CN105827030B - 用于车辆的动力转向设备的电动马达 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的动力转向设备的电动马达。第一框架端(15)的第一端接触部(41)与定子芯(13)的一个端面(38)相接触。第二框架端(16)的第二端接触部(42)与定子芯(13)的另一端面(39)相接触并且包括内管状部(43)和固定部(44)，其中，内管状部(43)与定子芯(13)的另一端面(39)相接触，固定部(44)从内管状部(43)径向向外突出并且与另一端面(39)相接触。贯穿螺栓(17)旋拧至固定部(44)中。一个端面(38)的外径(D2)小于第一端接触部(41)的相对表面(45)的外径(D1)。内管状部(43)的相对表面(46)的外径(D3)小于另一端面(39)的外径(D2)。定子芯(13)的轭部(24)包括释放槽(49)，贯穿螺栓(17)的一部分配装至该释放槽(49)中。

Description

用于车辆的动力转向设备的电动马达

技术领域

本公开涉及一种电动马达，该电动马达用作车辆的动力转向设备的驱动源。

背景技术

例如，JP2014-107916A公开了一种电动马达，在该电动马达中，定子芯轴向地保持在两个框架端之间。这些框架端通过固定元件，比如螺栓，固定在一起以省去覆盖定子芯的外侧的壳体。通过省去壳体，可以有利地减少部件的数量和组装步骤的数量。

在上述电动马达用作车辆的动力转向设备的驱动源的情况下，可以不需要根据电动马达在车辆中的安装位置来提供完全的防水功能。因此，期望通过省略防水功能而使电动马达的结构简化进而以更低的成本来制造电动马达。然而，尽管可以不需要防水功能，但却需要具有防滴落功能以在水例如由于结露而附着至电动马达的情况下限制水侵入至电动马达的内部中。

在JP2014-107916A的电动马达中，可以通过使形成在框架端中的孔简单地闭合而显著地限制水侵入至电动马达的内部中。然而，框架端配装至定子芯的外侧。因此，在电动马达以下述方式安装在车辆中的情况下，水倾向于积聚在定子芯与位于在重力方向上的下侧的下框架端的配装部之间的拐角处：电动马达的可旋转轴的轴线沿平行于重力方向或相对于重力方向略微倾斜的方向延伸。因此，当由温度变化引起的部件的膨胀和收缩反复发生时，尽管水不会立即渗透至电动马达的内部中，但水会通过电动马达的相邻的两个部件之间的分界而不利地渗透至电动马达的内部中。

为了解决上述缺点，本申请的发明人已提出在将电动马达安装至车辆时为位于在重力方向上的下侧处的下框架端提供一种管状部，该管状部具有比定子芯的最大外径更小的最大外径并且与定子芯相接触。以这种方式，沿着定子芯的外壁表面流动的水不太可能积聚在定子芯与管状部之间的拐角处。然而，下框架端与定子芯之间的接触位置(管状部)从螺栓的在下框架端处的固定位置径向向内移位。由此，框架端可以通过螺栓的轴向力而折曲(或卷曲)，使得在框架端与定子芯之间形成间隙，并且水可能会通过间隙进入电动马达的内部。

发明内容

鉴于上述缺点而提出本公开。因而，本公开的目的在于提供一种电动马达，该电动马达具有相对简单的结构并且能够使侵入至电动马达的内部中的水量减小或减至最小。根据本公开，提供了一种用于车辆的动力转向设备的电动马达，该电动马达包括可旋转轴、转子、定子芯、多个线圈、第一框架端、第二框架端和固定元件。转子固定至可旋转轴。定子芯成形为管状形式并且设置在转子的径向外侧。线圈安装至定子芯的内周缘部的多个狭槽。第一框架端设置在定子芯的一个轴向侧并且与定子芯的外周缘部的一个端面相接触。第一框架端以可旋转的方式支承可旋转轴的一个端部。第二框架端设置在定子芯的另一轴向侧并且与定子芯的外周缘部的与所述一个端面轴向相反的另一端面相接触，以将定子芯保持在第一框架端与第二框架端之间。第二框架端设置在定子芯的另一轴向侧并且与定子芯的外周缘部的另一端面相接触，以将定子芯保持在第一框架端与第二框架端之间。第二框架端以可旋转的方式支承可旋转轴的另一端部。固定元件将第一框架端与第二框架端固定在一起。电动马达用作动力转向设备的驱动源并且以下述方式安装至车辆：可旋转轴的所述另一端部在重力方向上设置在可旋转轴的所述一个端部的下侧，并且定子芯的位于径向外侧处的外壁表面暴露于电动马达的外部。第一框架端的与所述一个端面相接触的端部被限定为第一端接触部。第二框架端的与所述另一端面相接触的端部被限定为第二端接触部。第二端接触部包括内管状部和固定部，其中，该内管状部与所述另一端面相接触，该固定部从内管状部径向向外突出并且与所述另一端面相接触。固定元件与固定部接合。所述一个端面的最大外径小于第一相对表面的最大外径，该第一相对表面为第一端接触部的与定子芯相对的相对表面。第二相对表面的最大外径小于所述另一端面的最大外径，该第二相对表面为内管状部的与定子芯相对的相对表面。定子芯的外周缘部包括径向向内凹入的释放槽。固定元件设置成使得固定元件的径向位于设置有定子芯的一侧上的至少一部分配装至释放槽中。

附图说明

本文中所描述的附图仅出于图示目的而并非旨在以任何方式限制本公开内容的范围。

图1为示出了下述车辆的动力转向设备的示意图：该车辆具有作为动力转向设备的驱动源的根据本公开的第一实施方式的电动马达；

图2为示意性地示出了图1的电动马达的纵向截面的截面图；

图3为沿着图2中的线III-III截取的截面图；

图4为沿着图2中的线IV-IV截取的截面图；

图5为沿着图4中的线V-V截取的截面图；

图6为示出了图5中的区域VI的局部放大视图；

图7为示意性地示出了根据本公开的第二实施方式的电动马达的纵向截面的截面图；

图8为示意性地示出了根据本公开的第三实施方式的电动马达的纵向截面的截面图；

图9为示意性地示出了根据本公开的第四实施方式的电动马达的纵向截面的截面图；

图10为沿着图9中的线X-X截取的截面图；

图11为沿着图10中的线XI-XI截取的截面图；

图12为图11中的区域XII的局部放大视图；以及

图13为示意性地示出了根据本公开的另一实施方式的电动马达的纵向截面的截面图。

具体实施方式

将参照附图来描述本公开的各种实施方式。在各实施方式的以下讨论中，相似的部件将用相同的附图标记来表示并且出于简洁起见将不过多地描述。

(第一实施方式)

本公开的第一实施方式的电动马达用作图1中示出的车辆的动力转向设备97的驱动源。动力转向设备97设置在转向系统90中。转向系统90为下述系统：驱动车轮91以改变车辆的行进方向。转向系统90包括方向盘92、转向轴93、齿条小齿轮机构94和横拉杆95。从方向盘92传递至转向轴93的旋转运动通过齿条小齿轮机构94转换成线性运动并且随后传导至车轮91以改变车轮91的取向。动力转向设备97为辅助车辆的驾驶员的转向操作的设备。

动力转向设备97包括电动马达(在下文中简称为马达)10、减速装置98和电子控制单元(ECU)99。减速装置98使从马达10传递的旋转的速度减小并且将减小速度的旋转传递至转向轴93。电子控制单元99用作控制马达10的驱动操作的控制器。马达10为无壳马达——在该无壳马达中，定子芯13通过分别设置在定子芯13的两个轴向侧上的两个框架端15、16来保持并且省去覆盖定子芯13的外侧的壳体。

首先，将参照图2和图3来描述马达10的整体结构。图2示出了定向成与在马达10于车辆中的下述安装状态下的马达10的取向一致的马达10：其中，安装有马达10的车辆放置在与垂直于重力方向的水平平面平行的平面上。

如图2和图3中示出的，马达10包括可旋转轴11、转子12、定子芯13、多个线圈14、第一框架端15、第二框架端16和多个贯穿螺栓(用作固定元件)17。

可旋转轴11的一个端部18和另一个端部(在下文中被称为另一端部)19设置成使得在安装有马达10的车辆放置于与水平平面平行的平面上的状态下另一端部19在重力方向上设置在一个端部18的下侧。在本实施方式中，可旋转轴11的轴线AX与重力方向平行。在另一端部19中形成有接头21。

转子12包括转子芯22和多个磁极(永磁体)23。转子芯22通过例如压配而固定至可旋转轴11。磁极23沿周向方向一个接一个地放置在转子芯22的径向外侧。可旋转轴11与转子12一体地旋转。上述类型的转子12已知为内转子类型。

定子芯13成形为管状形式并且设置在转子12的径向外侧。定子芯13的外周缘部形成轭部24，该轭部24成形为管状形式。定子芯13的内周缘部形成多个齿部25，所述多个齿部25从轭部24径向向内突出并且沿周向方向一个接一个地布置。在齿部25中的每周向相邻的两个齿部之间形成有狭槽26。定子芯13的位于定子芯13的径向外侧处的外壁表面35暴露于马达10的外部。在本实施方式中，定子芯13通过将多个金属片材沿轴向方向堆叠而形成。在图2中，出于简洁起见，定子芯13表示为一件式构件。

线圈14安装至定子芯13的内周缘部的狭槽26。在本实施方式中，线圈14包括三相线圈，即U相线圈、V相线圈和W相线圈。在图3中，出于简洁起见未示出线圈14，并且在图3中仅示出了U相线圈中的电流的流动方向。

第一框架端15设置在定子芯13的一个轴向侧并且与定子芯13的轭部24的一个端面38相接触。第一框架端15通过轴承27以可旋转的方式支承可旋转轴11的一个端部18。在本实施方式中，第一框架端15包括基部28和突出部29。基部28成形为圆盘形式，并且轴承27安装在基部28的中央部中。突出部29成形为管状形式并且从基部28朝向定子芯13轴向地突出。突出部29的远端部与一个端面38相接触。

第二框架端16设置在定子芯13的另一轴向侧上并且与轭部24的另一个端面(在下文中被称为另一端面)39相接触，另一个端面39与轭部24的一个端面38轴向地相反。此外，第二框架端16与第一框架端15相配合以将定子芯13保持在第二框架端16与第一框架端15之间。第二框架端16通过轴承31以可旋转的方式支承可旋转轴11的另一端部19。在本实施方式中，第二框架端16包括基部32和突出部33。基部32成形为圆盘形式，并且轴承31安装在基部32的中央部中。突出部33成形为管状形式并且从基部32朝向定子芯13轴向地突出。突出部33的远端部与另一端面39相接触。

贯穿螺栓17将第一框架端15与第二框架端16固定在一起。在本实施方式中，贯穿螺栓17的数量例如为两个，并且这两个贯穿螺栓17分别设置在两个周向位置处。

在以上述方式构造的马达10中，当电流依次传导通过三相线圈时，产生旋转磁场。转子12由旋转磁场吸引并且由此旋转。

接下来，将参照图2至图6来描述马达10的特征结构。在以下讨论中，第一框架端15的与定子芯13的一个端面38相接触的端部(更具体地，突出部29的端部)将被称为第一端接触部41。此外，第二框架端16的与定子芯13的另一端面39相接触的端部(更具体地，突出部33的端部)将被称为第二端接触部42。

如图2中示出的，第二端接触部42包括内管状部43和多个(在这种情况下为两个)固定部44。内管状部43与另一端面39相接触。每个固定部44从内管状部43径向向外突出并且与另一端面39相接触。每个贯穿螺栓17旋拧至固定部44中的对应的一个固定部中并且由此与固定部44中的对应的一个固定部接合。

如图2和图5中示出的，一个端面38的最大外径和另一端面39的最大外径与定子芯13的最大外径D2相同。一个端面38的最大外径D2小于第一端接触部41的与定子芯13相对的相对表面45的最大外径D1。相对表面45用作本公开的第一相对表面。由此，在马达10安装至车辆的状态下，第一端接触部41的外径和定子芯13的外径按照这种顺序朝向在重力方向上的下侧依次减小。

此外，内管状部43的与定子芯13相对的相对表面46的最大外径D3小于另一端面39的最大外径D2。相对表面46用作本公开的第二相对表面。由此，在马达10安装至车辆的状态下，定子芯13的外径和内管状部43的外径按照这种顺序朝向在重力方向上的下侧依次减小。

如图3、图5和图6中示出的，一个端面38的外周边缘(径向外边缘)沿着一个端面38的整个周向范围位于相对表面45的外周边缘(径向外边缘)的径向内侧。以这种方式，相对表面45的暴露于外部的暴露部分沿着相对表面45的暴露部分的整个周向范围指向在重力方向上的下侧。即，在第一端接触部41与定子芯13之间的阶梯状表面47沿着阶梯状表面47的整个周向范围指向在重力方向上的下侧。

如图4、图5和图6中示出的，相对表面46的外周边缘(径向外缘)沿着相对表面46的整个周向范围位于另一端面39的外周边缘(径向外边缘)的径向内侧。以这种方式，相对表面46的暴露于外部的暴露部分沿着相对表面46的暴露部分的整个周向范围指向在重力方向上的下侧。即，位于定子芯13与内管状部43之间的阶梯状表面48沿着阶梯状表面48的整个周向范围指向在重力方向上的下侧。

在本实施方式中，定子芯13的外壁表面35为圆柱形表面。此外，第一端接触部41的位于第一端接触部41的径向外侧处的外壁表面36为圆柱形表面，并且内管状部43的位于内管状部43的径向外侧处的外壁表面37也为圆柱形表面。外壁表面35、36、37彼此同轴。

如图2和图4中示出的，定子芯13的轭部24包括多个(在这种情况下为两个)释放槽49，每个释放槽49径向向内凹入。每个释放槽49为从定子芯13的一个端面沿轴向方向线性地延伸至另一端面的槽。每个贯穿螺栓17设置成使得贯穿螺栓17的沿径向位于设置有定子芯13的一侧上的至少一部分配装至对应的释放槽49中。

现在，将描述本实施方式的马达10的优势。

如以上所讨论的，在第一实施方式中，马达10为车辆的动力转向设备97的驱动源。马达10以下述方式安装至车辆：可旋转轴11的另一端部19在重力方向上设置在可旋转轴11的一个端部18的下侧并且定子芯13的外壁表面35暴露于马达10的外部。第二端接触部42包括内管状部43和固定部44。内管状部43与定子芯13的另一端面39相接触。每个固定部44从内管状部43径向向外突出并且与另一端面39相接触。每个贯穿螺栓17旋拧至固定部44中的对应的一个固定部中。一个端面38的最大外径D2小于相对表面45的最大外径D1。相对表面46的最大外径D3小于另一端面39的最大外径D2。定子芯13的轭部24包括释放槽49，每个释放槽49径向向内凹入。每个贯穿螺栓17设置成使得贯穿螺栓17的径向位于设置有定子芯13的一侧上的至少一部分配装至对应的释放槽49中。

如以上所讨论的，当部件布置成使得在将马达安装至车辆时，部件的外径从上侧朝向下侧依次减小时，水不太可能积聚在介于上侧部件与下侧部件之间的拐角处。具体地，当相对表面45的最大外径和一个端面38的最大外径按照这种顺序依次减小时，水不太可能积聚在介于第一端接触部41与定子芯13之间的拐角处。此外，当另一端面39的最大外径和相对表面46的最大外径按照这种顺序依次减小时，水不太可能积聚在介于定子芯13与内管状部43之间的拐角处。如在图6中用箭头A、B所表示的，水向下落下。

当内管状部43的外径减小时，第二框架端16与定子芯13在该处彼此相接触的接触位置朝向径向内侧移位。然而，在本实施方式中，释放槽49形成在定子芯13中，并且每个贯穿螺栓17的一部分配装至对应的释放槽49中。因此，第二框架端16的固定位置可以径向地设置成更靠近第二框架端16与定子芯13之间的接触位置(内管状部43)。因此，可以限制通过施加贯穿通孔17的轴向力而由第二框架端16的折曲引起的在内管状部43与定子芯13之间的间隙的生成。

此外，在每个框架端15、16与定子芯13之间没有形成特定的密封结构(专用的密封结构)。

因此，根据第一实施方式，结构是简单的并且可以限制水侵入至马达10的内部中。

此外，根据第一实施方式，一个端面38的外周边缘沿着一个端面38的整个周向范围位于相对表面45的外周边缘的径向内侧。以这种方式，第一端接触部41与定子芯13之间的阶梯状表面47沿着阶梯状表面47的整个周向范围指向在重力方向上的下侧。因而，水不太可能积聚在介于第一端接触部41与定子芯13之间的拐角中。由此，能够进一步减小侵入至马达10的内部中的水量。

此外，根据第一实施方式，相对表面46的外周边缘沿着相对表面46的整个周向范围位于另一端面39的外周边缘的径向内侧。以这种方式，定子芯13与内管状部43之间的阶梯状表面48沿着阶梯状表面48的整个周向范围指向在重力方向上的下侧。因而，水不太可能积聚在介于定子芯13与第二端接触部42之间的拐角中。由此，能够进一步减小侵入至马达10的内部中的水量。

(第二实施方式)

在本公开的第二实施方式中，如图7中示出的，轭部51的位于第一框架端15侧的一个端部的径向外侧部轴向地设置在轭部51的一个端部的径向内侧部的第二框架端16侧上并且由此形成阶梯状部52。第一端接触部41配装至阶梯状部52。如以上所讨论的，通过将第一端接触部41配装至阶梯状部52，可以将第一框架端15与定子芯13在径向方向上相对于彼此有效地定位。

此外，轭部51的位于第二框架端16侧的另一端部的径向外侧部轴向地设置在轭部51的另一端部的径向内侧部的第一框架端15侧并且由此形成阶梯状部53。第二端接触部42配装至阶梯状部53。如以上所讨论的，通过将第二端接触部42配装至阶梯状部53，可以将第二框架端16与定子芯13在径向方向上相对于彼此有效地定位，同时使内管状部43的尺寸小于定子芯13的尺寸。

(第三实施方式)

在本公开的第三实施方式中，如图8中示出的，内管状部55的外壁表面56为渐缩表面。即，第二框架端16的突出部57成形为使得突出部57的在径向方向上测量的壁厚度从突出部57的远端部向近端部增大。因此，确保了突出部57的所需刚度。

(第四实施方式)

在本公开的第四实施方式中，如图9至图12中示出的，第二端接触部61包括内管状部43、固定部44、外壁部(也被称为外管状部)62、周向槽63和多个排放孔64、65(更具体地，在这种情况下为两个排放孔64和两个排放孔65)。外壁部62配装至定子芯13的外侧。周向槽63径向位于内管状部43与外壁部62之间。排放孔64、65中的每一者以下述方式从周向槽63径向向外延伸：排放孔64、65径向延伸通过外壁部62并且连接在周向槽63与位于马达10的外部处的外部空间之间。每个排放孔64周向地设置成与固定部44中的对应的一个固定部相邻。每个排放孔65设置在介于固定部44中的周向相邻的两个固定部之间的周向中央位置处或围绕介于固定部44中的周向相邻的两个固定部之间的周向中央位置而设置。

沿着定子芯13的外壁表面35向下流动的水通过形成在定子芯13与外壁部62之间的间隙进入周向槽63。然而，在马达10安装至车辆的状态下，另一端面39的外径和相对表面46的外径按照这种顺序朝向在重力方向上的下侧依次减小。因此，水不太可能积聚在介于定子芯13与内管状部43之间的拐角中。此外，进入周向槽63的水通过排放孔64、65排放至外部空间，如在图12中用箭头C所表示的。因而，根据第四实施方式，定子芯13和第二框架端16通过定子芯13与外壁部62之间的接合而在径向方向上相对于彼此有利地定位，同时使侵入马达10的内部中的水量减小或减至最小。

(其他实施方式)

在本公开的另一实施方式中，马达不需要安装成使得可旋转轴与重力方向平行。即，仅需要在可旋转轴的轴线横过与重力方向垂直的水平线(或水平平面)的状态下将马达安装至车辆，并且由此可旋转轴的位于第二框架端侧的端部在重力方向上位于可旋转轴的位于第一框架端侧的端部的下侧。例如，如图13中示出的，马达10可以安装至车辆使得可旋转轴11的轴线相对于重力方向倾斜。即使利用这种结构，水不太可能积聚在介于每个端接触部与定子芯之间的拐角处。

在本公开的另一实施方式中，磁极中的至少一个磁极(或所有磁极)和转子芯可以由转子中的共同构件制成。

在本公开的另一实施方式中，贯穿螺栓的数量可以是三个或更多个，并且这些贯穿螺栓可以分别设置在三个或更多个周向位置处。

本公开并不限于上述实施方式。即，在不脱离本公开的原理的情况下，能够以各种方式对上述实施方式进行进一步修改或组合。

Claims (3)

1.一种用于车辆的动力转向设备的电动马达，所述电动马达包括：

可旋转轴(11)；

转子(12)，所述转子(12)固定至所述可旋转轴(11)；

定子芯(13)，所述定子芯(13)成形为管状形式并且设置在所述转子(12)的径向外侧；

多个线圈(14)，所述多个线圈(14)安装至所述定子芯(13)的内周缘部的多个狭槽(26)；

第一框架端(15)，所述第一框架端(15)设置在所述定子芯(13)的一个轴向侧并且与所述定子芯(13)的外周缘部(24)的一个端面(38)相接触，其中，所述第一框架端(15)以可旋转的方式支承所述可旋转轴(11)的一个端部(18)；

第二框架端(16)，所述第二框架端(16)设置在所述定子芯(13)的另一轴向侧并且与所述定子芯(13)的所述外周缘部(24)的与所述一个端面(38)轴向相反的另一端面(39)相接触，以将所述定子芯(13)保持在所述第一框架端(15)与所述第二框架端(16)之间，其中，所述第二框架端(16)以可旋转的方式支承所述可旋转轴(11)的另一端部(19)；以及

固定元件(17)，所述固定元件(17)将所述第一框架端(15)与所述第二框架端(16)固定在一起，其中：

所述电动马达用作所述动力转向设备的驱动源并且以下述方式安装至所述车辆：所述可旋转轴(11)的所述另一端部(19)在重力方向上设置在所述可旋转轴(11)的所述一个端部(18)的下侧，并且所述定子芯(13)的位于径向外侧处的外壁表面(35)暴露于所述电动马达的外部；

所述第一框架端(15)的与所述一个端面(38)相接触的端部被限定为第一端接触部(41)；

所述第二框架端(16)的与所述另一端面(39)相接触的端部被限定为第二端接触部(42、61)；

其特征在于，所述第二端接触部(42、61)包括：

内管状部(43、55)，所述内管状部(43、55)与所述另一端面(39)相接触；以及

固定部(44)，所述固定部(44)从所述内管状部(43、55)径向向外突出并且与所述另一端面(39)相接触，其中，所述固定元件(17)与所述固定部(44)接合；

所述一个端面(38)的最大外径(D2)小于第一相对表面(45)的最大外径(D1)，所述第一相对表面(45)为所述第一端接触部(41)的与所述定子芯(13)相对的相对表面；以及

第二相对表面(46)的最大外径(D3)小于所述另一端面(39)的最大外径(D2)，所述第二相对表面(46)为所述内管状部(43、55)的与所述定子芯(13)相对的相对表面；

所述定子芯(13)的所述外周缘部(24)包括径向向内凹入的释放槽(49)；以及

所述固定元件(17)设置成使得所述固定元件(17)的径向位于设置有所述定子芯(13)的一侧上的至少一部分配装至所述释放槽(49)中。

2.根据权利要求1所述的电动马达，其中：

所述一个端面(38)的外周边缘沿着所述一个端面(38)的整个周向范围位于所述第一相对表面(45)的外周边缘的径向内侧；以及

所述第二相对表面(46)的外周边缘沿着所述第二相对表面(46)的整个周向范围位于所述另一端面(39)的外周边缘的径向内侧。

3.根据权利要求1或2所述的电动马达，其中，所述第二端接触部(42、61)包括：

外壁部(62)，所述外壁部(62)配装至所述定子芯(13)的外侧；

周向槽(63)，所述周向槽(63)位于所述内管状部(43、55)与所述外壁部(62)之间；以及

排放孔(64、65)，所述排放孔(64、65)以下述方式从所述周向槽(63)径向向外延伸：所述排放孔(64、65)连接在所述周向槽(63)与位于所述电动马达的所述外部处的外部空间之间。