CN107112851B - 端子连接部以及端子连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即使以简易的形状来构成电动机和控制单元的各个端子也能够长期适当地保持电气连接部的连接面积以及连接表面压力的端子连接部以及端子连接方法，并且还提供一种最适合用于电动助力转向装置、电动致动器装置等的端子连接部以及端子连接方法。本发明的用于将电动机的电动机侧端子和电动机的控制单元的单元侧端子连接起来的端子连接部，通过使电动机侧端子与单元侧端子抵接并将因机械加工而产生的塑性变形施加到抵接部分来形成电动机侧端子与单元侧端子接合的接合部位，以便形成电气接点。

Description

端子连接部以及端子连接方法
技术领域
本发明涉及一种用于将用于电动助力转向装置、电动致动器装置等的电动机和包括其驱动电路在内的控制单元电连接起来的端子连接部以及端子连接方法。
背景技术
在现有技术中，用来通过齿轮箱来降低电动马达(下面，简单地称为“电动机”)的旋转的速度并将转向辅助扭矩施加到车辆的转向系统的电动助力转向装置和用来通过球形螺钉等将电动机的旋转变换成直线运动并进行物体的移动、定位等的电动致动器是已知的。并且，在电动助力转向装置和电动致动器中，为了实现装置的小型化和防止噪音的发生，使包括安装了用于对电动机进行驱动控制的控制电路的控制基板、功率基板等在内的控制单元(ECU)与电动机成为一体的机电一体型的电动机单元是已知的。
例如，日本特开2013-196803号公报(专利文献1)公开了一种将电动机和ECU电连接起来的方法。专利文献1所公开的端子连接部为这样的结构，即，其通过设置突起，以便使得在电动机单元与驱动单元的电连接中，为了将设有贯通孔的第1通电端子和形成从板状构件的前端部朝向基端部的缝隙并设有一对叉子部的第2通电端子连接起来，当插入第1通电端子和第2通电端子的基端部叉子的时候，第2通电端子的前端部叉子就打开了。
还有，日本特开2013-196973号公报(专利文献2)所公开的端子连接部在音叉端子的叉子端子一侧的底部设置了用于允许板状端子的旋转位置偏移的缝隙。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-196803号公报
专利文献2：日本特开2013-196973号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，专利文献1以及专利文献2所公开的方法均存在这样的问题，即，在通过机械接触将电动机和其驱动单元电连接起来的情况下，为了适当地保持电气接触部的接触面积以及接触表面压力，需要严格管理各个端子的精度。
因此，本发明是为了解决上述技术问题而完成的，本发明的目的在于提供一种即使以简易的形状来构成电动机和控制单元的各个端子也能够长期适当地保持电气连接部的连接面积以及连接表面压力的端子连接部以及端子连接方法，并且，本发明的目的还在于提供一种最适合用于电动助力转向装置、电动致动器装置等的端子连接部以及端子连接方法。
解决技术问题的技术方案
本发明涉及一种用于将电动机的电动机侧端子和所述电动机的控制单元的单元侧端子连接起来的端子连接部，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：通过使所述电动机侧端子与所述单元侧端子抵接并将因机械加工而产生的塑性变形施加到所述抵接部分来形成所述电动机侧端子与所述单元侧端子接合的接合部位，以便形成电气接点。
还有，本发明的上述目的还可以通过下述这样更有效地实现，即：孔、或凹加工、或凸加工、或弯曲加工、或薄壁加工的加工部位被形成在所述电动机侧端子和所述单元侧端子中的至少一方，使位于所述加工部位的所述电动机侧端子与位于所述加工部位的所述单元侧端子抵接；或，形成所述接合部位，并且还形成所述接合部位的防脱机构；或，所述机械加工为基于曲折连接的紧固、基于孔眼连接的紧固和基于铆钉连接的紧固中的至少一种加工；或，所述机械加工为基于曲折连接的紧固、基于孔眼连接的紧固和基于铆钉连接的紧固中的任意一种加工与焊接的组合；或，所述接合部位被形成在复数个地方；或，所述电动机侧端子和所述单元侧端子具有相同的材质；或，所述材质为对铜或铜合金施加了金属镀层处理的材料；或，所述控制单元包括控制基板、插入成型板、功率基板和散热器，所述单元侧端子从所述插入成型板或所述功率基板延伸出来；或，所述接合部位的扩大是沿着所述电动机的轴方向的；或，所述接合部位的扩大是沿着所述电动机的径方向的。
还有，本发明涉及一种将电动机的电动机侧端子和所述电动机的控制单元的单元侧端子连接起来的端子连接方法，本发明的上述目的可以通过下述这样实现，即：使所述电动机侧端子与所述单元侧端子抵接，将因机械加工而产生的塑性变形施加到所述抵接部分，形成所述电动机侧端子与所述单元侧端子接合的接合部位，形成所述电动机侧端子和所述单元侧端子的电气接点；或，在所述电动机侧端子和所述单元侧端子中的至少一方形成孔、或凹加工、或凸加工、或弯曲加工、或薄壁加工的加工部位，使位于所述加工部位的所述电动机侧端子与位于所述加工部位的所述单元侧端子抵接，将因机械加工而产生的塑性变形施加到所述抵接部分，形成所述电动机侧端子与所述单元侧端子接合的接合部位，形成所述电动机侧端子和所述单元侧端子的电气接点。
发明效果
根据本发明的端子连接部的结构以及端子连接方法，不需要像现有技术那样对连接端子高精度地进行机械加工，因为使进行机械加工之前的端子与某个规定的位置对准并抵接，对该抵接部分进行机械加工(施加塑性变形)以便进行接合，所以具有不需要严格管理各个端子的精度的效果。因为通过机械加工来进行接合，所以能够长期适当地保持电气连接部的连接面积以及连接表面压力。
还有，在连接端子的机械加工中，因为能够利用控制单元的高刚性部位并经由绝缘部位来对承受机械加工力的部分进行机械加工，所以具有不会对电动机或控制单元侧的端子底部施加过度的应力的效果。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的电动机装置的立体图。
图2是表示本发明的第一实施方式的端子部的结构示例的扩大局部图。
图3为本发明的第一实施方式的端子部的前视图以及X－X剖视图。
图4是表示本发明的第一实施方式的端子接触部位的机械加工方法的图。
图5是表示第一实施方式的ECU侧端子的别的结构示例的立体图。
图6是表示本发明的第二实施方式的端子的扩大立体图。
图7是表示本发明的第二实施方式的端子部的树脂成型结构示例的立体图。
图8是表示在进行树脂成型之后，将单元侧端子和电动机侧端子焊接起来的样子的立体图。
具体实施方式
本发明为用于将电动机(例如，三相无刷电动机)的电动机侧端子和电动机的包括驱动电路在内的控制单元的单元侧端子连接起来的端子连接部以及端子连接方法，通过使平板状或L形状的电动机侧端子与平板状或L形状的单元侧端子抵接，并且，将因机械加工(例如，基于曲折连接的紧固(クリンチかしめ，clinch calking)、基于孔眼连接的紧固(ハトメかしめ，eyelet calking)等)而产生的塑性变形施加到该抵接部分的一个地方或复数个地方，来形成端子之间(重叠部分的一部分或全部)的接合部位以便形成电气接点，或者，形成接合部位，并且还形成接合部位的防脱机构。因此，能够长期适当地保持电气连接部的连接面积以及连接表面压力。
还有，在包括控制基板、插入成型板、功率基板和散热器在内的控制单元中，使单元侧端子从插入成型板或功率基板延伸出来，在电动机侧端子和单元侧端子中的至少一方形成用来使加工性变得容易的孔、或凹加工、或凸加工、或弯曲加工、或薄壁加工的加工部位。因此，尽管易于进行位置对准，但还是能够进行高精度的端子的接合。
另外，在本发明的一个实施方式中，接合部位的扩大是沿着电动机的轴方向的。还有，在另一个实施方式中，接合部位的扩大是沿着电动机的径方向的。
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示根据本发明的第一实施方式的使三相(U相、V相、W相)无刷电动机100与控制单元(ECU)200构成为一体的电动机装置的立体图，该电动机装置具有机电一体型的结构。电动机100具备成为驱动轴的输出轴101，在输出轴101的相反侧的轴方向端面，平板状的电动机侧端子110(110U、110V、110W)被设置成沿着轴方向延伸出来。
还有，在本实施例中，被一体性地设置在电动机100的输出轴101的相反侧的轴方向端面上的控制单元200具有4段结构。也就是说，控制单元200具有这样的分层结构，即，其具备在从输出轴101的相反侧(在图中为上方)开始的第1段安装了微机等的控制基板201、被连接到电路的在第2段安装了诸如线圈、电容器之类的分立部件的对金属端子进行树脂插入成型的插入成型板202、在第3段安装了诸如FET之类的功率元件的功率基板(铝基板)203和位于第4段的用来确保功率基板203的散热以及电动机100的安装的散热器(散热材料)204。控制单元200的单元侧端子210(210U、210V、210W)为平板结构，被设置成从插入成型板202沿着轴方向延伸出来，以便使其与电动机侧端子110(110U、110V、110W)重叠起来。在机械加工部230对单元侧端子210(210U、210V、210W)和电动机侧端子110(110U、110V、110W)实施如后所述的机械加工(塑性变形)，通过形成接合部位以便在电气接点将单元侧端子210和电动机侧端子110连接起来。接合部位的范围可以为单元侧端子210与电动机侧端子110的重叠部分的一部分，也可以为单元侧端子210与电动机侧端子110的重叠部分的全部。
就这样，因为单元侧端子210U、210V、210W和电动机侧端子110U、110V、110W在各自的接合部位分别被电连接起来，所以能够通过控制单元200来对电动机100进行驱动控制。
图2(A)以及图2(B)示出了电动机侧端子110与单元侧端子210之间的抵接部分的详细的结构示例，用于使电动机侧端子110与单元侧端子210在电气上绝缘的绝缘构件205被安装在散热器204上。如图2(A)所示，绝缘构件205被树脂成型为凹部形状以便沿着图中的纵向包住端子110以及端子210并使它们卡合，3个(U相、V相、W相)圆筒部205A被形成在背面一侧。还有，3个插入孔204A被设置在散热器204，绝缘构件205的各个圆筒部205A分别被插入到插入孔204A，通过诸如压入、螺栓连接、卡扣连接之类的方法被固定。从图中上方的插入成型板202拉出单元侧端子210，从图中下方的端子台102拉出电动机侧端子110，在绝缘构件205的凹部使电动机侧端子110与单元侧端子210抵接。在该状态(图2(B))下，通过用于机械加工的工具来对抵接部分的机械加工部230进行塑性变形，形成单元侧端子210与电动机侧端子110接合的接合部位。图2(B)为这样一种状态，即，使电动机侧端子110以及单元侧端子210的各个前端部分与绝缘构件205卡合，在电动机侧端子110与单元侧端子210重叠起来的重叠部分形成抵接部分，在该抵接部分形成了接合部位。
图3(A)为使电动机侧端子110以及单元侧端子210的各个前端部分重叠起来并与绝缘构件205的凹部205A卡合，在机械加工部230形成了接合部位的状态的前视图，图3(B)为沿图3(A)的箭头X－X的剖视图。如图3(B)的剖面结构所示，机械加工部230与绝缘构件205的凹部205A卡合，通过单元侧端子210以及电动机侧端子110的塑性变形形成接合部位，成为电动机100和控制单元200的电气接点。为了保护径方向的端子的金属，也可以罩上绝缘外壳等。
接下来，参照图4(A)～图4(C)，对使电动机侧端子110以及单元侧端子210的各个前端部分重叠起来并使它们抵接，在该抵接部分通过机械加工形成接合部位的方法的一个示例进行说明。
用于机械加工的工具例如，如图4所示，由能够前进或后退的筒夹240和嵌合于筒夹240的内径，开孔部241A被形成在前端，在外侧具有楔形的芯部241构成。作为筒夹240，可以使用油孔筒夹、直筒夹、莫氏锥筒夹、丝锥筒夹等。还有，也可以在电动机侧端子110和单元侧端子210中的至少一方形成用来使机械加工部230的加工性变得容易的孔、或凹加工、或凸加工、或弯曲加工、或薄壁加工等的加工部位。并且，通过工具来进行的机械加工(塑性变形)按如下所示来进行。
[1]如图4(A)所示那样，对工具进行定位，使筒夹240前进，通过芯部241的开孔部241A在电动机侧端子110与单元侧端子210的抵接部分(机械加工部230)开孔。
[2]当芯部241的楔形的前端进入绝缘构件205的时候，通过更进一步只插入芯部241来扩大楔形的前端。
[3]接下来，从该状态使筒夹240后退，在各个端子110以及210的抵接部分形成接合部位。通过使筒夹240后退，同时形成接合部位的防脱机构。
[4]如图4(C)所示那样，使芯部241后退并把其拔出，使楔形瘪掉并拔出工具。
通过上述方法[1]～[4]，能够与电动机侧端子110以及单元侧端子210的形状和加工精度无关系地并且长期适当地保持电气连接部的连接面积以及连接表面压力。
此外，在上述实施方式中，尽管如图1所示那样单元侧端子210被设置成从插入成型板202延伸出来，但也可以如图5所示那样将单元侧端子210设置成从功率基板203延伸出来。
接下来，参照图6对本发明的第二实施方式进行说明。
在上述第一实施方式中，机械加工的方向为电动机径方向，尽管电动机侧端子110与单元侧端子210的抵接部分的扩大是沿着电动机100的轴方向的，但在第二实施方式中，机械加工的方向为与电动机径交叉的方向，成为抵接部分的扩大是沿着电动机100的径方向的结构。在第二实施方式中，也对电动机侧端子110与单元侧端子210的抵接部分施加来自P以及Q方向的因机械加工而产生的塑性变形，形成电动机侧端子110与单元侧端子210接合的接合部位。
图6示出了第二实施方式的抵接部分的细节，从功率基板203朝向下方延伸出来的单元侧端子210具备在上部转弯的平板状的长的U相端子211U、在上部转弯的平板状的具有中间长度的V相端子211V和在上部转弯的平板状的短的W相端子211W，各个端子211U～211W的平面部被配置成与电动机轴平行。还有，从电动机的端子台102朝向上方延伸出来的电动机侧端子110具备L形状构件的U相端子111U、L形状构件被载置在平板(短的)的顶部的结构的V相端子111V和L形状构件被载置在平板(长的)的顶部的结构的W相端子111W，各个端子111U～111W的L形状构件的内面侧与单元侧端子211U～211W的下部右侧的侧面抵接，形成抵接部分。
在这样的结构中，因为各个端子211U～211W以及111U～111W的抵接部分的宽度方向都是沿着电动机轴方向的，并且，各个相的抵接部分的高度呈阶梯状互不相同，所以也易于进行机械加工。关于通过机械加工来形成接合部位，可以通过从图6的P方向以及Q方向插入工具，并且，通过压接等将各个端子211U～211W以及111U～111W的抵接部分接合起来，从而形成接合部位。
在图6的实施方式中，尽管使U相的抵接部分具有一个低的高度，使W相的抵接部分具有一个高的高度，使V相的抵接部分具有一个中间的高度，但是可以适当地变更彼此之间的高度关系。关于U相，尽管没有使用平板而是将L形状构件的电动机侧端子111U直接设置在端子台102上，但也可以像其他的相那样使用平板并载置在其顶部。还有，在图6的实施方式中，尽管使单元侧端子210从功率基板203延伸出来，但与图1的实施例相同，也可以使单元侧端子210从插入成型板202延伸出来。
并且，对单元侧端子210进行树脂成型，在通过诸如螺钉紧固、卡扣连接之类的方法将该树脂成型品固定在散热器上之后，通过将单元侧端子210与控制装置焊接起来，就可以获得在进行机械加工的时候不会对端子施加应力的结构。
图7示出了在通过机械加工来进行端子接合之后，对单元侧端子210(211U～211W)以及电动机侧端子110(111U～111W)的表面施加树脂成型120，将用于使端子间绝缘的盖罩121覆盖在树脂成型品的结构。还有，图8示出了将经过树脂成型后的单元侧端子210和经过树脂成型后的电动机侧端子110焊接起来的样子，树脂成型103被施加到电动机侧端子110。端子台102的斜线部分表示树脂成型103。
此外，在上述各个实施方式中，进行机械加工的地方并不限于一个地方，对于各个端子来说，也可以对复数个地方进行机械加工。还有，作为机械加工的种类，可以适当地使用诸如基于曲折连接的紧固、基于孔眼连接的紧固、基于铆钉连接的紧固(リベットかしめ，rivet calking)之类的机械加工，并且还可以将复数个上述机械加工组合起来。作为复合性的接合方法，例如可以采用在基于曲折连接的紧固中插入铆钉的方法、在基于孔眼连接的紧固中插入铆钉的方法等。并且，通过并用诸如基于曲折连接的紧固、基于孔眼连接的紧固、基于铆钉连接的紧固之类的机械加工和焊接(激光焊接、电阻焊接、TIG焊接(钨极惰性气体保护焊)、超声波焊接)，能够使接合部变得更坚固。
作为接合部分的接合面的形态，优选进行接合的各个端子的材料为相同的材质，也可以采用通过对铜或铜合金施加金属镀层处理来抑制接合面的氧化的结构。
根据上述实施方式，不需要像现有技术那样对连接端子高精度地进行机械加工，因为使进行机械加工之前的端子与某个规定的位置对准，在该位置进行机械加工以便进行接合，所以具有不需要严格管理各个端子的精度的效果。还有，在该机械加工中，因为能够利用控制装置的高刚性部位并经由绝缘部位来对承受机械加工力的部分进行机械加工，所以具有不会对电动机或驱动电路侧的端子底部施加过度的应力的效果。
附图标记说明
100 三相无刷电动机
101 输出轴
102 端子台
110(110U～110W、111U～111W) 电动机侧端子
200 控制单元(ECU)
201 控制基板
202 插入成型板
203 功率基板(铝基板)
204 散热器
205 绝缘构件
210(210U～210W、211U～211W) 单元侧端子

Claims (15)

1.一种用于将电动机的电动机侧端子和所述电动机的控制单元的单元侧端子连接起来的端子连接部，其特征在于：
孔、或凹加工、或凸加工、或弯曲加工、或薄壁加工的加工部位被形成在所述电动机侧端子和所述单元侧端子中的至少一方，通过机械加工使位于所述加工部位的所述电动机侧端子与位于所述加工部位的所述单元侧端子抵接，使用工具的芯部形成接合部位，以便使得在复数个地方形成所述电动机侧端子与所述单元侧端子接合的所述接合部位从而形成电气接点，使所述工具朝向抵接的部分前进，在所述部分中开孔，所述工具的所述芯部的前端为楔形，所述楔形的前端进入绝缘部件之后，更进一步只插入所述芯部，来扩大所述楔形的前端，然后使筒夹后退，在抵接的部分形成接合部分的防脱机构，对所述电动机侧端子的表面与所述单元侧端子的表面实施树脂成型，设置用于使所述电动机侧端子与所述单元侧端子的端子间绝缘的盖罩。
2.根据权利要求1所述的端子连接部，其特征在于：所述机械加工为基于曲折连接的紧固、基于孔眼连接的紧固和基于铆钉连接的紧固中的至少一种加工。
3.根据权利要求1所述的端子连接部，其特征在于：所述机械加工为基于曲折连接的紧固、基于孔眼连接的紧固和基于铆钉连接的紧固中的任意一种加工与焊接的组合。
4.根据权利要求1所述的端子连接部，其特征在于：所述电动机侧端子和所述单元侧端子具有相同的材质。
5.根据权利要求4所述的端子连接部，其特征在于：所述材质为对铜或铜合金施加了金属镀层处理的材料。
6.根据权利要求1所述的端子连接部，其特征在于：所述控制单元包括控制基板、插入成型板、功率基板和散热器，所述单元侧端子从所述插入成型板延伸出来。
7.根据权利要求2所述的端子连接部，其特征在于：所述控制单元包括控制基板、插入成型板、功率基板和散热器，所述单元侧端子从所述插入成型板延伸出来。
8.根据权利要求3所述的端子连接部，其特征在于：所述控制单元包括控制基板、插入成型板、功率基板和散热器，所述单元侧端子从所述插入成型板延伸出来。
9.根据权利要求1所述的端子连接部，其特征在于：所述控制单元包括控制基板、插入成型板、功率基板和散热器，所述单元侧端子从所述功率基板延伸出来。
10.根据权利要求2所述的端子连接部，其特征在于：所述控制单元包括控制基板、插入成型板、功率基板和散热器，所述单元侧端子从所述功率基板延伸出来。
11.根据权利要求3所述的端子连接部，其特征在于：所述控制单元包括控制基板、插入成型板、功率基板和散热器，所述单元侧端子从所述功率基板延伸出来。
12.根据权利要求1所述的端子连接部，其特征在于：所述接合部位的扩大是沿着所述电动机的轴方向的。
13.根据权利要求1所述的端子连接部，其特征在于：所述接合部位的扩大是沿着所述电动机的径方向的。
14.一种将电动机的电动机侧端子和所述电动机的控制单元的单元侧端子连接起来的端子连接方法，其特征在于：使所述电动机侧端子与所述单元侧端子抵接，使用工具的芯部，将因机械加工而产生的塑性变形施加到所述抵接部分，形成所述电动机侧端子与所述单元侧端子接合的接合部位，使所述工具朝向抵接的部分前进，对所述部分开孔，所述工具的所述芯部的前端为楔形，所述楔形的前端进入绝缘部件之后，更进一步只插入所述芯部，来扩大所述楔形的前端，然后使筒夹后退，在抵接的部分形成接合部分的防脱机构，形成所述电动机侧端子和所述单元侧端子的电气接点，对所述电动机侧端子的表面与所述单元侧端子的表面实施树脂成型，设置用于使所述电动机侧端子与所述单元侧端子的端子间绝缘的盖罩。
15.一种将电动机的电动机侧端子和所述电动机的控制单元的单元侧端子连接起来的端子连接方法，其特征在于：在所述电动机侧端子和所述单元侧端子中的至少一方形成孔、或凹加工、或凸加工、或弯曲加工、或薄壁加工的加工部位，使位于所述加工部位的所述电动机侧端子与位于所述加工部位的所述单元侧端子抵接，使用工具的芯部形成接合部位，将因机械加工而产生的塑性变形施加到所述抵接部分，形成所述电动机侧端子与所述单元侧端子接合的所述接合部位，使所述工具朝向抵接的部分前进，对所述部分开孔，所述工具的所述芯部的前端为楔形，所述楔形的前端进入绝缘部件之后，更进一步只插入所述芯部，来扩大所述楔形的前端，然后使筒夹后退，在抵接的部分形成接合部分的防脱机构，形成所述电动机侧端子和所述单元侧端子的电气接点，对所述电动机侧端子的表面与所述单元侧端子的表面实施树脂成型，设置用于使所述电动机侧端子与所述单元侧端子的端子间绝缘的盖罩。
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