CN109660076B - 汽车eps用无刷电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车EPS用无刷电机,涉及无刷电机技术领域,包括壳体、后盖、转动轴、控制器外壳、转子、磁环、设置于磁环圆周外侧的定子以及绕设于定子上的绕组,转子、磁环以及定子均已转动轴为轴心同轴设置,定子由若干个定子铁心组成,定子铁心包括外弧面板、内弧面板以及连接于外弧面板与内弧面板之间的连接杆,若干所述外弧面板首尾连接形成外圆周面并与壳体连接,若干内弧面板之间间隔布置并形成电枢齿槽,绕组分别绕设于连接杆上,转动轴远离后盖的一端穿设于壳体且在该末端设置有连接头;具有提高电动助力转向系统的性能,进而提高其EPS系统的安全性和可靠性的作用。
Description
技术领域
本发明涉及无刷电机技术领域,更具体地说,它涉及一种汽车EPS用无刷电机。
背景技术
随着汽车产业的快速发展和能源危机意识的加深,人们对汽车节能的关注度越来越高;汽车的转向性能是汽车行驶过程中重要的性能,助力转向系统也不断的更新换代,电动助力转向系统(EPS,Electric Power Steering)由助力电机直接提供转向助力,省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮,以节能、环保、抗干扰性、安全性和操纵稳定性的优势成为转向系统研发和汽车技术发展的重点之一;其中,电机作为核心部件其性能的好坏决定整个EPS系统的性能表现。
无刷直流电动机由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。位置传感按转子位置的变化,沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流(即检测转子磁极相对定子绕组的位置,并在确定的位置处产生位置传感信号,经信号转换电路处理后去控制功率开关电路,按一定的逻辑关系进行绕组电流切换),定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。
当前已有的EPS系统,其助力电机大多采用永磁有刷直流电机,然后直流电机存在机械电刷造成的换向火花、噪声、电磁干扰等缺点,容易对汽车的电子设备造成干扰;另一方面,由于直流电机的套组在转子上,热量不易散出,造成发热严重、寿命短等缺点,严重影响了EPS系统的安全性和可靠性,因此,设计一种适用于EPS系统的助力电机对于提高电动助力转向系统的性能有着重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种汽车EPS用无刷电机,具有提高电动助力转向系统的性能,进而提高其EPS系统的安全性和可靠性的作用。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种汽车EPS用无刷电机,包括壳体、设置于壳体一端的后盖、两端分别转动设置于后盖和壳体上的转动轴、与后盖连接的控制器外壳、设置于壳体内且固定设置于转动轴上的转子、固定套设于转子外圆周面上的磁环、设置于磁环圆周外侧的定子以及绕设于定子上的绕组,所述转子、磁环以及定子均已转动轴为轴心同轴设置,所述定子由若干个定子铁心组成,所述定子铁心包括外弧面板、内弧面板以及连接于外弧面板与内弧面板之间的连接杆,若干所述外弧面板首尾连接形成外圆周面并与壳体连接,若干所述内弧面板之间间隔布置并形成电枢齿槽,所述绕组分别绕设于连接杆上,所述转动轴远离后盖的一端穿设于壳体且在该末端设置有连接头。
如此设置,通过将控制器壳体与壳体连接,控制器元件安装过于控制器外内,使控制器与无刷电机实现一体式连接的目的,具有结构简单、占用空间小、可靠性高的效果;通过若干个定子铁心组成定子,一方面绕线时线圈直接绕制在连接杆上,可采用机械自动绕线,减小制造工时;另一方面,简化定子冲模,由原来的制造整个定子模具变成为制造单个定子铁心的模具;三是由于单个单元变小,硅钢片的浪费也减小,提高了材料的利用率;四是相邻定子铁心之间空间增大,提高其无刷电机内部的散热性能;当定子通电时,通过磁环以及转子之间相互产生的作用力,同时通过持续更换定子的导通状态,促使转动轴处于壳体内转动,转动轴的另一端通过连接头带动相应的联动机构转动,使电机产生持续稳定的转矩;具有提高电动助力转向系统的性能,进而提高其EPS系统的安全性和可靠性的作用。
进一步设置:在所述外弧面板的一侧面设置有连接块,在外弧面板的另一侧面开设有与连接块相配合的连接槽,相邻所述外弧面板之间通过连接块嵌合于连接槽内相互固定连接。
如此设置,相邻两定子铁心之间通过连接块与连接槽相配合连接,提高相邻定子铁心之间的连接稳定性以及定位安装的作用,提高定子的整体稳定性。
进一步设置:所述连接块横截面呈扇形或梯形设置。
如此设置,当连接块嵌合于连接槽内时,通过设置上述截面,使连接块仅限于轴线方向滑动与安装槽内,起到良好的安装限位作用,提高相邻定子铁心之间的连接稳定性。
进一步设置:在所述内弧面板朝磁环的内圆周面上至少开设有一个辅助槽。
如此设置,通过设置辅助槽,使定子处于磁环的一端增加了电机的电枢齿数,从而改变电机的槽/极比,达到削弱齿槽转矩的目的,提高电动助力转向系统的性能。
进一步设置:所述辅助槽的槽深与内弧面板厚度之比为1:2,辅助槽的槽宽与电枢齿槽宽度相等设置。
如此设置,通过对辅助槽结构参数的合理选取,辅助槽可以产生与实际电枢齿槽相同的效果,达到削弱齿槽转矩的目的,提高电动助力转向系统的性能。
进一步设置:所述转子由若干个弧形转子面板拼接而成,所述弧形转子面板沿轴线方向的中心线与轴线之间倾斜设置,且倾斜角为10~30°。
如此设置,通过将弧形转子面板沿轴线方向的中心线与轴线之间倾斜设置,使弧形转子面板形成斜极,使定子表面的齿槽转矩削弱,通过与若干个定子铁心组成,进一步提高电动助力转向系统的性能,进而提高其EPS系统的安全性和可靠性的作用。
进一步设置:在所述转动轴朝后盖的一端连接有用于采集转动轴转速与转向的尾针,所述尾针连接有用于将采集后的转动轴转速与转向信号输送至控制器处的尾感应器。
如此设置,当转动轴处于壳体内转动时,通过转动轴一端的尾针以及尾感应器采集电机转速与转向后,将其信号传送至控制器壳体内的控制器元件,确定下一个导通状态,使电机产生持续稳定的转矩,并且提高无刷电机实时监控作用。
进一步设置:在所述壳体的圆周侧壁上均设置有第一安装座,在所述后盖上设置有与第一安装座相配合的延伸沿,所述第一安装座与延伸沿通过第一紧固件连接。
如此设置,通过第一紧固件将第一安装座与延伸沿相互连接,使壳体与后盖达到相互固定的作用。
进一步设置:在所述控制器外壳上设置有与第一安装座相配合的第二安装座,所述第二安装座与第一安装座、延伸沿之间通过第二紧固件连接。
如此设置,通过第二紧固件将连接于第二安装座与第一安装座、延伸沿之间,且通过后盖承接壳体与控制器外壳使控制器外壳与壳体达到相互固定的作用。
进一步设置:在所述后盖朝壳体的端面上设置有第一安装环,壳体的一端开设有端口,后盖盖合于所述端口上,且所述第一安装环嵌合于端口上。
如此设置,通过将第一安装环嵌合于端口上,一方面起到定位后盖与壳体位置的作用,达到便于安装的目的,另一方面提高两者的接触面积以及限位的作用,提高后盖与壳体安装时的稳定性。
通过采用上述技术方案,本发明相对现有技术相比,具有以下优点:
1、通过持续更换定子的导通状态,促使转动轴处于壳体内转动,使电机产生持续稳定的转矩,转动轴的另一端通过连接头带动相应的联动机构转动,具有提高电动助力转向系统的性能,进而提高其EPS系统的安全性和可靠性的作用;
2、通过将定子拆分成若干个定子铁心,且在定子处于磁环的一端增加辅助槽,再与倾斜设置弧形转子面板配合,从而改变电机的槽/极比,达到削弱齿槽转矩的目的,提高电动助力转向系统的性能;
3、通过尾针以及尾感应器采集电机转速与转向应将其信号传送至控制器壳体内的控制器元件,转动轴的另一端通过连接头带动相应的联动机构转动,达到提高转动轴的转速以及扭矩,具有结构简单、占用空间小、可靠性高的效果。
附图说明
图1为汽车EPS用无刷电机的结构示意图;
图2为汽车EPS用无刷电机转动轴轴线处的剖视图;
图3为汽车EPS用无刷电机的爆炸示意图;
图4为汽车EPS用无刷电机除去定子、转子和磁环的爆炸示意图;
图5为汽车EPS用无刷电机中后盖与转轴的爆炸图;
图6为汽车EPS用无刷电机垂直转动轴轴面处的剖视图;
图7为汽车EPS用无刷电机中定子铁心的结构示意图;
图8为汽车EPS用无刷电机中转子的结构示意图。
图中:1、壳体;11、第一安装座;12、端口;13、承座;2、后盖;21、延伸沿;22、第二安装环;23、第一安装环;3、转动轴;31、尾针;32、尾感应器;4、控制器外壳;41、安装通孔;42、环形槽;43、第二安装座;5、转子;51、弧形转子面板;6、磁环;7、定子;71、定子铁心;72、外弧面板;721、连接块;722、连接槽;73、内弧面板;731、辅助槽;74、连接杆;75、电枢齿槽;76、绕组;81、第一紧固件;82、第二紧固件;9、连接头;10、端子。
具体实施方式
参照附图对汽车EPS用无刷电机做进一步说明。
一种汽车EPS用无刷电机,结合图1和图2所示,包括壳体1、设置于壳体1一端的后盖2、两端分别转动设置于后盖2和壳体1上的转动轴3、与后盖2连接的控制器外壳4、设置于壳体1内且固定设置于转动轴3上的转子5、固定套设于转子5外圆周面上的磁环6、设置于磁环6圆周外侧的定子7以及绕设于定子7上的绕组76,且转子5、磁环6以及定子7均已转动轴3为轴心同轴设置。
其中,如图1所示,在壳体1的圆周侧壁上均设置有第一安装座11,在后盖2上设置有与第一安装座11相配合的延伸沿21,第一安装座11与延伸沿21通过第一紧固件81连接。
结合图1和图4所示,壳体1的一端开设有端口12,后盖2盖合于该端口12上,且在后盖2朝壳体1的端面上设置有第一安装环23,第一安装环23嵌合于端口12的内侧壁上。
结合图1和图3所示,在控制器外壳4的一侧开设有安装通孔41,在后盖2朝控制器外壳4的端面上设置有第二安装环22,第二安装环22嵌合于该安装通孔41的内侧壁上。
结合图1和图3所示,为提高控制器壳体1与后盖2之间的密封性,在控制器外壳4朝后盖2的端面上开设有用于安装密封圈的环形槽42,环形槽42设置于安装通孔41外侧且与安装通孔41同轴设置。
结合图1和图3所示,在控制器外壳4上设置有与第一安装座11相配合的第二安装座43,第二安装座43与第一安装座11、延伸沿21之间通过第二紧固件82连接。
上述第一紧固件81、第二紧固件82均为螺栓或螺钉。
结合图4和图5所示,在转动轴3朝后盖2的一端连接有用于采集转动轴3转速与转向的尾针31,尾针31连接有用于将采集后的转动轴3转速与转向信号输送至控制器处的尾感应器32,且尾感应器32设置于控制器外壳4内;转动轴3远离后盖2的一端穿设于壳体1外且在该末端设置有连接头9。
结合图4和图5所示,同时,在后盖2上还设置有端子10,端子10一端处于壳体1内,另一端处于控制器外壳4内布置;为提高转动轴3在后盖2以及壳体1上的稳定性,在后盖2以及壳体1上均设置有用于安装轴承的轴承座13。
如图6和图7所示,定子7由若干个定子7铁心拼接组成,本方案优选为十二个,定子7铁心包括外弧面板72、内弧面板73以及连接于外弧面板72与内弧面板73之间的连接杆74;上述外弧面板72首尾连接形成外圆周面并与壳体1连接,同时,上述内弧面板73之间间隔布置并形成电枢齿槽75,且绕组76分别绕设于连接杆74上。
如图6和图7所示,在外弧面板72的一侧面设置有连接块721,连接块721横截面呈扇形或梯形设置,本申请优选为横截面呈扇形设置,且在外弧面板72的另一侧面开设有与连接块721相配合的连接槽722,相邻外弧面板72之间通过连接块721嵌合于连接槽722内达到相互固定连接的目的。
如图6和图7所示,在内弧面板73朝磁环6的内圆周面上至少开设有一个辅助槽731,本方案优先为两个,且辅助槽731的槽深与内弧面板73厚度之比为1:2,辅助槽731的槽宽与电枢齿槽75宽度等宽设置。
如图8所示,转子5由若干个弧形转子5面板拼接而成,本方案优选为八个,且弧形转子5面板沿轴线方向的中心线与轴线之间倾斜设置,且倾斜角为10~30°,本方案优选为15°。
工作原理:通过将控制器壳体1与壳体1一体连接,控制器元件安装过于控制器壳体1内,使控制器与无刷电机实现一体式连接的目的;通过将定子7结构采用分块定子7铁心组合制造的方法,有利于自动化批量生产,其次,定子7铁心对于绕组76来说便于绕制于单个定子7铁心上,便于机械自动绕线;当定子7通电时,通过磁环6以及转子5之间相互产生的作用力,促使转动轴3处于壳体1内转动,转动轴3的一端通过尾针31以及尾感应器32采集无刷电机转速与转向应将其信号传送至控制器壳体1内的控制器元件,转动轴3的另一端通过连接头9带动相应的联动机构转动,达到提高转动轴3的转速以及扭矩,具有结构简单、占用空间小、可靠性高的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种汽车EPS用无刷电机,其特征在于:包括壳体(1)、设置于壳体(1)一端的后盖(2)、两端分别转动设置于后盖(2)和壳体(1)上的转动轴(3)、与后盖(2)连接的控制器外壳(4)、设置于壳体(1)内且固定设置于转动轴(3)上的转子(5)、固定套设于转子(5)外圆周面上的磁环(6)、设置于磁环(6)圆周外侧的定子(7)以及绕设于定子(7)上的绕组(76),所述转子(5)、磁环(6)以及定子(7)均已转动轴(3)为轴心同轴设置,所述定子(7)由若干个定子铁心(71)组成,所述定子铁心(71)包括外弧面板(72)、内弧面板(73)以及连接于外弧面板(72)与内弧面板(73)之间的连接杆(74),若干所述外弧面板(72)首尾连接形成外圆周面并与壳体(1)连接,若干所述内弧面板(73)之间间隔布置并形成电枢齿槽(75),所述绕组(76)分别绕设于连接杆(74)上,所述转动轴(3)远离后盖(2)的一端穿设于壳体(1)且在末端设置有连接头(9);
在所述外弧面板(72)的一侧面设置有连接块(721),在外弧面板(72)的另一侧面开设有与连接块(721)相配合的连接槽(722),相邻所述外弧面板(72)之间通过连接块(721)嵌合于连接槽(722)内相互固定连接,所述连接块(721)横截面呈扇形或梯形设置;
在所述壳体(1)的圆周侧壁上均设置有第一安装座(11),在所述后盖(2)上设置有与第一安装座(11)相配合的延伸沿(21),所述第一安装座(11)与延伸沿(21)通过第一紧固件(81)连接,在所述控制器外壳(4)上设置有与第一安装座(11)相配合的第二安装座(43),所述第二安装座(43)与第一安装座(11)、延伸沿(21)之间通过第二紧固件(82)连接;
所述转子(5)由若干个弧形转子面板(51)拼接而成,所述弧形转子面板(51)沿轴线方向的中心线与轴线之间倾斜设置,且倾斜角为10~30°,在所述内弧面板(73)朝磁环(6)的内圆周面上至少开设有一个辅助槽(731),所述辅助槽(731)的槽深与内弧面板(73)厚度之比为1:2,辅助槽(731)的槽宽与电枢齿槽(75)宽度相等设置,在所述转动轴(3)朝后盖(2)的一端连接有用于采集转动轴(3)转速与转向的尾针(31),所述尾针(31)连接有用于将采集后的转动轴(3)转速与转向信号输送至控制器处的尾感应器(32),在所述后盖(2)朝壳体(1)的端面上设置有第一安装环(23),壳体(1)的一端开设有端口(12),后盖(2)盖合于所述端口(12)上,且所述第一安装环(23)嵌合于端口(12)上,延伸沿(21)上开设有供第一紧固件(81)穿过的第一孔,开设有供第二紧固件(82)穿过的第二孔,第二孔的直径大于第一孔,第一紧固件(81)采用十字螺栓,第二紧固件(82)采用六角沉头螺栓,第一紧固件(81)的长度短于第二紧固件(82)的长度。
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