的所述定子芯的周向长度的20%至80%的区域。

4.根据权利要求2所述的定子，其中，所述第一表面设置在与所述定子芯的齿对应的区域上。

5.根据权利要求2所述的定子，其中，在所述第一表面的中央部分与所述壳体的内周表面之间设置有空气间隙，并且所述空气间隙的厚度是0.2mm至2.0mm。

6.根据权利要求1所述的定子，其中，所述第二表面是所述定子芯的周向长度的20%至80%。

7.一种马达，包括：

壳体；

定子，所述定子联接至所述壳体的内部空间部；

转子，所述转子可旋转地设置在所述定子中；以及

旋转轴，所述旋转轴可旋转地联接在所述转子中，

其中，所述定子包括具有外表面的定子芯和绕所述定子芯缠绕的线圈，在所述外表面上交替地设置有与所述壳体的内周表面间隔开的第一表面和与所述壳体的内周表面接触的第二表面。

8.根据权利要求7所述的马达，其中，所述第一表面通过沿长度方向切割圆筒形的定子芯的外部区域而形成。

9.根据权利要求8所述的马达，其中，所述第一表面是沿所述长度方向的所述定子芯的周向长度的20%至80%的区域。

10.根据权利要求8所述的马达，其中，所述第一表面对应于磁通的量最小的区域。

11.根据权利要求10所述的马达，其中，所述第一表面是对应于所述定子芯的齿的区域。

12.根据权利要求7所述的马达，其中，在所述第一表面的中央部分与所述壳体的内周表面之间形成有空气间隙，并且所述空气间隙的厚度为0.2mm至2.0mm。

13.根据权利要求7所述的马达，其中，所述第二表面具有与所述壳体的内周表面的曲率相同的曲率。

14.根据权利要求13所述的马达，其中，所述第二表面是所述定子芯的周向长度的20%至80%。

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