CN104682803A - 电驱动设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电驱动设备，包括：电马达部分、检测构件、旋转角度传感器、第一半导体模块、第二半导体模块、散热器、第一电力控制系统的马达导线以及第二电力控制系统的马达导线，第一电力控制系统的马达导线中的每条马达导线和第二电力控制系统的马达导线中的每条马达导线相对于检测构件对称地布置在与电马达部分的轴线垂直的虚拟平面上，定位在第二马达导线的沿电马达部分的周向方向的两侧的第一马达导线和第三马达导线相对于第二马达导线彼此不对称地定位在虚拟平面上，定位在第五马达导线的沿电马达部分的周向方向的两侧的第四马达导线和第六马达导线相对于第五马达导线彼此不对称地定位在虚拟平面上。因此，可以使电驱动设备的尺寸较小。

Description

电驱动设备
技术领域
本公开内容涉及一种用于车辆的电驱动设备。
背景技术
在本领域中已知一种无刷马达，根据该无刷马达，电马达部分和用于控制电马达部分的电控制部分以机械的方式相互联接并且一体地形成在一个单元中。例如，在日本专利公开No.2013-90376中所公开的电驱动设备中，在电马达部分的底壁中形成通孔，并且接线插座插入通过通孔以便将电马达部分的定子线圈与电控制部分电连接。
在以上现有技术的电驱动设备中，保持在接线插座中的多个连接端子中的每个端子由金属平板制成并且沿直线布置。因此，需要为接线插座形成较大的通孔。电驱动设备沿径向方向的尺寸可能会变得较大。
发明内容
鉴于以上问题而提出本公开内容。本公开内容的目的是提供一种能够使其尺寸更小的电驱动设备。
根据本公开内容的特征，电驱动设备由电马达部分10、检测构件25、旋转角度传感器32、第一半导体模块40、第二半导体模块45、散热器35、第一电力控制系统101的马达导线115和第二电力控制系统102的马达导线125构成。
电马达部分10由定子12、转子14和轴15构成，其中，定子12上缠绕有三相绕线的第一绕组110和三相绕线的第二绕组120，转子14能够相对于定子12旋转，轴15能够与转子14一起旋转。由磁体25构成的检测构件25固定至轴15的轴向端。旋转角度传感器32定位在沿轴15的轴向方向与检测构件25相对的位置处，并且检测由检测构件25产生的磁场的变化以便检测轴15和转子14的旋转位置。
第一半导体模块40具有切换元件401至406，用于对供给至第一绕组110的每个线圈的电流进行切换。第二半导体模块45具有切换元件451至456，用于对供给至第二绕组120的每个线圈的电流进行切换。
散热器35具有第一模块保持表面36和第二模块保持表面37，第一半导体模块40和第二半导体模块45分别附接至第一模块保持表面36和第二模块保持表面37。模块保持表面36、37中的每个模块保持表面从散热器35的在检测模块25侧的轴向端沿轴15的轴向方向延伸。
定位在第一半导体模块40的径向向外位置处的第一电力控制系统101的马达导线115由第一马达导线131、第二马达导线132和第三马达导线133构成。马达导线131至133中的每条马达导线将第一绕组110的线圈(包括U1线圈111、V1线圈112和W1线圈113)中的每个线圈电连接至第一半导体模块40。
定位在第二半导体模块45的径向向外位置处的第二电力控制系统102的马达导线125由第四马达导线134、第五马达导线135和第六马达导线136构成。马达导线134至136中的每条马达导线将第二绕组120的线圈(包括U2线圈121、V2线圈122和W2线圈123)中的每个线圈电连接至第二半导体模块45。
第一电力控制系统101的马达导线115和第二电力控制系统102的马达导线125定位在检测构件(磁体25)的同心圆C上并且彼此相对于检测构件对称地布置。当与第一电力控制系统和第二电力控制系统的马达导线沿直线进行布置的情况相比时，在本实施方式中，更容易在圆柱形的空间中对所述马达导线进行高效地定位。因此，能够使电驱动设备的尺寸更小。另外，更容易将马达导线从缠绕在呈圆形的定子上的第一绕组和第二绕组抽出。
另外，第一电力控制系统101的马达导线115和第二电力控制系统102的马达导线125布置成相对于检测构件25对称。因此，能够使第一半导体模块40和第二半导体模块45形成相同形状，从而能够共用第一半导体模块40和第二半导体模块45的各个部分。
根据本公开内容的另外的特征，定位在第二马达导线132的沿电马达部分10的周向方向的两侧的第一马达导线131和第三马达导线133彼此相对于第二马达导线132不对称地定位。此外，定位在第五马达导线135的沿电马达部分10的周向方向的两侧的第四马达导线134和第六马达导线136彼此相对于第五马达导线135不对称地定位。
当将除了切换元件以外的电子部分和/或部件例如电源继电器和马达继电器等也一体地模制在第一半导体模块和/或第二半导体模块中时，马达端子41、46根据这些电子部分和/或部件的布局而定位在第一半导体模块和/或第二半导体模块中。然而，在本公开内容中，可以更加灵活地对马达导线进行定位。因此，更容易将马达导线物理连接以及电连接至从第一半导体模块和/或第二半导体模块向外延伸的相应的马达端子。
另外，当根据第一绕组和第二绕组的电流的相位对马达导线与缠绕在定子上的第一绕组和第二绕组的线圈之间的电连接进行适当地选择(即，进行适当地改变)时，能够减小旋转角度传感器的检测误差。
附图说明
本公开内容的以上和其他目的、特征及优点在以下参照附图所作出的详细说明中将变得更加明显。在附图中：
图1为示出合并到根据本公开内容的实施方式的电驱动设备中的电路的图；
图2为示出电驱动设备的示意性截面图；
图3为示出电驱动设备的示意性立体图；
图4为示出电驱动设备的电马达部分的示意性立体图；
图5为示出马达导线的位置的示意性俯视平面图；
图6为示出马达导线的位置的示意图；以及
图7为用于说明旋转角度传感器的特性的曲线图。
具体实施方式
在下文中将参照附图通过本公开内容的实施方式对本公开内容进行说明。
(实施方式)
将参照图1至图7对根据本公开内容的实施方式的电驱动设备1进行说明。
本公开内容的电驱动设备1例如应用于车辆的电力转向装置。如图2和图3所示，电驱动设备1由电马达部分10和电控制部分30构成。电控制部分30装配至电马达部分10的轴向端，使得电马达部分10和电控制部分30彼此一体地装配在一个单元中以形成电驱动设备1。
将参照图1对电驱动设备1的电路进行说明。在图1中，省略了电驱动设备1的电气部分和/或部件例如电源继电器。
电马达部分10由具有三相绕线的两个绕组——即，三相绕线的第一绕组110和三相绕线的第二绕组120——的三相无刷电马达构成。在本实施方式中，第一绕组110的电力控制结构被称为第一电力控制系统101，而第二绕组120的电力控制结构被称为第二电力控制系统102。
第一绕组110由U1线圈111、V1线圈112和W1线圈113构成。第二绕组120由U2线圈121、V2线圈122和W2线圈123构成。
电驱动设备1具有用于第一绕组110的第一半导体模块40和用于第二绕组120的第二半导体模块45。
第一半导体模块40具有以桥接方式形成的六个切换元件401至406。第一半导体模块40控制切换元件401至406的开关操作以便对供给至第一绕组110的线圈111至113的电流进行控制。第一半导体模块40经由多条马达导线115连接至第一绕组110。
第二半导体模块45同样具有以桥接方式形成的六个切换元件451至456。第二半导体模块45控制切换元件451至456的开关操作以便对供给至第二绕组120的线圈121至123的电流进行控制。第二半导体模块45经由多条马达导线125连接至第二绕组120。
扼流圈52和电容器53及54形成电源滤波器，用于减小来自共同连接至电池51的其他电气设备(未示出)的噪声并且还用于减小可以从第一电力控制系统101和/或第二电力控制系统102传输至其他电气设备的噪声。
在图2至图4中示意性示出了电驱动设备1的结构。图2为沿图5中的第二中心线Lc2截取的截面图。在图2中，省略了盖构件70(图3)。在图4中，将电控制部分30移除以便示出电马达部分10的结构，特别地以便示出马达导线131至马达导线136(在下文中进行说明)。
如图2至图4所示，电马达部分10由马达壳11、定子12、转子14、轴15、第一框架构件21和第二框架构件22等构成。马达壳11由软磁材料例如铁制成并且形成圆柱形状。
定子12具有固定至马达壳11的内周面的定子芯(未示出)，并且三相绕线的第一绕组110中的每个线圈111至113和三相绕线的第二绕组120中的每个线圈121至123缠绕在定子芯上。
转子14可旋转地定位在定子12的径向内部空间中并且与定子12同轴地布置。转子14形成圆柱形状，其中，在转子14的外周面上设置有永磁体(未示出)，使得沿转子14的旋转方向交替形成N极和S级。
由金属制成的轴15在转子14的轴心处固定至转子14。轴15由轴承16和轴承17以可旋转的方式支承。轴15连同转子14一起旋转。在本实施方式中，从轴15的轴心延伸的虚线被称为电马达部分10的轴线“S”。
轴承16和轴承17为球轴承。轴承16固定至第一框架构件21，而轴承17固定至轴承保持部分171，轴承保持部分171在电控制部分30侧形成在马达壳11中。
，在轴15的在电控制部分30的相反侧的轴向端处设置有结合构件19。结合构件19与齿轮(未示出)接合，使得转子14和轴15的旋转力输出至电驱动设备1的外部。，在轴15的在电控制部分30侧的另一轴向端处设置有磁体25。磁体25的旋转由旋转角度传感器32进行检测。磁体25布置成使得磁体25的表面上的中心“O”(图5)定位在电马达部分10的轴线“S”上。磁体25的表面上的中心“O”在下文中被简称为磁体25的中心“O”。磁体25还被称为检测构件，其旋转位置由旋转角度传感器32进行检测。
第一框架构件21大致形成盘形并且覆盖马达壳11的在电控制部分30的相反侧的轴向端。轴承16固定至第一框架构件21的中心。
第二框架构件22形成与散热器35对应的形状并且设置在马达壳11的在电控制部分30侧的另一轴向端处。在第二框架构件22的中心处形成有通孔23，使得轴15的上侧的轴向端通过通孔23向外延伸并且从而使得磁体25在电控制部分30侧暴露到电马达部分10的外面。
电控制部分30由控制电路板31、电源电路板34、散热器35、第一半导体模块40和第二半导体模块45等构成。电控制部分30固定至电马达部分10的在结合构件19的相反侧的轴向端。盖构件70固定至电控制部分30的在电马达部分10的相反侧的轴向端。
控制电路板31在电马达部分10侧固定至散热器35。控制电路板31安装有控制系统的载流容量相对较小的电气和/或电子部分和部件例如微型计算机和霍尔集成电路(IC)等。旋转角度传感器32在沿轴向方向与磁体25相对的位置处安装至控制电路板31，以便检测转子14和轴15的旋转角度。旋转角度传感器32布置成使得旋转角度传感器32的中心定位在电马达部分10的轴线“S”上。换言之，旋转角度传感器32的中心和磁体25的中心在将二者的中心沿轴15的轴向方向投影时彼此重合。
旋转角度传感器32由磁阻元件(MR元件)构成。旋转角度传感器32可以由隧道磁阻元件(TMR元件)、各向异性磁阻元件(AMR元件)和巨磁阻元件(GMR元件)等构成。
如图7所示，旋转角度传感器32具有特性曲线，角度误差根据磁通量密度按照此特征曲线而变化。因此，可优选设定磁体25的磁通量密度以及磁体25与旋转角度传感器32之间的距离，使得在旋转角度传感器32处的磁通量密度落在M1与M2之间的预定范围内。磁通量密度M1和M2根据可容许角度误差“E”进行确定。例如，将旋转角度传感器32处的磁通量密度设定成在20[毫特斯拉(mT)]与50[毫特斯拉(mT)]之间的值。因此，可以减小旋转角度传感器32的检测误差。
参照回图2至图4，散热器35在电马达部分10的相反侧固定有电源电路板34。电源电路板34安装有电力控制系统的载流容量相对较大的电气部分和/或部件例如扼流圈52以及电容器53和54等。
由具有高热导率的材料例如铝等制成的散热器35固定至第二框架构件22。控制电路板31、电源电路板34、第一半导体模块40和第二半导体模块45固定至散热器35。第二框架构件22在径向外侧以及在沿轴向方向在第二框架构件22与散热器35之间的位置处固定有连接器39。连接器39连接至电池51和其他电气设备例如转矩传感器。
在散热器35中形成有一对(第一和第二)模块保持表面36和37，用于保持第一半导体模块40和第二半导体模块45。更准确地，第一模块保持表面36和第二模块保持表面37中的每个模块保持表面从散热器35的下端(散热器35的在电马达部分10侧的轴向端)沿向上方向(沿与电马达部分10相反的轴向方向)延伸，使得第一模块保持表面36和第二模块保持表面37中的每个模块保持表面与电马达部分10的轴向端面垂直。
第一半导体模块40通过紧固装置例如螺钉固定至第一模块保持表面36。在第一半导体模块40与第一模块保持表面36之间插置有散热片(未示出)。因此，第一半导体模块40布置成沿电马达部分10的轴向方向延伸。切换元件401至406、电源继电器(未示出)和其他电气部分一起模制在第一半导体模块40中并且电连接至控制电路板31和电源电路板34。与第一电力控制系统101的马达导线115相连的三个第一马达端子41从第一半导体模块40的与电马达部分10相反的上侧延伸。
以类似的方式，第二半导体模块45通过紧固装置例如螺钉固定至第二模块保持表面37。在第二半导体模块45与第二模块保持表面37之间插置有散热片(未示出)。第二半导体模块45定位在沿径向方向与第一半导体模块40相反的位置处。第二半导体模块45布置成沿电马达部分10的轴向方向延伸。切换元件451至456、电源继电器(未示出)和其他电气部分一起模制在第二半导体模块45中并且电连接至控制电路板31和电源电路板34。与第二电力控制系统102的马达导线125相连的三个第二马达端子46从第二半导体模块45的与电马达部分10相反的上侧延伸。
在本实施方式中，第一半导体模块40和第二半导体模块45形成相同的形状。
第一电力控制系统101的马达导线115由第一马达导线131、第二马达导线132和第三马达导线133构成。马达导线131、131和133中的每条马达导线分别连接至U1线圈111、V1线圈112和W1线圈113中的各自的线圈。
马达导线131至马达导线133中的每条马达导线从电马达部分10向上延伸，穿过形成在第二框架构件22中的导线插入通孔141、142和143中的每个导线插入通孔(图4和图5)，并且向外突出至电控制部分30侧。马达导线131至马达导线133中的每条马达导线连接至第一马达端子41中的各自的马达端子，使得第一绕组110的线圈111至线圈113中的每个线圈电连接至第一半导体模块40的相应的切换元件401至406。马达导线131至马达导线133中的每条马达导线可以由任意种类的电气部分或元件(例如扁平金属棒)制成，只要第一绕组110的线圈111至线圈113电连接至第一半导体模块40即可。
以类似的方式，第二电力控制系统102的马达导线125由第四马达导线134、第五马达导线135和第六马达导线136构成。马达导线134、135和136中的每条马达导线分别连接至U2线圈121、V2线圈122和W2线圈123中的各自的线圈。
马达导线134至马达导线136中的每条马达导线从电马达部分10向上延伸，穿过形成在第二框架构件22中的导线插入通孔144、145和146中的各自的导线插入通孔(图5)，并且向外突出至电控制部分30侧。马达导线134至马达导线136中的每条马达导线连接至第二马达端子46中的各自的马达端子，使得第二绕组120的线圈121至线圈123中的每个线圈电连接至第二半导体模块45的相应的切换元件451至456。马达导线134至马达导线136中的每条马达导线可以由任意种类的电气部分或元件(例如扁平金属棒)制成，只要第二绕组120的线圈121至线圈123电连接至第二半导体模块45即可。
第一马达导线131至第六马达导线136中的每条马达导线沿电马达部分10的轴向方向延伸至接近电源电路板34的位置。沿径向方向在第一马达导线131至第三马达导线133与第一半导体模块40之间形成空间，使得除了第一马达导线131至第三马达导线133与第一马达端子41之间的电连接以外，还可以使第一马达导线131至第三马达导线133与第一半导体模块40不接触。以类似的方式，在第四马达导线134至第六马达导线136与第二半导体模块45之间形成空间，使得除了第四马达导线134至第六马达导线136与第二马达端子46之间的电连接以外，还可以使第四马达导线134至第六马达导线136与第二半导体模块45不接触。
将参照图5和图6对马达导线131至马达导线136的位置进行说明。图5为示出从电控制部分30观察时的电马达部分10的视图。图5的图示的前侧对应于连接器39侧。图6示意性地示出了马达导线131至马达导线136和安装至控制电路板31的旋转角度传感器32的位置。在以下说明中，除非另外指出，否则“马达导线的位置”指的是“在与电马达部分10的轴线“S”垂直的虚拟平面上的位置”，其中，所述虚拟平面等同于磁体25的上侧表面。
在本实施方式中，通过磁体25的中心“O”并且以对称方式将散热器35和连接器39分成为两部分(右手侧和左手侧)的中心线被称为第一中心线Lc1。同样通过磁体25的中心“O”的第一中心线Lc1的垂线对应于第二中心线Lc2。第二中心线Lc2对应于与第一模块保持表面36和第二模块保持表面37中的每一者垂直的直线。
第一电力控制系统101的第一马达导线131至第三马达导线133定位在第一中心线Lc1(图5或图6中)的右手侧以及定位在作为第一半导体模块40的径向向外位置的这样的位置处。另外，第二马达导线132定位在第二中心线Lc2(图5或图6中)的上侧的位置处，即，接近连接器39侧的位置处。换言之，第二马达导线132定位在从第二中心线Lc2移位的位置处。
第二电力控制系统102的第四马达导线134至第六马达导线136定位在第一中心线Lc1(图5或图6中)的左手侧以及定位在作为第二半导体模块45的径向向外位置的这样的位置处。另外，第五马达导线135定位在第二中心线Lc2(图5或图6中)的下侧的位置处，即，在连接器39的相反侧的位置处。换言之，第五马达导线135定位在从第二中心线Lc2移位的位置处。
第一电力控制系统101的(包括马达导线131至马达导线133的)马达导线115和第二电力控制系统102的(包括马达导线134至马达导线136的)马达导线125布置成相对于磁体25的中心“O”对称。因此，可以使第一半导体模块40和第二半导体模块45形成彼此相同的形状并且可以使其各个部分具有互通性。
另外，马达导线131至马达导线136以与磁体25的中心“O”同心的方式进行布置。即，马达导线131至马达导线136中的每条马达导线定位在具有与磁体25的中心“O”重合的中心的同心圆“C”上。因此，可以容易地将马达导线131至马达导线136从缠绕在圆柱形的定子12上的第一绕组110和第二绕组120抽出。因此，马达导线131至马达导线136的上述位置就简单制造过程而言是有益的。
在本实施方式中，定位在第二马达导线132的沿电马达部分10的周向方向的两侧的第一马达导线131和第三马达导线133以相对于第二马达导线132不对称的方式进行定位。更详细地，在直线L1与直线L2之间形成的角度“θ11”不同于在直线L2与直线L3之间形成的角度“θ12”。直线L1为从磁体25的中心“O”延伸至第一马达导线131的径向线，直线L2为从磁体25的中心“O”延伸至第二马达导线132的径向线，以及直线L3为从磁体25的中心“O”延伸至第三马达导线133的径向线。在本实施方式中，角度“θ11”小于角度“θ12”(即，θ11＜θ12)。
以类似的方式，定位在第五马达导线135的沿电马达部分10的周向方向的两侧的第四马达导线134和第六马达导线136以相对于第五马达导线135不对称的方式进行定位。更详细地，在直线L4与直线L5之间形成的角度“θ21”不同于在直线L5与直线L6之间形成的角度“θ22”。直线L4为从磁体25的中心“O”延伸至第四马达导线134的径向线，直线L5为从磁体25的中心“O”延伸至第五马达导线135的径向线，以及直线L6为从磁体25的中心“O”延伸至第六马达导线136的径向线。在本实施方式中，角度“θ21”小于角度“θ22”(即，θ21＜θ22)。
因为马达导线131至马达导线133和马达导线134至马达导线136相对于磁体25的中心“O”对称，所以角度“θ11”等于角度“θ21”(即，θ11＝θ21)以及角度“θ12”等于角度“θ22”(即，θ12＝θ22)。直线L1与直线L4之间形成的角度“θ31”、直线L2与直线L5之间形成的角度“θ32”以及直线L3与直线L6之间形成的角度“θ33”中的每个角度均为180度。在附图中，为了简单起见，未示出角度“θ31”、“θ32”和“θ33”。相对于磁体25的中心“O”对称布置的第一马达导线131和第四马达导线134形成第一马达导线对。以类似方式，第二马达导线132和第五马达导线135形成第二马达导线对，以及第三马达导线133和第六马达导线136形成第三马达导线对。
马达导线131、132和133中的一条马达导线连接至U1线圈111，马达导线131、132和133中的另一条马达导线连接至V1线圈112，并且剩余的马达导线131、132或133连接至W1线圈113。马达导线131至马达导线133与第一绕组110的线圈111至线圈113之间的电连接存在六种组合(电连接还被称为马达导线的相位位置)。
以类似的方式，马达导线134、135和136中的一条马达导线连接至U2线圈121，马达导线134、135和136中的另一条马达导线连接至V2线圈122，以及剩余的马达导线134、135或136连接至W2线圈123。马达导线134至马达导线136与第二绕组120的线圈121至线圈123之间的电连接存在六种组合(马达导线的六种不同的相位位置)。
因此，第一电力控制系统101的马达导线115的相位位置与第二电力控制系统102的马达导线125的相位位置存在三十六种组合。
在本实施方式中，旋转角度传感器32检测与轴15一起旋转的磁体25的磁场的变化以便检测轴15和转子14的旋转位置。在本实施方式中，马达导线131至马达导线136定位在磁体25和旋转角度传感器32的径向向外位置处。因此，当电流流过马达导线131至马达导线136时，由磁体25产生并且由旋转角度传感器32检测的磁场可能会受到由流过马达导线131至马达导线136的电流产生的磁场的不利影响。
因此，在本实施方式中，马达导线的相位位置布置成使得能够使由来自马达导线131至马达导线136的磁通量的泄漏所引起的对旋转角度传感器32的不利影响尽可能较小。
在流过第一电力控制系统101的第一电流I-1与流过第二电力控制系统102的第二电流I-2之间不存在相位差的情况下，马达导线和线圈例如以如下方式彼此电连接：第一马达导线131和U1线圈111；第二马达导线132和V1线圈112；第三马达导线133和W1线圈113；第四马达导线134和U2线圈121；第五马达导线135和V2线圈122；以及第六马达导线136和W2线圈123。
因此，第一马达导线131的电流和第四马达导线134的电流的相位彼此相同，其中，第一马达导线131和第四马达导线134定位在磁体25的相反两侧以形成第一马达导线对。以相同的方式，第二马达导线132的电流和第五马达导线135的电流的相位彼此相同，其中，第二马达导线132和第五马达导线135定位在磁体25的相反两侧以形成第二马达导线对。第三马达导线133的电流和第六马达导线136的电流的相位同样彼此相同，其中，第三马达导线133和第六马达导线136定位在磁体25的相反两侧以形成第三马达导线对。如上，第一电力控制系统101的马达导线115(131至133)的相位位置与第二电力控制系统102的马达导线125(134至136)的相位位置布置成相对于磁体25对称。
在第一电流I-1与第二电流I-2之间不存在相位差的情况下，由供给至第一电力控制系统101的马达导线115的电流产生的磁场与由供给至第二电力控制系统102的马达导线125的电流产生的磁场几乎彼此相同。因为马达导线115的相位位置和马达导线125的相位位置布置成相对于磁体25对称，所以消除了在马达导线115与马达导线125之间由磁通量的泄漏所引起的不利影响。因此，可以使旋转角度传感器32的检测误差减小。
在第一电流I-1与第二电流I-2之间存在相位差的情况下，马达导线和线圈例如以如下方式彼此电连接：第一马达导线131和V1线圈112；第二马达导线132和U1线圈111；第三马达导线133和W1线圈113；第四马达导线134和U2线圈121；第五马达导线135和W2线圈123；以及第六马达导线136和V2线圈122。
因此，第一马达导线131的电流和第四马达导线134的电流的相位彼此不同，其中，第一马达导线131和第四马达导线134属于同一第一马达导线对。第二马达导线132的电流和第五马达导线135的电流的相位也彼此不同，其中，第二马达导线132和第五马达导线135属于同一第二马达导线对。另外，第三马达导线133的电流和第六马达导线136的电流的相位彼此不同，其中，第三马达导线133和第六马达导线136属于同一第三马达导线对。如上，第一电力控制系统101的马达导线115(131至133)的相位位置与第二电力控制系统102的马达导线125(134至136)的相位位置布置成相对于磁体25不对称。换言之，每个马达导线对中的相位位置彼此不同。
在第一电流I-1与第二电流I-2之间存在相位差的情况下，例如当第二电流I-2的相位从第一电流I-1的相位延迟30度的电角度时，由供给至第一电力控制系统101的马达导线115的电流产生的磁场与由供给至第二电力控制系统102的马达导线125的电流产生的磁场彼此不同。即，在不同时刻在每个马达导线对中分别产生磁场。因此，当马达导线115的相位位置和马达导线125的相位位置布置成相对于磁体25不对称时，旋转角度传感器32的检测误差变得较小。
根据本实施方式，当中心马达导线(即，第二马达导线132)定位成接近相邻马达导线(即，第一马达导线131和第三马达导线133)时，可以更高效地消除由第一电力控制系统101的马达导线115中的磁通量的泄漏所引起的影响。因此，优选地将角度“θ11”和角度“θ12”中的每个角度设定成小于30度的值。角度“θ11”和角度“θ12”中的每个角度大于零度，使得第二马达导线132与第一马达导线131和第三马达导线133不接触。将相同的设定应用于第二电力控制系统102的马达导线125的角度“θ21”和角度“θ22”。根据以上结构，甚至当电力控制系统101和电力控制系统102中的一者发生故障时，电马达部分10也通过另一电力控制系统101或电力控制系统102进行操作并且能够使旋转角度传感器32的检测误差减小。
如上所述，电驱动设备1由电马达部分10、磁体25(检测构件)、旋转角度传感器32、第一半导体模块40、第二半导体模块45、散热器35、第一电力控制系统101的马达导线115和第二电力控制系统102的马达导线125等构成。
电马达部分10由定子12、转子14和轴15构成，其中，定子12上缠绕有三相绕线的第一绕组110的线圈111至线圈113和三相绕线的第二绕组120的线圈121至线圈123，转子14可相对于定子12旋转，轴15可与转子14一起旋转。
磁体25(检测构件)设置在轴15的轴向端中的一个轴向端处。
旋转角度传感器32设置在沿轴15的轴向方向与磁体25相对的位置处以便检测磁体25的磁场的变化，从而检测轴15和转子14的旋转位置。
第一半导体模块40具有用于对供给至第一绕组110的相应的线圈111至线圈113的电流进行切换的切换元件401至切换元件406。
第二半导体模块45具有用于对供给至第二绕组120的相应的线圈121至线圈123的电流进行切换的切换元件451至切换元件456。
散热器35具有分别固定有第一半导体模块40和第二半导体模块45的第一模块保持表面36和第二模块保持表面37。第一模块保持表面36和第二模块保持表面37中的每个模块保持表面从散热器35的在更靠近磁体25侧的一个轴向端轴向延伸，该磁体25附接至电马达部分10的轴15。
第一电力控制系统101的马达导线115由定位在第一半导体模块40的径向向外位置处的第一马达导线131、第二马达导线132和第三马达导线133构成。第一马达导线131至第三马达导线133分别连接至第一绕组110的U1线圈111、V1线圈112和W1线圈113中的各自的线圈，使得线圈111至线圈113电连接至第一半导体模块40。
以类似的方式，第二电力控制系统102的马达导线125由定位在第二半导体模块45的径向向外位置处的第四马达导线134、第五马达导线135和第六马达导线136构成。第四马达导线134至第六马达导线136分别连接至第二绕组120的U2线圈121、V2线圈122和W2线圈123中的各自的线圈，使得线圈121至线圈123电连接至第二半导体模块45。
马达导线131至马达导线133(第一电力控制系统101的马达导线115)和马达导线134至马达导线136(第二电力控制系统102的马达导线125)定位在同心圆“C”上并且布置成相对于磁体25对称。
在第一电力控制系统101的马达导线115中，第一马达导线131和第三马达导线133定位在第二马达导线132的沿周向方向的两侧，其中，第一马达导线131和第三马达导线133布置成相对于第二马达导线132不对称。
以类似的方式，在第二电力控制系统102的马达导线125中，第四马达导线134和第六马达导线136定位在第五马达导线135的沿周向方向的两侧，其中，第四马达导线134和第六马达导线136布置成相对于第五马达导线135不对称。
在本实施方式中，如上所述，第一电力控制系统101的马达导线131至马达导线133以及第二电力控制系统102的马达导线134至马达导线136定位在具有与磁体25的中心重合的中心的同心圆“C”上。当与第一电力控制系统的马达导线和第二电力控制系统的马达导线沿直线进行布置的情况相比时，在本实施方式中，更容易在圆柱形的空间中高效地对上述马达导线进行定位。因此，能够使电驱动设备1的尺寸更小。另外，更容易将马达导线115和马达导线125从缠绕在呈圆形形状的定子12上的第一绕组110和第二绕组120抽出。
另外，如上所述，马达导线131至马达导线133(第一电力控制系统101的马达导线115)和马达导线134至马达导线136(第二电力控制系统102的马达导线125)布置成相对于磁体25对称。因此，“θ11”＝“θ21”，“θ12”＝“θ22”，且“θ31”＝“θ32”＝“θ33”＝180度。因此，能够使第一半导体模块40和第二半导体模块45形成相同的形状，从而可以共用第一半导体模块40和第二半导体模块45的各个部分。
此外，第一马达导线131和第三马达导线133布置成相对于第二马达导线132不对称。因此，“θ11”≠“θ12”。第二马达导线132定位在从第二中心线Lc2移位的位置处，其中，第二中心线Lc2经过第一模块保持表面36的中心并且与第一模块保持表面36垂直。
除了切换元件401至切换元件406以外的电子部分和/或部件例如电源继电器和马达继电器等也一体地模制在第一半导体模块40中。第一马达端子41根据这些电子部分和/或部件的布局定位在第一半导体模块40中。然而，如上所述，因为不必总是以对称方式来布置第一马达导线131至第三马达导线133，所以可以更灵活地对马达导线进行定位。因此，更容易将马达导线131至马达导线133物理连接以及电连接至从第一半导体模块40向外延伸的相应的第一马达端子41。
以类似的方式，第四马达导线134和第六马达导线136布置成相对于第五马达导线135不对称。因此，“θ21”≠“θ22”。第五马达导线135定位在从第二中心线Lc2移位的位置处，其中，第二中心线Lc2经过第二模块保持表面37的中心并且与第二模块保持表面37垂直。
除了切换元件451至切换元件456以外的电子部分和/或部件例如电源继电器和马达继电器等也一体地模制在第二半导体模块45中。第二马达端子46根据这些电子部分和/或部件的布局定位在第二半导体模块40中。然而，如上所述，因为不必总是以对称方式来布置第四马达导线134至第六马达导线136，所以可以更灵活地对马达导线进行定位。因此，更容易将马达导线134至马达导线136物理连接以及电连接至从第二半导体模块45向外延伸的相应的第二马达端子46。
在本实施方式中，因为马达导线131至马达导线136布置在磁体25和旋转角度传感器32的径向向外位置处，所以当将电力供给至马达导线131至马达导线136时，受磁通量的泄漏的影响在旋转角度传感器32中可能产生检测误差。
然而，在本实施方式中，马达导线131至马达导线136的相位位置根据电流的相位来确定，使得能够使旋转角度传感器32的检测误差更小。
更准确而言，当第一绕组110的电流的相位与第二绕组120的电流的相位处于相同相位时，第一马达导线对的相对于磁体25对称布置的第一马达导线131和第四马达导线134分别连接至第一绕组110的线圈和第二绕组120的线圈(例如，U1线圈111和U2线圈121)中的各自的线圈，使得相同相位的电流供给至属于同一马达导线对的马达导线131和马达导线134。以相同的方式，第二马达导线132和第五马达导线135分别连接至第一绕组110的线圈和第二绕组120的线圈(例如，V1线圈112和V2线圈122)中的各自的线圈，使得相同相位的电流供给至属于同一马达导线对的马达导线132和马达导线135。并且，第三马达导线133和第六马达导线136分别连接至第一绕组110的线圈和第二绕组120的线圈(例如W1线圈113和W2线圈123)中的各自的线圈，使得相同相位的电流供给至属于同一马达导线对的马达导线133和马达导线136。如上，第一电力控制系统101的马达导线115的相位位置和第二电力控制系统102的马达导线125的相位位置相对于磁体25对称地布置。
根据以上结构，由供给至第一电力控制系统101的马达导线115的电流所产生的磁场和由供给至第二电力控制系统102的马达导线125的电流所产生的磁场彼此抵消。因此，可以使得旋转角度传感器32的检测误差较小。
相反，当至少在第一马达导线对至第三马达导线对(第一马达导线131和第四马达导线134、第二马达导线132和第五马达导线135以及第三马达导线133和第六马达导线136)中的两个马达导线对中，第一绕组110的电流的相位不同于第二绕组120的电流的相位时，以如下方式改变马达导线与线圈之间的电连接。第一电力控制系统101的马达导线115中的每条马达导线连接至第一绕组110的线圈中的一个线圈，且第二电力控制系统102的马达导线125的(属于同一马达导线对的)一个马达导线连接至第二绕组120的线圈中的一个线圈，使得不同相位的电流供给至第一绕组110和第二绕组120的相应的线圈。换言之，第一电力控制系统101的马达导线115的相位位置和第二电力控制系统102的马达导线125的相位位置相对于磁体25不对称地布置。
例如，第一马达导线131连接至V1线圈112，第二马达导线132连接至U1线圈111，以及第三马达导线133连接至W1线圈113。另一方面，第四马达导线134连接至U2线圈121，第五马达导线135连接至W2线圈123，以及第六马达导线136连接至V2线圈122。在以上示例中，第一马达导线131至第三马达导线133和第四马达导线134至第六马达导线136分别以相对于磁体25对称的方式进行布置。第一马达导线131至第三马达导线133连接至第一绕组110的线圈且第四马达导线134至第六马达导线136连接至第二绕组120的线圈，使得第一马达导线131至第三马达导线133中的每条马达导线的电流的相位与第四马达导线134至第六马达导线136中的各自的马达导线的电流的相位不同。
根据以上结构，甚至当不同相位的电流供给至第一绕组110和第二绕组120时，也可以使旋转角度传感器32的检测误差较小。
旋转角度传感器32由MR元件制成，且磁通量密度设定为在20[mT]与50[mT]之间的值。根据以上特征，可以减小旋转角度传感器32的检测误差。
(其他实施方式和/或改型)
在以上实施方式中，旋转角度传感器32由MR元件构成。本公开内容可以应用于用于检测磁通量的任意其他类型的传感器，例如分解器和霍尔元件等。在以上实施方式中，对其旋转位置进行检测的检测构件由磁体25构成。由旋转角度传感器对其旋转位置进行检测的检测构件可以使用任意其他种类的构件，只要旋转角度传感器可以检测轴和转子的旋转位置即可。
在以上实施方式中，第一半导体模块40和第二半导体模块45形成相同形状。然而，第一半导体模块和第二半导体模块可以形成彼此不同的形状。
在以上实施方式中，形成一个逆变器的切换元件装配在一个模块中。然而，形成一个逆变器的切换元件可以由多个模块形成。即，第一半导体模块40和第二半导体模块45中的每个半导体模块可以由多个模块形成。
在以上实施方式中，在马达导线对——即，第一马达导线131和第四马达导线134、第二马达导线132和第五马达导线135以及第三马达导线133和第六马达导线136——中的每一对中，第一电力控制系统101的马达导线(131、132或133)和第二电力控制系统102的马达导线(134、135或136)相对于磁体25(即，对其旋转位置进行检测的检测构件)对称布置。此外，当第一绕组110的电流和第二绕组120的电流处于彼此相同的电流相位时，第一电力控制系统101的马达导线(例如，第一马达导线131)连接至第一绕组110的线圈(例如，U1线圈111)，而同一马达导线对中的第二电力控制系统102的马达导线(即，第四马达导线134)连接至第二绕组120的线圈(即，U2线圈121)，使得相同相位的电流流过这些线圈(U1线圈111和U2线圈121)。
以相同方式，第一电力控制系统101的其他两条马达导线(第二马达导线132和第三马达导线133)中的每条马达导线连接至第一绕组110的其他两个线圈(V1线圈112和W1线圈113)中的各自的线圈，而同一马达导线对中的第二电力控制系统102的其他两条马达导线(第五马达导线135和第六马达导线136)中的每条马达导线连接至第二绕组120的其他两个线圈(V2线圈122和W2线圈123)中的各自的线圈，使得相同相位的电流流过这些线圈(V1线圈112和V2线圈122以及W1线圈113和W2线圈123)。
然而，当第一绕组110的电流和第二绕组120的电流处于彼此不同的电流相位时，马达导线与绕组的线圈之间的电连接可以以如下方式进行修改。
例如，第一马达导线131可以连接至第一绕组110的线圈中的任一线圈，以及同一马达导线对的第四马达导线134可以连接至第二绕组120的线圈中的任一线圈，只要相同相位的电流流过第一绕组110和第二绕组120的这些线圈中的各自的线圈即可。以相同的方式，第二马达导线132和第五马达导线135可以分别连接至第一绕组110的线圈中的任一线圈和第二绕组120的线圈中的任一线圈，只要相同相位的电流流过第一绕组110和第二绕组120的这些线圈中的各自的线圈即可。另外，第三马达导线133和第六马达导线136可以分别连接至第一绕组110的线圈中的任一线圈和第二绕组120的线圈中的任一线圈，只要相同相位的电流流过第一绕组110和第二绕组120的这些线圈中的各自的线圈即可。
在以上实施方式中，当第一绕组110的电流和第二绕组120的电流的相位彼此不同时，第一马达导线131连接至第一绕组110的V1线圈112，而同一马达导线对的第四马达导线134连接至第二绕组120的U2线圈121，使得不同相位的电流流过第一绕组110和第二绕组120的这些线圈112和121中的各自的线圈。以相同的方式，第二马达导线132连接至第一绕组110的U1线圈111，而同一马达导线对的第五马达导线135连接至第二绕组120的W2线圈123，使得不同相位的电流流过第一绕组110和第二绕组120的这些线圈111和123中的各自的线圈。另外，第三马达导线133连接至第一绕组110的W1线圈113，而同一马达导线对的第六马达导线136连接至第二绕组120的V2线圈122，使得不同相位的电流流过第一绕组110和第二绕组120的这些线圈113和122中的各自的线圈。如上，在马达导线对中的每一对中，第一电力控制系统101的马达导线连接至第一绕组110的线圈，以及第二电力控制系统102的马达导线连接至第二绕组120的线圈，使得不同相位的电流流过第一绕组110和第二绕组120的相应的线圈。
马达导线与线圈之间的电连接不应限于以上实施方式。可以存在任意其他电连接。
例如，可以以如下这样的方式对电连接进行修改：并非在所有的马达导线对中而是至少在两个马达导线对中的每个马达导线对中，第一电力控制系统101的马达导线可以连接至第一绕组110的线圈，以及第二电力控制系统102的马达导线可以连接至第二绕组120的线圈，使得不同相位的电流流过第一绕组110和第二绕组120的相应线圈。此外，在剩余的马达导线对中，第一电力控制系统101的马达导线可以连接至第一绕组110的线圈，以及第二电力控制系统102的马达导线可以连接至第二绕组120的线圈，使得相同相位的电流流过第一绕组110和第二绕组120的相应线圈。
另外，甚至在第一绕组110的电流和第二绕组120的电流处于彼此相同的电流相位的情况下，也可以以如下这样的方式对电连接进行修改：在马达导线对中的每一对中，第一电力控制系统101的马达导线连接至第一绕组110的线圈，以及第二电力控制系统102的马达导线连接至第二绕组120的线圈，使得不同相位的电流流过第一绕组110和第二绕组120的相应线圈。
在以上实施方式中，布置在第一电力控制系统101的第一马达导线131与第三马达导线133之间的第二马达导线132定位在从第二中心线Lc2移位的位置处，其中，第二中心线Lc2从第一模块保持表面36沿与第一模块保持表面36垂直的方向延伸。以类似的方式，布置在第二电力控制系统102的第四马达导线134与第六马达导线136之间的第五马达导线135定位在从第二中心线Lc2移位的位置处，其中，第二中心线Lc2从第二模块保持表面37沿与第二模块保持表面37垂直的方向延伸。
然而，可以这样进行修改使得将第二马达导线132和第五马达导线135中的每条马达导线定位在第二中心线Lc2上的位置处，其中，第二中心线Lc2从模块保持表面36和37沿与模块保持表面36和37垂直的方向延伸。
在以上实施方式中，电驱动设备1应用于车辆的电力转向装置。然而，可以将电驱动设备1应用于除了电力转向装置以外的任意其他设备。
本公开内容不应限于以上实施方式和/或改型，而是可以在不偏离本公开内容的精神的情况下以各种方式进行另外的修改。

Claims (9)

1.一种电驱动设备，包括：
电马达部分(10)，所述电马达部分(10)具有定子(12)、转子(14)以及轴(15)，所述定子(12)上缠绕有三相绕线的第一绕组(110)和三相绕线的第二绕组(120)，所述转子(14)以能够相对于所述定子(12)旋转的方式进行布置，所述轴(15)能够与所述转子(14)一起旋转，其中，所述第一绕组(110)由U1线圈(111)、V1线圈(112)和W1线圈(113)构成，且所述第二绕组(120)由U2线圈(121)、V2线圈(122)和W2线圈(123)构成；
检测构件(25)，所述检测构件(25)设置在所述轴(15)的轴向端中的一个轴向端处；
旋转角度传感器(32)，所述旋转角度传感器(32)设置在沿所述轴(15)的轴向方向与所述检测构件(25)相对的位置处，并且用于通过检测由所述检测构件(25)生成的磁场的变化来检测所述轴(15)和所述转子(14)的旋转位置；
第一半导体模块(40)，所述第一半导体模块(40)具有切换元件(401至406)，用于对供给至所述第一绕组(110)的线圈(111至113)的电流进行切换；
第二半导体模块(45)，所述第二半导体模块(45)具有切换元件(451至456)，用于对供给至所述第二绕组(120)的线圈(121至123)的电流进行切换；
散热器(35)，所述散热器(35)设置在所述电马达部分(10)的在所述检测构件(25)侧的轴向端处并且从所述电马达部分(10)的所述轴向端沿所述轴向方向延伸，所述散热器(35)具有第一模块保持表面(36)和第二模块保持表面(37)，所述第一半导体模块(40)和所述第二半导体模块(45)分别附接至所述第一模块保持表面(36)和所述第二模块保持表面(37)；
第一电力控制系统(101)的马达导线(115)，所述第一电力控制系统(101)的所述马达导线(115)定位在所述第一半导体模块(40)的径向向外位置处，并且由第一马达导线(131)、第二马达导线(132)和第三马达导线(133)构成，其中，所述第一电力控制系统(101)的所述马达导线(131至133)中的每条马达导线将所述第一绕组(110)的所述线圈(111至113)中的每个线圈电连接至所述第一半导体模块(40)；以及
第二电力控制系统(102)的马达导线(125)，所述第二电力控制系统(102)的所述马达导线(125)定位在所述第二半导体模块(45)的径向向外位置处，并且由第四马达导线(134)、第五马达导线(135)和第六马达导线(136)构成，其中，所述第二电力控制系统(102)的所述马达导线(134至136)中的每条马达导线将所述第二绕组(120)的所述线圈(121至123)中的每个线圈电连接至所述第二半导体模块(45)，
其中，所述第一电力控制系统(101)的所述马达导线(115，131至133)中的每条马达导线和所述第二电力控制系统(102)的所述马达导线(125，134至136)中的每条马达导线相对于所述检测构件(25)对称地布置在与所述电马达部分(10)的轴线(S)垂直的虚拟平面上，
其中，定位在所述第二马达导线(132)的沿所述电马达部分(10)的周向方向的两侧的所述第一马达导线(131)和所述第三马达导线(133)相对于所述第二马达导线(132)彼此不对称地定位在所述虚拟平面上，以及
其中，定位在所述第五马达导线(135)的沿所述电马达部分(10)的所述周向方向的两侧的所述第四马达导线(134)和所述第六马达导线(136)相对于所述第五马达导线(135)彼此不对称地定位在所述虚拟平面上。
2.根据权利要求1所述的电驱动设备，其中
所述第二马达导线(132)定位在从中心线(Lc2)沿所述电马达部分(10)的所述周向方向移位的位置处，其中，所述中心线(Lc2)经过所述第一模块保持表面(36)的中心并且沿与所述第一模块保持表面(36)垂直的径向向外方向延伸，以及
所述第五马达导线(135)定位在从所述中心线(Lc2)沿所述电马达部分(10)的所述周向方向移位的位置处，其中，所述中心线(Lc2)经过所述第二模块保持表面(37)的中心并且沿与所述第二模块保持表面(37)垂直的径向向外方向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的电驱动设备，其中
相对于所述检测构件(25)对称布置的所述第一马达导线(131)和所述第四马达导线(134)形成第一马达导线对，
相对于所述检测构件(25)对称布置的所述第二马达导线(132)和所述第五马达导线(135)形成第二马达导线对，
相对于所述检测构件(25)对称布置的所述第三马达导线(133)和所述第六马达导线(136)形成第三马达导线对，
所述第一马达导线(131)至所述第三马达导线(133)中的每条马达导线电连接至所述第一绕组(110)的所述线圈(111至113)中的各自的线圈，
所述第四马达导线(134)至所述第六马达导线(136)中的每条马达导线电连接至所述第二绕组(120)的所述线圈(121至123)中的各自的线圈，
在所述第一马达导线对至所述第三马达导线对(131&134，132&135，以及133&136)中的每一对中，流过所述第一马达导线(131)至所述第三马达导线(133)中的每条马达导线的电流与流过所述第四马达导线(134)至所述第六马达导线(136)中的每条马达导线的电流的相位相同。
4.根据权利要求1或2所述的电驱动设备，其中
相对于所述检测构件(25)对称布置的所述第一马达导线(131)和所述第四马达导线(134)形成第一马达导线对；
相对于所述检测构件(25)对称布置的所述第二马达导线(132)和所述第五马达导线(135)形成第二马达导线对；
相对于所述检测构件(25)对称布置的所述第三马达导线(133)和所述第六马达导线(136)形成第三马达导线对；
所述第一马达导线(131)至所述第三马达导线(133)中的每条马达导线电连接至所述第一绕组(110)的所述线圈(111至113)中的各自的线圈，
所述第四马达导线(134)至所述第六马达导线(136)中的每条马达导线电连接至所述第二绕组(120)的所述线圈(121至123)中的各自的线圈，以及
至少在所述第一马达导线对至所述第三马达导线对(131&134，132&135，以及133&136)中的两对中，流过所述第一马达导线(131)至所述第三马达导线(133)中的一条马达导线的电流与流过所述第四马达导线(134)至所述第六马达导线(136)中的一条马达导线的电流的相位不同。
5.根据权利要求4所述的电驱动设备，其中
在所述第一马达导线对至所述第三马达导线对(131&134，132&135，以及133&136)中的每一对中，流过所述第一马达导线(131)至所述第三马达导线(133)中的每条马达导线的所述电流与流过所述第四马达导线(134)至所述第六马达导线(136)中的每条马达导线的所述电流的所述相位不同。
6.根据权利要求5所述的电驱动设备，其中
所述第一马达导线(131)连接至所述V1线圈(112)，所述第二马达导线(132)连接至所述U1线圈(111)，并且所述第三马达导线(133)连接至所述W1线圈(113)，以及
所述第四马达导线(134)连接至所述U2线圈(121)，所述第五马达导线(135)连接至所述W2线圈(123)，并且所述第六马达导线(136)连接至所述V2线圈(122)。
7.根据权利要求1或2所述的电驱动设备，其中
供给至所述第一绕组(110)的所述线圈(111至113)的电流的相位与供给至所述第二绕组(120)的所述线圈(121至123)的电流的相位相同。
8.根据权利要求1或2所述的电驱动设备，其中
供给至所述第一绕组(110)的所述线圈(111至113)的电流的相位与供给至所述第二绕组(120)的所述线圈(121至123)的电流的相位不同。
9.根据权利要求1或2所述的电驱动设备，其中
所述旋转角度传感器(32)由具有磁阻效应的元件构成，以及
在所述旋转角度传感器(32)处的磁通量密度在20[mT]与50[mT]之间。
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