CN105099019B - 一种电动助力转向系统及其永磁电机、外壳组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种外壳组件以及使用该外壳组件的永磁电机、电动助力转向系统。该外壳组件包括外壳、若干弧形的永磁体、以及永磁体保持架；永磁体保持架安装到外壳的筒状侧壁的内壁，具有基本平行的第一支撑部和第二支撑部，以及连接第一支撑部和第二支撑部的若干连接杆。永磁体安装到永磁体保持架并位于对应的两根连接杆之间，永磁体的至少一部分径向内表面比连接杆的径向内表面更靠近外壳的中心轴线。外壳组件还包括设于永磁体保持架内部的弹性筒件，弹性筒件具有沿外壳径向向外的预紧力从而弹性抵顶永磁体的径向内表面以及连接杆的径向内表面，从而将永磁体夹持在弹性筒件与外壳之间。本发明有效地降低或消除了永磁体脱离的风险。

Description

一种电动助力转向系统及其永磁电机、外壳组件

【技术领域】

本发明涉及电机领域，具体地，涉及一种电动助力转向系统及其永磁电机、外壳组件。

【背景技术】

永磁电机因其结构简单、运行可靠等显著优点得到极为广泛的应用。现有的永磁电机中，常见的永磁体的固定装置一般采用胶粘式或机械固定式结构，该两种安装方式都有可能面临永磁体的脱落、进而导致电机故障的问题。

因此，亟需一种改进的方案。

【发明内容】

本发明的一个目的是降低永磁体脱落的风险。

为此，本发明的一个方面提供一种外壳组件，包括外壳、若干弧形的永磁体、以及永磁体保持架；所述永磁体保持架安装到所述外壳的筒状侧壁的内壁，所述永磁体保持架具有基本平行的第一支撑部和第二支撑部，以及连接所述第一支撑部和所述第二支撑部的若干连接杆；所述永磁体安装到所述永磁体保持架并位于相邻的两连接杆之间。其中，所述永磁体的径向最内端比所述连接杆的径向最内端更靠近所述外壳的筒状侧壁的中心轴线；所述外壳组件还包括设于所述永磁体保持架内部的弹性筒件，所述弹性筒件在装配时发生弹性变形从而弹性抵顶所述永磁体的径向内表面以及所述连接杆的径向内表面，从而将所述永磁体夹持在所述弹性筒件与所述外壳内壁之间。

作为本发明的一种优选方案，所述连接杆包括两个用于定位所述永磁体的侧面，相邻的两连接杆的相向的两侧面共同构成一对定位面，所述一对定位面基本平行。

作为本发明的一种优选方案，所述连接杆用于定位所述永磁体的侧面设有用于吸收装配公差的突起。较佳地，所述突起的截面大致呈碗状。更佳地，所述突起包括远离所述连接杆的侧面的一平面，所述突起的平面基本与与之接触的永磁体的侧面平行并与该永磁体形成面接触。

作为本发明的一种优选方案，所述突起从所述连接杆的径向内侧延伸到所述连接杆的径向外侧。

作为本发明的一种优选方案，所述永磁体保持架为工程塑料材质制成的一体式结构。

作为本发明的一种优选方案，所述弹性筒件为不导磁的材料制成。

作为本发明的一种优选方案，所述永磁体保持架的第一支撑部上具有沿径向向内凸出的限位部，用于定位所述弹性筒件的轴向安装位置。

作为本发明的一种优选方案，所述永磁体的靠近所述连接杆的端部的径向内表面比所述永磁体的中心部位的径向内表面更远离所述外壳的中心轴线。

作为本发明的一种优选方案，沿着所述筒状侧壁径向向内的方向，所述连接杆的尺寸逐渐减小或者基本不变。

本发明的第二方面，提供一种永磁电机，包括定子和可转动地安装到定子的转子；所述转子包括转轴、固定到所述转轴的换向器和转子铁芯、绕制于所述转子铁芯并与所述换向器的换向片电连接的转子绕组。所述定子包括电刷装置以及本发明第一方面所提供的外壳组件，所述转子铁芯被所述外壳组件的弹性筒件环绕。

本发明的第三方面，提供一种电动助力转向系统，包括控制模块和转向装置，其特征在于，还包括本发明第二方面所提供的永磁电机，所述永磁电机与所述转向装置连接用于驱动所述转向装置。

实施本发明，永磁体被沿着电机径向夹持在电机外壳、安装到外壳内的弹性筒体之间，有效地降低或消除了永磁体脱离的风险。

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

【附图说明】

图1是本发明提供的一种电动助力转向系统的结构示意图；

图2是图1所示电动助力转向系统使用的永磁电机的分解图；

图3是图2所示永磁电机的剖面示意图；

图4是图2所示永磁电机的外壳组件的立体示意图；

图5是图4所示外壳组件在弹性筒件装配前的示意图；

图6是图4所示外壳组件拆除外壳后的立体示意图；

图7是图6所示拆除外壳后的外壳组件的侧视图；

图8是图7所示拆除外壳后的外壳组件延F-F方向的剖面图；

图9是图4所示外壳组件的永磁体的立体示意图；

图10是图4所示外壳组件的永磁体保持架的示意图；

图11是图10所示永磁体保持架A区的局部放大示意图；

图12是图10所示永磁体保持架的剖耐示意图；

图13是图12中圈B部分的放大图；

图14是图13所示部分的另一角度示意图。

【具体实施方式】

参考图1，本发明一个实施例提供的电动助力转向系统包括控制模块50、永磁电机60和转向装置70。永磁电机60分别连接到控制模块50和转向装置70。控制模块50控制永磁电机60的工作。永磁电机60驱动转向装置70，为转向操作提供助力。

参考图2和图3，永磁电机60包括定子20和可转动地安装到定子20的转子30。转子30包括转轴31、转子铁芯32、换向器33和转子绕组34等，转子铁芯32和换向器33固定到转轴31，换向器33具有若干换向片35，转子绕组34绕制于转子铁芯32并与换向器33的换向片35电连接。定子20包括端盖21、电刷装置22和外壳组件10。外壳组件10的轴向一端具有开口。电刷装置22和端盖21安装到外壳组件10的开口端。转子30收容于外壳组件10内。电刷装置22通过电刷与转子30的换向器33实现电连接。

参考图4-图8，外壳组件10包括外壳11、位于外壳11内壁的永磁体13、永磁体保持架15以及弹性筒件17。外壳11为一端闭合、一端开口的空心圆柱形，包括底部和筒状侧壁。永磁体13呈弧形以适应外壳11内壁的形状，其通过永磁体保持架15安装到外壳11的内壁。永磁体保持架15具有第一支撑部151和第二支撑部153以及连接于第一支撑部151和第二支撑部153之间的连接杆155。第一支撑部151和第二支撑部153大致呈环状且基本平行，每一连接杆155的两端分别连接第一支撑部151和第二支撑部153，相邻连接杆155之间设安装永磁体13的收容空间。本实施例中，所述连接杆155相互平行。永磁体13安装到永磁体保持架15的收容空间并被夹持于第一、第二支撑部151、153和相邻的两根连接杆155之间。

弹性筒件17设于永磁体保持架15内部。弹性筒件17抵顶永磁体13的径向内表面以及连接杆155的径向内表面，从而将永磁体13夹持在弹性筒件17与外壳11的筒状内壁之间。

请参考图5和图8，弹性筒件17在装配前大致呈规则的圆筒状但在装配后发生变形。图8中用虚线表示的圆圈表示装配装的弹性筒件17，其半径R大于永磁体13的径向最内端到外壳11的中心轴线之间的距离D1。也即是说，当将弹性筒件17安装至永磁体保持架15内部时，弹性筒件17需要沿径向向内发生变形以避让永磁体13的径向最内端。而永磁体保护架15的连接杆155的径向最内端与外壳11的中心轴线之间的距离D2大于弹性筒件17的半径R，从而为弹性筒件17提供了沿径向向外变形(外凸)的空间，以实现弹性筒件17的装配。上述构造使得弹性筒件17在装配后贴靠永磁体13以及连接杆的内表面，并使弹性筒件17的对应连接杆15的部分以远离中心轴线的方向外凸，从而能够更加稳固地将永磁体13稳定在外壳11的筒状侧壁、弹性筒体17之间。优选地，弹性筒件17为不导磁且具有弹性的片材卷曲而成，且经过弹性形变之后仍不导磁。优选地，弹性筒件17由弹簧不锈钢片材卷曲制成。弹性筒件17的径向厚度在0.1毫米到0.15毫米之间。

组装时，弹性筒件17从永磁体保持架15的底部，本实施例中，即第二支撑部153所在端插入，再将永磁体保持架15连同弹性筒件17和永磁体13一并插入到外壳11内，从而实现外壳组件10的装配。由于弹性筒件17发生弹性变形，沿径向向外将永磁体顶向外壳11内壁，外壳11反过来对永磁体13产生一反作用力，该反作用力通过永磁体13作用于弹性筒件17上，从而对弹性筒件17实现定位。较佳地，所述第一支撑部151上具有沿径向向内延伸的限位部154用于确定弹性筒件17的轴向安装位置。本实施例中，所述限位部154为内凸的环缘。

参考图8-图9，本实施例中，永磁体13靠近连接杆155的端部的径向内表面比永磁体13的中心部位的径向内表面更远离外壳11的中心轴线。即永永磁体13的内表面自其周向的中央朝向两端沿径向向外倾斜延伸，从而在永磁体13与其相邻的连接杆155的衔接处具有斜坡，这样使得永磁体13内表面到外壳11的中心轴线O之间的距离自永磁体13的周向中央向两端逐渐增加，逐渐减小该距离与连接杆155的径向最内端与外壳11的中心轴线之间的距离D2的差距，此结构有利于弹性筒件17发生变形，且能够使弹性筒件17和永磁体13的接触面积更大从而能够更好的固定永磁体13的径向位置以及周向位置。

参考图10和图11，永磁体保持架15为工程用塑料材质的一体式结构，所述连接杆155包括两侧面156，157。其中一侧面156和相邻的另一连接杆155的与之相对的一侧面157共同构成一对定位面用于夹置一永磁体13。较佳地，所述一对定位面基本平行。这样可以允许夹置于其中的永磁体13具有相互平行的两侧面，而侧面相互平行的永磁体13更易于被夹具夹持，加工更加方便。此外，由于在加工永磁面的内表面时，由于永磁体13能够被夹具稳定地夹持，有效提高永磁体内表面的加工精度，提高电机的性能。

较佳的，连接杆155与永磁体13相配合的定位面156，157上设有用于配合公差的小突起19，小突起19由连接杆155的径向内侧延伸到连接杆155的径向外侧。本实施例中，小突起19在垂直于外壳11的中心轴线的平面延伸，即沿横向延伸。小突起19用于吸收永磁体保护架15和永磁体13装配时产生的尺寸偏差。由于永磁体保持架15为工程塑料的材质，在装配永磁体13时小突起19受永磁体13的挤压可以发生弹性形变，或经永磁体13摩擦可以发生磨损，利用该弹性形变或磨损实现永磁体13的稳固安装。进一步地，连接杆155还可设沿径向贯穿连接杆155的通孔(图中未显示)。通孔的轴向长度为连接杆155长度的1/3-1/2。小突起19设于连接杆的设有通孔的位置的两侧，通过该通孔与小突起19的相互配合增加连接杆155的弹性，进一步提高装配稳定性。

结合图12至图14，所述小突起19的截面大致呈碗状。突起19远离连接杆155的侧面的末端具有一平面191。较佳地，在永磁体13组装到永磁体保持架15上后，永磁体13的侧面与所述小突起19的平面平行，这样永磁体13与突起19能够实现面接触，有利于提高对永磁体13定位的精准度。

本实施例中，沿着空心圆柱形外壳径向向内，连接杆155的周向宽度逐渐减小。更具体地，连接杆155的横截面呈近似三角形或上底(短边)朝向中心轴线的梯形。可替换地，连接杆155的横截面也可以是矩形，即，沿着空心圆柱形外壳径向向内，连接杆155的周向宽度基本不变。

此外，永磁体保持架15在弹性筒件17的轴向两端还具有凸出的限位部154，用于限制弹性筒件17的轴向移动。

应当意识到，本发明提供的永磁电机的应用领域不局限于电动助力转向系统。换言之，本发明提供的电机可以根据需要应用到其他合适的领域。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种外壳组件，包括外壳、若干弧形的永磁体、以及永磁体保持架；所述外壳包括一筒状侧壁，所述永磁体保持架安装到所述外壳的筒状侧壁的内壁，所述永磁体保持架具有基本平行的第一支撑部和第二支撑部，以及连接所述第一支撑部和所述第二支撑部的若干连接杆；所述永磁体安装到所述永磁体保持架并位于相邻的两连接杆之间，其特征在于，

所述永磁体的径向最内端比所述连接杆的径向最内端更靠近所述外壳的筒状侧壁的中心轴线；

所述外壳组件还包括设于所述永磁体保持架内部的弹性筒件，所述弹性筒件在装配时发生弹性变形使得所述弹性筒件的一部分弹性抵顶所述永磁体的径向内表面，而所述弹性筒件的另一部分向外突入相邻的永磁体之间并弹性抵顶所述连接杆的径向内表面，从而将所述永磁体夹持在所述弹性筒件与所述外壳内壁之间,所述永磁体的靠近所述连接杆的端部的径向内表面比所述永磁体的中心部位的径向内表面更远离所述外壳的中心轴线。

2.如权利要求1所述的外壳组件，其特征在于，所述连接杆包括两个用于定位所述永磁体的侧面，相邻的两连接杆的相向的两侧面共同构成一对定位面，所述一对定位面基本平行。

3.如权利要求1所述的外壳组件，其特征在于，所述连接杆用于定位所述永磁体的侧面设有用于吸收装配公差的突起。

4.如权利要求3所述的外壳组件，其特征在于，所述突起的截面大致呈碗状。

5.如权利要求3所述的外壳组件，其特征在于，所述突起包括远离所述连接杆的侧面的一平面。

6.如权利要求5所述的外壳组件，其特征在于，所述突起的平面基本与与之接触的永磁体的侧面平行并与该永磁体形成面接触。

7.如权利要求3所述的外壳组件，其特征在于，所述突起从所述连接杆的径向内侧延伸到所述连接杆的径向外侧。

8.如权利要求1所述的外壳组件，其特征在于，所述永磁体保持架为工程塑料材质制成的一体式结构。

9.如权利要求1所述的外壳组件，其特征在于，所述弹性筒件为不导磁的材料制成。

10.如权利要求1所述的外壳组件，其特征在于，所述永磁体保持架的第一支撑部上具有沿径向向内凸出的限位部，用于定位所述弹性筒件的轴向安装位置。

11.如权利要求1所述的外壳组件，其特征在于，沿着所述筒状侧壁径向向内的方向，所述连接杆的尺寸逐渐减小。

12.一种永磁电机，包括定子和可转动地安装到定子的转子；所述转子包括转轴、固定到所述转轴的换向器和转子铁芯、绕制于所述转子铁芯并与所述换向器的换向片电连接的转子绕组；

其特征在于，所述定子包括电刷装置以及如权利要求1至11中任意一项所述的外壳组件，所述转子铁芯被所述外壳组件的弹性筒件环绕。

13.一种电动助力转向系统，包括控制模块和转向装置，其特征在于，还包括如权利要求12所述的永磁电机，所述永磁电机与所述转向装置连接用于驱动所述转向装置。