CN108377079A

CN108377079A - 驱动装置

Info

Publication number: CN108377079A
Application number: CN201810090494.5A
Authority: CN
Inventors: 山本尚大
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2018-08-07
Also published as: JP2018125940A; DE102018201331A1; US20180219449A1

Abstract

本发明提供了一种驱动装置，该驱动装置包括马达和控制单元，该控制单元配备有盖、散热器、安装电子器件的基板。散热器固定至盖。控制单元仅通过盖或散热器结合至马达的壳体。驱动装置的生产是通过装配马达然后将盖与马达的壳体组装在一起来实现的，其中，盖已经在副生产线中与具有电子器件的基板和散热器装配在一起。因此，驱动装置是以两个主要的制造过程生产的，因此使得与安装有电子器件的基板或基板所附接的散热器结合至马达的常规的结构相比减少了一个制造过程。

Description

驱动装置

技术领域

本发明总体上涉及一种在电动助力转向***中使用的驱动装置，该电动助力转向***电动地辅助比如汽车之类的车辆的驾驶员的转向操作。

背景技术

下述驱动装置是已知的：其中，在该驱动装置中一体地设置有电动马达和用于控制马达的操作的控制单元。日本专利首次公开No.2017-017866教示了这种类型的驱动装置。控制单元包括电子器件、其上安装有电子器件的基板、固定至马达的壳体的散热器和固定至马达的壳体以覆盖散热器的盖。

在生产驱动装置时，首先装配马达。接着，将在副生产线中已经与具有电子器件的基板组装在一起的散热器结合至壳体。随后，将盖放置在散热器上然后附接至壳体。因此，驱动装置的制造分三步完成。本发明试图减少制造步骤的总数。

发明内容

因此，本公开的一个目的是提供一种能够以减少主要制造步骤的数量的方式而生产的驱动装置。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于在电动助力转向***中使用的驱动装置，该电动助力转向***电动地辅助车辆的驾驶员的转向操作。该驱动装置包括：(a)马达，该马达包括壳体、固定至壳体的定子和可以相对于定子旋转的转子；以及(b)控制单元，该控制单元包括盖、固定至盖的散热器、固定至散热器的基板和安装在基板上的电子器件。控制单元用于控制定子的线圈的通电。

控制单元仅使用散热器和盖中的一者固定至壳体。

驱动装置的生产是通过如下方式实现的：首先装配马达，然后将已经在副生产线中与具有电子器件的基板和散热器装配在一起的盖与马达的壳体组装在一起，从而将散热器和盖中的一者结合至壳体。因此，驱动装置以两个主要的制造过程生产，因此使得与常规的结构相比减少了一个制造过程。

附图说明

将从下文中给出的详细描述和本发明的优选实施方式的附图中更全面地理解本发明，然而，本发明不应当被限制到具体的实施方式，而是仅用于解释和理解的目的。

在附图中：

图1是根据第一实施方式的驱动装置的截面图；

图2是沿着图1中的线II-II截取的截面图；

图3是从图1中的箭头III观察的图1的驱动装置的图示；

图4是示出了在装配图1的驱动装置时将马达和控制单元结合在一起的制造过程的截面图；

图5是示出了在图4的制造过程之后，马达的引线开始***的控制单元连接器周围的区域的放大图；

图6是根据第二实施方式的驱动装置的截面图；

图7是根据第三实施方式的驱动装置的截面图；

图8是根据第四实施方式的驱动装置的截面图；

图9是沿着图8中的线IX-IX截取的图8的驱动装置的图示；

图10是示出了在装配图8的驱动装置时将马达和控制单元结合在一起的制造过程的截面图；

图11是根据第五实施方式的驱动装置的截面图；

图12是根据第六实施方式的驱动装置的截面图；

图13是示出了在装配图12的驱动装置时将马达和控制单元结合在一起的制造过程的截面图；

图14是根据第七实施方式的驱动装置的截面图；以及

图15是从图14的箭头XV观察的图14的驱动装置的视图。

具体实施方式

在实施方式的以下讨论中，同样的附图标记指代贯穿若干附图的同样的部分，并且在此将省略其详细解释。

第一实施方式

图1示出了根据第一实施方式的驱动装置10。该驱动装置10被用作用于辅助车辆的驾驶员的转向操作的电动助力转向***的驱动源。

以下将参照图1和图2对驱动装置10的整体结构进行描述。

驱动装置10被设计为马达集成驱动器，该马达集成驱动器具有布置在其中的马达12和控制单元11。

如图1和图2清楚所示的，马达12由三相无刷马达实现，并且包括定子21、转子22以及定子21和转子22布置在其中的壳体23。

定子21配备有固定至壳体23的定子铁芯24和设置在定子铁芯24上的两个三相线圈25。线圈25中的一个线圈的三相绕组分别具有从该三相绕组延伸的电引线261、262和263。类似地，另一个线圈25的三相绕组分别具有从该三相绕组延伸的电引线264、265和266。在以下的讨论中，引线261、262、263、264、265和266在下文中将通常被称为引线26。

转子22包括由轴承31和32保持的旋转轴33和配装在旋转轴33上的转子铁芯34。转子22设置在定子21的内侧而能够相对于定子21旋转。旋转轴33的一个端部上布置有由永磁体构成的被感测构件35。被感测构件35由后面将详细描述的角位置传感器45(也被称为旋转角度传感器)使用，从而测定转子22的角位置(即，旋转的角度)。

壳体23包括具有第一框架端部37的带底中空筒形外壳36。壳体23还具有固定至外壳36的端部的第二框架端部38。外壳36和第二框架端部38利用例如未示出的螺栓结合在一起。引线26穿过第一框架端部37的引线通孔39朝向控制单元11延伸。

控制单元11配备有盖41、固定至盖41的散热器42、附接至散热器42的基板43和安装在基板43上的电子器件44至49。盖41用于保护电子器件44至49免受外部物理冲击并且避免灰尘或水进入到控制单元中。

基板43是印刷电路板，该印刷电路板定位成面向第一框架端部37并且使用螺纹件51固定至散热器42。基板43具有两个相反的主表面：面向第一框架端部37的第一主表面52和面向散热器42的第二主表面53。

在基板43的第一主表面52上安装有多个开关元件44、角位置传感器45、集成电路46和微型计算机47。开关元件44构成变换器，线圈25中的每个线圈对应于一个变换器。角位置传感器45测定转子22的角位置。集成电路46将驱动信号输出至开关元件44。微型计算机47根据转子22的角位置计算传递给线圈25的每个相绕组的电功率的指令值。角位置传感器45面向被感测构件35。

在基板43的第二主表面53上安装有电容器48和线圈49。电容器48用于储存电荷以辅助向线圈25提供电力。线圈49与电容器48一起构成滤波器电路。

基板43电连接至引线26。将在后面对这种连接进行详细描述。

在操作中，驱动装置10用于使用来自角位置传感器45的输出依次切换从线圈25的相绕组中的一个相绕组到另一个相绕组的通电，由此产生旋转磁场以使转子22旋转。驱动装置10具有在其轴向方向或纵向方向上彼此相对的第一端和第二端。马达12定位在第一端上，而控制单元11定位在第二端上。因此，控制单元11不直接遭受由马达12产生的机械振动。

接着，将参照图1和图2来对驱动装置10的结构特征进行描述。在以下的讨论中，与马达12的旋转轴线AX平行的方向将被称为轴向方向。与轴线AX垂直的方向将被称为径向方向。绕轴线AX的方向将被称为周向方向。

马达与控制单元之间的连接

如图1和图2清楚所示的，线圈25具有用作第一端子的引线16。该引线26穿过第一框架端部37的引线通孔39朝向控制单元11延伸。基板43配备有用作第二端子的连接器551至556。连接器551至556分别以可拆卸的方式结合至引线261至266。引线261至266结合至连接器551至556或从连接器551至556移除所沿的方向是轴向方向。马达12和控制单元11使用引线261至266和连接器551至556电连接在一起。在下面的讨论中，连接器551至556通常将被称为连接器55。

如图1、图2、图4和图5所示的，引线26被设计为阳端子。连接器55被设计为阴端子。如图5清楚所示的，连接器55中的每个具有形成于其中的筒形接纳孔，该筒形接纳孔由插口部分56和定位成比插口部分56更靠近接纳孔的开口的导引部分57构成。导引部分57为截头圆锥形，并且具有越接近连接器55的开口越大的内径。当引线26被***到连接器55中时，导引部分57用于将引线26的端部导引至插口部分56。当马达12和控制单元11结合在一起时，导引部分57用于允许导线26的端部在连接器55的接纳孔中沿径向方向和周向方向稍微移动。

马达与控制单元之间的固定

如图1至图3所示，盖41配备有外部连接器61和62以及覆盖部分63。外部连接器61和62实现了控制单元11与外部器件的电连接。覆盖部分63由与外部连接器61和62的材料相同的材料制成。外部连接器61具有馈电端子64，馈电端子64通过未示出的路径连接至基板43。外部连接器62具有信号端子65，信号端子65通过未示出的路径连接至基板43。

覆盖部分63形成为杯的形状。基板43、电子器件44至49和散热器42全部布置在盖41的覆盖部分63的内部。换句话说，基板43、电子器件44至49和散热器42未设置在覆盖部分63的朝向马达12的开口的外部。散热器42通过使用螺纹件66而牢固地附接至盖41，螺纹件66穿过形成在基板43中的孔58而被***到沉孔59中。覆盖部分63具有开口端部，该开口端部被放置成与第一框架端部37接触并且使用螺纹件67牢固地结合至第一框架端部37。

控制单元11中仅有盖41牢固地固定至壳体23的第一框架端部37。具体地，控制单元11仅在配装表面68上牢固地结合至马达12。配装表面68是盖41的装配在第一框架端部37上的端部表面(即，覆盖部分63的开口端部的表面)。

驱动装置10的组装主要包括以下两个步骤。盖41、散热器42、基板43和电子器件44至49在副生产线上被组装在一起以产生控制单元11。

第一步

对马达12进行装配。

第二步

将控制单元11的盖41固定至马达12的壳体23的第一框架端部37。

有益效果

从上述讨论中可以明显看出，第一实施方式的驱动装置10被设计成将散热器42固定至盖41。控制单元12仅使用盖41结合至壳体23。

驱动装置10的生产是通过装配马达11并且然后将盖41——盖41已经在副生产线中与具有电子器件的基板43和散热器42装配在一起——与马达11的壳体23组装而完成的。因此，驱动装置10由两个主要的制造过程生产，因此使得与安装电子器件的基板或基板所附接的散热器结合至马达的常规的结构相比减少了一个制造过程。

盖41配备有用于将控制单元11连接至外部器件的外部连接器61和62以及由与外部连接器61和62的材料相同的材料制成的覆盖部分63。换句话说，外部连接器61和覆盖部分63由单件构件制成。这使得与常规的结构相比减少了驱动装置10的部件数量或生产工序，在常规的结构中，外部连接器和盖由不同材料或分立的构件制成。

盖41被设计为附接至壳体23的杯的形式。基板43、电子器件44至49和散热器42全部布置在盖41的覆盖部分63的内部。这使得当在副制造过程中作为组件而制成的控制单元11被运送时，基板43、电子器件44至49以及散热器42被物理地破坏的风险最小。

如上所述，控制单元11的散热器42固定至盖41。马达12的线圈25具有穿过壳体23朝向控制单元11延伸的引线26(即，第一端子)。基板43配备有以可拆卸的方式结合至引线26的连接器55(即，第二端子)。

在这样构成的驱动装置10的生产中，在不使用钎焊或熔焊技术的情况下完成了马达12与控制单元11之间的电连接。具体地，通过将引线26***到连接器55中实现了这种连接，从而不需要特殊的大型设备，并且使得驱动装置10的生产成本降低。

马达12和控制单元11的非破坏性拆卸是通过将它们彼此分离以将连接器55从引线26移除而完成的。因此，如果在组装之后发现驱动装置10中的缺陷，则可以仅将马达12和控制单元11中的具有缺陷的一者替换为新的，而不必废弃整个驱动装置10。

第一端子被设计成阳端子。第二端子被设计为阴端子。这使得能够仅通过将线圈25的端部朝向控制单元11延伸而实现马达12与控制单元11之间的电连接，并且还使得当在副生产线中作为组件而制成的控制单元11被运送时减小第二端子损坏的风险。

每个连接器55配备有导引部分57，导引部分57导引引线26***到连接器55中。导引部分57用于在马达12和控制单元11被组装在一起时允许引线26的顶端部和连接器55的开口在径向方向或周向方向上彼此不对齐。

第二实施方式

图6示出了根据第二实施方式的驱动装置10。

驱动装置10包括盖71，该盖71配备有外部连接器61和62以及覆盖部分72。覆盖部分72不形成为杯形形状，而是形成为圆盘形状。马达12配备有壳体73，壳体73包括从第一框架端部37朝向控制单元11突出的中空筒形延伸部74。覆盖部分72使用螺纹件67固定至筒形延伸部74。

第三实施方式

图7示出了根据第三实施方式的驱动装置10。

驱动装置10配备有具有覆盖部分76的盖75。覆盖部分76不形成为杯形形状，而是形成为圆盘形状。散热器77配装在筒形延伸部74中并且具有在径向方向上延伸的凸缘78。散热器77使用螺纹件66附接至覆盖部分76并且还使用螺纹件67固定至筒形延伸部74。

从上面的讨论可以明显看出，与上述实施方式不同，控制单元11具有固定在壳体73上的散热器77。这也实现了控制单元11的盖75至壳体73的机械结合。

散热器77用铝压铸而成且具有精确的形状。这使得控制单元11和马达12的定位精度提高，并且还促进了由控制单元11所产生的热的消散。

第四实施方式

图8至图10示出了根据第四实施方式的驱动装置10。

驱动装置10配备有壳体81，该壳体81包括从第一框架端部37朝向控制单元11突出的中空筒形延伸部82。盖83具有配装部分85，该配装部分85配装在壳体81的中空筒形延伸部82的卡合部分84中。配装部分85在卡合部分84中的配装用于实现连接器55相对于引线26在径向方向和周向方向上的定位。

具体地，如图9中清楚所示的，配装部分85具有覆盖部分86的筒形部分和形成在覆盖部分86的筒形部分的外壁中的凹槽87。覆盖部分86的筒形部分用于使连接器55在径向方向上相对于引线26定位。凹槽87用于使连接器55在周向方向上相对于引线26定位。卡合部分84包括配装在覆盖部分86的筒形部分中的筒形延伸部82和形成在筒形延伸部82的内壁上且配装在配装部分85的凹槽87中的突起88。

因此，即使在马达12和控制单元11结合时不能在视觉上感知到引线26***到连接器55中的情况下，配装部分85和卡合部分84的接合仍确保了引线26***到连接器55中的稳定性。

配装部分85在轴向方向上配装到卡合部分84中或与卡合部分84接合的距离被设定为比引线26在轴向方向上***到连接器55中的距离长。如图10清楚所示的，这导致配装部分85在引线26***到连接器55中之前、即在引线26仍然在轴向方向上与连接器55分开时开始配装在卡合部分84中，从而在引线26***到连接器55中之前使连接器55相对于引线26在径向方向和周向方向上定位，并且确保了引线26与连接器55的结合的稳定性。

第五实施方式

图11示出了根据第五实施方式的驱动装置10。

驱动装置10包括壳体91，该壳体91具有从第一框架端部37朝向控制单元11突出的中空筒形延伸部92。驱动装置10还包括散热器94。散热器94具有配装部分93，配装部分93由配装在筒形延伸部92中的外壁95和形成在外壁95中的凹槽96组成。驱动装置10还包括由中空筒形延伸部92和形成在中空筒形延伸部92的内壁上的突起98构成的卡合部分97。突起98配装在凹槽96中。配装部分93和卡合部分97的接合确保了引线26***到连接器55中的稳定性。

第六实施方式

图12示出了根据第六实施方式的驱动装置10。

驱动装置10具有引线26(即，第一端子)，该引线26在盖101与壳体104之间的接触表面的外部沿轴向方向朝向控制单元11延伸。换句话说，马达12与控制单元11的连接，即，引线26的端部与连接器55的结合在轴向方向上处于比壳体104的附接至盖101的端部表面上的接触表面105(即，端部表面)更靠近控制单元11的位置处。

连接器55(即，控制单元11与马达12的结合部)延伸成比盖101的覆盖部分102的接触表面103更靠近马达12。换句话说，连接器55在接触表面103的外部朝向马达12延伸。接触表面103是覆盖部分102的附接至壳体104(即，接触表面105)的端部表面。

因此，在将马达12结合到控制单元11的制造过程中，如图13清楚所示的，引线26在马达12和控制单元11彼此接触之前开始***到连接器55中。这使得制造操作者能够视觉上感知引线26***到连接器55中的状态。

第七实施方式

图14和图15示出了根据第七实施方式的驱动装置10。

驱动装置10包括分别具有标记部113和114的盖111和壳体112，用于在驱动装置10的周向方向上定位或定向盖111和壳体112。

具体地，引线26相对于连接器55在驱动装置10(即，马达12)的周向方向上的定位，即，引线26中的每个引线与连接器55中的对应的一个连接器在驱动装置10(即，马达12)的轴向方向上的对准是通过使标记部113和114在轴向方向上对准来实现的。

改型

在上述实施方式中，盖或散热器与壳体的结合不仅可以使用螺纹件来实现，而且也可以使用粘合技术或压装技术来实现。

马达12的第一端子可以替代地由阴端子制成，而控制单元11的第二端子可以替代地由阳端子制成。

马达12的第一端子和控制单元11的第二端子可以包括多个连接线或导体。

基板43可以被设计成具有仅安装在基板43的主表面中的一个主表面上的电子器件。

马达12的壳体可以被设计为包括由与筒形外壳36分离的构件制成的第一框架端部37。壳体可以替代地由第一框架端部37和第二框架端部38制成而不使用筒形外壳36。第一框架端部37和第二框架端部38可以设置成将定子铁芯24牢固地保持在它们之间。

马达12可以由单个三相线圈25或者三个或更多个三相线圈25制成。

马达12的相数不限于三相。

尽管已经根据优选的实施方式公开了本发明以便于更好地理解本发明，但是应当认识到是，可以在不背离本发明的原理的情况下以各种方式来实施本发明。因此，本发明应当被理解为包括所有可能的实施方式和对可以在不背离所附权利要求书中所列出的本发明的原理的情况下所实施的所示出的实施方式的改型。

Claims

1.一种驱动装置，所述驱动装置用于在电动助力转向***中使用，所述电动助力转向***电动地辅助车辆的驾驶员的转向操作，所述驱动装置包括：

马达(11)，所述马达(11)包括壳体(23、73、81、91、104、112)、固定至所述壳体的定子(21)和能够相对于所述定子旋转的转子(22)；以及

控制单元(12)，所述控制单元(12)包括盖(41、71、75、83、101、111)、固定至所述盖的散热器(42、77、94)、固定至所述散热器的基板(43)和安装在所述基板上的电子器件(44-49)，所述控制单元用于控制所述定子的线圈(25)的通电，

其中，所述控制单元仅使用所述散热器和所述盖中的一者固定至所述壳体。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其中，所述盖配备有外部连接器(61、62)和覆盖部分(63、72、76、86、102)，其中，所述外部连接器(61、62)用于将所述控制单元连接至外部器件，所述覆盖部分(63、72、76、86、102)由与所述外部连接器的材料相同的材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中，所述盖(41、83、111)为固定至所述壳体的杯形形状，并且其中，所述基板、所述电子器件和所述散热器全部布置在所述盖的内部。

4.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中，所述壳体(104)具有附接至所述盖(101)的接触表面(105)，所述马达的与所述控制单元连接的连接装置(26、262-266)在所述壳体的所述接触表面之外朝向所述控制单元延伸，并且其中，所述盖具有附接至所述壳体的接触表面(103)，所述控制单元的与所述马达连接的连接装置(55)在所述盖的所述接触表面(103)之外朝向所述马达延伸。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的驱动装置，其中，所述线圈具有穿过所述壳体朝向所述控制单元延伸的第一端子，并且其中，所述基板具有以可拆卸的方式结合至所述第一端子的第二端子。