CN110476335A - 马达和电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

马达(1)具有：转子；定子(100)，其包围转子的径向外侧，该定子(100)具有线圈(130)；以及线材的汇流条(40)，其具有导电性，与线圈(130)电连接，在定子(100)上设置有沿轴向延伸的孔(123)，汇流条(40)具有沿轴向延伸的延伸部(41、47)，延伸部(41、47)配置于孔(123)中。

Description

马达和电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及马达和电动助力转向装置。

背景技术

以往，有时使用金属线作为汇流条。例如，在德国专利发明第102015001096号说明书中公开了一种马达，该马达具有配置于定子的槽中的金属线的汇流条。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：德国专利发明第102015001096号说明书

发明内容

发明要解决的课题

在上述专利文献1中，存在汇流条容易从槽脱落的问题。当汇流条从槽脱落时，无法相对于定子对汇流条进行定位。

鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供能够容易地进行汇流条相对于定子的定位的马达和电动助力转向装置。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式的马达具有：转子；定子，其包围转子的径向外侧，该定子具有线圈；以及线材的汇流条，其具有导电性，与线圈电连接，在定子上设置有沿轴向延伸的孔，汇流条具有沿轴向延伸的延伸部，延伸部配置于孔中。

发明效果

根据本发明的一个方式，能够提供能够容易地进行汇流条相对于定子的定位的马达和电动助力转向装置。

附图说明

图1是实施方式的马达的剖视图。

图2是实施方式的定子和汇流条的立体图。

图3是在图2中省略了线圈并切成两半的状态的立体图。

图4是实施方式的汇流条的立体图。

图5是实施方式的电动助力转向装置的示意图。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的附图中，对相同或相当的部分标注相同的参照标号，不再重复其说明。

另外，在以下的说明中，如图1所示，以转子30的中心轴线A、即轴31所延伸的轴向作为上下方向，以壳体10的开口部侧作为上侧，以壳体的底部12侧作为下侧。但是，本说明书中的上下方向是用于确定位置关系的，并不限定实际的方向。即，下方向并不一定表示重力方向。

另外，以与转子的中心轴线A垂直的方向作为径向，径向以中心轴线A为中心。以绕着转子的中心轴线A的方向作为周向。

另外，在本说明书中，“沿轴向延伸”包含严格地沿轴向延伸的状态和沿相对于轴向在不到45度的范围内倾斜的方向延伸的状态。同样地，在本说明书中，“沿径向延伸”包含严格地沿径向延伸的状态和沿相对于径向在不到45度的范围内倾斜的方向延伸的状态。

(马达)

参照图1～图4，对作为本发明的一个实施方式的马达进行说明。如图1所示，马达1主要具有壳体10、轴承保持架21、轴承22、23、转子30、定子100以及汇流条40。

＜壳体＞

壳体10呈有底圆筒状。即，壳体10具有圆筒部11和底部12。壳体10的上部开口。壳体10在内部收纳转子30和定子100。

＜轴承保持架＞

轴承保持架21配置于定子100的轴向上侧。

＜轴承＞

轴承22、23对转子30的轴31进行支承以使轴31能够旋转。配置于轴向上侧的轴承22被轴承保持架21保持。配置于轴向下侧的轴承23被壳体10的底部12保持。

＜转子＞

转子30具有轴31、转子铁芯32以及磁铁33。轴31沿着中心轴线A在轴向上延伸。轴31被一对轴承22、23支承，以中心轴线A为中心进行旋转。

转子铁芯32是将多个电磁钢板沿轴向层叠而成的层叠钢板。转子铁芯32固定于贯通转子铁芯32的中心的轴31，与轴31一同旋转。磁铁33固定于转子铁芯32的外侧面，与转子铁芯32和轴31一同旋转。因此，本实施方式中的转子30是SPM(Surface Permanent Magnet：表面永磁铁)型的。另外，转子30也可以是磁铁33埋入于转子铁芯32的内部的IPM(InteriorPermanent Magnet：内置永磁铁)型的。

＜定子＞

[定子的结构]

定子100包围转子30的径向外侧。如图1和图2所示，定子100包含定子铁芯110、绝缘件120以及线圈130。

[定子铁芯]

如图2所示，定子铁芯110是将多个电磁钢板沿轴向层叠而成的。多个电磁钢板通过凿紧等而被固定起来。另外，定子铁芯110也可以由一个部件构成。

另外，如图2和图3所示，本实施方式的定子铁芯110由在周向上被分割的分割铁芯构成。分割铁芯是将定子铁芯110在周向上分割而得到的一个部件。当使用分割铁芯时，能够在将线圈线卷绕于分割铁芯之后，再将铁芯彼此组装起来。另外，定子铁芯的结构不限于分割铁芯，也可以由直铁芯、圆形铁芯等构成。

定子铁芯110包含铁芯背部111和齿112。一个分割铁芯包含一个铁芯背部111和一个齿112。

多个铁芯背部111呈与中心轴线A同心的环状。铁芯背部111在径向外侧的外表面上具有朝向径向内侧凹陷的铁芯背部槽111a。各铁芯背部槽111a位于各齿112的径向外侧。

齿112从铁芯背部111的内侧面向径向内侧延伸。齿112在铁芯背部111的径向内侧面上沿周向等间隔地配置。齿112在径向内侧的端部具有沿周向延伸的伞状部113。

[绝缘件]

绝缘件120覆盖定子铁芯110的至少一部分。绝缘件120安装于各齿112。本实施方式的绝缘件120由按照定子铁芯110的每个分割铁芯而设置的分割体构成。

绝缘件120具有绝缘性，例如由绝缘性的树脂等绝缘体形成。

如图3所示，绝缘件120具有主体部121和凸缘部122。多个分割体分别具有一个主体部121和一个凸缘部122。

主体部121覆盖齿112。凸缘部122从主体部121向径向外侧突出。凸缘部122位于铁芯背部111的径向内端部之上。凸缘部122沿轴向和周向延伸。

在凸缘部122设置有沿轴向延伸的孔123。孔123构成为能够供汇流条40从轴向插入。当将孔123设置于绝缘件120时，由于绝缘件120是绝缘性的，因此能够省略用于确保绝缘的工序。

另外，由于孔123设置于凸缘部122，因此孔123位于齿112的径向外侧。因此，能够实现线圈130的占空系数高的定子100。另外，孔123也可以设置于齿112的径向内侧。

孔123设置有多个。多个孔123由供后述的汇流条40配置的孔和不配置汇流条40的孔构成。多个孔123具有相同的形状。另外，孔123的形状没有特别限定，孔123可以沿轴向贯通，也可以是沿轴向凹陷的凹部。在图3中，孔123的截面为圆形，但孔123优选与轴向延伸部41、47的外形相同。

在图2中，多个孔123沿周向设置。因此，孔123能够进行汇流条40的周向上的定位。

在本实施方式中，在分割体上分别设置有孔123。在分割体上设置的孔123的数量没有特别限定，但优选为2个。在该情况下，能够将孔123的加工抑制为必要的最小限度，因此能够降低成本。分割体中的2个孔123与分割体的凸缘部122的周向端缘的距离相同。

[线圈]

如图2所示，线圈130是通过将线圈线隔着绝缘件120卷绕于齿112而构成的。线圈130由与U相、V相以及W相中的任意相对应的线圈构成，按照U相、V相以及W相的顺序沿周向排列配置。线圈130的数量与齿112的数量相同，为12个。因此，在本实施方式中，以U相线圈、V相线圈以及W相线圈作为1组的线圈组存在4组。另外，线圈130的接线方式是所谓的三角形接线方式。

从各线圈130朝向轴向上侧引出了第一引出线131和第二引出线132这2根引出线。因此，从各线圈130引出的第一引出线131和第二引出线132总计为24根。

＜汇流条＞

如图2所示，汇流条40与线圈130电连接。图2～图4所示的汇流条40是中性点汇流条。马达1具有多个中性点汇流条，在本实施方式中具有4个中性点汇流条。如图2和图3所示，多个汇流条40沿周向排列配置。

汇流条40是具有导电性的线材。汇流条40的材料只要具有导电性即可，没有特别限定，例如为金属。本实施方式的汇流条40是线圈线(裸线)。另外，汇流条40的形状只要是线材即可，没有特别限定，可以是图4所示的截面为圆形的圆线，也可以是截面为矩形的扁平线。

如图4所示，汇流条40包含轴向延伸部41、47、线圈连接部42、44、46以及周向延伸部43、45。从周向一端朝向另一端依次配置有第一轴向延伸部41、第一线圈连接部42、第一周向延伸部43、第二线圈连接部44、第二周向延伸部45、第三线圈连接部46以及第二轴向延伸部47。由第一轴向延伸部41、第一线圈连接部42、第一周向延伸部43、第二线圈连接部44、第二周向延伸部45、第三线圈连接部46以及第二轴向延伸部47构成的汇流条40例如是通过对一个棒状部件进行弯折加工而成的。

具体而言，第一轴向延伸部41向轴向下侧延伸。第一线圈连接部42与第一轴向延伸部41的轴向上端部连接，并朝向周向另一端延伸。第一周向延伸部43与第一线圈连接部42的周向另一端部连接，并朝向周向另一端延伸。第二线圈连接部44与第一周向延伸部43的周向另一端部连接，并朝向周向另一端延伸。第二周向延伸部45与第二线圈连接部44的周向另一端部连接，并朝向周向另一端延伸。第三线圈连接部46与第二周向延伸部45的周向另一端部连接，并朝向周向另一端延伸。第二轴向延伸部47与第三线圈连接部46连接，并向轴向下侧延伸。

如图2和图3所示，轴向延伸部41、47配置于绝缘件120的孔123中。即，汇流条40的轴向延伸部41、47配置于绝缘件120的沿轴向延伸的孔123中。因此，能够抑制汇流条40的轴向延伸部41、47从绝缘件120的孔123脱落，因此能够进行汇流条40的定位。因此，能够容易地进行汇流条40相对于定子100的定位。

当能够这样容易地进行汇流条40相对于定子100的定位时，能够提高后述的汇流条40的线圈连接部42、44、46与线圈130的第一引出线131连接时的位置精度。即，通过汇流条40在孔123中的位置被保持，汇流条40与线圈130的连接变得容易。

在孔123与轴向延伸部41、47之间可以不设置间隙，但优选设置有间隙。即，轴向延伸部41、47可以压入于孔123中，但优选插入于孔123中。因此，孔123比轴向延伸部41、47大。通过设置有间隙，从而能够使轴向延伸部41、47以插入而不是压入的方式通过孔123。这样，轴向延伸部41、47优选是能够从轴向插入于孔123中的插入部。

孔123与轴向延伸部41、47之间的间隙优选较小。在该情况下，轴向延伸部41、47在孔123的位置被保持，因此汇流条40的定位精度高。

1个轴向延伸部41、47配置于1个孔123中。另外，也可以是2个轴向延伸部41、47配置于1个孔123中。

1个汇流条40具有多个线圈连接部42、44、46。线圈连接部42、44、46与线圈130连接。线圈连接部42、44、46的数量与第一引出线131的数量相同。在图2中，3个线圈连接部42、44、46与从1个线圈组引出的3根第一引出线131、即U相、V相以及W相的第一引出线131的端部电连接。由此，中性点汇流条40将1个线圈组接线而构成电中性点。

第一～第三线圈连接部42、44、46具有朝向径向外侧或内侧凹陷的U字形状。因此，线圈连接部42、44、46能够夹着第一引出线131。能够以在线圈连接部42、44、46中夹着第一引出线131的状态、优选被凿紧在一起的状态下，通过激光焊接等而将中性点汇流条40与第一引出线131电连接起来。

另外，在汇流条40中，经由孔123插入于定子100的是轴向的部分，经由线圈连接部42、44、46与第一引出线131连接的是径向的部分。在径向外侧，借助孔123和轴向延伸部41、47而在轴向上对汇流条40进行保持，在径向内侧，借助第一引出线131和连接部42、44、46而在径向上对汇流条40进行保持。由于方向不同，因此焊接容易，并且汇流条40与线圈130的接合强度高。

线圈连接部42、44、46也可以是朝向径向外侧凹陷的形状，但图2～图4的第一～第三线圈连接部42、44、46朝向径向内侧凹陷。换言之，第一～第三线圈连接部42、44、46是朝向线圈130的中心凹陷的U字形状。并且换言之，第一～第三线圈连接部42、44、46使U字的开口朝向径向外侧。能够抑制径向的大小。另外，在轴向延伸部41、47位于比齿112靠径向外侧的位置的情况下，该线圈连接部42、44、46能够更容易地与线圈130连接，因此特别优选。在该情况下，汇流条40在借助孔123而在径向外侧相对于定子被定位的状态下，在径向内侧与线圈130连接。

另外，线圈连接部42、44、46也可以呈平板状。在该情况下，线圈连接部42、44、46具有矩形的截面形状，线圈连接部42、44、46以外的部位具有圆形的截面形状。

这样的汇流条例如是通过冲压加工、锻造等各种机械加工等而制造的。

＜其他结构＞

马达1还可以具有相用汇流条和汇流条保持架。汇流条保持架配置于绝缘件120的上侧。详细地说，汇流条保持架配置于中性点汇流条40的上侧。汇流条保持架对相用汇流条进行保持。相用汇流条与引出的第二引出线132的端部电连接。

＜变形例＞

在上述的实施方式中，以具有向轴向下侧延伸的轴向延伸部41、47的汇流条40举例进行了说明，但本发明的延伸部也可以向轴向上侧延伸。

在本实施方式中，以中性点汇流条定位于绝缘件的构造举例进行了说明，但本发明的中性点汇流条也可以定位于定子的其他部件。在将配置有延伸部的孔设置于定子的具有导电性的部件的情况下，进行绝缘处理工序。但是，汇流条保持架不包含在定子中。

另外，在本发明中，也可以将相用汇流条代替中性点汇流条或者与中性点汇流条一并配置于定子的孔中。

(电动助力转向装置)

参照图5对将上述的马达1搭载于电动助力转向装置500的例子进行说明。

汽车等车辆通常具有电动助力转向装置。电动助力转向装置生成辅助扭矩，该辅助扭矩用于对通过驾驶员操作方向盘而产生的转向系统的操舵扭矩进行辅助。辅助扭矩由辅助扭矩机构生成，能够减轻驾驶员的操作负担。例如，辅助扭矩机构具有操舵扭矩传感器、ECU、马达以及减速机构等。操舵扭矩传感器检测转向系统的转向扭矩。ECU根据操舵扭矩传感器的检测信号而生成驱动信号。马达根据驱动信号而生成与操舵扭矩对应的辅助扭矩，并将辅助扭矩经由减速机构传递给转向系统。

电动助力转向装置500具有转向系统520和辅助扭矩机构540。

转向系统520例如具有方向盘521、转向轴522(也被称为“转向柱”)、万向联轴器523A、523B、旋转轴524(也被称为“小齿轮轴”或“输入轴”)、齿轮齿条机构525、齿条轴526、左右球接头552A、552B、拉杆527A、527B、转向节528A、528B以及左右操舵车轮(例如左右前轮)529A、529B。方向盘521经由转向轴522和万向联轴器523A、523B与旋转轴524连结。旋转轴524经由齿轮齿条机构525与齿条轴526连结。齿轮齿条机构525具有设置于旋转轴524的小齿轮531和设置于齿条轴526的齿条532。在齿条轴526的右端，依次经由球接头552A、拉杆527A以及转向节528A与右侧的操舵车轮529A连结。与右侧同样地，在齿条轴526的左端，依次经由球接头552B、拉杆527B以及转向节528B而与左侧的操舵车轮529B。这里，右侧和左侧分别与从坐在驾驶位上的驾驶员观察到的右侧和左侧一致。

根据转向系统520，通过驾驶员操作方向盘521而产生操舵扭矩，并经由齿轮齿条机构525传递给左右操舵车轮529A、529B。由此，驾驶员能够操作左右操舵车轮529A、529B。

辅助扭矩机构540例如具有操舵扭矩传感器541、ECU 542、马达543、减速机构544以及电力转换装置545。马达543相当于上述的马达1。

辅助扭矩机构540对从方向盘521到左右操舵车轮529A、529B的转向系统520施加辅助扭矩。另外，辅助扭矩有时被称为“附加扭矩”。

操舵扭矩传感器541检测由方向盘521施加的转向系统520的操舵扭矩。ECU 542根据来自操舵扭矩传感器541的检测信号(以下，表述为“扭矩信号”)而生成用于驱动马达543的驱动信号。马达543根据驱动信号而产生与操舵扭矩对应的辅助扭矩。辅助扭矩经由减速机构544传递给转向系统520的旋转轴524。减速机构544例如是蜗轮蜗杆机构。辅助扭矩进而从旋转轴524传递给齿轮齿条机构525。

根据对转向系统520施加辅助扭矩的位置，电动助力转向装置500能够分类为小齿轮辅助型、齿条辅助型以及柱辅助型等。在图5中例示了小齿轮辅助型的电动助力转向装置500。但是，电动助力转向装置500也可以是齿条辅助型、柱辅助型等。

不仅向ECU 542输入扭矩信号，也能够输入例如车速信号。外部设备560例如是车速传感器。或者，外部设备560也可以是例如能够通过CAN(Controller Area Network：控制器局域网络)等车内网络进行通信的其他ECU。ECU 542的微控制器能够根据扭矩信号、车速信号等而对马达543进行矢量控制或PWM控制。

ECU 542至少根据扭矩信号而设定目标电流值。ECU 542优选为考虑由车速传感器检测到的车速信号、而且考虑由角度传感器检测到的转子的旋转信号而设定目标电流值。ECU 542能够以使由电流传感器检测到的实际电流值与目标电流值一致的方式对马达543的驱动信号、即驱动电流进行控制。

根据电动助力转向装置500，能够利用复合扭矩(在驾驶员的操舵扭矩上加上了马达543的辅助扭矩而得到的)、通过齿条轴526来操作左右操舵车轮529A、529B。特别是，由于电动助力转向装置500具有上述的马达1，因此能够容易地进行汇流条40相对于定子100的定位。

另外，这里，作为马达1的使用方法的一例，举出了电动助力转向装置500，但马达1的使用方法没有限定。本发明的马达能够广泛用于吸尘器、干燥器、吊扇、洗衣机、冰箱以及电动助力转向装置等具有各种马达的多种设备。

应该认为本次公开的实施方式在所有方面是例示性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求书而不是上述的实施方式来表示，旨在包含与权利要求书均等的含义及范围内的所有变更。

标号说明

1、543：马达；10：壳体；11：圆筒部；12：底部；21：轴承保持架；22、23：轴承；30：转子；31：轴；32：转子铁芯；33：磁铁；40：汇流条；41、47：轴向延伸部；42、44、46：线圈连接部；43、45：周向延伸部；100：定子；110：定子铁芯；111：铁芯背部；111a：铁芯背部槽；112：齿；113：伞状部；120：绝缘件；121：主体部；122：凸缘部；123：孔；130：线圈；131：第一引出线；132：第二引出线；500：电动助力转向装置；520：转向系统；521：方向盘；522：转向轴；523A、523B：万向联轴器；524：旋转轴；525：齿轮齿条机构；526：齿条轴；527A、527B：拉杆；528A、528B：转向节；529A、529B：操舵车轮；531：小齿轮；532：齿条；540：辅助扭矩机构；541：操舵扭矩传感器；542：ECU；544：减速机构；545：电力转换装置；552A、552B：球接头；560：外部设备。

Claims (11)

1.一种马达，其具有：

转子；

定子，其包围所述转子的径向外侧，该定子具有线圈；以及

线材的汇流条，其具有导电性，与所述线圈电连接，

在所述定子上设置有沿轴向延伸的孔，

所述汇流条具有沿轴向延伸的延伸部，

所述延伸部配置于所述孔中。

2.根据权利要求1所述的马达，其中，

所述定子包含：

定子铁芯，其具有环状的铁芯背部和从所述铁芯背部向径向内侧延伸的多个齿；以及

绝缘性的绝缘件，其覆盖所述定子铁芯的至少一部分，

所述孔设置于所述绝缘件。

3.根据权利要求2所述的马达，其中，

所述孔设置于所述齿的径向外侧。

4.根据权利要求2或3所述的马达，其中，

所述定子铁芯由在周向上被分割的分割铁芯构成，

所述绝缘件由按照每个所述分割铁芯而设置的分割体构成，

在所述分割体上分别设置有所述孔。

5.根据权利要求4所述的马达，其中，

在所述分割体上设置的孔为两个。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的马达，其中，

所述汇流条包含与所述线圈连接的线圈连接部，

所述线圈连接部具有朝向径向外侧或径向内侧凹陷的U字形状。

7.根据权利要求6所述的马达，其中，

所述线圈连接部朝向径向内侧凹陷。

8.根据权利要求6或7所述的马达，其中，

所述汇流条具有多个所述线圈连接部。

9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的马达，其中，

所述汇流条是中性点汇流条。

10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的马达，其中，

在所述孔与所述延伸部之间设置有间隙。

11.一种电动助力转向装置，其具有权利要求1至10中的任意一项所述的马达。