CN110350711A - 一种电动机及具有该电动机的电动助力转向系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电动机，包括：电机轴；具有永磁体并套在电机轴上的转子，转子与电机轴之间具有允许两者相对转动的间隙；连接机构，其具有连接电机轴和转子的第一状态，以及令电机轴和转子分离的第二状态。上述的电动机，在电机轴和转子之间增设了连接机构，当电动机正常工作时连接机构处于第一状态，当转子的永磁体碎裂并卡死转子和定子时，驾驶员可以通过转动汽车的方向盘，令连接机构由第一状态转换为第二状态，即令电机轴和转子分离，以使电机轴能相对于卡死的转子转动，进而令与电机轴固定连接的方向盘也能转动，使得驾驶员可以继续通过方向盘调整汽车的行进方向，避免事故的发生。本发明还提供了具有上述电动机的一种电动助力转向系统。

Description

一种电动机及具有该电动机的电动助力转向系统

技术领域

本发明涉及汽车配件技术领域，特别涉及一种电动机，本发明还涉及具有上述电动机的一种电动助力转向系统。

背景技术

目前，电动助力转向系统(EPS)越来越多地成为各车型的标准配置，该系统中的电动机是提供转向动力的动力源。现有技术中，用于电动助力转向系统中的电动机多采用永磁同步电动机，如图1所示，其主要包括壳体01、连接法兰02、定子03、转子和电机轴04等，其中，连接法兰02与壳体01固定连接，定子03嵌入壳体01内，转子由转子铁芯05和固定在转子铁芯05外侧的永磁体06(钕铁硼或铁氧体)组成，转子铁芯05套设在电机轴04上，当转子相对于定子03进行转动时，扭矩通过与转子固定连接的电机轴04实现输出。

但是，上述的永磁同步电动机中，永磁体06的特性较脆，且永磁体06是做成圆筒状而套在转子铁芯05或者采用多个瓦状磁片用胶粘在转子铁芯05上，导致永磁体06容易脱落(形成碎片)而卡在定子03和转子之间的狭小空间中，令定子03和转子无法再相对转动而造成电动机卡死，进而令(通过减速机构、转向管柱等)与电机轴04固定连接的方向盘无法转动，汽车的转向系统失效，最终会导致车辆的行进方向锁死，存在重大的安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种新型的电动机，其能够避免车辆方向盘的锁死，消除了潜在的安全隐患。本发明还提供了具有上述电动机的一种电动助力转向系统。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电动机，包括：

用于输出扭矩的电机轴；

具有永磁体，并套在所述电机轴上的转子，且所述转子与所述电机轴之间具有允许所述转子和所述电机轴相对转动的间隙；

连接机构，所述连接机构具有连接所述电机轴和所述转子的第一状态，以及令所述电机轴和所述转子分离的第二状态。

优选的，上述电动机中，所述连接机构包括：

开设在所述转子的内壁上的定位槽；

开设在所述电机轴的外壁上的容纳槽；

能够容纳于所述容纳槽中的连接件；

设置在所述容纳槽中，对所述连接件施加弹力的弹簧，所述弹簧通过对所述连接件施加弹力，能够使所述连接件的一部分位于所述定位槽中，另一部分位于所述容纳槽中，以实现所述电机轴和所述转子的连接；

设置在所述容纳槽中，能够对完全容纳于所述容纳槽中的所述连接件形成阻挡，以避免所述连接件移出所述容纳槽的阻挡结构。

优选的，上述电动机中，所述连接件为钢球。

优选的，上述电动机中，所述阻挡结构为凸出所述容纳槽内壁的多个卡齿。

优选的，上述电动机中，所述容纳槽为锥形槽。

优选的，上述电动机中，所述转子包括转子铁芯和设置在所述转子铁芯外侧的永磁体，所述定位槽开设在所述转子铁芯的内壁上。

优选的，上述电动机中，所述连接机构设置有多个，并在所述电机轴和所述转子的周向和/或轴向均匀分布。

优选的，上述电动机中，所述电动机为有刷电动机或无刷电动机。

一种电动助力转向系统，包括电动机，该电动机为上述任意一项中的电动机。

优选的，上述电动助力转向系统中，所述电动助力转向系统为管柱式电动助力转向系统、小齿轮式电动助力转向系统、双小齿轮式电动助力转向系统或齿条助力式电动助力转向系统。

本发明提供的电动机，在电机轴和转子之间增设了连接机构，并且该连接机构具有令电机轴和转子实现连接的第一状态，也具有令电机轴和转子分离的第二状态。将该电动机安装到汽车的电动助力转向系统中以后，当电动机正常工作时，令连接机构处于第一状态，即令电机轴和转子正常连接，使得电机轴能够正常的输出扭矩以帮助汽车转向，而当转子的永磁体碎裂并卡死转子和定子时，驾驶员可以通过强力转动汽车的方向盘，令连接机构由第一状态转换为第二状态，即令电机轴和转子相互分离，以使电机轴能够相对于卡死的转子进行转动，进而令与电机轴固定连接的方向盘也能够进行转动，使得驾驶员可以继续通过方向盘调整汽车的行进方向，避免事故的发生，令安全隐患得以消除。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中电动机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电动机的结构示意图；

图3为连接机构的结构示意图。

在图1-图3中：

01-壳体，02-连接法兰，03-定子，04-电机轴，05-转子铁芯，06-永磁体；

1-电机轴，2-永磁体，3-连接机构，4-转子铁芯，5-定子；

31-容纳槽，32-连接件，33-弹簧，34-阻挡结构。

具体实施方式

本发明提供了一种新型的电动机，其能够避免车辆方向盘的锁死，消除了潜在的安全隐患。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2和图3所示，本发明实施例提供的电动机，能够应用到汽车的电动助力转向系统中作为动力源，该电动机主要包括电机轴1、转子和连接机构3，电动机的其余结构与现有技术相同。其中，电机轴1即为电动机的动力、扭矩的输出轴，转子具有永磁体2，即本实施例提供的电动机为永磁电动机，并且在装配时，令转子和电机轴1之间具有间隙，或者说此两者间隙配合，从而使得电机轴1能够在转子和定子5卡死的情况下相对于转子进行转动，而连接机构3则是连接转子和电机轴1的结构，其具有两个工作状态，当连接机构3处于第一状态时，连接机构3能够实现电机轴1和转子的连接，令此两者进行同步转动，而当连接机构3处于第二状态时，则其断开转子和电机轴1的连接，即令电机轴1和转子分离，使得两者无法再同步转动，而是能够相对的进行转动。

当将上述的电动机应用于电动助力转向系统中时，在电动机正常工作时，即永磁体2未碎裂、转子相对于定子5正常转动时，连接机构3处于第一状态，使得电动机的电机轴1能够正常随同转子同步转动而输出扭矩，一旦永磁体2发生碎裂并卡死电动机的转子和定子5时，即转子无法再相对于定子5进行转动时，令连接机构3转换为第二状态，从而使得电机轴1和转子不再固定连接，此时电机轴1可以相对于转子进行转动，进而令与电机轴1固定连接的汽车方向盘也能够转动，使得驾驶员可以继续通过方向盘调整汽车的行进方向，避免事故的发生。其中，当驾驶员施加给方向盘的转动力大于一定值时，就能够实现连接机构3由第一状态向第二状态的切换，进而使得方向盘由锁死状态转换为自由转动状态。

为了进一步优化技术方案，本实施例提供的电动机中，如图2和图3所示(图3中未示出定位槽)，优选连接机构3包括：开设在转子的内壁上的定位槽；开设在电机轴1的外壁上的容纳槽31；能够完全容纳于容纳槽31中的连接件32；设置在容纳槽31中，对连接件32施加弹力的弹簧33，弹簧33通过对连接件32施加弹力，能够使连接件32的一部分位于定位槽中，另一部分位于容纳槽31中(如图3所示状态)，以实现电机轴1和转子的连接；设置在容纳槽31中，能够对完全容纳于容纳槽31中的连接件32形成阻挡，以避免连接件32移出容纳槽31的阻挡结构34。

上述结构中，当连接件32的一部分位于定位槽中，另一部分位于容纳槽31中时，则实现了电机轴1和转子的连接，更具体的说是实现了电机轴1和转子的周向定位，此时的状态即为连接机构3的第一状态，当电动机正常工作时，转子通过连接件32带动电机轴1同步旋转，从而完成了电动机扭矩的传递功能；但当转子上的永磁体2脱落、破裂而形成碎片卡死在转子和定子5之间时，转子则无法再自由转动，与转子固定连接的电机轴1也无法再转动，进而导致方向盘无法转动，此时如果驾驶员转动方向盘的力矩大于连接件32和定位槽之间的传动扭矩，则能够使得连接件32被挤出定位槽而完全进入到容纳槽31中，并通过阻挡结构34的阻挡使连接件32永久性的留在电机轴1中，令电机轴1和转子不再连接，从而令连接机构3处于第二状态，这种情况下就可以使得电机轴1相对于已经卡死的转子进行转动，所以使得方向盘也可以自由进行转动，这样，驾驶员仍能灵活的转动方向盘，方向盘不至于真正地卡死，车辆方向也没有真正地卡死，确保了驾驶员的行车安全。

此外，连接机构3也可以为其他的结构，例如令电机轴1上开设卡槽，在转子上设置凸出的卡块，当卡块和卡槽卡紧时，实现转子和电机轴1的连接，当转子被卡死时，驾驶员可以通过用力转动方向盘使卡块断裂，以使电机轴1和转子分离，避免方向盘的卡死。

具体的，如图2和图3所示，本实施例中优选连接件32为钢球。之所以优选连接件32为钢球，是因为与其他结构的连接件相比，钢球更容易实现与定位槽的脱离，令驾驶员可以更加方便、及时的实现方向盘的解锁，更好的保证了行车安全。

优选的，如图3所示，阻挡结构34为凸出容纳槽31内壁的多个卡齿。本实施例中，阻挡结构34既需要保证连接件32能够完全进入到容纳槽31中，又需要保证完全进入到容纳槽31中的连接件32不会从容纳槽31中滑出，而能够实现该作用的结构有多种，本实施例之所以优选凸出容纳槽31内壁的多个卡齿作为阻挡结构34，是因为其结构相对较为简单，且便于加工。此外，阻挡结构34也可以是设置在容纳槽31的侧壁上，并能够在压缩弹簧的作用下进行伸缩的伸缩块等。

进一步的，如图3所示，本实施例还优选容纳槽31为锥形槽。锥形槽的开口面积更大，更加有利于连接件32伸缩移动，所以将其作为优选结构。

如图2所示，本实施例中的转子具体包括转子铁芯4和设置在转子铁芯4外侧的永磁体2，定位槽开设在转子铁芯4的内壁上。

更加优选的，如图2所示，连接机构3设置有多个，并在电机轴1和转子的周向和/或轴向上均匀分布。此种设置方式，在保证方向盘可以解锁的前提下，还能够在电动机正常工作的情况下，更好的保证电机轴1和转子的同步转动，令扭矩可以得到更加充分的输出。

本实施例中，还优选电动机为有刷电动机或无刷电动机，以进一步的提高其工作性能。

本实施例中，还提供了一种电动助力转向系统，其包括电动机，该电动机即为上述的电动机。并且，该电动助力转向系统可以为管柱式电动助力转向系统、小齿轮式电动助力转向系统、双小齿轮式电动助力转向系统或齿条助力式电动助力转向系统。

由于该电动助力转向系统采用了上述实施例提供的电动机，所以该电动助力转向系统由电动机带来的有益效果请参考上述实施例中相应的部分，在此不再赘述。

本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述，每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处，电动机的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电动机，其特征在于，包括：

用于输出扭矩的电机轴；

具有永磁体，并套在所述电机轴上的转子，且所述转子与所述电机轴之间具有允许所述转子和所述电机轴相对转动的间隙；

连接机构，所述连接机构具有连接所述电机轴和所述转子的第一状态，以及令所述电机轴和所述转子分离的第二状态。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述连接机构包括：

开设在所述转子的内壁上的定位槽；

开设在所述电机轴的外壁上的容纳槽；

能够容纳于所述容纳槽中的连接件；

设置在所述容纳槽中，对所述连接件施加弹力的弹簧，所述弹簧通过对所述连接件施加弹力，能够使所述连接件的一部分位于所述定位槽中，另一部分位于所述容纳槽中，以实现所述电机轴和所述转子的连接；

设置在所述容纳槽中，能够对完全容纳于所述容纳槽中的所述连接件形成阻挡，以避免所述连接件移出所述容纳槽的阻挡结构。

3.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，所述连接件为钢球。

4.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，所述阻挡结构为凸出所述容纳槽内壁的多个卡齿。

5.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，所述容纳槽为锥形槽。

6.根据权利要求2所述的电动机，其特征在于，所述转子包括转子铁芯和设置在所述转子铁芯外侧的永磁体，所述定位槽开设在所述转子铁芯的内壁上。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的电动机，其特征在于，所述连接机构设置有多个，并在所述电机轴和所述转子的周向和/或轴向均匀分布。

8.根据权利要求7所述的电动机，其特征在于，所述电动机为有刷电动机或无刷电动机。

9.一种电动助力转向系统，包括电动机，其特征在于，所述电动机为权利要求1-8中任意一项所述的电动机。

10.根据权利要求9所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述电动助力转向系统为管柱式电动助力转向系统、小齿轮式电动助力转向系统、双小齿轮式电动助力转向系统或齿条助力式电动助力转向系统。