CN105720748B

CN105720748B - 驱动装置

Info

Publication number: CN105720748B
Application number: CN201510971437.4A
Authority: CN
Inventors: 山崎雅志; 株根秀树
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2035-12-22
Also published as: JP6485032B2; JP2016119794A; US10033253B2; US20160181883A1; CN105720748A; DE102015226511B4; DE102015226511A1

Abstract

本公开涉及一种驱动装置(1)，其包括：电机(10)，该电机具有：定子(12)，在该定子上缠绕绕组线组(13)、转子(15)，其相对于定子(12)设置、和轴(16)，其与转子一体地旋转；控制器(30)，其设置在电机(10)的一个轴端上并且具有基板(31)，在该基板上实现用于控制对绕组线组的供电的电子部件(32‑37)；框架构件(20)，其面对基板(31)并且具有以接触方式支承基板(31)的基板支承器(25)；突起(26)，其从框架构件(20)朝向基板(31)凸出；以及接合器(40)，其固定地设置在基板(31)上并且具有以绑定方式接合地固持突起(26)的多个可弹性形变的棘爪。该布置减小了所述驱动装置的体积。

Description

驱动装置

技术领域

本公开总体上涉及一种具有电机和控制器的驱动装置。

背景技术

在驱动装置中，传统上通过使用螺钉将基板附接到壳体，螺钉用于将基板固定在壳体中(例如，参见专利文献的公开内容，日本专利公布No.2008-305868(专利文献1))。例如，设置成电机和控制器的组合的驱动装置可以具有控制器的基板，其通过螺钉附接到框架构件。

然而，当基板通过螺钉附接到框架构件时，必须使用诸如螺丝刀的工具，随之必然需要使用螺丝刀等的工作空间并且限制了电子部件在基板上的安装空间。结果，在将基板固定附接到框架构件的螺钉附接结构中阻碍了驱动装置的体积减小。此外，在使用螺钉将基板附接到框架构件时，需要用于将基板附接到框架构件的组装工作，这增加了工作步骤数目。

发明内容

本发明的目的在于提供一种驱动装置，其中在不使用工具的情况下能够将基板附接到框架构件。

在本公开的一个方面，一种驱动装置包括电机，该电机包括：定子，在该定子上缠绕绕组线组；转子，其相对于定子可旋转地设置；以及轴，其与转子一体地旋转。该驱动装置还包括控制器，其设置在电机的一个轴端上并且具有基板，在该基板上实现用于控制对绕组线的供电的电子部件。该驱动装置还包括框架构件，其面对基板并且具有以接触方式支承基板的基板支承器。该驱动装置还包括凸出部，其从框架构件朝向基板凸出。该驱动装置还包括接合器，其固定地设置在基板上并且具有以绑定方式接合地固持凸出部的多个可弹性形变的棘爪。

在上述配置中，在制造驱动装置时，从框架构件凸出的凸出部被按压插入到固定地设置在基板上的接合器中，并且使基板移动直至基板支承器接触基板为止。随后，多个棘爪通过弹性接触凸出部以绑定方式固持凸出部。当处于与基板支承器接触的状态的基板使接合器被凸出部接合地固持时，基板固定地附接到框架构件。

因此，在组装本公开的驱动装置时，在不使用工具的情况下将驱动装置的基板固定地附接到框架构件。当不使用工具时，不需要预留使用工具的工作空间，从而提高了对关于基板的电子部件的实现空间的限制，并且减小了驱动装置的体积。此外，减少了用于组装驱动装置的工作步骤的数目。

此外，本公开的驱动装置可以安装在小空间中，从而优选地在电动转向设备中应用和使用。

附图说明

根据下文参照附图进行的详细描述，本公开的目的、特征和优点将变得更加明显，其中：

图1是本公开的第一实施例中的驱动装置的横截面配置图；

图2是图1中的部分II的扩展视图；

图3是本公开的第一实施例中的突起和接合器的透视图；

图4是本公开的第一实施例中的驱动装置中的噪声传播路径的图示；

图5是本公开的第二实施例中的突起和接合器的横截面视图；

图6是本公开的第三实施例中的突起和接合器的横截面视图；

图7是沿图6中的箭头VII的突起和接合器的横截面视图；

图8是本公开的第四实施例中的突起和接合器的横截面视图；以及

图9是包括电动转向设备的转向系统的图示。

具体实施方式

在下文中，基于附图描述本公开的实施例中的驱动装置。在每个下述实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且不再重复相同部件的描述。

(第一实施例)

本公开的第一实施例中的驱动装置1应用于车辆的电动转向设备。电动转向设备通过将从驱动装置1输出的转向辅助转矩经由减速齿轮传送到齿柱(column)或齿条(rack)来辅助车辆的驾驶员的转向操作。

图9示出了具有电动转向设备8的转向系统100的完整配置。转向系统100包括作为部件的方向盘101、齿柱轴102、行星齿轮104、齿条轴105、轮胎106和电动转向设备8。

方向盘101连接到齿柱轴102。设置在齿柱轴102上的转矩传感器103检测从方向盘101的驾驶员操作生成的转向转矩。行星齿轮104在齿柱轴102的尖端处形成，并且行星齿轮104与齿条轴105接合。一对轮胎106经由系杆(tire rod)等设置在齿条轴105两端。

从而，当驾驶员旋转方向盘101时，连接到方向盘101的齿柱轴102也旋转。齿柱轴102的旋转移动通过行星齿轮104被转换成齿条轴105的平移移动，并且根据齿条轴105的位移量使一对轮胎106转向某一角度。

电动转向设备8设置有减速齿轮9和驱动装置1。

驱动装置1包括电机10和控制电机10所需的控制器30(即，图1中指定为“ECU”)。电机10和控制器30二者组合为一体。

电动转向设备8基于从转矩传感器103获得的转向转矩和来自控制器局域网(CAN)(未示出)的关于车辆速度等的信号从用于辅助方向盘101的转向的电机输出辅助转矩，并且经由减速齿轮9将转矩传送到齿柱轴102。

(驱动装置)

参照图1描述驱动装置1的配置。

驱动装置1设置有电机10、框架构件20、突起26、控制器30、接合器40、盖构件90等。这些部件组合为一体。在下文中，电机10的轴的方向可以被简单地称为“轴向”，并且电机10的半径的方向可以被简单地称为“径向”。

电机10是例如三相交流电机，并且设置有电机壳体11、定子、两个系统的绕组线组13、转子15、轴16等。

电机壳体11形成为例如金属(例如，铝)的具有底部的圆柱形，并且包括圆柱部分111和设置在圆柱部分111的控制器30的相对端的底部112。基本上在底部112的中心处钻出轴孔113，并且轴承(未示出)设置在轴孔113中。

在本实施例中，框架构件20与电机壳体11一起用作电机10的壳体。框架构件20由例如热传导金属(例如，铝)制成，并且被布置成覆盖电机壳体11的开口。基本上在框架构件20的中心处钻出轴孔21，并且轴承(未示出)设置在轴孔21中。此外，在框架构件20上钻出框架构件的电机线插入孔22。

电机壳体11和框架构件20分别具有多个固定部分115和23，其以一一对应的方式沿着电机10的半径向外凸出。在固定部分115上钻出螺孔116，并且在固定部分23上钻出通孔231。

当螺钉19被插入到通孔231中并且被旋拧到螺孔116中时，电机壳体11和框架构件20彼此固定接合。

在本实施例中，电机壳体11和框架构件20经由固定部分115和23中的每个上的接触表面电连接。当螺钉19传导时，经由螺钉19建立电机壳体11和框架构件20之间的电连接。

定子12固定地设置在电机壳体11内部，在其上缠绕两个系统的绕组线组13。每个绕组线组13形成三相电路的线圈，并且电机线17从每相的线圈延伸。通过框架构件20的基板的电机线插入孔22朝向控制器30取出电机线17。

转子15沿径向相对于定子12设置在内部，并且与定子12共轴定位。

轴16固定地设置在转子15的轴心处。此外，轴16通过电机壳体11的底部上的轴承和框架构件20上的轴承的支承可旋转地设置。

轴16的一端161插入到电机壳体11的底部112上的轴孔113中，并且凸出到电机壳体11的外部。连接到电动转向设备8的减速齿轮9的轴16的输出端设置在轴16的一端161上。

磁体(未示出)固持在轴16的另一端162上。当轴16的另一端162被插入到框架构件20的轴孔21中时，磁体面对控制器30。

本实施例的框架构件20不仅具有布置成覆盖电机壳体11的开口的框架体24，而还具有基板支承器25，框架体24和基板支承器25是一体的。

基板支承器25从框架体24的面对基板的表面241朝向基板31凸出，表面241面对控制器30的基板31。作为基板支承器25的凸出端的端表面251以支承方式接触基板31。

通过基板支承器25的凸出高度，在基板31和框架体24之间限定空间。基板支承器25的数目可以是一个，或者是多于两个，只要基板支承器25能够支承基板31即可。

作为“凸出部”的突起26具有例如矩形柱形状，并且从基板支承器25的端表面251朝向基板31凸出。

本实施例中的突起26与框架构件20一体地形成。突起26可以绕轴16(即，轴16的轴线)均匀地布置在面对框架体24的表面241的基板上的若干位置处。

控制器30设置有基板31，在其上安装有多种电子部件。

基板31是例如印刷电路板，并且相对于电机10的轴向垂直定位以面对框架构件20。基板31的两个主要表面中的一个被指定为第一主表面311，其面对框架构件20。基板31的两个主要表面中的另一个被指定为第二主表面312。

基板31的第一主表面311具有安装在主表面311上的用作分别对应于两个系统的绕组线组13的两个逆变器的多个开关元件32(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))、用于检测转子15的位置的传感器33、基于指令值等向开关元件32输出驱动信号的集成电路34等。

传感器33面对固持在轴16的另一端162上的磁体。开关元件32和集成电路34经由散热胶(未示出)以可散热的方式接触框架构件20。就是说，本实施例的框架构件20除了用作框架之外还用作散热器。

基板31的第二主表面312具有安装在第二主表面312上的基于转子15的位置等计算表示供给每个绕组线组13的电力的指令值的微计算机35、通过存储电荷辅助对逆变器的电力供给的电容器36、与电容器36一起用作滤波器电路以减少噪声的扼流圈37等。本实施例的扼流圈是正常模式线圈。

在本实施例中，这些电子部件32-37安装在一个基板31上。因此，较之在控制器30中具有两个或更多个基板31，减少了部件数目，并且同时实现了电机10的体积减小。

在与朝向控制器30延伸的电机线17对应的位置处在基板31上钻出基板314的电机线插入孔。电机线17被插入到基板314的电机线插入孔中，并且电连接到基板31。

此外，基板31的第二主表面312具有接合器40，其捏住或绑定固定设置在基板31上的突起26。后面提及了接合器40的细节。接合器40接合地固持突起26用于在支承器25上固定地支承基板31。

盖构件90包括覆盖基板31的一个面(即，第二主表面312)的盖体91，以及从盖体91凸出(即，相对于电机10和两个信号连接器(未示出)远离地凸出)的供电连接器92。盖体91和供电连接器92一体地形成。

盖体91的端部912被插入到通道中，或者插入到在框架体24的面对基板的表面241上形成的凹槽242中，并且通过粘合剂等固定地附接。

供电连接器92具有连接到基板31的供电连接器端子94，并且端子94可连接到与电池连接的束线(未示出)。控制器30通过将供电连接器端子94电连接到基板31而连接到电池。

(基板的固定)

参照图2和3描述作为本实施例的一个特征的基板31的固定结构。图2是扩展方式的多个突起26中的一个和接合器40的横截面视图。图3是突起26和接合器40的透视图。

通过使用接合器40将基板31固定到框架部件20。在下文中，描述了接合器40的配置。

接合器40由传导金属等制成，并且具有一对固定部41、凸起部42和一对棘爪43。

该对固定部41通过焊接到基板31而被固定。此外，该对固定部41连接到在基板31上暴露的配线38，并且配线38连接到地线。就是说，接合器40连接到地线。

凸起部42具有方形U形状，并且凸起部42和基板31在该对固定部41之间的位置处限定空间。其中插入框架构件20的突起26的突起插入孔44在凸起部42上形成。

分别从凸起部42延伸的该对棘爪43彼此面对并且延伸远离基板31，突起插入孔44置于该对棘爪43之间。

尽管该对棘爪43通过弹性接触突起26从两侧捏住或绑定突起26，但是图3中所示的凸起部42的一部分(即，两个外围部分45)从不同的侧支撑突起26。

接合器40通过金属板的金属加工(即，切割工艺和弯曲工艺)形成，其是可弹性弯曲的。例如，通过对金属板进行H形切割，并且通过使切割部分弯曲，提供了该对棘爪43和其间的突起插入孔44，并且通过使金属板的两端弯曲成曲柄形状来形成该对固定部41和凸起部42。

当基板31固定到框架构件20，同时将突起26按压到固定到基板31的接合器40中时，基板31被按压到框架构件20，直到基板31接触基板支承器25的端表面251为止。

在突起26被按压以装配到接合器40中之前，该对棘爪43之间的沿该对棘爪43的布置方向的间隙空间小于突起26的直径。

当突起26被按压装配在接合器40中时，突起26被插入到基板31上的突起插入孔315中，并且随后被整齐插入到接合器40上的插入孔44中，并且随后被插入到该对棘爪43之间的间隙中。通过这种方式，该对棘爪43通过接收来自突起26的压力而弹性形变，随后从两侧通过其自身的弹力弹性地绑定突起26。通过这种方式，接合器40和突起26固定地连接。因而，基板31经由接合器40牢固地固定到框架构件20。

(本公开的效果)

下文描述了本实施例中的驱动装置1的效果。

(1)本实施例中的驱动装置包括电机，该电机包括：定子，在该定子上缠绕绕组线组；转子，其相对于定子可旋转地设置；以及轴，其与转子一体地旋转。该驱动装置还包括控制器，其设置在电机的一个轴端上并且具有基板，在该基板上实现用于控制对绕组线的供电的电子部件。该驱动装置还包括框架构件，其面对基板并且具有以接触方式支承基板的基板支承器。该驱动装置还包括凸出部，其从框架构件朝向基板凸出。该驱动装置还包括接合器，其固定地设置在基板上并且具有以绑定方式接合地固持凸出部的多个可弹性形变的棘爪。

当制造驱动装置1时，如上文所述在将从框架构件20凸出的突起26按压到固定到基板31的接合器40中时，基板31被按压到框架构件20，直到基板31接触基板支承器25为止。通过该方式，多个棘爪43通过弹性接触突起26绑定或捏住突起26。当在基板31接触基板支承器25的支承状态下突起26通过接合器40接合时，基板31固定到框架构件20。

因此，在本实施例中，驱动装置1设置有以下特征(即，其中使用的基板31可以在不使用工具的情况下固定到框架构件20)。

由于不需要预留用于运用工具的工作空间，因此基板31上的电子部件32-37的安装空间不受限制，从而使得能够减小控制器30和驱动装置1的体积。此外，减少了制造驱动装置1的组装工作。

此外，驱动装置1可安装在小的空间中，并且驱动装置1可以优选地应用于电动转向设备。

(2)在本实施例中，接合器40设置在基板31的一个面上(即，面对远离框架构件20的方向的第二主表面312)。此外，突起26从基板支承器25凸出，被插入到在基板31上钻出的突起插入孔315中，并且被接合器40绑定或夹住。

根据以上配置，基板31绑定在基板支承器25和接合器40之间，从而稳定地固定基板31。

(3)在本实施例的驱动装置1中，通过转子15的旋转、通过开关元件32的开关等生成了噪声。这里，参照图4描述驱动装置1中生成的噪声。

图4是其中组合驱动装置1的示意图和横截面视图的图示，其示出了连接到两个系统的绕组线组13中的一个系统的电子部件。在图4中，从图中省略了连接电子部件和绕组线组13的线。

如图4中所示，建立六个开关元件321-326的桥接，以用作逆变器320。逆变器320经由地线Lg连接到电池109的负电极。电容器36在逆变器320的输入侧并联连接，并且扼流圈37连接在电池109和电容器36的正电极之间的位置。

在图4中，虚线示出了驱动装置1中生成的噪声的传播路径。噪声可以通过转子15和定子12之间的杂散电容C11或者通过基板31和框架构件20之间的杂散电容C12传播到电机壳体11，并且作为共模噪声经由车体的地被进一步传播到电池109。此外，当驱动装置1中生成的噪声被传播到驱动装置1外部(例如，车体等)时，噪声可能进一步传播到车辆无线电装置的天线，并且可能阻塞无线电节目的接收。

因此，在本实施例中，接合器40由传导材料制成，并且连接到基板31上的地线Lg，并且框架构件20经由接合器40连接到地线Lg。

根据该配置，上述杂散电容C11和C12电连接到地线Lg。因此，驱动装置1中生成的噪声转为正常模式噪声，并且可以通过由电容器36和扼流圈37形成的滤波器电路减少。

因此，在本实施例中，减少了共模噪声，从而简化或消除关于共模噪声的对应措施。此外，由于经由框架构件20从驱动装置1溢出的噪声减少，因此从驱动装置1溢出的噪声所引起的无线电噪声减少。

(第二实施例)

基于图5描述本公开的第二实施例的驱动装置。图5对应于第一实施例的图2。

在第一实施例中，突起26是框架构件20的一部分(即，突起26和框架构件20一体地形成)。

在第二实施例中，突起260和框架构件20分别具有分立的本体。例如，第二实施例中的突起260通过装配在框架构件20的基板支承器25上钻出的槽252中固定到基板支承器25。

此外，在第二实施例中，在突起26的侧表面267上开出缺口或凹入部263，并且接合器40的棘爪43接合凹入部263。因此，防止突起260从接合器40脱落。因此，基板31更牢靠地固定到框架构件20。

此外，突起260和框架构件20被设置为分离的构件，从而使得更易于在突起260的侧表面267上形成凹入部263。还实现了第一实施例中描述的效果。

凹入部263可以形成在整个侧表面267上，或者可以形成在一部分侧表面267上(例如，可以形成在与每个棘爪43对应的位置)。

(第三实施例)

基于图6和7描述本公开的第三实施例的驱动装置。图6对应于第一实施例的图2。

第三实施例的接合器60具有一对固定部61、凸起部62和一对棘爪63。

该对固定部61分别包括两个按压装配端610。按压装配端610从凸起部62延伸以装配到基板31上的孔中，并且具有通孔613，其实现按压装配端610自身的弹性形变。凸起部62和该对棘爪63的配置与第一实施例中的配置相同。

在基板31上，钻出通孔39，其具有在通孔39内部形成的金属镀覆392，其不同于第一实施例的配线38。接合器60的按压装配端610被按压装配到通孔39中。

此外，在第三实施例中，在基板支承器25的端表面251上形成容纳凹槽253。容纳凹槽253具有朝向电机10压下的凹入形状。容纳凹槽253容纳接合器60的按压装配端610。

突起27从容纳凹槽253的底部朝向基板31凸出，并且被该对棘爪63捏住或绑定。

在第三实施例中，接合器60通过按压装配连接到基板31，不需要焊接工作。因此，进一步减少了制造驱动装置1时的组装工作。还实现了第一实施例中描述的效果。

(第四实施例)

基于图8描述本公开的第四实施例中的驱动装置。图8对应于第一实施例的图2。

在第四实施例中，基板支承器25具有从端表面251朝向电机10凹进的空腔255。突起29设置在基板支承器25的空腔255内部。突起29从空腔255的底部朝向基板31凸出。

第四实施例的接合器70固定到基板31的第一主表面311，并且容纳在基板支承器25的空腔255中。

此外，接合器70具有一对固定部71、凸起部72和一对棘爪73。该对棘爪73跨越棘爪73之间的凸起部72的插入孔彼此面对，并且从凸起部72朝向基板31延伸。就是说，该对棘爪73朝向凸起部72的内部空间延伸。该对固定部71和凸起部72的配置与第一实施例中的配置相同。

不同于第一实施例，在基板31上没有钻出突起插入孔。突起29被按压装配在接合器70中而非插入到基板31中。突起29的端表面291面对基板31，具有预留用于基板31的间隙，如图8中所示的那样。

在第四实施例中，不需要用于在基板31上钻出突起插入孔的处理。此外，在按压装配突起29时，接合器70接收朝向基板31按压接合器70的下压力，这将接合器70牢固地固持在基板31上，而不会引起接合器80从基板31的脱落或分离。此外，还实现了第一实施例中的除了项(2)以外的效果。

(其他实施例)

尽管参照附图结合其优选实施例描述了本公开，但是应注意，各种改变和修改对于本领域技术人员将是明显的。

(a)上述实施例中的接合器40、60和70的结构仅是示例，并且本公开的接合器不限于这样的配置，只要接合器具有用于以可弹性形变的方式固持或绑定突起26的棘爪即可。例如，多个棘爪43、63和73可以被设置成分离的部件。此外，棘爪43、63和73的数目可以是三个或更多个。

(b)在其他实施例的驱动装置中，突起26、27、29和260与接合器40、60和70的组合可以是至少一个。

此外，在其他实施例中，每个实施例的突起26、27、29和260的配置可以混合，并且每个实施例的接合器40、60和70的配置可以混合。例如，第三和第四实施例的突起27和29可以按照与第二实施例的突起260相同的方式配置。此外，第三实施例的接合器60可以固定到基板31的第一主表面311，如同第四实施例的接合器70。

(c)在其他实施例中，接合器40、60和70不需要连接到地线Lg，并且框架构件20不需要经由接合器40、60和70导通到地线Lg。

(d)以上实施例中的框架构件20具有凸出形状的基板支承器25。然而，在其他实施例中，框架构件20不需要具有凸出形状的基板支承器25，并且框架体24可以通过以接触方式支承基板31而用作“基板支承器”。

(e)如上述实施例中所述，本公开的框架构件可以被设置为电机10的壳体的一部分，或者可以被设置为不同电机10的壳体的部件。

(f)在上述实施例中，电机10是三相交流电机。在其他实施例中，电机10可以是具有电刷的直流电机，或者可以是四相或更多相的多相电机。此外，绕组线组13的系统的数目不一定是两个(即，可以是三个或更多个或者可以是一个)。

(g)在上述实施例中，驱动装置1被应用于电动转向设备。在其他实施例中，驱动装置1可以应用于除了电动转向设备之外的设备。

这些改变、修改和概述的方案应被理解为在所附权利要求限定的本公开的范围内。

Claims

1.一种驱动装置，包括：

电机(10)，包括：

定子(12)，在所述定子上缠绕绕组线组(13)，

转子(15)，相对于所述定子(12)可旋转地设置，以及

轴(16)，与所述转子一体地旋转；

控制器(30)，设置在所述电机(10)的一个轴端上并且具有基板(31)，在所述基板上实现用于控制对所述绕组线组的供电的电子部件(32-37)；

框架构件(20)，面对所述基板(31)并且具有以接触方式支承所述基板(31)的基板支承器(25)；

凸出部(26，27，29，260)，从所述框架构件(20)朝向所述基板(31)凸出；以及

接合器(40，60，70)，固定地设置在所述基板(31)上并且具有以绑定方式接合地固持所述凸出部(26，27，29，260)的多个可弹性形变的棘爪(43，63，73)，其中，

所述基板支承器具有空腔(255)，所述空腔具有在所述空腔内部形成的凸出部(29)，以及

所述接合器(70)设置在所述基板的一个表面(311)上，所述一个表面面对所述框架构件，并且所述接合器容纳在所述空腔(255)中。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其中

所述接合器由传导材料制成并且连接到设置在所述基板上的地线(Lg)，以及

所述框架构件经由所述接合器导通到所述地线。

3.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中

所述凸出部(260)的侧面(267)具有在所述侧面上形成的凹入部(263)以与所述棘爪接合。

4.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中

所述接合器(40)设置在面对所述框架构件的表面的相对表面(312)上，以及

所述凸出部(26，27，260)从所述基板支承器凸出，穿过在所述基板上钻出的孔(315)，并且以绑定的方式被所述接合器固持。

5.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中

所述接合器(60)被按压装配到所述基板以建立与所述基板的连接。

6.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中

所述接合器(40，70)被焊接到所述基板。

7.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中

所述凸出部(260)具有与所述框架构件分离的本体。