CN104184244B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

提供了一种旋转电机，其具有设置在外壳(11)的一个轴向端部处的第一框架(30)和第二框架(40)。第一框架(30)和第二框架(40)分别具有从外壳(11)向外突出的第一凸缘(32)和第二凸缘(42)。第一凸缘(32)和第二凸缘(42)由贯穿螺栓(50)紧固在一起。第一凸缘(32)包括凹入部分(34)，凹入部分(34)具有第一弯曲部分(86)、第二弯曲部分(88)、以及第三弯曲部分(89)。第三弯曲部分(89)的曲率半径(r3)大于第一弯曲部分(86)的曲率半径(r1)和第二弯曲部分(88)的曲率半径(r2)，因而使得可以减小由贯穿螺栓的紧固力引起的在第三弯曲部分内的应力集中。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机。

背景技术

已经周知用于车辆的旋转电机。一般来说，旋转电机具有容纳定子和转子的外壳。外壳可以沿轴向方向被夹持在第一框架与第二框架之间。第一框架和第二框架可以通过贯穿螺栓而被紧固在一起。例如，在专利文件(JP2003-184711A)中公开的起动机马达中，第一框架和第二框架分别具有第一凸缘和第二凸缘。第一凸缘和第二凸缘都延转子的径向方向向外突出并且通过贯穿螺栓而被紧固在一起。

在上述专利文件的起动机马达中，由于贯穿螺栓的头部完全暴露在第一框架的第一凸缘的与外壳相对的侧表面上，因此贯穿螺栓的头部可能干扰起动机马达的其他部件。

作为解决方法，在第一凸缘中形成埋头孔，使得贯穿螺栓的头部全部或部分地隐藏在埋头孔内。结果，可以避免头部与其他部件的干扰。通常，埋头孔是具有圆形横截面形状的盲孔。此外，在转子的轴向方向所在的截面平面中，埋头孔的底表面与内侧壁之间的倒圆角曲面(fillet curve)具有恒定的曲率半径。

然而，由于上述构型，由贯穿螺栓在从第一凸缘朝向第二凸缘的方向上产生的紧固力可能导致应力局部地集中在埋头孔的一部分上。典型地，紧固力局部集中的部分为埋头孔的底表面与侧壁表面之间的倒圆角曲面的区域并且该部分定位在与转子同心的且穿过埋头孔的轴线的虚拟圆上。

发明内容

鉴于上文，本公开的目的是提供一种能够减小在旋转电机的外壳上的应力集中的埋头孔。

根据本公开的一方面，旋转电机包括：定子；转子，所述转子设置在所述定子内并且能够绕旋转轴线旋转；外壳，所述外壳容纳所述定子和所述转子；第一框架，所述第一框架设置在所述外壳的在所述转子的轴向方向上的一个轴向端部处，并且所述第一框架具有沿所述转子的径向方向从所述外壳向外突出的第一凸缘；第二框架，所述第二框架设置在所述外壳的在所述转子的所述轴向方向上的另一轴向端部处用以与所述第一框架一起保持所述外壳，并且所述第二框架具有沿所述径向方向从所述外壳向外突出的第二凸缘；以及贯穿螺栓，所述贯穿螺栓穿过设置在所述第一凸缘中的通孔插入并且附接至所述第二凸缘。

所述第一凸缘包括凹入部分，所述凹入部分从所述第一凸缘的与所述第二凸缘相反的侧表面朝向所述第二凸缘凹入，所述凹入部分具有底表面，所述贯穿螺栓接触所述底表面。所述凹入部分包括：(i)第一壁表面，所述第一壁表面相对于所述通孔定位在与所述旋转轴线相反的一侧上；(ii)第二壁表面，所述第二壁表面相对于所述通孔定位在更靠近所述旋转轴线的一侧上；以及(iii)一对第三壁表面，所述第三壁表面定位在所述第一壁表面与所述第二壁表面之间并且连接所述第一壁表面与所述第二壁表面，所述第一壁表面、所述第二壁表面、以及所述一对第三壁表面围绕所述凹入部分的所述底表面定位。

所述第一壁表面与所述底表面之间的第一倒圆角曲面的第一弯曲部分定位在穿过所述旋转轴线和所述通孔的轴线的虚拟线上。所述第二壁表面与所述底表面之间的第二倒圆角曲面的第二弯曲部分定位在所述虚拟线上。所述一对第三壁表面中的每个第三壁表面与所述底表面之间的第三倒圆角曲面的第三弯曲部分定位在与所述旋转轴线同心并且穿过所述通孔的所述轴线的第一虚拟圆上。

所述第三弯曲部分的曲率半径大于所述第一弯曲部分的曲率半径和所述第二弯曲部分的曲率半径。

根据本公开的方面，第三弯曲部分的曲率半径可以大于凹入部分的其它倒圆角曲面的曲率半径，其中由贯穿螺栓产生的紧固力所引起的应力施加至第三弯曲部分。因此，能够减小第三弯曲部分的应力集中，并且因此，可以使第一框架制得更薄，从而允许减小装置尺寸。

附图说明

根据下面的描述、所附权利要求以及附图，本公开及其另外的目的、特征以及优点将被最佳地理解，在附图中：

图1是示出了根据本公开的第一实施方式的具有马达的驱动装置的图示；

图2是示出了从图1中的箭头II观察的第一框架的第一凸缘的图示；

图3是马达的由图1中的箭头III指示的部分的放大图；

图4是沿图2中的线IV-IV截取的截面图；

图5是沿图3中的线V-V截取的截面图，该图中未示出贯穿螺栓；以及

图6是示出了根据第一对比示例的第一框架的第一凸缘的图示，在第一对比示例中具有圆形横截面形状的埋头孔形成为凹入部分。

具体实施方式

下面，将参照附图提供对本公开的实施方式的描述。

图1描绘了设置有根据本实施方式的马达(即，旋转电机)的驱动装置5。驱动装置5用作车辆用电动助力转向系统的驱动源。首先，将参照图1对驱动装置5的示意构型进行描述。驱动装置5是一体地具有马达10和用于控制马达10的控制器60的机电式驱动装置。

马达10是三相无刷马达并且包括外壳11、定子14、转子17、旋转轴23、第一框架30、第二框架40、以及贯穿螺栓50。

外壳11是由软磁材料制成的圆筒形构件。

定子14具有装配在外壳11的内部的圆筒形定子芯15。绕组16围绕定子芯15缠绕。

转子17可旋转地设置在定子14内部并且包括转子芯18、多个第一磁极19、以及多个第二磁极21。转子芯18具有圆筒形形状并且与定子芯15同轴。各个第一磁极19在转子17的周向方向上以相等的间距设置并且固定至转子芯18的外壁表面。各个第二磁极21设置在第一磁极19之间并且固定至转子芯18的外壁表面。

旋转轴23与转子17成一体并且沿着转子芯18的旋转轴线22延伸使得旋转轴23与转子17一起旋转。

第一框架30包括覆盖外壳11的敞开端12的第一盖31。第一框架30具有沿转子17的径向方向从第一盖31向外突出的多个第一凸缘32。第一盖31通过设置在第一盖31的中央处的轴承38支承旋转轴23的一端。第一凸缘32包括凹入部分34和通孔36。凹入部分34在第一凸缘32的与第二凸缘42相反的侧表面33上凹入。换言之，凹入部分34朝向第二凸缘42凹入。通孔36穿过凹入部分34的底表面35的中心。在本实施方式中，形成三个第一凸缘32并且这三个第一凸缘32在第一框架30的周向方向上以相等的间距布置。

第二框架40包括覆盖外壳11的敞开端13的第二盖41。第二框架40具有沿转子17的径向方向从第二盖41向外突出的多个第二凸缘42。第二盖41通过设置在第二盖41的中央处的轴承48支承旋转轴23的另一端。第二凸缘42在第二框架40的周向方向上的与第一凸缘32的通孔36相对应的位置处具有内螺纹43。在本实施方式中，设置三个第二凸缘42并且这三个第二凸缘42在第二这框架40的周向方向上以相等的间距布置。

贯穿螺栓50包括头部51、轴部52、以及螺纹部分53。贯穿螺栓50从第一凸缘32的凹入部分34侧插入通孔36。第一凸缘32和第二凸缘42通过将螺纹部分53旋入第二凸缘42的内螺纹43中而紧固至彼此。如图3中所示，凹入部分34的底表面用作为用于贯穿螺栓50的底座表面。换言之，贯穿螺栓50的头部51接触在底表面35上。

控制器60包括诸如功率模块和微型计算机之类的电气部件，功率模块和微型计算机两者构成设置在固定至第一框架30的壳体61内部的逆变器(未示出)。控制器60根据从各个传感器输入到控制器60中的信号来控制施加于定子14的绕组16的通电。当各相的绕组16依序切换时定子14产生旋转磁场。由于旋转磁场，因此转子17与旋转轴23一起旋转。

第一框架30和第二框架40由压铸铝合金制成使得框架30和框架40都具有高的热辐射性能。诸如转子17和定子14之类的其它部件可以被精确地保持在第一框架30与第二框架40之间。具体地，第一框架30包括附接部(未示出)，用于安装控制器60的电子部件的基板固定至该附接部。附接部可以由第一框架30与第二框架40精确地保持。

下面，将参照图1至图5对马达10的特征性构型进行描述。将虚拟地穿过旋转轴线22和通孔36的轴线71的直线限定为虚拟线72。此外，将虚拟地与旋转轴线22同心并且穿过通孔36的轴线71的圆被限定为第一虚拟圆73。

如在图1至图4中所示，凹入部分34的围绕底表面35定位的侧壁表面包括第一壁表面74、第二壁表面75、以及一对第三壁表面76。第一壁表面74定位在相对于通孔36与旋转轴线22相反的一侧上。第二壁表面75定位在相对于通孔36更靠近旋转轴线22的一侧上。每个第三壁表面76定位在第一壁表面74与第二壁表面75之间并且连接第一壁表面74的侧部与第二壁表面75的侧部。

如图5中所示，当限定出虚拟地与通孔36同心的第二虚拟圆77时，第一壁表面74具有垂直于轴线71且与第二虚拟圆77的一部分重合(即，相符或等同)的截面形状。第二壁表面75和第三壁表面76定位在第二虚拟圆77的外部。

如图5中所示，在垂直于轴线71的截面平面中，第二壁表面75具有如下的弯曲表面，该弯曲表面具有定位在相对于通孔36与旋转轴线22相反的一侧处的曲率中心78。如图3中所示，在虚拟线72所在的截面平面中，第二壁表面75在从底表面35到侧表面33的方向上远离轴线71延伸。

如图2和图5中所示，第三壁表面76包括第一部分81和第二部分82。第一部分81在从第一壁表面74到第一虚拟圆73的方向上远离虚拟线72延伸。第二部分82在从第一虚拟圆73到第二壁表面75的方向上朝向虚拟线72延伸。第三壁表面76的在第一部分81与第二部分82之间的连接部具有圆形形状(参见图2)，第三壁表面76的在第二部分82与第二壁表面75之间的连接部具有圆形形状(参见图4)。第三壁表面76为包括弯曲表面和平坦表面的复合表面。

根据具有如上所述的凹入部分34的本实施方式，凹入部分34的侧壁表面与第一对比示例相比定位为距离轴线71(参见图2)更远，在第一对比示例中具有圆形横截面形状的埋头孔形成为凹入部分(参见图6)。更具体地，在第三壁表面76的第一部分81与底表面35之间的倒圆角曲面83(即，第三倒圆角曲面)和在第三壁表面76的第二部分82与底表面35之间的倒圆角曲面84(即，第三倒圆角曲面)距离通孔36的轴线71更远。由此，与对比示例的曲率半径相比，倒圆角曲面83的曲率半径和倒圆角曲面84的曲率半径可以设定为更大的值。

在本实施方式中，在第一壁表面74与底表面35之间的倒圆角曲面85(即，第一倒圆角曲面)具有圆形形状并且倒圆角曲面85的曲率半径围绕轴线71沿周向方向恒定。在下文中，倒圆角曲面85定位在虚拟线72上的部分称为第一弯曲部分86。

在第二壁表面75与底表面35之间的倒圆角曲面87(即，第二倒圆角曲面)具有圆形形状并且倒圆角曲面87的曲率半径围绕轴线71沿周向方向朝向两边缘部逐渐地增大。更加具体地，倒圆角曲面87定位在虚拟线72上的部分限定为第二弯曲部分88，并且倒圆角曲面87的曲率半径沿从第二弯曲部分88的中心部到第三壁表面76的第二部分82的方向连续地增大。

在第三壁表面76的第一部分81与底表面35之间的倒圆角曲面83具有圆形形状并且倒圆角曲面83的曲率半径在从第一壁表面74到第一虚拟圆73的方向上连续地增大。在第三壁表面76的第二部分82与底表面35之间的倒圆角曲面84的曲率半径围绕轴线71沿周向方向恒定。

在下文中，在第三壁表面76与底表面35之间的倒圆角曲面83和84的定位在第一虚拟圆73上的部分限定为第三弯曲部分89。如在图3和图4中所示，在轴线71和第一虚拟圆73存在的截面平面中的第三弯曲部分89的曲率半径r3大于在虚拟线72存在的截面平面中的第一弯曲部分86的曲率半径r1和第二弯曲部分88的曲率半径r2。

如上所述，在本实施方式的马达10中，第三弯曲部分89的曲率半径r3设定为大于其它倒圆角曲面的曲率半径，当负载施加至第一凸缘32时由于由贯穿螺栓50产生的紧固力，应力易于在第三弯曲部分89处集中。由此，能够减小施加至第三弯曲部分89的应力集中，并且因此，第一框架30可以制成尽可能的薄，使得能够缩小装置尺寸。

此外，在本实施方式中，倒圆角曲面87、83以及84的曲率半径围绕轴线71沿周向方向连续改变。由此，可以进一步减小局部地汇聚至凹入部分34的应力集中。

在本实施方式中，第一壁表面74在截面平面中具有与第二虚拟圆77的一部分重合(相符或等同)的截面形状。另外，第二壁表面75和第三壁表面76定位在第二虚线圆77的外部。据此，能够将凹入部分34的侧壁定位为距离轴线71更远。此外，凹入部分34的同样距离轴线71更远的部分的曲率半径可以设定为更大的值。

在本实施方式中，第二壁表面75的截面形状是具有曲率中心78的弯曲表面，曲率中心78相对于通孔36与旋转轴线22相反地定位。换言之，第二壁表面75是朝向旋转轴线22突出的弯曲表面，第二壁表面75的曲率半径大于第二虚拟圆77的半径。由此，与朝向通孔36突出的对比第二表面相比，可以减小在第二弯曲部分88处的应力集中。

在本实施方式中，第三壁表面76包括在从第一壁表面74到第一虚拟圆73的方向上逐渐远离虚拟线72延伸的第一部分81。另外，第二部分82在从第一虚拟圆73到第二壁表面75的方向上逐渐朝向虚拟线72延伸。据此，凹入部分34的侧壁表面可以远离轴线71定位。此外，凹入部分34的同样距离轴线71更远的部分的曲率半径可以设定为更大的值。

在本实施方式中，倒圆角曲面87的曲率半径在从第二弯曲部分88到第三壁表面76的第二部分82的方向上逐渐增大，倒圆角曲面83的曲率在从第一壁表面74到第二部分82的方向上逐渐增大。因此，可以进一步地减小在凹入部分34处局部汇聚的应力集中。

在本实施方式中，第二壁表面75从底表面35到侧表面33远离轴线71地延伸。由此，可以进一步地减小在第二弯曲部分88处局部汇聚的应力集中。

实施方式的改型

第一壁表面或第二壁表面的曲率半径可以不恒定。

第二壁表面可以为平坦表面或包括平坦表面和弯曲表面的复合表面。

通孔的轴线定位在其上的第二壁表面的截面形状可以平行于通孔的轴线。

第三壁表面可以仅由弯曲的表面构成。在这种情况中，第三壁表面的曲率半径可以为恒定的或者非恒定的。即，第三壁表面在垂直于通孔的轴线的截面平面中定位在第二虚拟圆的外部。

凹入部分的侧壁表面与底表面之间的倒圆角曲面的曲率半径变为最大值的位置可以定位在第三壁表面与底表面之间的倒圆角曲面中的任何位置。换言之，最大曲率半径的位置可以定位为在第三弯曲部分上、相对于第三弯曲部分靠近于第一壁表面的位置、或者相对于第三弯曲部分靠近于第二壁表面的位置。

第一框架和第二框架可以由铝合金外的其他材料制成。第一框架和第二框架可以由压铸外的诸如切割之类的其它方法制造。

可以形成两个、四个、或者更多个第一凸缘和第二凸缘。此外，每个凸缘可能不一定沿周向方向以相等的间距形成。

马达可以在用于车辆的电动助力转向系统外的其它装置中使用。

本公开不限于上述实施方式，可以在本公开的意义范围内应用各种改型。

Claims (7)

1.一种旋转电机，包括：

定子(14)；

转子(17)，所述转子(17)设置在所述定子(14)内并且能够绕旋转轴线(22)旋转；

外壳(11)，所述外壳(11)容纳所述定子(14)和所述转子(17)；

第一框架(30)，所述第一框架(30)设置在所述外壳(11)的在所述转子(17)的轴向方向上的一个轴向端部处，并且所述第一框架(30)具有沿所述转子(17)的径向方向从所述外壳(11)向外突出的第一凸缘(32)；

第二框架(40)，所述第二框架(40)设置在所述外壳(11)的在所述转子(17)的所述轴向方向上的另一轴向端部处用以与所述第一框架(30)一起保持所述外壳(11)，并且所述第二框架(40)具有沿所述径向方向从所述外壳(11)向外突出的第二凸缘(42)；以及

贯穿螺栓(50)，所述贯穿螺栓(50)穿过设置在所述第一凸缘(32)中的通孔(36)插入并且附接至所述第二凸缘(42)，其中：

所述第一凸缘(32)包括凹入部分(34)，所述凹入部分(34)从所述第一凸缘(32)的与所述第二凸缘(42)相反的侧表面(33)朝向所述第二凸缘(42)凹入，所述凹入部分(34)具有底表面(35)，所述贯穿螺栓(50)接触所述底表面(35)；并且

所述凹入部分(34)包括：(i)第一壁表面(74)，所述第一壁表面(74)相对于所述通孔(36)定位在与所述旋转轴线(22)相反的一侧上；(ii)第二壁表面(75)，所述第二壁表面(75)相对于所述通孔(36)定位在更靠近所述旋转轴线(22)的一侧上；以及(iii)一对第三壁表面(76)，所述一对第三壁表面(76)定位在所述第一壁表面(74)与所述第二壁表面(75)之间并且连接所述第一壁表面(74)与所述第二壁表面(75)，所述第一壁表面(74)、所述第二壁表面(75)、以及所述一对第三壁表面(76)围绕所述凹入部分(34)的所述底表面(35)定位，其中，

所述第一壁表面(74)与所述底表面(35)之间的第一倒圆角曲面(85)的第一弯曲部分(86)定位在穿过所述旋转轴线(22)和所述通孔(36)的轴线(71)的虚拟线(72)上，

所述第二壁表面(75)与所述底表面(35)之间的第二倒圆角曲面(87)的第二弯曲部分(88)定位在所述虚拟线(72)上，以及

所述一对第三壁表面(76)中的每个第三壁表面(76)与所述底表面(35)之间的第三倒圆角曲面(83，84)的第三弯曲部分(89)定位在与所述旋转轴线(22)同心并且穿过所述通孔(36)的所述轴线(71)的第一虚拟圆(73)上，其中，

所述第三弯曲部分(89)的曲率半径(r3)大于所述第一弯曲部分(86)的曲率半径(r1)和所述第二弯曲部分(88)的曲率半径(r2)。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述第二倒圆角曲面(87)的曲率半径和所述第三倒圆角曲面(83，84)的曲率半径围绕所述通孔(36)的所述轴线(71)沿着周向方向改变。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

所述第一壁表面(74)具有垂直于所述通孔(36)的所述轴线(71)且与第二虚拟圆(77)的一部分相符的横截面形状，所述第二虚拟圆(77)是虚拟地与所述通孔(36)同心的圆，以及

所述第二壁表面(75)和所述一对第三壁表面(76)定位在所述第二虚拟圆(77)的外部。

4.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

所述第二壁表面(75)具有垂直于所述通孔(36)的所述轴线(71)且形成平坦表面或朝向所述旋转轴线(22)突出的弯曲表面的截面形状。

5.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

所述第三壁表面(76)包括：

第一部分(81)，所述第一部分(81)在从所述第一壁表面(74)到所述第一虚拟圆(73)的方向上远离所述虚拟线(72)延伸；以及

第二部分(82)，所述第二部分(82)在从所述第一虚拟圆(73)到所述第二壁表面(75)的方向上朝向所述虚拟线(72)延伸。

6.根据权利要求5所述的旋转电机，其中，

所述第二倒圆角曲面(87)的曲率半径在从所述第二弯曲部分(88)到所述第二部分(82)的方向上逐渐地增大，以及

所述第三倒圆角曲面(83，84)的在所述第一部分(81)与所述底表面(35)之间的部分的曲率半径在从所述第一壁表面(74)到所述第二部分(82)的方向上逐渐地增大。

7.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其中，

所述第二壁表面(75)在从所述底表面(35)到所述侧表面(33)的方向上逐渐地远离所述通孔(36)的所述轴线(71)延伸。