CN111342587B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种旋转电机，其包括马达、轴承支架和汇流条单元。汇流条单元包括多个汇流条和内置多个汇流条的电绝缘性汇流条支架。多个汇流条分别电连接到多个线圈，并在汇流条支架的轴承支架侧分别插穿到轴承支架的多个端子通孔内，汇流条支架的构成为，其包围多个汇流条插穿端子通孔的部位的周围。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机，特别是涉及一种具备汇流条单元和轴承支架的马达等旋转电机。

背景技术

作为马达等旋转电机具有以下结构，即，包含向定子线圈供电用的电源端子的汇流条，通过在机壳中旋转自如地保持轴承的轴承支架上所设置的通孔，连接于供电控制用的电路基板和汇流条单元之间。具有这种结构的旋转电机，为了防止金属制的轴承支架与汇流条的电接触所引起的短路，需要将轴承支架的通孔的内面和汇流条的表面之间绝缘。

WO2017/026492(A1)(参考0074及图10)中公开的马达，为避免轴承支架的通孔的内面和汇流条表面之间的电接触，将具有端子绝缘保持部的构件安装到汇流条单元上，该端子绝缘保持部由绝缘材料形成，该绝缘材料覆盖汇流条通过通孔的部分。

发明内容

但是如上所述的绝缘结构，由于由绝缘材料形成的其他部件的追加而导致部件数量的增加，以及由于该部件的组装作业的追加而导致制造工序的增加，从而提高了制造成本。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种能够以更廉价的结构切实地确保汇流条与轴承支架之间的绝缘的旋转电机。

为了实现上述目的，本发明的一个实施方式所涉及的旋转电机包括转子、定子、轴承支架和汇流条单元。

所述转子具有轴。

所述定子与所述转子在直径方向上相对向配置，并且具有多个线圈。

所述轴承支架支承轴承，该轴承支承所述轴。

所述汇流条单元配置于所述定子与所述轴承支架之间。

所述轴承支架具有多个端子通孔。

所述汇流条单元具有，由导电材料形成的多个汇流条以及，内置所述多个汇流条的电绝缘性的汇流条支架，所述多个汇流条分别电连接到所述多个线圈，分别插穿到所述轴承支架的所述多个端子通孔中，所述汇流条支架的构成为，其包围所述多个汇流条插穿所述端子通孔的部位的周围。

附图说明

图1是示出作为本发明一个实施方式所涉及的电子设备的旋转电机的结构示例的拆解立体图。

图2是上述旋转电机的主要部分的截面图。

图3是示出上述旋转电机的汇流条单元和轴承支架的立体图。

图4是组合上述汇流条单元与轴承支架的状态的立体图。

图5是示出上述旋转电机的端子绝缘保持部的结构的截面图。

图6是上述旋转电机的端子绝缘保持部的立体图。

图7是本发明所涉及的实施方式二的旋转电机的主要部分截面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

＜电机设备的结构＞

图1是示出作为本发明一个实施方式所涉及的电子设备的旋转电机100的结构示例的拆解立体图，图2是旋转电机100的主要部分的截面图。

旋转电机100具有，机壳10、部件组装体20、马达30、汇流条单元40、轴承支架50。

[机壳]

机壳10形成为大致圆筒形状即筒状，其具有开口部11和与开口部11相对的底部12。考虑到形状和成本，机壳10由铝压铸、铝等金属材料形成，如图2所示，容纳有部件组装体20、马达30、汇流条单元40、轴承支架50等。

在底部12与开口部11之间形成有台阶部15，该台阶部15用于使从开口部11插入的轴承支架50不向Z轴即轴321方向落下，参照图2。

该台阶部15具有与开口部11相对的第1支承面15S。如后所述，第一支承面15S支持轴承支架50的边缘部。

机壳10具有马达室10M，参照图2，该马达室10M设置在底部12与台阶部15之间，容纳后述的转子32。

[部件组装体]

如图2所示，部件组装体20在马达30、汇流条单元40及轴承支架50的上方保持于机壳10的上端部。部件组装体20包括部件组装基板21和散热器23。

本实施方式的部件组装基板21是包括构成电动助力转向装置(EPS：ElectricPower Stering)的ECU(Electronic Control Unit)的未图示的各种电子设备的电路基板。作为该电子设备包括CPU(Central Processing Unit)、存储器等。部件组装基板21经由多个未图示的螺丝部固定在散热器23上。

散热器23经由密封环S安装到机壳10的开口部11上，密封环S参照图2，由此构成密闭机壳10的内部的盖部。如图1所示，在散热器23中突出有外部连接端子23a，该外部连接端子23a将部件组装基板21与未图示的电源单元之间进行电连接。在散热器23的边缘部设置有具有螺丝通孔的多个支架23b，在经由这些支架23b被螺丝固定在设置于散热器23的开口部11的边缘部的多个固定支架14上。

[马达]

如图2所示，马达30容纳在机壳10内的马达室10M中，具有定子(stator)31和转子(rotor)32。

定子31包括在机壳10的内侧配置为圆环状的多个小齿即定子芯和，分别卷绕多个小齿的线圈即定子线圈。小齿由磁性材料形成，例如由多个磁性刚板的积层体构成。定子31通过嵌合到机壳10的内周，被固定于机壳10。线圈的未图示的两端部电连接到汇流条单元40，以形成U相、V相和W相的三相电磁线圈。

转子32具有，围绕一轴即Z轴旋转的轴321和安装在轴321上的转子芯322。轴321沿机壳10的轴心配置，并压入形成在转子芯322的中央的通孔中。轴321经由轴承B1和轴承B2可旋转自如地支承在机壳10上。转子芯322具有沿周方向排列的多个磁极。转子32配置于定子31的内侧，并且通过与定子31的电磁作用使轴321沿着其轴的周围旋转。

轴321的一端即图1及图2中的下端，贯穿机壳10的底部12，在其前端部具有齿轮部323。齿轮部323与和转向轴联络的未图示的相对侧齿轮相啮合，将轴321的旋转传递到上述转向轴。

一方的轴承B1安装在机壳10的底部12上，可旋转地支承轴321的一端侧。另一方的轴承B2可旋转地支承轴321的另一端侧。

轴承B2配置于转子芯322与散热器23之间，并且经由轴承支架50固定在机壳10上。关于轴承支架50于后详述。

[汇流条单元]

汇流条单元40具有，由导电材料形成的多个汇流条41和内置这些汇流条41的电绝缘性汇流条支架42，参照图2。汇流条支架42由圆环状的成形体构成，多个汇流条41具有，从汇流条支架42的外周面向直径外方突出的多个连接端子41a和，在汇流条支架42的顶面向一轴方向突出，分别对应于U相、V相及Z相的多个电源端子41b。多个电源端子41b是与部件组装基板21的连接器部件22电连接的压接(Press-fit)端子。汇流条支架42由具有电绝缘性的绝缘材料、例如合成树脂等成形。

汇流条单元40位于机壳10的内部，与轴321同心地连接到定子线圈上。多个连接端子41a分别电连接到U相、V相及W相的定子线圈的一端，与组装在部件组装基板21的下面的连接器部件22电连接，参照图2。

[压入环]

如图1所示，压入环60呈圆环状。压入环60从开口部11压入至机壳10，并与台阶部15一同将轴承支架50在Z轴方向夹持。

压入环60由诸如铝压铸、铝等与机壳10相同的材料或诸如黄铜或镁合金等具有与机壳10具有相同程度的线性膨胀系数的材料形成。由此，能够防止由于旋转电机100的温度变化而导致的压入到轴承支架50的压入环60的固定松动。

[轴承支架]

图3是示出汇流条单元40和轴承支架50的立体图。图4是组合汇流条单元40与轴承支架50的状态的立体图。

轴承支架50由金属板的加压成型体构成，用于将轴承B2定位保持在机壳10内，在此，轴承B2参照图2。在本实施方式中，轴承支架50通过将金属板进行深拉深加工以及折弯加工而制作成立体形状。通过由金属材料构成轴承支架50，并经由轴承支架50使将轴承B2中产生的摩擦热高效地向机壳10发散，从而提高轴承B2的散热性。

轴承支架50具有大致圆盘形状，其中心部设有轴321贯穿的轴孔501。包围该轴孔501而设置有用于压入保持轴承B2的轴承保持部502。轴承保持部502通过与轴承B2的外环的嵌合或嵌固作用而一体地保持轴承B2。此时，也可以通过铆合轴承保持部502的开口下端部，来得到与轴承B2的一体结合。

轴承支架50还包括：多个端子通孔503，其用于个别地使从汇流条单元40沿轴方向即Z方向引出的多个电源端子41b通过；以及多个通气孔504。通气孔504可以是厚度去除的孔。

(电源端子41b的绝缘结构)

汇流条单元40向汇流条支架42的顶面突出的多个电源端子41b，贯穿设置在轴承支架50上的端子通孔503，与部件组装基板21上的连接器部件22电连接。在此，轴承支架50由金属材料构成。因此，为了防止端子通孔503的内面与电源端子41b的表面电接触引起的短路，采用确保两者之间的电绝缘的绝缘结构。

典型的是可以考虑到以下绝缘结构即，在电源端子41b中，至少将贯穿端子通孔503的部位的表面由绝缘材料形成的其他构件覆盖等，不过，由这样的绝缘材料形成的其他构件的追加，导致部件数量的增加以及，追加其部件的组装作业的制造工序的增加，提高了制造成本。

汇流条单元40的汇流条支架42具备端子绝缘保持部44。在本实施方式中，在汇流条单元40的汇流条支架42上一体成型有端子绝缘保持部44，该端子绝缘保持部44包围在电源端子41b贯穿轴承支架50的端子通孔503的部位上的用于确保电绝缘的所述部位。

图5是端子绝缘保持部44的扩大截面图。图6是端子绝缘保持部的扩大立体图。如这些图所示，端子绝缘保持部44具有基部441和，多个插入部442和多个加强筋443。

基部441是端子绝缘保持部44的基部。端子绝缘保持部44在该基部441的部分与汇流条单元40的汇流条支架42形成一体化。

多个插入部442分别形成于每个电源端子41b，分别是独立地插入或压入轴承支架50的多个端子通孔503的部分。因此，在各个电源端子41b贯穿轴承支架50的端子通孔503的部位中，通过端子通孔503的内面和电源端子41b的表面被作为绝缘体的插入部442而彼此的电接触受到阻碍，由此确保绝缘。

在本实施方式中，因为端子绝缘保持部44与汇流条支架42一体成型，所以与在汇流条支架42安装绝缘用其他部件的结构相比，能够减少部件数量，由于无需将绝缘用其他部件安装到汇流条支架上，因此可以抑制生产成本。

另外，为了更可靠地防止轴承支架50的端子通孔503的内面与电源端子41b的表面的电接触，在旋转电机100的组装状态下，需要端子绝缘保持部44的插入部442的前端位于轴承支架50的部件组装基板21侧的面以上的高度。在本实施方式中，端子绝缘保持部44与汇流条支架42一体成型，因此更可靠地保证上述高度关系的条件，得到更可靠的绝缘结构。也就是说，因绝缘用其他部件的安装精度较高而不再发生绝缘性能的波动，确保稳定的绝缘。

另外，在本实施方式中，通过将端子通孔503的形状设为圆形，将电源端子41b的形状设为矩形，来确保针对围绕Z轴旋转的电源端子41b的姿势失调的余量(Margin)。

另外，若轴承支架50的多个端子通孔503与端子绝缘保持部44的多个插入部442的位置关系有偏差，则将端子绝缘保持部44的多个插入部442插入至多个端子通孔503时，在端子绝缘保持部44的特别是根部部分施加较大的剪切力，端子绝缘保持部44的每个电源端子41b从根部变形，最坏则有断裂的危险。

在本实施方式中，为了防止这样的端子绝缘保持部44的变形或断裂，在端子绝缘保持部44中上设置有加强筋443。考虑到轴承支架50的多个端子通孔503和端子绝缘保持部44的多个插入部442的位置关系最容易在汇流条支架42的成形收缩方向即直径方向上产生大偏离，将加强筋443设为，提高该汇流条支架42的成形收缩方向的剪切强度。更具体而言，加强筋443形成为在与多个插入部442正交的方向上延伸。

另外，端子绝缘保持部44形成为，不仅提高汇流条支架42的成形收缩方向的剪切强度，还提高大致与成形收缩方向正交的方向的剪切强度。更具体而言，端子绝缘保持部44的分别保持多个电源端子41b的多个插入部442，在各自的下部通过基部441沿着大致与成形收缩方向正交的方向相互连接。由此，在与成形收缩方向大致正交的方向上也能得到高剪切强度。

＜实施方式2＞

接下来，对本发明所涉及的实施方式2进行说明。

图7是示出本发明实施方式2所涉及的电子设备旋转电机101的结构示例的主要部分截面图。

另外，在该图中，对与实施方式一的旋转电机100相同的部分标注相同的符号，省略对这些的重复说明。

在本实施方式的旋转电机101中，特别是轴承支架150的结构与实施方式一不同。该轴承支架150不像实施方式一的旋转电机100那样使用压入环60，而是在使轴承支架150的外周面与机壳10的内周面接触的状态下压入至机壳10内，并设置在机壳10内的台阶部15的支承面15S上。轴承支架150与机壳10的卡合部分可以通过粘合剂进一步固定。

该轴承支架150具有在与轴321正交的方向上延伸的厚肉部151和厚度比厚肉部151薄的薄肉部152。也就是说，轴承支架150除了多个端子通孔503周围的薄肉部152以外，还包括厚肉部151，该厚肉部151具有比实施方式一的旋转电机100的轴承支架50更足够大的厚度。薄肉部152由薄薄地残留在汇流条单元40侧的部分而形成，其通过在轴承支架50的与汇流条单元40相反侧即部件组装基板21侧形成开口而成凹陷部153。

通过如上所述配置轴承支架150可以获得如下效果。

1.由于轴承支架150具有厚肉部151，因此可以提高轴承支架150的强度。另外，仅将厚肉部151压入机壳10内即可安装，因此能够降低制造工数。

2.通过使轴承支架150的端子通孔503周围的部位从部件组装基板21侧凹陷而成的凹陷部153的开口尺寸比连接器部件22大，从而可将连接器部件22的局部沉入于凹陷部153内。由此，与实施方式一相比，能够实现旋转电机101的整体高度的小型化。此外，能够充分确保电源端子41b与轴承支架150部件之间的距离，提高电源端子41b与轴承支架150之间的绝缘性。

＜变形例＞

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述的实施方式，当然能够进行各种变更。

另外，在上述实施方式中，作为电子设备，以在车辆的电动助力转向装置中使用的旋转电机100为例进行了说明，但也可应用于其他用途的旋转电机(马达)上。另外，本发明所涉及的电子设备不仅适用于马达，还适用于发电机等其他旋转电机，此外，还可应用于除了旋转电机之外的其他电子设备。

本申请主张基于2018年12月28日向日本国专利厅申请的特愿2018-236750的优先权，通过参考将该申请的所有内容编入本说明书中。

Claims (2)

1.一种旋转电机，其中，具备：

转子，其具有轴；

定子，其与所述转子在直径方向相对向配置，并具有多个线圈；

轴承支架，其支撑轴承并且具有多个端子通孔，该轴承支撑所述轴；

汇流条单元，其配置于所述定子与所述轴承支架之间；

部件组装基板，组装连接器部件，并且设置在所述轴承支架的与汇流条单元相反侧，

所述汇流条单元具有：

多个汇流条，其由导电材料形成；

电绝缘性的汇流条支架，其内置所述多个汇流条，

所述多个汇流条分别电连接到所述多个线圈和所述连接器部件，并分别插穿到所述轴承支架的所述多个端子通孔，

所述汇流条支架包围所述多个汇流条贯穿所述端子通孔的部位的周围，

所述轴承支架具有：

厚肉部，其在与所述轴正交的方向上延伸；

薄肉部，其厚度比所述厚肉部薄，通过形成在所述轴承支架的与汇流条单元相反侧开口的凹陷部，在所述轴承支架的厚度方向上形成于所述汇流条单元侧，

所述多个端子通孔形成于所述薄肉部，

将所述连接器部件的局部沉入于所述凹陷部。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其中，

所述汇流条支架具有：

基部；

多个插入部，其分别突出形成于所述基部，分别保持所述多个汇流条，并且分别插入到所述多个端子通孔；

加强筋，其在与所述多个插入部正交的方向上延伸而形成。

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