CN111095745B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

获得一种能抑制驱动时产生的振动且能实现小型化的旋转电机。上述旋转电机包括转子(1)、定子(2)、电动机框架(3)和中间构件(4)，其中，所述定子具有定子芯部(21)，所述定子芯部在转子(1)的径向上配置在比转子更靠外侧处，所述电动机框架具有筒部(31)且固定有定子(2)，所述筒部在径向上设置在比定子芯部(21)更靠外侧处，所述中间构件在径向上设置在定子芯部(21)的外周面，且处于在径向上被压入筒部(31)的内周面的状态，中间构件(4)的每单位长度的刚度比筒部(31)的每单位长度的刚度高。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种定子在径向上配置在比转子更靠外侧处的旋转电机。

背景技术

以往，已知有一种旋转电机，包括转子、定子和电动机框架，其中，定子在转子的径向上设置在比转子更靠外侧处，电动机框架具有筒部且固定有定子，上述筒部在转子的径向上设置在比定子更靠外侧处。上述旋转电机还包括中间构件，上述中间构件设置在定子的外周面且压入电动机框架的筒部的内周面。通过将中间构件压入电动机框架的筒部的内周面，从而提高针对定子芯部在径向上的紧固力。由此，在旋转电机驱动时，能抑制旋转电机中产生的振动(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许第4602329号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，由于在定子的外周面与电动机框架的筒部的内周面之间设置中间构件，因此，存在电动动力转向用电动机装置大型化这样的技术问题。

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种旋转电机，能抑制驱动时产生的振动，并且能实现小型化。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的旋转电机是一种旋转电机，包括转子、定子和电动机框架，其中，所述定子具有定子芯部，所述定子芯部在转子的径向上配置在比转子更靠外侧处，所述电动机框架具有筒部且固定有定子，所述筒部在径向上设置在比定子芯部更靠外侧处，所述旋转电机还包括中间构件，所述中间构件在径向上设置在定子芯部的外周面，且处于在径向上被压入筒部的内周面的状态，中间构件的每单位长度的刚度比筒部的每单位长度的刚度高。

发明效果

根据本发明的旋转电机，在径向上的定子的外周面设置有处于被压入筒部的内周面的状态的中间构件。由此，可提高针对定子芯部在径向上的紧固力。其结果是，能抑制旋转电机驱动时在旋转电机中产生的振动。此外，根据上述旋转电机，中间构件的每单位长度的刚度比筒部的每单位长度的刚度高。由此，能减小电动机框架的筒部的板厚。其结果是，能实现旋转电机的小型化。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的电动动力转向用电动机装置的纵剖视图。

图2是表示本发明实施方式2的电动动力转向用电动机装置的剖视图。

图3是表示本发明实施方式3的电动动力转向用电动机装置的定子芯部、中间构件和电动机框架的侧视图。

图4是表示本发明实施方式4的电动动力转向用电动机装置的剖视图。

图5是表示图4的中间构件的立体图。

图6是表示本发明实施方式5的电动动力转向用电动机装置的剖视图。

图7是表示图6的中间构件的立体图。

具体实施方式

实施方式1

图1是表示本发明实施方式1的电动动力转向用电动机装置的纵剖视图。以电动动力转向用电动机装置作为旋转电机的例子进行说明。若大致划分，则电动动力转向用电动机装置包括电动机部分和用于对上述电动机部分进行控制的未图示的电子控制单元。电动机部分对车辆的转向部分的转向力进行辅助。以下，将电子控制单元记为ECU(ElectronicControl Unit)。在图1中省略对ECU的图示。

电动机部分包括转子1和定子2，上述定子2在转子1的径向上设置在比转子1更靠外侧处。此外，电动机部分包括电动机框架3和中间构件4，上述电动机框架3在转子1的径向上设置在比定子2更靠外侧处，上述中间构件4设置在定子2与电动机框架3之间。在本例中，径向是指转子1的径向。

转子1具有：成为旋转中心的轴11；在径向上固定在轴11的外周面的转子芯部12；以及与转子芯部12接合的多个磁体13。

定子2包括：定子芯部21；设置于定子芯部21的绝缘件22；以及经由绝缘件22支承于定子芯部21的多个线圈23。定子芯部21在径向上设置在比转子1更靠外侧处。定子芯部21是通过将多个电磁钢板层叠而形成的。

此外，定子2包括：端子24，电流从ECU被供给至上述端子24；以及保持件25，上述保持件25相对于电动机框架3固定且固定有端子24。端子24与各个线圈23电连接。

电动机框架3对定子2进行保护。电动机框架3包括：筒部31，上述筒部31在径向上设置在比定子芯部21更靠外侧处；以及底板部32，上述底板部32在转子1的轴向上设置在筒部31的一端部。筒部31和底板部32互相一体地形成。电动机框架3由铝类材料构成。在本例中，轴向是指转子1的轴向。

中间构件4形成为圆环形状且沿轴向延伸的圆筒形状。中间构件4设置在径向上的定子芯部21的外周面。此外，中间构件4被压入径向上的筒部31的内周面。也就是说，中间构件4在被压入筒部31的内周面的状态下设置在定子芯部21的外周面。定子芯部21被压入径向上的中间构件4的内周面。

轴向上的中间构件4的尺寸和轴向上的定子芯部21的尺寸互相一致。中间构件4以遍及轴向的整个区域的方式设置在径向上的定子芯部21的外周面。

作为将中间构件4配置在定子芯部21与筒部31之间的方法，可列举将中间构件4压入径向上的筒部31的内周面，然后将定子芯部21压入径向上的中间构件4的内周面的方法。此外，作为将中间构件4配置在定子芯部21与筒部31之间的方法，可列举将定子芯部21压入径向上的中间构件4的内周面，然后将中间构件4压入径向上的筒部31的内周面的方法。

此外，电动机部分还包括：设置于底板部32的轴承5；设置于筒部31的轴承保持件6；以及设置于轴承保持件6的轴承7。转子芯部12和定子芯部21配置在轴向上的底板部32与轴承保持件6之间。轴承5和轴承7将轴11支承为能旋转。

轴11设置有未图示的旋转角度传感器。上述旋转角度传感器对轴11的旋转角度进行检测。作为上述旋转角度传感器，可使用解析器、霍尔IC(Integrated Circuit：集成电路)、MR(Magneto Resistive：磁阻)传感器等。

此外，电动机部分还包括设置于轴11的前端部的轴套8。轴套8组装有车辆侧部分。

定子芯部21通常形成为圆环形状。因此，通过向线圈23供给电流，理论上会在定子芯部21处产生使圆环形状变形为椭圆形状的电磁施振力。因此，在电动动力转向用电动机装置中，使定子芯部21中产生的振动及由该振动产生的噪音降低便成为技术问题。然而，在实施方式1的电动动力转向用电动机装置中，定子芯部21被压入中间构件4的内周面。由此，定子芯部21通过中间构件4在径向上从外侧朝向内侧紧固。因此，可抑制由电磁施振力导致的定子芯部21的变形。其结果是，在电动动力转向用电动机装置中产生的振动及由该振动产生的噪音降低。

中间构件4的线膨胀系数和定子芯部21的线膨胀系数互相相同。由此，在电动动力转向用电动机装置正在驱动的情况，且在电动动力转向用电动机装置中产生了温度变化的情况下，可抑制中间构件4与定子芯部21之间的紧固量的变化。其结果是，可维持中间构件4对定子芯部21的紧固力。因此，可维持对定子芯部21变形的抑制。其结果是，在电动动力转向用电动机装置正在驱动的情况，且在电动动力转向用电动机装置中产生了温度变化的情况下，可维持电动动力转向用电动机装置中产生的振动及由该振动产生的噪音的降低。

中间构件4被压入电动机框架3的筒部31的内周面。由此，针对定子芯部21从径向上的外侧朝向内侧的紧固力变得更牢固。

作为使针对定子芯部21从径向上的外侧朝向内侧的紧固力增大的方法，可考虑增大电动机框架3的筒部31的板厚。通过增大筒部31的板厚，从而使筒部31的刚度变高。然而，由于增大筒部31的板厚，因此，存在电动动力转向用电动机装置的径向尺寸变大的问题。电动动力转向用电动机装置是车载设备。因此，电动动力转向用电动机装置存在装设性的限制。也就是说，电动动力转向用电动机装置的小型化受到重视。其结果是，电动动力转向用电动机装置的径向尺寸变大成为很大的缺点。

在单纯考虑在径向上配置于定子芯部21外侧的结构体的刚度的情况下，该结构体的刚度以E×I求得。在此，E是杨氏模量，I是截面二次矩。

在实施方式1的电动动力转向用电动机装置中，在径向上的定子芯部21的外侧设置有中间构件4和筒部31。在径向上配置在定子芯部21外侧的结构体的刚度的值为中间构件4的刚度与筒部31的刚度的和值。若增高中间构件和筒部31中任一方的杨氏模量E，则能够与之相应地减小中间构件4和筒部31的截面二次矩。

在实施方式1的电动动力转向用电动机装置中，中间构件4的每单位长度的刚度比筒部31的每单位长度的刚度高。由此，能减小筒部31的截面二次矩。其结果是，能减小筒部31的板厚。因此，能实现电动动力转向用电动机装置的小型化。作为每单位长度的刚度较高的材料，可列举铁类材料、SUS材料等。

与定子芯部21是未沿周向分割为多个部分的一体芯部的情况相比，在定子芯部21是沿周向分割为多个部分的分割芯部的情况下，定子芯部21自身的刚度变低。然而，中间构件4在径向上从外侧朝向内侧将定子芯部21紧固。由此，定子2的刚度提高。其结果是，电动动力转向用电动机装置中产生的振动及由该振动产生的噪音降低。

定子芯部21是通过将多个电磁钢板层叠而形成的。因此，在将定子芯部21被压入电动机框架3的筒部31的内周面的情况，且定子芯部21的外周面存在层差的情况下，电动机框架3中存在发生刮擦等损伤的可能性。特别是定子芯部21的硬度比电动机框架3的硬度高的情况下，电动机框架3发生损伤的可能性变高。因此，以往在将定子芯部21压入电动机框架3的筒部31的内周面的情况下，使用热压嵌合。然而，这种热压嵌合增大了设备成本。其结果是，存在电动动力转向用电动机装置的制造成本增加这样的技术问题。

在实施方式1的电动动力转向用电动机装置中，中间构件4设置在定子芯部21与电动机框架3的筒部31之间。由此，作为电动机框架3的材质，可使用硬度比定子芯部21中使用的电磁钢板低的铝类材料。其结果是，能实现电动动力转向用电动机装置整体的轻量化。

如以上说明的那样，根据本发明实施方式1的电动动力转向用电动机装置，在径向上的定子2的外周面设置有被压入筒部31的内周面的状态的中间构件4。由此，可提高针对定子芯部21在径向上的紧固力。其结果是，能够抑制电动动力转向用电动机装置驱动时在电动动力转向用电动机装置中产生的振动及由该振动产生的噪音。此外，根据上述电动动力转向用电动机装置，中间构件4的每单位长度的刚度比筒部31的每单位长度的刚度高。由此，即使减小电动机框架3的筒部31的板厚，也能获得整体上适当的刚度。其结果是，能实现电动动力转向用电动机装置的小型化。

此外，中间构件4的线膨胀系数与定子芯部21的线膨胀系数相同。由此，即使在电动动力转向用电动机装置产生了温度变化的情况下，也能维持对定子芯部21变形的抑制。

此外，电动机框架3由铝类材料构成。由此，能实现电动动力转向用电动机装置整体的轻量化。

实施方式2

图2是表示本发明实施方式2的电动动力转向用电动机装置的剖视图。定子芯部21具有十二个极齿211。十二个极齿211在周向上等间隔地排列配置。转子1具有十个磁体13。十个磁体13以使N极和S极在周向上交替排列的方式被磁化。在上述电动动力转向用电动机装置中，极数为十，槽数为十二。十二个极齿211各自设置有线圈23。十二个线圈23配置成使位于以180度机械角互相错开的位置处的一对线圈23互为同相。换言之，十二个线圈23配置成使位于互相相对的位置处的一对线圈23互为同相。在本例中，槽数为十二，因此，在周向上互相分开六个槽的一对线圈23互为同相。

在实施方式2的电动动力转向用电动机装置中，极数为十，槽数为十二。由此，相对于基波的绕组系数变大，且相对于高阶谐波的绕组系数变小。因此，能够以较少的磁体量产生较大的转矩，且能减小产生的转矩脉冲。其结果是，能廉价地供给高性能的电动动力转向用电动机装置。但是，在具有极数为十、槽数为十二的组合以及如上所述的线圈23的配置的电动动力转向用电动机装置中，理论上会产生使定子芯部21的形状从圆环形状变形为椭圆形状的电磁力。因此，定子芯部21容易变形为椭圆形状，定子芯部21的变形量容易变大。

在实施方式2的电动动力转向用电动机装置中，电动机框架3的筒部31的刚度值与中间构件4的刚度值的和值为将定子芯部21在径向上从外侧朝内侧紧固的构件的刚度值。由此，与仅利用电动机框架3将定子芯部21在径向上从外侧朝内侧紧固的情况相比，定子芯部21的刚度变高。其结果是，可抑制定子芯部21变形为椭圆形状。因此，能够一边利用极数为十、槽数为十二的情况下的电动动力转向用电动机装置的优点，一边抑制成为缺点的电动动力转向用电动机装置的振动。其它的结构与实施方式1相同。

如以上说明的那样，根据本发明实施方式2的电动动力转向用电动机装置，定子2的槽数为十二，转子1的极数为十。由此，能廉价地供给高性能的电动动力转向用电动机装置，并且能抑制电动动力转向用电动机装置的振动。

实施方式3

图3是表示本发明实施方式3的电动动力转向用电动机装置的定子芯部、中间构件和电动机框架的侧视图。在图3中，以截面示出电动机框架3。在将轴向上的定子芯部21的长度设为L₁、将轴向上的中间构件4的长度设为L₂的情况下，L₁和L₂互相的关系满足L₁/2＜L₂＜L₁。

抑制定子芯部21的振动的主要原因是将定子芯部21在径向上从外侧朝向内侧紧固。因此，能缩短轴向上的中间构件4的尺寸。在试验中，抑制定子芯部21振动的效果也得到了确认。因此，能减少中间构件4的使用量。其结果是，能实现电动动力转向用电动机装置的轻量化。其它的结构与实施方式1或实施方式2相同。

如以上说明的那样，根据本发明实施方式3的电动动力转向用电动机装置，在将轴向上的定子芯部21的长度设为L₁、将轴向上的中间构件4的长度设为L₂的情况下，满足L₁/2＜L₂＜L₁。由此，能实现电动动力转向用电动机装置的轻量化。

实施方式4

图4是表示本发明实施方式4的电动动力转向用电动机装置的剖视图，图5是表示图4的中间构件的立体图。中间构件4形成为C字形状且沿轴向延伸的形状。换言之，中间构件4形成为在圆环形状上形成有缺口部41的形状、即C字形状。

中间构件4被压入电动机框架3的筒部31的内周面。此外，定子芯部21被压入中间构件4的内周面。在中间构件4形成为C字形状而非圆环形状的情况下，也可将定子芯部21在径向上从外侧朝向内侧紧固。由此，可抑制由电磁施振力导致的定子芯部21的变形。其结果是，电动动力转向用电动机装置中产生的振动及由该振动产生的噪音降低。

中间构件4形成为C字形状。由此，在将中间构件4压入电动机框架3的筒部31的内周面的情况下，能在径向上的中间构件4的尺寸缩小的方向上对中间构件4施加载荷。因此，能减小将中间构件4压入筒部31的内周面时所需的力、即压入力。其结果是，能容易进行电动动力转向用电动机装置的组装。

在定子芯部21的外周面形成有沿周向排列的多个凹部212。凹部212配置成在径向上与极齿211相邻。中间构件4的缺口部41配置成在径向上与凹部212相邻。由此，在将中间构件4压入电动机框架3的筒部31的情况下，构成缺口部41的中间构件4的周向两端部能在径向上朝内侧逃离。其结果是，能抑制电动机框架3的筒部31和定子芯部21各自产生的损伤。其它的结构与实施方式1至实施方式3中的任一实施方式相同。

如以上说明的那样，根据本发明实施方式4的电动动力转向用电动机装置，中间构件4形成为C字形状。由此，能容易进行电动动力转向用电动机装置的组装。

此外，中间构件4的缺口部41配置成在径向上与凹部212相邻。由此，在将中间构件4压入电动机框架3的筒部31的情况下，能抑制电动机框架3的筒部31和定子芯部21各自发生的损伤。

实施方式5

图6是表示本发明实施方式5的电动动力转向用电动机装置的剖视图，图7是表示图6的中间构件的立体图。定子芯部21沿周向分割为多个。在本例中，定子芯部21被一分为三。

中间构件4具有在周向上排列的多个瓦型形状构件42。瓦型形状构件42的数量与定子芯部21分割的数量相同。因此，在本例中，瓦型形状构件42的数量为三个。

通过使中间构件4由多个瓦型形状构件42构成，从而能使中间构件4的重量降低。由此，能实现电动动力转向用电动机装置的轻量化。

通过将瓦型形状构件42压入电动机框架3的筒部31的内周面，从而定子芯部21在径向上从外侧朝向内侧被紧固。由此，可抑制定子芯部21的变形。

周向上的各个瓦型形状构件42的端部配置成在径向上与凹部212相邻。由此，在将中间构件4压入筒部31的情况下，周向上的各个瓦型形状构件42的端部退让至凹部212。其结果是，能抑制电动机框架3的筒部31和定子芯部21中发生的损伤。其它的结构与实施方式1至实施方式3中的任一实施方式相同。

如以上说明的那样，根据本发明实施方式5的电动动力转向用电动机装置，周向上的各个瓦型形状构件42的端部配置成在径向上与凹部212相邻。由此，能抑制在将中间构件4压入筒部31的内周面的情况下筒部31和定子芯部21各自发生的损伤。

另外，在上述各实施方式中，作为旋转电机，以电动动力转向用电动机装置为例进行了说明，但也可以是其它旋转电机。

(符号说明)

1转子；2定子；3电动机框架；4中间构件；5轴承；6轴承保持件；7轴承；8轴套；11轴；12转子芯部；13磁体；21定子芯部；22绝缘件；23线圈；24端子；25保持件；31筒部；32底板部；41缺口部；42瓦型形状构件；211极齿；212凹部。

Claims (14)

1.一种旋转电机，包括转子、定子和电动机框架，其中，所述定子具有定子芯部，所述定子芯部在所述转子的径向上配置在比所述转子更靠外侧处，所述电动机框架具有筒部且固定有所述定子，所述筒部在所述径向上设置在比所述定子芯部更靠外侧处，其特征在于，

所述旋转电机还包括中间构件，所述中间构件在所述径向上设置在所述定子芯部的外周面，且处于在所述径向上被压入所述筒部的内周面的状态，

所述中间构件的每单位长度的刚度比所述筒部的每单位长度的刚度高，

所述中间构件形成为在圆环形状上形成有缺口部的形状、即C字形状，

在所述定子芯部的外周面形成有凹部，

所述凹部与所述缺口部相对地配置。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述中间构件的线膨胀系数与所述定子芯部的线膨胀系数相同。

3.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述电动机框架由铝类材料构成。

4.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述电动机框架由铝类材料构成。

5.如权利要求1至4中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述定子的槽数为十二，所述转子的极数为十。

6.如权利要求1至4中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

在将所述转子的轴向上的所述定子芯部的长度设为L₁、将所述轴向上的所述中间构件的长度设为L₂的情况下，满足L₁/2＜L₂＜L₁。

7.如权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

在将所述转子的轴向上的所述定子芯部的长度设为L₁、将所述轴向上的所述中间构件的长度设为L₂的情况下，满足L₁/2＜L₂＜L₁。

8.一种旋转电机，包括转子、定子和电动机框架，其中，所述定子具有定子芯部，所述定子芯部在所述转子的径向上配置在比所述转子更靠外侧处，所述电动机框架具有筒部且固定有所述定子，所述筒部在所述径向上设置在比所述定子芯部更靠外侧处，其特征在于，

所述旋转电机还包括中间构件，所述中间构件在所述径向上设置在所述定子芯部的外周面，且处于在所述径向上被压入所述筒部的内周面的状态，

所述中间构件的每单位长度的刚度比所述筒部的每单位长度的刚度高，

所述中间构件具有在所述转子的周向上排列的多个瓦型形状构件，

在所述定子芯部的外周面形成有在所述周向上排列的多个凹部，

所述周向上的各个所述瓦型形状构件的端部配置成在所述径向上与所述凹部相邻。

9.如权利要求8所述的旋转电机，其特征在于，

所述中间构件的线膨胀系数与所述定子芯部的线膨胀系数相同。

10.如权利要求8所述的旋转电机，其特征在于，

所述电动机框架由铝类材料构成。

11.如权利要求9所述的旋转电机，其特征在于，

所述电动机框架由铝类材料构成。

12.如权利要求8至11中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述定子的槽数为十二，所述转子的极数为十。

13.如权利要求8至11中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

在将所述转子的轴向上的所述定子芯部的长度设为L₁、将所述轴向上的所述中间构件的长度设为L₂的情况下，满足L₁/2＜L₂＜L₁。

14.如权利要求12所述的旋转电机，其特征在于，

在将所述转子的轴向上的所述定子芯部的长度设为L₁、将所述轴向上的所述中间构件的长度设为L₂的情况下，满足L₁/2＜L₂＜L₁。

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