CN112186979A - 电路板、电机以及电动助力转向系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于确保车辆的行驶稳定性的技术，由此，通过单独地形成多个将电力供应至多个磁性元件的电源端子，即使在由于电路中的缺陷导致对电源端子或者对接地单元的损坏期间，也使得最少数量的霍尔元件能够被驱动，从而使得在车辆运行期间安全事故的危险能够被显著降低。

Description

电路板、电机以及电动助力转向系统
本申请是申请日为2016年8月4日、申请号为201610633534.7、发明名称为“电路板、电机以及电动助力转向系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
根据本发明的示例性实施例的示教总体涉及用于确保车辆的行驶稳定性的技术。
背景技术
通常，为了保证车辆的转向稳定性，需要通过单独动力辅助车辆的转向系统。尽管传统的辅助转向系统已经采用了使用液压动力的系统，但是近来采用具有较少功耗和优异精度的EPS(电动助力转向系统)。EPS以下述方式运行：电机被响应于由车速传感器、转矩角传感器和转矩传感器检测的操作状态由ECU(电子控制单元)驱动，以保证转弯稳定性和提供快速的稳定恢复力，由此，驾驶员能够安全运行车辆。
安装在EPS电机中的PCB(印刷电路板)上的磁性元件提供具有转子的位置信息的电机控制功能的ECU，其中，尽管驱动感测磁性信号的所述磁性元件是必须的，但是磁性元件可能丧失其功能，而不利地导致在供应至霍尔元件的电力因电路中的缺陷或者接地单元损坏而中断时磁性元件功能的丧失而导致的安全事故的危险。
发明内容
本发明被提供以解决上述缺点，因此，本发明的示例性实施例提供一种电机，所述电机被配置为：通过单独地形成多个将电力供应至多个磁性元件的电源端子，即使在由于电路中的缺陷导致对电源端子或者对接地单元的损坏期间，也使得最少数量的霍尔元件能够被驱动，从而使得在车辆运行期间安全事故的危险能够被显著降低。
在本发明的一个总的方面，提供一种电路板，所述电路板包括：第一磁性元件部；与所述第一磁性元件部单独形成的第二磁性元件部；电连接至所述第一磁性元件部的第一电源端子；通过与所述第一电源端子单独形成而电连接至所述第一电源端子的第二电源端子。
优选地，但不是必须地，所述第一磁性元件部可以布置在具有第一半径的第一圆弧(circular arc)上，并且所述第二磁性元件部可以布置在与所述第一圆弧同心形成、同时具有大于所述第一半径的第二半径的第二圆弧上。
优选地，但不是必须地，所述第一磁性元件部可以包括相互间隔开的第一磁性元件、第二磁性元件和第三磁性元件，并且所述第二磁性元件部可以包括相互间隔开的第四磁性元件和第五磁性元件。
优选地，但不是必须地，所述电路板还可以包括：连接至所述电源端子、所述第一磁性元件、所述第二磁性元件和所述第三磁性元件的第一导电线(conductive line)；以及连接至所述第二电源端子、所述第四磁性元件和所述第五磁性元件的第二导电线。
优选地，但不是必须地，所述第一磁性元件至第五磁性元件可以是被配置为检测磁力的霍尔元件。
优选地，但不是必须地，所述电路板还可以包括：电连接至所述第一磁性元件部的第一接地触头部；以及通过与所述第一接地触头部间隔开而电连接至所述第二磁性元件部的第二接地触头部。
优选地，但不是必须地，所述第二圆弧的圆心角可以与所述第一圆弧的圆心角的至少一部分重叠(overlap)。
在本发明的另一个总的方面，提供一种电机，所述电机包括：电路板；被配置为容纳所述电路板的壳体；固定到所述壳体的定子；转子，所述转子布置在所述定子内侧以通过与所述定子的电相互作用而旋转；与所述转子一体旋转的转轴(rotation shaft)；以及布置在所述转轴处的感测磁体，其中，所述电路板包括；第一磁性元件部；与所述第一磁性元件部间隔开的第二磁性元件部；电连接至所述第一磁性元件部的第一电源端子；以及通过与所述第一电源端子间隔开而电连接至所述第二磁性元件部的第二电源端子，并且其中，所述电路板的所述第一磁性元件部和所述第二磁性元件部检测所述感测磁体。
优选地，但不是必须地，所述电机还可以包括通过与所述转子向上间隔开而耦接至所述转轴的感测板，并且所述感测磁体可以耦接至所述感测板的上表面。
优选地，但不是必须地，所述电机还可以包括：被配置为支撑所述转轴的底面的第一轴承；以及被配置为支撑所述转轴的上表面的第二轴承。
优选地，但不是必须地，所述电机还可以包括：从所述壳体的底面的中央部突出的支撑管(support pipe)，并且所述第一轴承可以安装在所述支撑管处。
在本发明的又一总的方面，提供一种电动助力转向系统，所述电动助力转向系统包括：电机；以及被配置为响应于车辆的操作状态驱动电机的电子控制器；其中，所述电机包括：电路板；被配置为容纳所述电路板的壳体；固定到所述壳体的定子；转子，所述转子布置在所述定子内侧以通过与所述定子的电相互作用而旋转；与所述转子一体旋转的转轴；以及布置在所述转轴处的感测磁体，并且其中，所述电路板包括；第一磁性元件部；与所述第一磁性元件部间隔开的第二磁性元件部；电连接至所述第一磁性元件部的第一电源端子；以及通过与所述第一电源端子间隔开而电连接至所述第二磁性元件部的第二电源端子，并且其中，所述电路板的所述第一磁性元件部和所述第二磁性元件部检测所述感测磁体。
优选地，但不是必须地，所述电动助力转向系统还可以包括被配置为检测车辆的操作状态的传感器。
优选地，所述传感器是车速传感器、转矩角传感器和转矩感测器。
有益效果
本发明的示例性实施例的优点在于：通过单独地形成多个将电力供应至多个磁性元件的电源端子，即使在由于电路中的缺陷导致对电源端子或者对接地单元的损坏期间，也使得最少数量的霍尔元件能够被驱动，从而使得在车辆运行期间安全事故的危险能够被显著降低。
附图说明
图1是示出了根据本发明的示例性实施例的电机的横截面概念图。
图2是示出了根据本发明的比较示例的电路板的概念图。
图3是示出了根据本发明的示例性实施例的电路板的概念图。
具体实施方式
下文中，将结合附图详细描述本发明的配置和操作。在附图中，在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件，并且不对其进行多余的描述。因此，应当理解，尽管术语第一、第二等可以用于在本文中描述各种元件，但是这些元件不应该被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件同另一元件区分开。
图1是示出了根据本发明的示例性实施例的电机的横截面概念图。
参见图1，根据本发明的示例性实施例的电机可以包括壳体10，所述壳体10为外部材料。壳体10可以包括：外壳12，所述外壳12由底面和从底面外延地(extensively)和向上地形成的侧壁而形成有内空间和上部开口；和托架11，所述托架11覆盖外壳12的上部开口并且在中央形成有开口。
壳体10可以在其中安装有定子200和转子300。转子300可以包括转子芯320和磁体310，所述转子320耦接至转轴400，所述磁体310耦接至转子芯320的外周转轴。
同时，转轴400可以设置在壳体10的内部。转轴400可以设置有感测磁体50。转轴400可以与感测板190耦接，感测板190布置成向上远离转子300，并且感测板190可以随转轴400一起旋转。感测磁体50可以耦接至感测板190的上表面(下文中，包括感测板190和感测磁体50的结构被称为“磁性模块”)。另外，托架11可以安装有电路板100。
更具体地讲，电路板100可以通过被安装在托架11处而被容纳在壳体10内部。电路板100可以安装有与感测磁体50相对的磁性元件110。磁性元件110可以通过检测感测磁体50的旋转程度检测由感测磁体50耦接的感测板190的旋转程度和转轴400的旋转程度。
本发明的示例性实施例可以提供安装有设置成与所述磁性模块相邻的多个磁性元件10的电路板，以便检测所述磁性模块的磁力。另外，电路板100可以实现在为下述结构，在所述结构中，单独设置有多个电源端子，所述多个电源端子通过分别连接至磁性元件110而供应电力。
因此，根据本发明示例性实施例的电路板100被以下述方式配置：即使电源端子或接地触头部(ground contact part)中的一些由于电路的缺陷被使得不工作，其他剩余的电源端子或接地触头部仍可以正常运行。结果，感测磁体50的旋转程度能够通过供应有来自正常运行的电源端子的电力的磁体元件感测。
图2是示出了根据本发明的比较示例的电路板的概念图，并且图3是示出了根据本发明的示例性实施例的电路板的概念图。
如上所讨论地，根据本发明的示例性实施例的电路板100的特征在于：向霍尔元件供应电力的电源端子的电路设置结构被单独地形成。
图2的电路板是可以与本发明的示例性实施例进行比较的比较示例，其中，向安装在所述电路板上的多个磁性元件101、102、103、104、105供应电力的电源端子Vcc，106通过电路图案被连接，并且电源端子106通过单个接地触头部GND，107接地。然而，根据比较例的电路板是这样的：在电路图案被短路或者接地触头部损坏时，整个磁性元件的电力供应被中断。结果，车辆的转向系统的操作停止或被错误地执行，从而引起车辆的致命问题。
因此，如图3所示，根据本发明的示例性实施例，电路板可以被设置有第一磁性元件部110和与第一磁性元件部110间隔开的第二磁性元件部120。第一磁性元件部110可以包括相互间隔开的第一、第二和第三磁性元件111、112、113，第一、第二和第三磁性元件111、112、113可以电连接至与第一、第二和第三磁性元件111、112、113间隔开的第一电源端子VCC1，130。第一、第二和第三磁性元件111、112、113可以通过第一导电线150电连接至第一电源端子130。
第二磁性元件部120可以包括相互间隔开的第四和第五磁性元件121，122。第四和第五磁性元件121，122可以电连接至与第四和第五磁性元件121，122间隔开的第二电源端子VCC2，140。第四和第五磁性元件121，122可以通过第二导电线160电连接至第二电源端子140。
也就是说，可以单独地形成向所述磁性元件供应电力的电源端子。结果，即使电路图案中的任意一个出现缺陷，但不是所有的磁性元件在功能上停止，而是没有缺陷的一些磁性元件能够被驱动。当然，也可以单独地形成第一接地触头部(未示出)和第二接地触头部(未示出)，所述第一接地触头部通过电连接至第一电源端子122而接地，所述第二接地触头部通过电连接至第二电源端子124而接地。
第一接地触头部和第二接地触头部可以相互间隔开，由此，能够进一步降低由缺陷导致的风险。当然，对本领域的技术人员明显的是：尽管图2的比较示例已经例证五(5)个磁性元件，但是本发明不局限于此，并且能够设置更多的多个磁性元件，因此，将省略进一步的阐述。
另外，也可以形成多个连接至多个磁性元件连接的所述电源端子。也就是说，可以通过连接至n个互相相邻的磁性元件的第一电源端子以及连接至与所述n个磁性元件分开的m个磁性元件的第二电源端子形成所述电源端子，其中，也能够形成三个或更多个电源端子(n，m是自然数)。另外，根据本发明的磁性元件可以应用霍尔元件。
下文中，将参照图1和图2详细描述根据本发明的示例性实施例的安装有电路板100的EPS电机的其他配置和操作。
也就是说，根据本发明的示例性实施例的安装有电路板100的电机还可以包括从外壳12的底部中央部突出的支撑管20。支撑管20可以安装有第一轴承31并且托架11可以安装有第二轴承32。第一轴承31和第二轴承32通过转轴400被接触支撑(contact-supported)，其中，转轴400的上表面由第二轴承32支撑，并且转轴的底面由第一轴承31支撑。
转轴400的上远端可以向上延伸穿过托架11，并且可以与连接到转向轴(未示出)的结构60耦接。壳体10可以在其中安装有定子200和转子300。转子300可以包括转子芯320和磁体310，所述转子芯320耦接至转轴400，所述磁体耦接至转子芯320的外周。尽管示例性实施例已经说明和示出了磁体310耦接至转子芯320的外周的结构，但是所述示例性实施例可以可替代地包括磁体310插入转子芯320中的结构。
定子200可以被固定到壳体10中，并且可以包括插置于磁体310与壳体10之间的定子芯210以及卷绕在定子芯210上的线圈220。定子200与转子300可以电性地相互作用。结果，转子300能够旋转。在这种情况下，转轴400可以与转子300一体旋转。
托架11可以安装有电路板100，并且电路板100可以设置有第一磁性元件部110和第二磁性元件部110。在这种情况下，磁性元件111、112、113、121、122通过检测感测磁体50的旋转程度来检测由感测磁体50耦接的感测板190的旋转程度以及转轴400的旋转程度。
参照图3，第一磁性元件部110可以布置在具有第一半径171的第一圆弧170上，并且第二磁性元件部120可以布置在与第一圆弧170同心地形成的第二圆弧181上，其中，第二半径大于所述第一半径。结果，因为第一和第二磁性元件部110、120沿形成为圆形轨迹的感测磁体50的移动路径定位，所以能够增强检测能力。
另外，第二圆弧的圆心角可以包括在所述第一圆弧的圆心角内。也就是说，第二圆弧的圆心角可以与第一圆弧的圆心角的至少一部分重叠。结果，方便于比较分析所述第一和所述第二磁性元件部的测量值，并且能够互相保证测量的精度。
总之，根据本发明的示例性实施例的电路板100的有益效果是：通过单独地形成多个将电力供应至多个磁性元件的电源端子，即使在由于电路中的缺陷导致对电源端子或者对接地单元的损坏期间，也使得最少数量的霍尔元件能够被驱动，从而使得在车辆运行期间安全事故的危险能够被显著降低。
尽管参见前述实施例和优点详细描述被发明，但是许多替换、修改以及变化对本领域的技术人员在权利要求的范围内是显而易见的。因此，应当理解，上述实施例不受前述说明的任何细节限制，除非另有说明，而是应该在所附权利要求限定的范围内被广义地解释。

Claims (20)

1.一种电路板，包括：
板，所述板包括第一表面；
磁性元件部，所述磁性元件部布置在所述板的所述第一表面上；
电源端子，所述电源端子布置在所述板上并且电连接至所述磁性元件部；以及
接地触头部，所述接地触头部布置在所述板上并且电连接至所述磁性元件部，
其中，所述板的所述第一表面包括具有第一半径的第一边缘、具有大于所述第一半径的第二半径的第二边缘、以及布置在所述第一边缘与所述第二边缘之间的第一区域和第二区域，
其中，所述第一区域比所述第二区域更靠近所述第一边缘，并且
其中，所述磁性元件部包括布置在所述板的所述第一区域上的第一磁性元件部和布置在所述板的所述第二区域上的第二磁性元件部。
2.如权利要求1所述的电路板，其中，所述电源端子包括电连接至所述第一磁性元件部的第一电源端子和电连接至所述第二磁性元件部的第二电源端子。
3.如权利要求2所述的电路板，其中，所述第一电源端子与所述第二电源端子电断开。
4.如权利要求2所述的电路板，其中，所述第一磁性元件部包括第一磁性元件、第二磁性元件和第三磁性元件，并且所述第二磁性元件部包括第四磁性元件和第五磁性元件。
5.如权利要求4所述的电路板，包括：
第一导电线，所述第一导电线连接至所述第一电源端子、所述第一磁性元件、所述第二磁性元件和所述第三磁性元件；以及
第二导电线，所述第二导电线连接至所述第二电源端子、所述第四磁性元件和所述第五磁性元件。
6.如权利要求4所述的电路板，其中，所述第一磁性元件至所述第五磁性元件是检测磁力的霍尔传感器。
7.如权利要求4所述的电路板，其中，所述第一磁性元件至所述第三磁性元件布置在所述板的所述第一区域上，并且所述第四磁性元件和所述第五磁性元件布置在所述电路板的所述第二区域上。
8.如权利要求2所述的电路板，其中，所述板的所述第一表面包括布置在所述第一边缘与所述第二边缘之间的第三区域，
其中，所述第一电源端子布置在所述板的所述第三区域上，并且
其中，所述第三区域比所述第一区域更靠近所述第二边缘。
9.如权利要求1所述的电路板，其中，所述接地触头部包括电连接至所述第一磁性元件部的第一接地触头部和电连接至所述第二磁性元件部的第二接地触头部。
10.如权利要求9所述的电路板，其中，所述第一接地触头部与所述第二接地触头部电断开。
11.如权利要求1所述的电路板，其中，所述第一磁性元件部包括多个第一磁性元件，并且所述第二磁性元件部包括多个第二磁性元件，
其中，所述多个第一磁性元件沿着具有第三半径的第一圆弧布置，并且
其中，所述多个第二磁性元件沿着具有大于所述第三半径的第四半径的第二圆弧布置。
12.如权利要求11所述的电路板，其中，所述第一圆弧和所述第二圆弧是同心的。
13.如权利要求11所述的电路板，其中，所述第二圆弧的圆心角与所述第一圆弧的圆心角的至少一部分重叠。
14.一种感测模块，包括：
能够旋转的感测板；
感测磁体，所述感测磁体布置在所述感测板上；以及
如权利要求1所述的电路板，
其中，所述电路板的所述磁性元件部面向所述感测磁体。
15.一种电机，包括：
壳体；
托架，所述托架与所述壳体联接；
定子，所述定子布置在所述壳体中；
转轴，所述转轴以可旋转的方式布置在所述定子中；
转子，所述转子联接至所述转轴并且面向所述定子；
感测磁体，所述感测磁体固定至所述转轴；以及
如权利要求1所述的电路板，所述电路板布置在所述托架上，
其中，所述电路板的所述磁性元件部面向所述感测磁体。
16.一种电路板，包括：
板，所述板包括第一表面；
磁性元件部，所述磁性元件部布置在所述板的所述第一表面上；
电源端子，所述电源端子布置在所述板上并且电连接至所述磁性元件部；以及
接地触头部，所述接地触头部布置在所述板上并且电连接至所述磁性元件部，
其中，所述板的所述第一表面包括圆形地形成的内边缘、圆形地形成的外边缘、以及布置在所述内边缘与所述外边缘之间的第一区域和第二区域，
其中，所述外边缘的长度大于所述内边缘的长度，
其中，所述第一区域比所述第二区域更靠近所述内边缘，并且
其中，所述磁性元件部包括布置在所述板的所述第一区域上的第一磁性元件部和布置在所述板的所述第二区域上的第二磁性元件部。
17.如权利要求16所述的电路板，其中，所述电源端子包括电连接至所述第一磁性元件部的第一电源端子和电连接至所述第二磁性元件部的第二电源端子，并且
其中，所述第一电源端子与所述第二电源端子电断开。
18.如权利要求16所述的电路板，其中，所述接地触头部包括电连接至所述第一磁性元件部的第一接地触头部和电连接至所述第二磁性元件部的第二接地触头部，并且
其中，所述第一接地触头部与所述第二接地触头部电断开。
19.如权利要求16所述的电路板，其中，所述内边缘具有第一半径，并且
其中，所述外边缘具有大于所述第一半径的第二半径。
20.一种电路板，包括：
板，所述板包括第一表面；
磁性元件部，所述磁性元件部布置在所述板的所述第一表面上；
电源端子，所述电源端子布置在所述板上并且电连接至所述磁性元件部，以及
接地触头部，所述接地触头部布置在所述板上并且电连接至所述磁性元件部，
其中，所述板的所述第一表面包括具有第一半径的第一边缘和具有大于所述第一半径的第二半径的第二边缘，
其中，所述磁性元件部包括布置在所述板的所述第一表面上的第一磁性元件部和第二磁性元件部，并且
其中，所述第一磁性元件部比所述第二磁性元件部更靠近所述第一边缘。
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