CN104521114B - 驱动控制装置一体型旋转电机 - Google Patents
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Abstract
本发明的驱动控制装置一体型旋转电机是通过将电动机和驱动控制装置一体化而形成的，在该电动机的输出轴的一端部侧设有输出机构，驱动控制装置设于输出轴的与输出机构相反一侧的另一端部侧，并对电动机的驱动进行控制，驱动控制装置一体型旋转电机的特征在于，电动机包括：定子，其在层叠薄板钢板而形成的定子铁心上卷绕安装有定子绕组；转子，其以能自由旋转的方式设于该定子的内径侧并具有沿着中心轴线延伸的输出轴；筒状的电动机外壳，其收纳定子铁心；以及安装外壳，其设于输出轴的一端部侧以堵塞电动机外壳的开口部，并用于安装对输出机构进行收纳的输出机构外壳，与由铸造构件构成的安装外壳接合的电动机外壳由钢铁材料构成，因此，能获得外径较小、且即便在高温环境下也可充分确保定子铁心的保持强度的驱动控制装置一体型旋转电机。
Description
技术领域
本发明涉及将电动机和对该电动机的驱动进行控制的驱动控制装置一体化而形成的驱动控制装置一体型旋转电机。
背景技术
作为现有的驱动控制装置一体型旋转电机，已知有一种对电动机的定子铁心进行收纳的电动机外壳(在专利文献1中为外壳12)由铝铸件构成的电机(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特表2012－515524号公报(第8页，图1)
发明内容
发明要解决的技术问题
在专利文献1所示的将电动机和对该电动机的驱动进行控制的驱动控制装置一体化而形成的驱动控制装置一体型旋转电机中，对电动机的定子铁心进行收纳的电动机外壳由铝铸件构成。
因此，存在为了确保强度而需要增大电动机外壳的板厚、驱动控制装置一体型旋转电机的外径变大这样的问题。
另外，也存在因由铁类材料构成的定子铁心与由铝铸件构成的电动机外壳的线膨胀系数差而在定子铁心与电动机外壳之间产生间隙、导致高温环境下的定子铁心的保持强度降低这样的问题。
本发明的技术问题在于解决上述问题，其目的在于获得一种外径较小、另外即便在高温环境下也能充分确保定子铁心的保持强度的驱动控制装置一体型旋转电机。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的驱动控制装置一体型旋转电机是通过将电动机和驱动控制装置一体化而形成的，在上述电动机的输出轴的一端部侧设有输出机构，上述驱动控制装置设于上述输出轴的与上述输出机构相反一侧的另一端部侧，并对电动机的驱动进行控制，上述驱动控制装置一体型旋转电机的特征是，上述电动机包括：定子，该定子在层叠薄板钢板而形成的定子铁心上卷绕安装有定子绕组；转子，该转子以能自由旋转的方式设于上述定子的内径侧并具有沿着中心轴线延伸的上述输出轴；筒状的电动机外壳，该电动机外壳对上述定子铁心进行收纳；以及安装外壳，该安装外壳设于上述输出轴的上述一端部侧以堵塞上述电动机外壳的开口部，并用于安装对上述输出机构进行收纳的输出机构外壳，上述电动机外壳由钢铁材料构成，上述安装外壳由铸造构件构成。
发明效果
根据本发明的驱动控制装置一体型旋转电机，与由铸造构件构成的安装外壳接合的电动机外壳由钢铁材料构成，因此，能获得外径较小、且即便在高温环境下也可充分确保定子铁心的保持强度的驱动控制装置一体型旋转电机。
附图说明
图1表示本发明实施方式一的电动动力转向装置，其是沿着轴线方向的切断剖视图。
图2是图1的侧视图。
图3是从驱动控制装置一侧观察图1的电动动力转向装置时的平面图。
图4是从安装外壳一侧观察本发明实施方式的电动动力转向装置的平面图。
图5表示本发明实施方式二的电动动力转向装置，其是沿着轴线方向的切断剖视图。
图6表示本发明实施方式三的电动动力转向装置，其是沿着轴线方向的切断剖视图。
图7表示本发明实施方式四的电动动力转向装置，其是沿着轴线方向的切断剖视图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明各实施方式的电动动力转向装置，各图中对于相同或相当构件、部位使用相同符号进行说明。
实施方式一
图1表示本发明实施方式一的电动动力转向装置1，其是沿着轴线方向的切断剖视图，图2是图1的侧视图，图3是从驱动控制装置8一侧观察图1的电动动力转向装置1时的平面图，图4是从安装外壳9A一侧观察本发明实施方式一的电动动力转向装置1的平面图。
在该驱动控制装置一体型旋转电机即电动动力转向装置1中，电动机2和控制该电动机2的驱动的驱动控制装置8被一体化。在输出轴16的一端部侧设有输出机构即减速机构，驱动控制装置8设于与减速机构(未图示)相反一侧的另一端部侧。
电动机2是永磁体同步电动机，其包括定子11和转子12，该转子12以隔着间隙能自由旋转的方式设于上述定子11的内径侧。
定子11包括：定子铁心3，该定子铁心3是将电磁钢板层叠而形成的；三相的定子绕组5，该定子绕组5通过树脂制的绝缘体4以两组的方式卷绕安装于槽(未图示)，该槽形成于定子铁心3并沿轴线方向延伸；树脂制的端子保持件6，该端子保持件6设于定子铁心3的靠驱动控制装置8一侧的端面；绕组端子7，该绕组端子7收纳于上述端子保持件6并对各个组的定子绕组5进行星形连接或三角形连接；以及电动机端子32a、32b，该电动机端子32a、32b的一端部与上述绕组端子7连接、另一端部与驱动控制装置8电连接。
转子12包括：输出轴16，该输出轴16的中间部膨大；磁体17，该磁体17安装于上述输出轴16的中间部的外周面并产生磁场；以及轴套18，该轴套18是安装于输出轴16的一端部并用于与减速机构连接的联接器。
在定子铁心3上压入有由冷轧钢板构成的电动机外壳10A，该冷轧钢板由钢铁材料构成。该电动机外壳10A形成为在减速机构一侧具有开口部、在驱动控制装置8一侧有底的圆筒形状。在电动机外壳10A的底部的中央部形成有后轴承箱部22，该后轴承箱部22收纳用于将输出轴16的另一端部支承成能旋转的后轴承21。
在电动机外壳10A的开口部，沿外周缘部的全周形成有在径向上突出的肋46，另外，在外周缘部的四个部位形成有沿径向突出的安装凸缘47a。
电动机外壳10A的开口部被安装外壳9A堵塞，该安装外壳9A用于安装对减速机构进行收纳的输出机构外壳(未图示)。铝合金的铸模成形件即安装外壳9A形成有在轴线方向上延伸的嵌接部45a。电动机外壳10A在安装凸缘47a处利用接合元件即安装螺钉33与安装外壳9A接合。另外，在将电动机外壳10A与安装凸缘47a接合的接合部位处，嵌接部45a与电动机外壳10A的开口部的内周壁面紧贴。
在该安装外壳9A的中央部形成有前轴承箱部14。在该前轴承箱部14收纳有前轴承13，该前轴承13用于将转子12的输出轴16的一端部支承成能旋转。
另外，在安装外壳9A上形成有安装凸缘44和嵌接部15，其中，上述安装凸缘44相对地在两个部位沿径向突出，上述嵌接部15用于安装输出机构外壳。
另外，在该实施方式中，安装螺钉33从驱动控制装置8一侧与形成于安装外壳9A的阴螺纹部螺合，但也可通过去毛刺加工(burring processing)等将阴螺纹部形成于电动机外壳10A的安装凸缘47a部，从安装外壳9A一侧螺合安装螺钉33。
驱动控制装置8包括：散热器部19A，该散热器部19A粘接、固定于电动机外壳10A的与开口部相反一侧的底面36，并由铝合金的铸模成形件形成；玻璃环氧树脂制的控制基板26，该控制基板26装设有微型计算机24及FET驱动电路25；以及两组逆变器部27a、27b，这两组逆变器部27a、27b装设有功率MOSFET等功率元件，并将三相设为一组。
另外，驱动控制装置8包括：引线框架28，该引线框架28设于控制基板26与逆变器部27a、27b之间，且是通过将朝逆变器部27a、27b供电的铜制的端子(未图示)、用于分别连接逆变器部27a、27b、电容器(未图示)及线圈(未图示)的铜制的端子(未图示)、用于连接信号连接器43、控制基板26、电源连接器42及逆变器部27a、27b的铜制的端子(未图示)嵌件成形于树脂而一体形成的；以及盖23，该盖23的端面与散热器部19A的和电动机2相反一侧的周缘部接合，并覆盖控制基板26、逆变器部27a、27b、引线框架28等。
逆变器部27a、27b与散热器部19A的沿轴线方向突出的突出部29a、29b紧贴，逆变器部27a、27b的功率元件发出的热量传导至散热器部19A。在逆变器部27a、27b上设有逆变器部信号端子30a、30b及逆变器部电动机端子31a、31b。逆变器部信号端子30a、30b分别与控制基板26电连接，逆变器部电动机端子31a、31b分别与电动机端子32a、32b电连接。
根据上述结构的电动动力转向装置1，电动机外壳10A由钢铁构成，因此，与现有的由铝构成的电动机外壳比较，物理强度提高，能减小电动机外壳10A的壁厚，能减小电动动力转向装置1的外径并能实现轻量化。
因此，通过使用安装于车辆并辅助驾驶员的转向力的该实施方式的电动动力转向装置，具有能提高车辆的燃油效率并能削减二氧化碳的排出量的效果。
另外，电动机外壳10A由钢铁构成，因此，与收纳于电动机外壳10A的由电磁钢板构成的定子铁心3的线膨胀系数差较小，因此，即便产生温度变化，也几乎不会因线膨胀系数差而在电动机外壳10A与定子铁心3之间产生间隙，即便在高温环境下，也能可靠地将定子铁心3保持固定于电动机外壳10A。
另外，由铸造构件构成安装外壳9A，因此，形状自由度较高，能根据收纳减速机构的输出机构外壳的形状容易地改变设计，并且能降低电动动力转向装置1的制造成本。
另外，在电动机外壳10A的开口部处使用接合元件即安装螺钉33接合安装外壳9A，因此，没有电动动力转向装置1的径向的多余突出，能减小电动动力转向装置1的外形。
另外，与安装螺钉33螺合的安装凸缘47a形成于电动机外壳10A的开口部，因此，能容易地通过冲压加工等与电动机外壳10A一体形成。
另外，在安装外壳9A上形成有与电动机外壳10A的内壁面紧贴并沿轴线方向延伸的嵌接部45a，因此，能容易地确保与电动机外壳10A的同轴度，并能增大与电动机外壳10A的接触面积，容易确保接合强度及气密性。
另外，在电动机外壳10A的开口部的外周缘部形成有朝径向外侧方向突出的肋46，因此，能进一步提高电动机外壳10A的强度，并能增大与安装外壳9A的接触面积，容易确保气密性。
另外，在电动机外壳10A的与开口部相反一侧的底面36接合着直径与电动机外壳10A的直径相同的驱动控制装置8的散热器部19A，因此，驱动控制装置8不会从电动机外壳10A朝径向突出，能减小电动动力转向装置1的外形。
此外，在电动机外壳10A的与开口部相反一侧的底部形成有用于保持后轴承21的后轴承箱部22，因此，无需后轴承箱部22用的新构件，能降低电动动力转向装置1的制造成本。
实施方式二
图5表示本发明实施方式二的电动动力转向装置1，其是沿着轴线方向的切断剖视图。
在该实施方式中，在电动机外壳10B的靠安装外壳9B一侧的开口部的端部形成有朝内侧折曲的折曲部38。
电动机外壳10B在折曲部38处利用接合元件即安装螺钉37与铝合金的铸模成形件即安装外壳9B固定在一起。
在安装外壳9B的外周缘部形成有嵌接部45b，该嵌接部45b与电动机外壳10B的靠输出轴侧的外周壁面紧贴并在轴线方向上延伸。
在该安装外壳9B的中央部形成有前轴承箱部14。在该前轴承箱部14收纳有前轴承13，该前轴承13用于将转子12的输出轴16的一端部支承成能旋转。
另外，在安装外壳9B上形成有安装凸缘44和嵌接部15，其中，上述安装凸缘44相对地在两个部位沿径向突出，上述嵌接部15用于安装输出机构外壳(未图示)。
另外，在图5中，安装螺钉37从电动机2一侧与形成于安装外壳9B的阴螺纹部螺合，但也可通过去毛刺加工等将阴螺纹部形成于电动机外壳10B的折曲部38，从安装外壳9B一侧螺合安装螺钉37。
在电动机外壳10B的与折曲部38相反一侧的开口部形成有朝径向外侧方向折曲的安装凸缘47b。铝合金的铸模成形件即后侧外壳20的端面与该安装凸缘47b面接触。电动机外壳10B在安装凸缘47b处使用接合元件即安装螺钉34与后侧外壳20接合。在凹形状的后侧外壳20的中央部形成有后轴承箱部22，该后轴承箱部22收纳有用于将转子12的输出轴16的另一端部支承成能旋转的后轴承21。
后侧外壳20利用安装螺钉35与驱动控制装置8的散热器部19B接合。散热器部19B由铝合金的铸模成形件形成。该散热器部19B与盖23的端面接合。
另外，在图5中，利用安装螺钉35将后侧外壳20和散热器部19B连接，但也可采用通过粘接、铆接等进行连接的结构。
另外，在图5中，后侧外壳20和散热器部19B由不同构件构成，但也可将它们构成为一体。
其他的结构与实施方式一的电动动力转向装置1相同。
根据该实施方式的电动动力转向装置1，能获得与实施方式一的电动动力转向装置1相同的效果，并也能获得以下效果。
在朝内径侧折曲的折曲部38处使用安装螺钉37将电动机外壳10B和安装外壳9B接合在一起，因此，在电动机外壳10B的径向外侧没有多余的突出，能减小电动动力转向装置1的外形。
另外，后侧外壳20在一方的开口部形成有折曲部38，另外，在另一方的开口部形成有安装凸缘47b，但这些折曲部38及安装凸缘47b能通过冲压加工等容易地与电动机外壳10B一体形成。
另外，在安装外壳9B上形成有与电动机外壳10B的外周面紧贴并沿轴线方向延伸的嵌接部45b，因此，能容易地确保与电动机外壳10B的同轴度，并能增大与电动机外壳10B的接触面积，容易确保接合强度及气密性。
另外，在电动机2与驱动控制装置8之间设有对输出轴16的一端部进行支承的后侧外壳20，因此，与用电动机外壳10A支承输出轴16的一端部的实施方式一相比，能减小电动机外壳10B的壁厚。
另外，散热器部19B用安装螺钉35与后侧外壳20接合，因此，与散热器部19A用粘接剂与电动机外壳10A的底面36接合的实施方式一相比较，可进一步可靠地接合散热器部19B。
实施方式三
图6表示本发明实施方式三的电动动力转向装置1，其是沿着轴线方向的切断剖视图。
在该实施方式中，电动机外壳10C形成为在减速机构一侧具有开口部、在驱动控制装置8一侧有底的圆筒形状。在电动机外壳10C的底部的中央部形成有后轴承箱部22，该后轴承箱部22收纳用于将输出轴16的另一端部支承成能旋转的后轴承21。
在电动机外壳10C的底面36上通过焊接等安装着具有弹性的卡合构件39。该卡合构件39与设于驱动控制装置8的散热器部19C的被卡合部40卡合，从而将电动机外壳10C和散热器部19C接合固定。散热器部19C由铝合金的铸模成形件形成。该散热器部19C与盖23的端面接合。
电动机外壳10C的安装外壳9C一侧与实施方式一的电动机外壳10A相同地开口。
铝合金的铸模成形件即安装外壳9C通过对电动机外壳10C的开口部的端部41进行铆接而与电动机外壳10C连接。
在安装外壳9C上形成有嵌接部45c，该嵌接部45c与电动机外壳10C的开口部的内周面紧贴并沿轴线方向延伸。
另外，在图6中，将电动机外壳10C铆接结合至安装外壳9C，但也可将安装外壳9C铆接至电动机外壳10C。
其他的结构与实施方式一的电动动力转向装置1相同。
根据该实施方式的电动动力转向装置1，能获得与实施方式一的电动动力转向装置1相同的效果，并也能获得以下效果。
电动机外壳10C和安装外壳9C以不使用安装螺钉的方式通过将电动机外壳10C的端部41朝内侧铆接而被简单地接合在一起，没有径向的多余的突出，能减小电动动力转向装置1的外形。
另外，在安装外壳9C上设有嵌接部45c，因此，能容易地确保与电动机外壳10C的同轴度，并增大了与电动机外壳10C的接触面积，容易确保接合强度及气密性。
另外，散热器部19C通过卡合构件39与被卡合部40卡合而接合固定于电动机外壳10C的底面36，因此，与散热器部19A用粘接剂接合至电动机外壳10A的底面36的实施方式一相比较，可进一步可靠地接合散热器部19C。
实施方式四
图7表示本发明实施方式四的电动动力转向装置1，其是沿着轴线方向的切断剖视图。
在该实施方式中，电动机外壳10D呈在安装外壳9A一侧及驱动控制装置8一侧都具有开口部的圆筒形状。
设于电动机外壳10D的安装外壳9A一侧的安装外壳9A与实施方式一相同。该安装外壳9A利用在安装凸缘47a处螺合的安装螺钉33固定于电动机外壳10D。
另外，在电动机外壳10D的靠安装外壳9A一侧的开口部，沿着外周缘部的全周形成有在径向上突出的肋46，另外，在外周缘部的四个部位形成有沿径向突出的安装凸缘47a。
设于电动机外壳10D的靠驱动控制装置8一侧的开口部的后侧外壳20是与实施方式二相同的后侧外壳20。
其他的结构与实施方式一的电动动力转向装置1相同。
根据该实施方式的电动动力转向装置1，能获得与实施方式一及实施方式二的电动动力转向装置1相同的效果，并也能获得以下效果。
在电动机外壳10D的靠安装外壳9A一侧的开口部形成有安装凸缘47a，另外，在电动机外壳10D的靠驱动控制装置8一侧的开口部形成有安装凸缘47b，安装凸缘47a、47b能通过冲压加工等容易地与电动机外壳10D一体形成。
另外，在上述各实施方式中，作为驱动控制装置一体型旋转电机对电动动力转向装置1进行了说明，但本发明当然并不限于此，也适用于空调用压缩机、液压泵等。
符号说明
1 电动动力转向装置1
2 旋转电机
3 定子铁心
4 绝缘体
5 定子绕组
6 端子保持件
7 绕组端子
8 驱动控制装置
9A、9B、9C 安装外壳
10A、10B、10C、10D 电动机外壳
11 定子
12 转子
13 前轴承
14 前轴承箱部
15 嵌接部
16 输出轴
17 磁体
18 轴套
19A、19B、19C 散热器部
20 后侧外壳
21 后轴承
22 后轴承箱部
23 盖
24 微型计算机
25 FET驱动电路
26 控制基板
27a、27b 逆变器部
28 引线框架
29a、29b 突出部
30a、30b 逆变器部信号端子
31a、31b 逆变器部电动机端子
32a、32b 电动机端子
33、34、35、37 安装螺钉(接合元件)
36 底面
38 折曲部
39 卡合构件
40 被卡合部
41 端部
42 电源连接器
43 信号连接器
44 安装凸缘
45a、45b、45c 嵌接部
46 肋
47a、47b 安装凸缘。
Claims (3)
1.一种驱动控制装置一体型旋转电机，是通过将电动机和驱动控制装置一体化而形成的，在所述电动机的输出轴的一端部侧设有输出机构，所述驱动控制装置设于所述输出轴的与所述输出机构相反一侧的另一端部侧，并对电动机的驱动进行控制，所述驱动控制装置一体型旋转电机的特征在于，
所述电动机包括：
定子，该定子在层叠薄板钢板而形成的定子铁心上卷绕安装有定子绕组；
转子，该转子以能自由旋转的方式设于所述定子的内径侧并具有沿着中心轴线延伸的所述输出轴；
筒状的电动机外壳，该电动机外壳对所述定子铁心进行收纳；以及
安装外壳，该安装外壳设于所述输出轴的所述一端部侧以堵塞所述电动机外壳的开口部，并用于安装对所述输出机构进行收纳的输出机构外壳，
所述电动机外壳由钢铁材料构成，所述安装外壳由铸造构件构成，
在所述开口部设有将所述电动机外壳和所述安装外壳接合的接合元件，
所述接合元件是设于折曲部的安装螺钉，所述折曲部在所述电动机外壳的端部朝内侧方向折曲而形成，
在所述安装外壳的外周缘部形成有嵌接部，该嵌接部与所述电动外壳的外周壁面紧贴并沿着轴线方向延伸，
所述安装螺钉从所述电动机一侧螺合于所述安装外壳。
2.如权利要求1所述的驱动控制装置一体型旋转电机，其特征在于，
在所述电动机与所述驱动控制装置之间设有后侧外壳，该后侧外壳对所述输出轴的与所述输出机构相反一侧的另一端部进行支承。
3.如权利要求1或2所述的驱动控制装置一体型旋转电机，其特征在于，
所述驱动控制装置一体型旋转电机是电动动力转向装置。
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