专利名称：电动转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于车辆的电动转向装置和一种适用于该装置的无刷电机。
背景技术：
在公知的车辆电动转向装置中，提供辅助转向力矩的电机的转动输出通过齿轮装置减速传递到转向装置的输出轴，以便在转向盘转向操作过程中增加作用于转向盘上的转向力。在这种电动转向装置中，动力传递到输出轴，同时设置在壳体中的动力传动机构使电机的转速降低。
用于这种电动转向装置的主流电机通常是有刷电机。但是，近些年来，该主流电机已转向无刷电机以提高可靠性并进一步提高效率。
图16示出了采用无刷电机的电动转向装置。输出轴1通过扭力杆(未示出)等元件与输入轴(未示出)相连，而输入轴又与转向盘(未示出)相连，一蜗轮减速机构的蜗轮2固定连接在输出轴1上。
通过轴承4等元件可转动地支承在齿轮箱3中的蜗杆5与蜗轮2相接合。
无刷电机的电机外壳7通过用作隔板的凸缘与齿轮箱3相连。无刷电机的转子10分别通过轴承8和9可转动地支承在凸缘6和电机外壳7上。转子10和蜗杆5通过花键配合部分11相连接，从而使它们可在轴向运动但不能彼此相对转动。
在转子10的径向外部周向以与叠片芯15相对置的方式设有一柱状的用于转动驱动的永磁体12。另外，还设有用于感测的环形永磁体13。
电机外壳7的径向内侧设有一柱状的定子14。定子14通过树脂模制一体地形成，其包括缠绕有线圈15的叠片芯16、检测用于感测的永磁体13的磁性的霍尔集成电路17、用于安装霍尔集成电路17的电路板18和用于连接线圈15的接线端(母线)19。
用于与线圈15相连的接线端和用于输出霍尔集成电路17的信号的接线端的电缆20通过焊接或其它方式与接线端(母线)19相连。
近年来，随着采用电动转向装置的车辆种类的增加，电动转向装置所需的输出功率增大。因此，需要提高电机的输出功率，而且还需要减小电机的尺寸以节省空间。
如果霍尔集成电路17设置在太靠近线圈15的位置，霍尔集成电路就会受到线圈15磁性的影响而发生故障。因此，必须将霍尔集成电路设置在距线圈15一定距离(一定空间)的位置上。而这使得要减小电机的长度变得非常的困难。
另外，必须在定子14的外部周向或端部面设置用于支承轴承8、9的轴承座和凸缘，因此，很难减小带有轴承8、9的转子10的长度。
国际出版物WO99/65758公开了一种无刷电机，其中，转子和蜗杆共同使用一个轴承，以减小电机的长度。
但是，在此结构中，转子的轴向位置将会随着蜗杆载荷的变化而发生移动，从而会导致产生振动或性能变化这样的问题。另外，需要在严格的控制条件下进行装配，以免铁粉等附着到设有用于转动驱动的永磁体的转子上，而且必须单独地装配转子和定子。从而产生了装配便利性变差且增加了装配工艺步骤的问题。另外，要在蜗轮机构和无刷电机装配完成之后，才能对电机进行检测，也就是说，电机在独立状态时不能对其性能等进行检测。
在图16所示的电动转向装置中，在蜗轮机构和无刷电机之间的分界空间内设有前述的凸缘6(隔板)和安装在凸缘(隔板)的径向内周缘的轴承8。
因此，如果蜗轮机构中的润滑脂或诸如铁粉这样的异物就可能进入无刷电机，前述的凸缘6(隔板)和轴承8所形成的密封就会防止异物和润滑脂进入。
另外，如果想要减小无刷电机的尺寸，可采用取消前述的轴承8或改变轴承8的安装位置的结构。
但是，如果取消了轴承8或改变了轴承8的位置，蜗轮机构和无刷电机之间的分界区域就会变成敞开的，且蜗轮机构和无刷电机就会相互连通。因此，蜗轮机构中的润滑脂或铁粉这样的异物就有进入无刷电机的危险。
另外，从减小电动转向装置的尺寸、减小电机噪声或利于电机散热的观点看，希望采用由树脂模制成的无刷电机。
然而，虽然家用电器的通风装置所用的驱动电机通常是模制形成的电机，但目前电动转向装置还没有模制形成的电机。
下面将参照图17A和17B对用于驱动通风装置的模制形成的电机进行描述(例如，参见日本专利申请未审公开NO.10-271720的第2页和图1、2、9和10)。图17A示出了从斜上方所视的通风装置的电机200，图17B是电机200的剖视图。在图17A和17B中，定子201由合成树脂204以包覆定子芯202和线圈203的方式模制而成。另外，永磁体209固定在与轴211形成一体的转子208上。它们安装在定子201内，且轴211由安装在轴承座205中的轴承206和安装在轴承座213中的轴承214支承。在该轴承结构中，虽然很难使定子201和转子208获得较高的同轴度，但其作为家用电器通风装置的电机的应用在同轴度上并不需要比所必须的同轴度高的精度要求。
如果具有与上述通风装置的电机类似的结构的电动转向装置的无刷电机通过模制制成，就会产生如下的问题。对于电动转向装置的电机，在当将车辆驾驶到停车位时朝一个方向然后再朝另一个方向转动转向盘时，或者在紧急时刻快速转动转向盘时，需要电机以较大的力矩向前和向后转动。因此，要求具有非常高的同轴度，以抑制噪声和力矩波动。
在转子设有由树脂模制一体地形成的轴承腔的轴承支承结构中，由于模制过程中状态发生变化、收缩率随树脂模制方向的不同而不同、焊接或者其它的原因，通常很难提高轴承腔的精度。在轴承腔精度较低或者它与定子内周缘的同轴度较低的情况下，就会使柱状定子与插入其中进行转动的柱状转子的同轴度降低。因此，就会增大脉动力矩，增大摩擦力矩并增大电机的噪声。脉动力矩增大会传递到驾驶员的手上，从而直接使他/她感到不舒服，而摩擦力矩增大不仅会损失电机功率，而且会使对电机控制信号的响应能力降低。
发明内容
本发明就是针对上述情况而作出的。本发明的第一个目的是提供一种电动转向装置，其中，在不降低该装置性能和装配便利性的情况下可减小该装置的长度。
为实现上述第一个目的，根据本申请的第一项发明，提供一种电动转向装置，它可根据施加在转向盘上的转向力矩，由一无刷电机产生一辅助转向力矩，并将该辅助转向力矩传递给一转向机构的一输出轴，同时通过减速器进行减速，其包括一个转子，一用于转动驱动的柱状永磁体和一用于检测所述转子的转角的待检测元件安装在所述转子上；一个与所述转子相对的柱状定子，一缠绕有线圈的叠片芯、用于通过所述待检测元件来检测所述转子的转角的检测装置和一用于连接线圈的接线端通过树脂模制一体地形成在该定子中；以及至少一个轴承，所述轴承用于可转动地支承所述转子，且设置在所述定子的径向内侧并位于所述用于转动驱动的永磁体和所述待检测元件之间。
如上所述，根据第一项发明，用于可转动地支承转子的至少一个轴承设置在定子的径向内侧，并位于用于转动驱动的永磁体和待检测元件之间。换句话说，轴承设置在一用于防止检测装置和线圈之间的误动作而设置的空间内。这就可减小转子的长度和无刷电机的长度。
另外，在轴承设置在一用于防止检测装置和线圈之间的误动作而设置的空间内且轴承由磁性物质制成的情况下，轴承将形成一个用于限制来自线圈的磁通量的磁路，从而使由线圈所产生的并作用于检测装置上的磁通量的影响变小，并可提高检测装置的灵敏度。
在第一项发明的电动转向装置中，优选的是，所述定子的内径沿轴向逐级变化。根据该优选方式，所述定子的内径沿轴向逐级变化。换句话说，定子的内径在其开口侧较大，并向内侧从较大的直径逐级变成较小的直径。因此，在树脂模制并硬化之后，就可将金属模的芯金属拔出而不发生夹卡，并可顺利地将模移除。
所述定子的内径沿轴向逐级变化，也就是定子的内径在其开口侧较大并向内侧从较大的直径逐级变成较小的直径。因此，其上装有轴承的转子可从具有最大直径的开口侧插入，并且提高了装配的便利性。
因此，在装配过程中，可以在单独完成无刷电机的装配之后，再将无刷电机安装到蜗轮机构上。因此，不会降低装配的便利性，并可在独立状态下检测无刷电机的性能等。
另外，在第一项发明的电动转向装置中，优选的是，所述定子一体地包括一电缆连接接线端。根据该优选方式，该定子一体地包括一电缆连接接线端。即，由于用于与线圈相连的接线端和用于输出检测装置的信号的接线端的电缆连接接线端(连接器)一体形成于定子中，因此可省略掉通常所要求的通过焊接或其它方式来连接电缆的操作，从而可以减少元件数目和装配过程中的步骤的数目。
另外，在第一项发明的电动转向装置中，优选的是，所述待检测元件安装在与电机输出侧端部相对的转子的端部上。根据该优选方式，通过将待检测元件设置在与电机输出侧端部相对的转子的端部上，从而消除了齿轮箱和电缆连接接线端的干涉部分，并可以简化形状和提高防尘防水性能，从而在单独装配电机的过程中可防止铁粉等进入内部。
另外，在第一项发明的电动转向装置中，优选的是，所述定子在其外表面上设有一用于将所述无刷电机安装到所述减速器上的凸缘，且凸缘设置在靠近沿定子的纵向轴线的中部的位置。根据该优选方式，定子在其外表面上设有一待安装到减速器上的凸缘。因此，无刷电机可通过定子的凸缘安装到减速器上，因此可省略掉常见的由金属制成的电机外壳和该外壳的安装凸缘。因此可减少元件数目和装配过程中的步骤的数目，并降低了制造成本。另外，通过将凸缘设置在靠近沿定子轴向的中部的位置，可减小电机重心和凸缘之间的距离，从而减小由于振动和其它原因产生在凸缘中的力。因此，可降低凸缘所需的强度，也就是可减小其重量和尺寸。
为实现前述的第一个目的，根据本申请的第二项发明，提供一种电动转向装置，其可根据施加在转向盘上的转向力矩，由一无刷电机产生一辅助转向力矩，并将该辅助转向力矩传递给一转向机构的一输出轴，同时通过一减速器进行减速，其包括一个转子，一用于转动驱动的柱状永磁体和一用于检测所述转子的转角的待检测元件安装在该转子上；一个与所述转子相对的柱状定子，一缠绕有线圈的叠片芯、用于通过所述待检测元件来检测所述转子的转角的检测装置和一用于连接线圈的接线端通过树脂模制一体地形成在该定子中；以及两个支承在所述定子上用于可转动地支承所述转子的轴承。
如上所述，根据第二项发明，由于用于可转动地支承转子的两个轴承支承在定子上，因此定子的叠片芯和转子之间的径向间隙可严格地保持恒定。因此，可减小振动等的传递，以保证在所有时间具有稳定的性能，同时保持安静。
另外，由于定子以覆盖线圈、叠片芯、检测装置和接线端的方式由树脂一体地模制而成，因此，它也起到了常见的由金属制成的电机外壳的作用。因此，无刷电机可通过定子安装到减速器上，并可省略掉由金属制成的普通电机外壳。因此可减少元件数目和装配过程中的步骤的数目，并降低了制造成本。
在第二项发明的电动转向装置中，优选的是，所述定子具有一封闭的壁，该封闭的壁封闭与减速器相对的一侧的一开口，并保持所述的两个轴承中的一个。根据该优选方式，定子具有一封闭的壁，该封闭的壁封闭与减速器相对的一侧的开口，并保持两个轴承中的一个。因此，可方便地将一个轴承安装在该封闭的壁上。
另外，在第二项发明的电动转向装置中，优选的是，所述两个轴承中的另外一个设置在所述定子的径向内侧，并位于所述用于转动驱动的永磁体和所述待检测元件之间。根据该优选方式，两个轴承中的另外一个设置在定子的径向内侧，并位于用于转动驱动的永磁体和待检测元件之间。换句话说，轴承设置在一用于防止检测装置和线圈之间的误动作而设置的空间内。这就可减小转子的长度和无刷电机的长度。
另外，在轴承设置在一用于防止检测装置和线圈之间的误动作而设置的空间内且轴承由磁性物质制成的情况下，轴承将形成一个用于限制线圈所产生的磁通量的磁路，从而使由线圈所产生的并作用于检测装置上的磁通量的影响变小，并可提高检测装置的灵敏度。
在第二项发明的电动转向装置中，优选的是，所述定子的内径沿轴向逐级变化。根据该优选方式，所述定子的内径沿轴向逐级变化。换句话说，定子的内径在其开口侧较大，并向内侧从较大的直径逐级变成较小的直径。因此，在树脂模制并硬化之后，就可将金属模的芯金属拔出而不发生夹卡，并可顺利地将模移除。
所述定子的内径沿轴向逐级变化，也就是定子的内径在其开口侧较大并向内侧从较大的直径逐级变成较小的直径。因此，其上装有轴承的转子可从具有最大直径的开口侧插入，并且提高了装配的便利性。
因此，在装配过程中，可以在单独完成无刷电机的装配之后，再将无刷电机安装到减速器上。因此，不会降低装配的便利性，并可在独立状态下检测无刷电机的性能等。
另外，在第二项发明的电动转向装置中，优选的是，所述定子一体地包括一电缆连接接线端。根据该优选方式，该定子一体包括一电缆连接接线端。即，由于用于一与线圈相连的接线端的和用于一输出检测装置的信号的接线端的电缆连接接线端(连接器)一体形成于定子中，因此可省略掉通常所要求的通过焊接或其它方式来连接电缆的操作，从而减少了元件数目和装配过程中的步骤的数目。
另外，在第二项发明的电动转向装置中，优选的是，所述定子在其外表面上具有一待安装到所述减速器上的凸缘，且该凸缘设置在沿靠近定子的纵向轴线的中部的位置。根据该优选方式，该定子在其外表面上具有一安装到减速器上的凸缘。因此，无刷电机可通过定子的凸缘安装到减速器上，因此可省略掉常见的由金属制成的电机外壳和该外壳的安装凸缘。因此可减少元件数目和装配过程中的步骤的数目，并降低了制造成本。另外，通过将凸缘设置在靠近沿定子轴向的中部的位置，可减小电机重心和凸缘之间的距离，从而减小由于振动和其它原因产生在凸缘中的力。因此，可降低凸缘所需的强度，也就是可减小其重量和尺寸。
另外，在第二项发明的电动转向装置中，优选的是，所述待检测元件安装在与电机输出侧端部相对的转子的端部上。根据该优选方式，通过将待检测元件设置在与电机输出侧端部相对的转子的端部上，从而消除了齿轮箱和电缆连接接线端的干涉部分，并可以简化形状和提高防尘防水性能，从而在单独装配电机的过程中可防止铁粉等进入内部。
本发明的第二个目的是提供一种电动转向装置，其可以可靠地避免诸如铁粉这样的异物和减速器中的润滑脂进入到电机的内部。
为实现上述第二个目的，根据本申请的第三项发明，提供一种电动转向装置，其可根据施加在转向盘上的转向力矩，由一电机产生一辅助转向力矩，并将该辅助转向力矩传递给一转向机构的一输出轴，同时通过一减速器进行减速，该装置具有一用于对所述减速器和所述电机之间的分界区域进行防护的防护元件，该防护元件安装在所述电机的转子上以与转子一起转动，且在该防护元件与所述电机或所述减速器的静止的部分之间留有一预定的小间隙。
如上所述，根据第三项发明，该装置设有一用于对减速器和电机之间的分界区域进行防护的防护元件，该防护元件安装在电机的转子上，以与转子一起转动，且在一与电机或减速器的静止的部分之间留有预定的小间隙。因此，即使诸如铁粉这样的异物和润滑脂可能进入电机中，防护元件也可可靠地防止异物和润滑脂进入其中。
在第三项发明的电动转向装置中，优选的是，所述防护元件与所述电机或所述减速器的静止的部分相互配合在其之间形成一具有迷宫效应的预定的小间隙。根据该优选方式，由于防护元件与电机或减速器的静止部分相互配合在其之间形成一具有迷宫效应的预定的小间隙，因此，可更为可靠地防止异物和润滑脂的进入。
另外，在第三项发明的电动转向装置中，优选的是，所述电机是无刷电机，用于转动驱动的柱状永磁体和用于检测所述转子的转角的待检测元件安装在所述转子上，且该装置具有一与所述转子相对的柱状定子和两个用于可转动地支承所述转子的轴承，一缠绕有一线圈的叠片芯、用于通过所述待检测元件来检测所述转子的转角的检测装置、一用于连接线圈的接线端以及一覆盖所述线圈、所述叠片芯、所述检测装置和所述接线端的柱状树脂外壳部分通过树脂模制一体地形成在所述定子中，所述轴承支承在所述柱状树脂外壳部分上。用于检测转子转角的检测装置和待检测元件不仅可以是霍尔集成电路和永磁体，而且可以是分相器(resolver)和感应编码器(inductcoder)。根据该优选方式，由于用于可转动地支承转子的两个轴承支承在柱状树脂外壳部分上，因此定子的叠片芯和转子之间的径向间隙可严格地保持恒定。因此，可减小振动等的传递，以保证在所有时间具有稳定的性能，同时保持安静。
另外，根据该优选方式，由于柱状树脂外壳部分通过树脂以覆盖线圈、叠片芯、检测装置和接线端的方式一体地模制而成，因此，它也起到了由金属制成的普通电机外壳的作用。因此，无刷电机可通过柱状树脂外壳部分安装到减速器上，并可省略掉常见的由金属制成的电机外壳。因此可减少元件数目和装配过程中的步骤的数目，并降低了制造成本。
在第三项发明的电动转向装置中，优选的是，所述柱状树脂外壳部分具有一封闭的壁，该封闭的壁封闭与减速器相对的一侧的开口，并保持所述两个轴承中的一个。根据该优选方式，柱状树脂外壳部分具有封闭的壁，该封闭的壁封闭与减速器相对的一侧的开口，并保持两个轴承中的一个。因此，可方便地将一个轴承安装在该封闭的壁上。
另外，在第三项发明的电动转向装置中，优选的是，所述两个轴承中的另外一个设置在所述定子的径向内侧，并位于所述用于转动驱动的永磁体和所述待检测元件之间。根据该优选方式，两个轴承中的另外一个设置在定子的径向内侧，并位于用于转动驱动的永磁体和待检测元件之间。换句话说，轴承设置在一用于防止检测装置和线圈之间的误动作而设置的空间内。这就可减小转子的长度和无刷电机的长度。另外，在该优选方式中，在轴承设置在一用于防止检测装置和线圈之间的误动作而设置的空间内且轴承由磁性物质制成的情况下，轴承将形成一个用于限制线圈所产生的磁通量的磁路，从而使由线圈所产生的并作用于检测装置上的磁通量的影响变小，并可提高检测装置的灵敏度。
在第三项发明的电动转向装置中，优选的是，所述定子的内径沿轴向逐级变化。根据该优选方式，所述定子的内径沿轴向逐级变化。换句话说，定子的内径在其开口侧较大，并向内侧从较大的直径逐级变成较小的直径。因此，在树脂模制并硬化之后，就可将金属模的芯金属拔出而不发生夹卡，并可顺利地将模移除。所述定子的内径沿轴向逐级变化，也就是定子的内径在其开口侧较大并向内侧从较大的直径逐级变成较小的直径。因此，其上装有轴承的转子可从具有最大直径的开口侧插入，并且提高了装配的便利性。
因此，在装配过程中，可以在单独完成无刷电机的装配之后，再将无刷电机安装到减速器上。因此，不会降低装配的便利性，并可在独立状态下检测无刷电机的性能等。
另外，在第三项发明的电动转向装置中，优选的是，所述定子一体地包括一电缆连接接线端。根据该优选方式，该定子一体地包括一电缆连接接线端。即，由于用于一与线圈相连的接线端和用作输出检测装置的信号的接线端的电缆连接接线端(连接器)一体形成于定子中，因此可省略掉通常所要求的通过焊接或其它方式来连接电缆的操作，从而减少了元件数目和装配过程中的步骤的数目。
另外，在第三项发明的电动转向装置中，优选的是，所述柱状树脂外壳部分在其外表面上具有一待安装到所述减速器上的凸缘。根据该优选方式，柱状树脂外壳部分在其外表面上具有一待安装到减速器上的凸缘。因此，无刷电机可通过柱状树脂外壳部分的凸缘安装到减速器上，因此可省略掉通常所要求的由金属制成的电机外壳和用于该外壳的安装凸缘。因此可减少元件数目和装配过程中的工艺步骤的数目，并降低了制造成本。另外，通过将凸缘设置在沿靠近定子轴向的中部的位置，可减小电机重心和用于安装电机的凸缘之间的距离，从而减小由于振动和其它原因产生在凸缘中的力。因此，可降低凸缘所需的强度，也就是可减小其重量和尺寸。
如上所述，本发明的第三个目的是提供一种用于电动转向装置的无刷电机，其中，可提高模制而成的定子的内径与转子轴承的中心的同轴度，增强散热能力，降低噪声，同时保持良好的转向盘操作感觉。
根据用于实现本申请第三个目的第四项发明，提供一种无刷电机，其包括一柱状转子和一由树脂模制成一体的柱状定子，所述转子插入并接纳在所述定子中，其中，至少一个用于固定用于支承所述转子的轴承的轴承支承元件设置在所述定子上，所述轴承支承元件与所述定子通过树脂模制一体地形成。
在第四项发明的无刷电机中，为提高所述转子与所述定子的同轴度，优选的是，在所述轴承支承元件上设有凸起，在构成所述定子的定子芯的内部周向、外部周向、靠近内部周向的端面或靠近外部周向的端面上设有槽口，所述凸起和所述槽口相互配合以提高所述转子和所述定子的同轴度。
另外，优选的是，所述槽口设置在使由所述槽口所引起的所述定子芯的磁通量的变化最小的位置上。另外，优选的是，所述槽口设置在使由所述槽口所引起的所述定子芯的磁通量的变化最小的位置上，且所述槽口的位置位于所述定子芯的一齿的中线上。
在第四项发明的无刷电机中，为提高所述转子与所述定子的同轴度，优选的是，所述轴承支承元件具有最小的内径，同时可允许构成所述定子的定子芯的外径配合在其中，且所述轴承支承元件和所述定子相互配合。
另外，在第四项发明的无刷电机中，优选的是，所述轴承支承元件由刚性材料制成。
优选地，所述刚性材料是铁材料、铝材料或树脂基材料。优选地，所述无刷电机用于电动转向装置中。
图1是示出本发明第一实施例的电动转向装置的纵向剖视图；图2是示出本发明第二实施例的电动转向装置的纵向剖视图；图3是示出本发明第三实施例的电动转向装置的纵向剖视图；图4是示出本发明第四实施例的电动转向装置的纵向剖视图；图5是示出本发明第五实施例的电动转向装置的纵向剖视图；图6是示出本发明第六实施例的电动转向装置的纵向剖视图；图7是示出本发明第七实施例的电动转向装置的纵向剖视图；图8是示出本发明第八实施例的电动转向装置的纵向剖视图；图9是透视图，其示出在第八实施例中定子芯和后侧轴承支承元件是如何安装的；图10A-10C示出第八实施例中的后侧轴承支承元件和定子芯；图11A-11C示出第八实施例中的前侧轴承支承元件和定子芯；图12A-12C示出第八实施例的第一变型的后侧轴承支承元件和定子芯；图13A-13C示出第八实施例的第一变型的前侧轴承支承元件和定子芯；
图14A-14C示出第八实施例的另一变型的后侧轴承支承元件和定子芯；图15A-15C示出第八实施例的所述另一变型的前侧轴承支承元件和定子芯；图16是普通电动转向装置的纵向剖视图；以及图17A和17B示出模制形成的用于通风装置的普通电机。
具体实施例方式
下面将结合附图对作为本发明实施例的电动转向装置进行描述。
图1是示出本发明第一实施例的电动转向装置的纵向剖视图。
如图1所示，一输出轴1通过一扭杆(未示出)与一输入轴(未示出)相连，而输入轴与一转向盘(未示出)相连。一蜗轮减速机构的蜗轮2固定安装在输出轴1上。
通过轴承4a和4b可转动地支承在一齿轮箱3中的蜗杆5与蜗轮2相接合。
齿轮箱3与无刷电机的一电机外壳7相连。无刷电机的转子10和蜗杆5通过一花键配合部分11相连接，从而它们可在轴向运动但不能彼此相对转动。
在转子10的径向外部周向，以与一叠片芯16相对地设有一用于转动驱动的柱状的永磁体12，该设置方式将在下文进行描述。另外，还设有用于感测(sense)的环形永磁体13(待检测元件)。
电机外壳7的径向内侧设有一柱状的定子30。定子30通过树脂与一缠绕有线圈15的叠片芯16、一检测用于感测的永磁体13(待检测元件)的磁场以便检测转子10的转角的霍尔集成电路17(检测装置)、一用于安装霍尔集成电路17的电路板18、一用于一连接线圈15的接线端(母线)19以及用于一与线圈15相连的接线端和用作输出霍尔集成电路17(检测装置)的信号的接线端的电缆连接接线端(连接器)31一体地模制。
电缆连接接线端(连接器)31可由与模制中使用的树脂相同的材料或不同的材料制成。
在该实施例中，用于可转动地支承转子10的蜗杆侧部分的轴承8设置在定子30的径向内侧并位于用于转动驱动的永磁体12和用于感测的永磁体13(待检测元件)之间。
更具体地说，轴承8通过一柱状轴承座34安装在由树脂模制而成的定子30的径向内侧。可选地，轴承8可以不使用轴承座34而直接安装在定子30的径向内侧。
一用于支承转子10与蜗杆侧相对的侧部的轴承9设置在电机外壳7上。
轴承8设置在用于防止霍尔集成电路17(检测装置)和线圈15之间的误动作而设置的空间内。这就可减小转子10的长度和无刷电机的长度。
另外，在轴承8设置在用于防止霍尔集成电路17(检测装置)和线圈15之间的误动作而设置的空间内且轴承8由磁性物质制成的情况下，轴承8将形成一个用于限制来自线圈15的磁通量的磁路，从而使由线圈15所产生的并作用于霍尔集成电路17(检测装置)上的磁通量的影响变小，并可提高霍尔集成电路17(检测装置)的灵敏度。检测装置和用于检测转子10的转角的待检测元件并不限于霍尔集成电路和永磁体，也可采用分相器或感应编码器等。
由树脂模制而成的定子30的内径沿轴向逐级变化。具体地说，定子30的内径在其开口侧较大，并向内侧从较大的直径逐级变成较小的直径。
因此，在树脂模制并硬化之后，就可将金属模的芯金属拔出而不发生夹卡，并可顺利地将模移除。
由于定子30的内径在其开口侧较大并向内侧从较大的直径逐级变成较小的直径，因此，其上装有轴承8的转子10可从具有最大直径的开口侧插入，并且提高了装配的便利性。
因此，在装配过程中，可以在单独完成无刷电机的装配之后，再将无刷电机安装到蜗轮机构上。因此，不会降低装配的便利性，并可在独立状态下检测无刷电机的性能等。
另外，由于在由树脂模制而成的定子30中，用于与线圈15相连的接线端和用于输出霍尔集成电路(检测装置)17的信号的接线端的电缆连接接线端(连接器)31用树脂一体地模制，因此可省略掉通常所要求的通过焊接或其它方式来连接电缆的操作，从而可以减少元件数目和装配过程中的步骤的数目。
图2是本发明第二实施例的电动转向装置的纵向剖视图。
如图2所示，输出轴1通过扭力杆(未示出)与输入轴(未示出)相连，而输入轴与转向盘(未示出)相连。蜗轮减速机构(减速器)的蜗轮2固定安装在输出轴1上。
通过轴承4等可转动地支承在齿轮箱3中的蜗杆5与蜗轮2相啮合。
无刷电机的转子10和蜗杆5通过一花键配合部分11相连接，从而它们可在轴向运动但不能彼此相对转动。
在转子10的径向外部周向，与一叠片芯15相对地设有一用于转动驱动的柱状的永磁体12，该设置方式将在下文进行描述。另外，还设有一用于感测的环形永磁体13(待检测元件)。
电机外壳7的径向内侧设有一柱状的定子30。定子30通过树脂与一缠绕有线圈15的叠片芯16、一检测用于感测的永磁体(待检测元件)13的磁场以便检测转子10的转角的霍尔集成电路17(检测装置)、一用于安装霍尔集成电路17的电路板18、一用于连接线圈15的接线端(母线)19以及用作与线圈15相连的接线端和用作输出霍尔集成电路17(检测装置)的信号的接线端的电缆连接接线端(连接器)31一体地模制。定子30具有一体形成于其外表面上用于将无刷电机安装到蜗轮机构(减速器)上的凸缘33。检测装置和用于检测转子10的转角的待检测元件并不限于霍尔集成电路和永磁体，也可采用分相器或感应编码器等。
电缆连接接线端(连接器)31可由与模制中使用的树脂相同的材料或不同的材料制成。其可用通常用于连接器的PBT或PA6模制，然后与定子30模制成一体。
由于定子30通过树脂以覆盖线圈15、叠片芯16、霍尔集成电路(检测装置)17、电路板18和接线端(母线)19的方式模制而成，因此，它也起到了常见的由金属制成的电机外壳(7)的作用。
因此，无刷电机可通过定子30的凸缘33安装到蜗轮机构上，并且可省略掉常见的由金属制成的电机外壳(7)和用于该外壳的安装凸缘。因此可减少元件数目和装配过程中的步骤的数目，并降低了制造成本。
在该实施例中，一用于可转动地支承转子10的蜗杆侧部分的轴承8设置在定子30的径向内侧并位于用于转动驱动的永磁体12和用于感测的永磁体13(待检测元件)之间。
更具体地说，轴承8通过一柱状轴承座34安装在由树脂模制而成的定子30的径向内侧。可选地，轴承8可以不使用轴承座34而直接安装在定子30的径向内侧。
定子30具有封闭的壁35，壁35封闭与蜗杆侧相对的一侧的开口，并保持一用于可转动地支承转子10的轴承9。更具体地，轴承9以这样一种方式被保持，即被容纳在封闭壁35的一凹腔36中。
如上所述，由于用于可转动地支承转子10的轴承8和9支承在定子30上，所以定子30的叠片芯16和转子10之间的径向间隙可严格地保持恒定。因此，可减小振动等的传递，以在保持安静的同时始终确保稳定的性能。
轴承8设置在用于防止霍尔集成电路17(检测装置)和线圈15之间的误动作而设置的空间内。这就可减小转子10的长度和无刷电机的长度。
另外，在轴承8设置在用于防止霍尔集成电路17(检测装置)和线圈15之间的误动作而设置的空间内且轴承8由磁性物质制成的情况下，轴承8将形成一个用于限制来自线圈15的磁通量的磁路，从而使由线圈15所产生的并作用于霍尔集成电路17(检测装置)上的磁通量的影响变小，并可提高霍尔集成电路17(检测装置)的灵敏度。
由树脂模制而成的定子30的内径沿轴向逐级变化。具体地说，定子30的内径在其开口侧(也就是蜗杆侧)较大，并向内侧(也就是与蜗杆侧相对的一侧)从较大的直径逐级变成较小的直径。
因此，在树脂模制并硬化之后，就可将金属模的芯金属拔出而不发生夹卡，并可顺利地将模移除。
由于定子30的内径在其开口侧(蜗杆侧)较大并向内侧(与蜗杆侧相对的一侧)从较大的直径逐级变成较小的直径，因此，其上装有轴承8的转子10可从具有最大直径的开口侧插入，并且提高了装配的便利性。
因此，在装配过程中，可以在单独完成无刷电机的装配之后，再将无刷电机安装到蜗轮机构上。因此，不会降低装配的便利性，并可在独立状态下检测无刷电机的性能等。
另外，由于在由树脂模制而成的定子30中，用于与线圈15相连的接线端和用于输出霍尔集成电路(检测装置)17的信号的接线端的电缆连接接线端(连接器)31用树脂一体地模制，因此可省略掉通常所要求的通过焊接或其它方式来连接电缆的操作，从而可以减少元件数目和装配过程中的步骤的数目。
图3是本发明第三实施例的电动转向装置的纵向剖视图。
在第三实施例中，设有一由树脂制成的柱状定子30。定子30通过树脂与一缠绕有线圈15的叠片芯16、一检测用于感测的永磁体(待检测元件)13的磁场以便检测转子10的转角的霍尔集成电路17(检测装置)、一用于安装霍尔集成电路17的电路板18、一用于连接线圈15的接线端(母线)19以及用于与线圈15相连的接线端和用于输出霍尔集成电路17(检测装置)的信号的接线端的电缆连接接线端(连接器)31一体地模制。
霍尔集成电路(检测装置)17、电路板18、接线端(母线)19和电缆连接接线端(连接器)31设置在与电机输出侧端部相对的定子30的厚壁端部中。
一位于与电机输出侧端部相对的定子30的侧部处的轴承9通过一柱状轴承座9a安装在该厚壁部分中。
另外，用于感测的永磁体(待检测元件)13安装在与电机输出侧端部相对的转子10的端部上。因此，消除了齿轮箱3和电缆连接接线端31的干涉部分，并可以简化形状并提高防尘和防水性能，从而在装配电机过程中可防止铁粉等进入内部。用于感测的永磁体(待检测元件)13和转子10的一端部容纳在封闭的壁35的一凹腔36中。
另外，用于感测的永磁体(待检测元件)13安装在与电机输出侧端部相对的转子10的端部上。因此，消除了齿轮箱3和电缆连接接线端31的干涉部分，并可以简化形状并提高防尘和防水性能，从而在装配电机过程中可防止铁粉等进入内部。
定子30在其外表面上具有可固定到减速器上的凸缘33。因此，无刷电机可通过定子30的凸缘33安装到蜗轮机构上，且可省略掉常见的由金属制成的电机外壳和用于该外壳的安装凸缘。因此，可以减少元件的数目并在装配过程中减少步骤的数目，且可降低制造成本。
另外，通过将凸缘33设置在相对于定子30的轴向靠近中心的位置上，可减小电机重心和凸缘33之间的距离，从而减小由于振动和其它原因产生在凸缘33中的力。因此，可降低凸缘33所需的强度，也就是可减小其重量和尺寸。
图4是本发明第四实施例的电动转向装置的纵向剖视图。
如图4所示，一输出轴1通过一扭杆(未示出)与一输入轴(未示出)相连，而输入轴与一转向盘(未示出)相连。一蜗轮减速机构(减速器)的蜗轮2固定安装在输出轴1上。减速器并不限于是蜗轮减速机构。
一通过一轴承4等可转动地支承在齿轮箱3中的蜗杆5与蜗轮2相接合。
无刷电机的转子10和蜗杆5通过一花键配合部分11相连接，从而它们可在轴向运动但不能彼此相对转动。
在转子10的径向外部周向，与一叠片芯16相对地设有一用于转动驱动的柱状的永磁体12，该设置方式将在下文进行描述。另外，还设有用于感测的环形永磁体13(待检测元件)。
电机外壳7的径向内侧设有一柱状的定子30。定子30通过树脂模制一体地形成，其包括一缠绕有线圈15的叠片芯16、一检测用于感测的永磁体(待检测元件)13的磁场以便检测转子10的转角的霍尔集成电路17(检测装置)、一用于安装霍尔集成电路17的电路板18、一用于连接线圈15的接线端(母线)19、一用于与线圈15相连的接线端和用于输出霍尔集成电路17(检测装置)的信号的接线端的电缆连接接线端(连接器)31以及一柱状的树脂壳体部分32，该壳体部分32封盖住线圈15、叠片芯16、霍尔集成电路17(检测装置)、电路板18和接线端(母线)19。柱状树脂壳体部分32在其外表面上设有一与其成一体的凸缘33，以用于将无刷电机安装到蜗轮机构(减速器)上。用于感测的永磁体和霍尔集成电路可由用作检测装置和待检测元件的分相器或感应编码器等来代替。
电缆连接接线端(连接器)31可由与模制中使用的树脂相同的材料或不同的材料制成。其可用通常用于连接器的PBT或PA6模制，然后与定子30模制成一体。
柱状树脂壳体部分32与线圈15、叠片芯16、霍尔集成电路17、电路板18和接线端(母线)19模制成一体以封盖住它们。因此，该壳体部分也起到了常见的由金属制成的电机外壳(7)的作用。
因此，无刷电机可通过柱状树脂壳体部分32的凸缘33安装到蜗轮机构上，并可省略掉常见的由金属制成的电机外壳(7)及其安装凸缘。因此可减少元件数目和装配过程中的步骤的数目，从而降低了制造成本。
在第四实施例中，一用于可转动地支承转子10的蜗杆侧部分的轴承8设置在定子30的径向内侧并位于用于转动驱动的永磁体12和用于感测的永磁体13之间。
更具体地说，轴承8通过一柱状轴承座34安装在由树脂模制而成的定子30的径向内侧。可选地，轴承8可以不使用轴承座34而直接安装在定子30的径向内侧。
柱状树脂壳体部分32具有封闭的壁35，壁35封闭与蜗杆侧相对的一侧的开口，并保持一用于可转动地支承转子10的轴承9。更具体地，轴承9以这样一种方式被保持，即被容纳在封闭壁35的一凹腔36中。
如上所述，由于用于可转动地支承转子10的轴承8和9支承在柱状树脂壳体部分32上，所以定子30的叠片芯16和转子10之间的径向间隙可严格地保持恒定。因此，可减小振动等的传递，以在保持安静的同时始终确保稳定的性能。
轴承8设置在为了防止霍尔集成电路17和线圈15之间的误动作而设置的空间内。这就可减小转子10的长度和无刷电机的长度。
另外，在轴承8设置在为了防止霍尔集成电路17和线圈15之间的误动作而设置的空间内且轴承8由磁性物质制成的情况下，轴承8将形成一个用于限制来自线圈15的磁通量的磁路，从而使由线圈15所产生的并作用于霍尔集成电路17上的磁通量的影响变小，并可提高霍尔集成电路17的灵敏度。
由树脂模制而成的定子30的内径沿轴向逐级变化。具体地说，定子30的内径在其开口侧(也就是蜗杆侧)较大，并向内侧(也就是与蜗杆侧相对的一侧)从较大的直径逐级变成较小的直径。
因此，在树脂模制并硬化之后，就可将金属模的芯金属拔出而不发生夹卡，并可顺利地将模移除。
由于定子30的内径在其开口侧(蜗杆侧)较大并向内侧(与蜗杆侧相对的一侧)从较大的直径逐级变成较小的直径，因此，其上装有轴承8的转子10可从具有最大直径的开口侧插入，并且提高了装配的便利性。
因此，在装配过程中，可以在单独完成无刷电机的装配之后，再将无刷电机安装到蜗轮机构上。因此，不会降低装配的便利性，并可在独立状态下检测无刷电机的性能等。
另外，由于在由树脂模制而成的定子30中，用于一与线圈15相连的接线端和用于一输出霍尔集成电路(检测装置)17的信号的接线端的电缆连接接线端(连接器)31用树脂一体地模制，因此可省略掉通常所要求的通过焊接或其它方式来连接电缆的操作，从而可以减少元件数目和装配过程中的步骤的数目。
在该第四实施例中，由于轴承8设置在定子30的径向内侧并位于用于转动驱动的永磁体12和用于感测的永磁体13之间，因此，蜗轮机构和无刷电机之间的分界区域是敞开的，且蜗轮机构和无刷电机相互连通。因此，就存在着诸如铁粉这样的异物和润滑脂进入无刷电机的危险。
对此，在第四实施例中，设有一用于对蜗轮机构和无刷电机之间的分界区域进行防护的防护元件40。该防护元件40是一块由薄金属板制成的环状圆板，其安装在无刷电机的转子10上，以与转子10一起转动，且在该防护元件与无刷电机的定子30之间留有一预定的小间隙G。
该小间隙G允许防护元件40转动，同时可实现防止异物和润滑脂进入的密封作用。在该实施例中，虽然小间隙G设在作为无刷电机的静止部分的定子30和防护元件40之间，但该小间隙也可设在作为蜗轮机构的静止部分的齿轮箱3和防护元件40之间。
如上所述，即使诸如铁粉这样的异物和润滑脂可能进入无刷电机中，防护元件40也可以可靠地防止其进入。
图5是本发明第五实施例的电动转向装置的纵向剖视图。
如图5所示，在第五实施例中，为达到进一步减小尺寸的目的，取消了设置在定子30的径向内侧并位于用于转动驱动的永磁体12和用于感测的永磁体13之间的轴承8。
还是在第五实施例中，由于除去了轴承8，所以蜗轮机构和无刷电机之间的分界区域是敞开的，且蜗轮机构和无刷电机相互连通。因此，就存在着诸如铁粉这样的异物和润滑脂进入无刷电机的危险。
对此，在第五实施例中，设有一用于对蜗轮机构和无刷电机之间的分界区域进行防护的防护元件40。该防护元件40是一块由薄金属板制成的环状圆板，其安装在无刷电机的转子10上，以与转子10一起转动，且在该防护元件与无刷电机的定子30之间留有一预定的小间隙G。
该小间隙G允许防护元件40转动，同时可实现防止异物和润滑脂进入的密封作用。在该实施例中，虽然小间隙G设在作为无刷电机的静止部分的定子30和防护元件40之间，但该小间隙也可设在作为蜗轮机构的静止部分的齿轮箱3和防护元件40之间。
如上所述，即使诸如铁粉这样的异物和润滑脂可能进入无刷电机中，其进入也可受到防护元件40可靠地阻止。
图6是本发明第六实施例的电动转向装置的纵向剖视图。
如图6所示，在第六实施例中，一轴承8以与第四实施例类似的方式设置在定子30的径向内侧并位于一用于转动驱动的永磁体12和一用于感测的永磁体13之间。
在此情况下，蜗轮机构和无刷电机之间的分界区域是敞开的，且蜗轮机构和无刷电机相互连通。因此，就存在着诸如铁粉这样的异物和润滑脂进入无刷电机的危险。
对此，在第六实施例中，设有一用于对蜗轮机构和无刷电机之间的分界区域进行防护的防护元件40。
该防护元件40是一块由薄金属板制成的环状圆板，其安装在无刷电机的转子10上，以与转子10一起转动，且在该防护元件与无刷电机的定子30之间留有一预定的小间隙G。小间隙G允许防护元件40转动，同时可实现防止异物和润滑脂进入的密封作用。
另外，在第六实施例中，环状圆形防护元件40的边缘部分41朝轴向弯曲。
通过该结构，小间隙G不仅形成于作为无刷电机静止部分的定子30和防护元件40之间，而且还可形成于作为蜗轮机构静止部分的齿轮箱3和防护元件40的边缘部分41之间，因此进一步提高了小间隙G的密封性能。
因此，在第六实施例中，即使诸如铁粉这样的异物和润滑脂可能进入无刷电机中，防护元件40及其边缘部分41也可以可靠地阻止其进入。
另外，由于环状圆形防护元件40的边缘部分41朝轴向弯曲，因此可增强齿轮箱3和边缘部分41之间的小间隙G的密封性能，特别是在例如润滑脂这样的液体在转子10上流动时可能进入无刷电机的情况下，边缘部分41可有效地防止润滑脂等进入。
图7是本发明第七实施例的电动转向装置的纵向剖视图。
如图7所示，在第七实施例中，一轴承8以与第四和第六实施例类似的方式设置在定子30的径向内侧并位于一用于转动驱动的永磁体12和一用于感测的永磁体13之间。
在此情况下，蜗轮机构和无刷电机之间的分界区域也是敞开的，且蜗轮机构和无刷电机相互连通。因此，就存在着诸如铁粉这样的异物和润滑脂进入无刷电机的危险。
对此，还是在第七实施例中，设有一用于对蜗轮机构和无刷电机之间的分界区域进行防护的防护元件40。
该防护元件40是一块由薄金属板制成的环状圆板，其安装在无刷电机的转子10上，以与转子10一起转动，且在该防护元件与无刷电机的定子30之间留有预定的小间隙G。小间隙G允许防护元件40转动，同时可实现防止异物和润滑脂进入的密封作用。
另外，在第七实施例中，环状圆形防护元件40的边缘部分41朝轴向弯曲，且防护元件40的边缘部分41、无刷电机的定子30和蜗轮机构的齿轮箱3相互配合在其间形成一具有迷宫效应的预定的小间隙G。
因此，可进一步提高小间隙G的密封性能，在该实施例中，即使诸如铁粉这样的异物和润滑脂可能进入无刷电机中，防护元件40及其边缘部分41也可以可靠地防止其进入。
另外，由于环状圆形防护元件40的边缘部分41朝轴向弯曲，且防护元件40的边缘部分41、无刷电机的定子30和蜗轮机构的齿轮箱3相互配合在其间形成具有迷宫效应的小间隙G，因此可进一步增强齿轮箱3和边缘部分41之间的小间隙G的密封性能。特别是在例如润滑脂这样的液体在转子10上流动时可能进入无刷电机的情况下，边缘部分41可有效地防止润滑脂等进入。
下面将详细描述第八实施例。
在第八实施例中，转子的轴承设置在两个位置上，下面将结合附图8、9、10A-10C和11A-11C对其进行描述。图8是电动转向装置的无刷电机的纵向剖视图。
无刷电机作为一个整体由一无刷电机部分(后面将称为电机)1和一蜗杆部分2构成。为了便于说明，电机部分1靠近蜗杆部分2的一侧将被称为前侧，而远离蜗杆部分2的一侧将被称为后侧。电机部分1主要由一转子10和定子20构成。转子10为具有一位于中心的转子轴11和一安装在该转子轴外周向表面上的永磁体12的柱状结构。一用于检测转动位置的传感器的永磁体13固定在转子轴11上。定子20为由定子芯21和围绕该定子芯缠绕的线圈22构成的柱状结构，且在定子芯21和线圈22之间设有绝缘元件40。定子20容纳在一外壳41中。转子10可在插入到定子20中的情况下转动。在此情况下，必须这样支承转子轴11，以使其在不接触定子20的情况下平稳地转动。为此，在该实施例中，转子轴11在前侧通过一柱状金属元件14-1a和轴承14-1支承在一前侧轴承支承元件15-1上，而在后侧通过一轴承14-2支承在一后侧轴承支承元件15-2上。前侧和后侧轴承支承元件15-1和15-2分别都由定子20支承。
设置这些轴承支承元件15-1和15-2以将轴承元件14-1、14-1a和14-2以相对于定子正确的位置关系固定在定子20上，且每个轴承支承元件具有一个配合在定子20上并由定子20支承的部分和一个用于将轴承14-1、14-2支承在径向中央位置的部分。定子20的柱体的中心线和轴承14-1和14-2的中心线适配成重合在相同的轴线上。在前侧轴承14-1中，内环和柱状元件14-1a可一体构成。
图9是示出后侧轴承支承元件15-2和定子芯21是如何相互配合在一起的透视图。
图10A是定子芯21的正视图，图10B是后侧轴承支承元件15-2的后视图，图10C是轴承支承元件15-2的经过直径的剖视图。在定子芯21的外部周面上沿周向方向等间距地设有四个槽口25-2-1、25-2-2、25-2-3和25-2-4。轴承支承元件15-2由一个与定子芯21的环形部分具有相同的直径和相同的尺寸并与该环形部分紧密接触的平的环形部分15-2a、一个从环形部分15-2a的径向向内的部分沿轴向向外延伸的第一柱状部分15-2b，和一个具有底部并进一步从第一柱状部分15-2b的径向向内的底侧沿轴向向外延伸的第二柱状部分15-2c一体构成。第一和第二柱状部分与定子芯21同轴。轴承14-2支承在第二柱状部分15-2c的内部周向上。在轴承支承元件15-2的环形部分15-2a的径向外侧设有四个可分别与定子芯21的四个槽口25-2-1、25-2-2、25-2-3和25-2-4相配合的凸起15-2-1、15-2-2、15-2-3和15-2-4，轴承支承元件15-2通过使这些部分相互配合而固定地在定子芯21上支承就位。因此，即使在模制定子芯21时发生干燥收缩，轴承14-2和定子芯21的同轴度也可充分得到保证。
另外，轴承支承元件15-1也包括一个与定子芯21的前侧环形部分紧密接触的环形部分15-1a、一个具有中等直径的第一柱状部分15-1b和一个具有最小直径的第二柱状部分15-1c，所有这些部分为一整体并相互同轴。第二柱状部分15-1c具有一个通孔并通过轴承14-1支承着转子轴11。下面将结合图11A-11C对轴承支承元件15-1是如何支承在定子芯21上的进行描述。
如上所述，轴承支承元件15-2和定子芯21按照正确的位置关系固定，即使模发生干燥收缩，轴承14-2和定子芯21的同轴度也可充分得到保证。
要求轴承支承元件15-1和15-2的材料具有一定的刚度，以便于在模制过程中发生干燥收缩等情况时不产生变形。具体地说，应当使用铁或铝材料。另外，只要其刚度可承受模制过程中的高温和干燥收缩，将本发明应用于由工程塑料这样的树脂基材料制成的轴承支承元件15-1、15-2就不存在任何问题。对该轴承支承元件的材料的描述也适用于将在下文说明的轴承支承元件16-1、16-2、17-1和17-2的材料。
槽口是改变定子芯21的形状的因素，它们会影响穿过定子芯21的磁通量。为此，应当将槽口形成在尽可能不影响定子芯21的磁通量的位置上。在图10A中，每个槽口25-2-1、25-2-2、25-2-3和25-2-4形成在定子芯21的齿的中心线延伸经过的定子芯21的外部周向上的位置(也就是图10A中的位置A)处。如果例如将其形成在齿之间的中间位置(图10A中的位置B)处，就会减小磁路的宽度并会显著地影响经过的磁通量。另外，如果将其形成在位置A，位于内侧的齿部分可保持磁路，且将其影响维持在较小的程度。
就设有槽口的定子芯元件21的数目而言，槽口可只设置在这样的多个定子芯元件21上，即，允许轴承支承元件的凸起安装在定子20的前侧和后侧；或者，槽口可形成在所有的定子芯元件21上，以避免在生产过程中由于存在一种设有槽口而另一种没有槽口的两种定子芯元件而产生不便。下面结合图9对此进行说明，槽口25-2-2可只形成在要配合凸起15-2-2的一定数目的定子芯元件21上，即，槽口可设置在由实线所示的后侧和前侧的多个定子芯元件上；或者，可将槽口形成在虚线所示的所有定子芯元件21上。这也适用于图9所示的其它槽口25-2-1、25-2-3和25-2-4。对于其上形成槽口的定子芯的数目的描述不仅适用于图9、10A-10C和11A-11C中的槽口25-2-1、25-2-2、25-2-3、25-1-1、25-1-2、25-1-3，而且适用于后面描述的图12A-12C和13A-13C中的槽口26-2-1、26-2-2、26-2-3、26-1-1、26-1-2、26-1-3。
图11A-11C示出了前侧轴承支承元件15-1、定子芯元件21及其配合结构。如图11B所示，轴承支承元件15-1具有一个出于下述原因而形成的较大的剖开部分C。为了向电机供电，必须通过一连接器31和一母线30将电缆连接到定子20的线圈22上，并形成剖开部分C以提供引入电缆的空间。当凸起15-1-1、15-1-2、15-1-3和15-1-4与槽口25-1-1、25-1-2、25-1-3和25-1-4分别配合时，轴承支承元件15-1和定子芯21以与后侧相类似的方式按照正确的位置关系固定，并且即使模等发生干燥收缩，也可保持轴承14-1和定子芯21的同轴度。
如上所述，出于前侧轴承支承元件15-1和后侧轴承支承元件15-2的作用，转子轴11的中心线和定子20的中心线准确地位于相同的轴线上，即，转子10的中心线和定子20的中心线准确地设置在相同的轴线上。只要定子芯和轴承支承元件可以正确的位置关系固定，凸起和槽口的数目并不限于四个。
根据第八实施例，如果定子是模制而成的，则由于轴承支承元件的作用，定子和转子装配成其中心线同轴地对齐，因此，就可将由于转子10和定子20的同轴度不足而引起的脉动力矩和摩擦力矩降低到最小的程度，并可获得具有良好的转向盘操作感觉和低的电机噪声的有益效果。
图12A-12C和图13A-13C示出了第八实施例的变型。在该变型中，轴承支承元件的尺寸缩小，并构造成可安装在定子芯的内部周向上。图12A-12C示出后侧轴承支承元件16-2的形状、形成凸起(即凸起16-2-1、16-2-2、16-2-3)的位置以及定子芯21上与前述凸起相对应的槽口(即槽口26-2-1、26-2-2、26-2-3)的位置。另外，图13A-13C示出了前侧轴承支承元件16-1和凸起16-1-1、16-2-2、16-2-3。在定子芯21上形成有与前述凸起相对应的槽口26-2-1、26-2-2、26-2-3。通过利用根据该变型的轴承支承元件，也可将轴承14-1和14-2在正确的位置固定在定子20上，并可使转子10和定子20具有高度同轴度。这可避免产生由于同轴度较低而引起的脉动力矩和摩擦力矩，并获得良好的转向盘操作感觉和低的电机噪声。
虽然已对图10A-10C和11A-11C所示的槽口形成在外部周向上的第八实施例以及图12A-12C和13A-13C所示的槽口形成在内部周向上的变型进行了描述，但槽口的形成位置并不限于如外部周向和内部周向这样的边缘位置，显然，即使将槽口形成在定子芯21靠近外部周向的端面位置或靠近内部周向的端面位置上以便于与轴承支承元件的凸起相配合，也可获得同样的效果。
图14A-14C和图15A-15C示出了第八实施例的另一变型。在该变型中，不采用槽口和凸起来固定轴承支承元件17-1和17-2与定子20之间的位置关系。由于柱状定子20、柱状转子10、转子轴11和轴承14-1和14-2都具有圆形的截面，因此，在发生周向位移时，不会降低它们的同轴度。因此，在轴承支承元件17-1、17-2的截面为圆形且轴承支承元件17-1、17-2的内径以及定子芯21的外径相等同时允许其相互配合在一起的情况下，当轴承支承元件17-1、17-2配合到定子芯21上时，即使定子芯21和轴承支承元件17-1和17-2在模制时发生周向位移，也不会降低定子20和转子10的同轴度。在任何情况下都可实现定子20和转子10的适当的同轴度，因此，通过该变型也可获得有益效果，如避免由于同轴度较低而引起的脉动力矩和摩擦力矩、良好的转向盘操作感觉和较低的电机噪声。
由于前侧和后侧轴承支承元件可相互独立地进行选择，因此，第八实施例及其变型中所描述的轴承支承元件可自由地组合作为前侧和后侧轴承支承元件使用。例如，可采用后侧为图10A-10C所示的轴承支承元件15-2和前侧为图13A-13C所示的轴承支承元件16-1的组合。
虽然在第八实施例及其变型中使用了两个轴承支承元件，但也可只在后侧设置一个轴承支承元件作为轴承支承元件15-2，或者只在前侧设置一个轴承支承元件作为轴承支承元件15-1。在这些情况下，其对于同轴度的贡献作用小于采用两个轴承支承元件的情况，但远大于不使用轴承支承元件的常见结构。
正如上面所描述的那样，根据第八实施例及其变型中的无刷电机，提高了转子和定子的同轴度，同时改善了散热性能，并可有利地提供一种电动转向装置，其中，甚至在诸如当将车辆驾驶到停车位时朝一个方向然后再朝另一个方向转动转向盘或者在紧急时刻快速转动转向盘需要电机以较大的力矩向前和向后转动的情况下，电机噪声较小，脉动力矩和摩擦力矩被降低到较低的水平，并可获得良好的转向盘操作感觉。
权利要求
1.一种电动转向装置，它可根据施加在转向盘上的转向力矩由一无刷电机产生一辅助转向力矩，并将该辅助转向力矩传递给一转向机构的一输出轴，同时通过一减速器进行减速，包括一个转子，一用于转动驱动的柱状永磁体和一用于检测所述转子的转角的待检测元件安装在该转子上；一个与所述转子相对的柱状定子，一缠绕有线圈的叠片芯、用于通过所述待检测元件来检测所述转子的转角的检测装置和一用于连接所述线圈的接线端通过树脂模制一体地形成在该定子中；以及至少一个用于可转动地支承所述转子的轴承，所述轴承设置在所述定子的径向内侧并位于所述用于转动驱动的永磁体和所述待检测元件之间。
2.根据权利要求1所述的电动转向装置，其特征在于，所述定子的内径沿轴向逐级变化。
3.根据权利要求1所述的电动转向装置，其特征在于，所述定子一体地包括一电缆连接接线端。
4.根据权利要求1所述的电动转向装置，其特征在于，所述待检测元件设置在与一电机输出侧端部相对的所述转子的一端部上。
5.根据权利要求1所述的电动转向装置，其特征在于，所述定子在其外表面上具有一待安装到所述减速器上的凸缘，该凸缘设置在靠近沿定子的纵向轴线的中部的位置。
6.一种电动转向装置，它可根据施加在转向盘上的转向力矩由一无刷电机产生一辅助转向力矩，并将该辅助转向力矩传递给一转向机构的一输出轴，同时通过减速器进行减速，包括一个转子，一用于转动驱动的柱状永磁体和一用于检测所述转子的转角的待检测元件安装在该转子上；一个与所述转子相对的柱状定子，一缠绕有一线圈的叠片芯、用于通过所述待检测元件来检测所述转子的转角的检测装置和一用于连接线圈的接线端通过树脂模制一体地形成在该定子中；以及两个支承在所述定子上用于可转动地支承所述转子的轴承。
7.根据权利要求6所述的电动转向装置，其特征在于，所述定子具有一封闭的壁，该封闭的壁封闭与所述减速器相对的一侧的一开口，并保持一所述两个轴承中的一个。
8.根据权利要求6所述的电动转向装置，其特征在于，所述的两个轴承中的另外一个设置在所述定子的径向内侧，并位于所述用于转动驱动的永磁体和所述待检测元件之间。
9.根据权利要求6所述的电动转向装置，其特征在于，所述定子的内径沿轴向逐级变化。
10.根据权利要求6所述的电动转向装置，其特征在于，所述定子一体地包括一电缆连接接线端。
11.根据权利要求6所述的电动转向装置，其特征在于，所述定子在其外表面上具有一待安装到所述减速器上的凸缘，该凸缘设置在靠近沿定子的纵向轴线的中部的位置。
12.根据权利要求6所述的电动转向装置，其特征在于，所述待检测元件设置在与一电机输出侧端部相对的所述转子的一端部上。
13.一种电动转向装置，它可根据施加在转向盘上的转向力矩由一电机产生一辅助转向力矩，并将该辅助转向力矩传递给一转向机构的一出轴，同时通过一减速器进行减速，该装置包括一用于对所述减速器和所述电机之间的一分界区域进行防护的防护元件，该防护元件安装在所述电机的一转子上以与该转子一起转动，且在该防护元件与所述电机或所述减速器的静止部分之间留有一预定的小间隙。
14.根据权利要求13所述的电动转向装置，其特征在于，所述防护元件与所述电机或所述减速器的静止部分相互配合在其之间形成一具有迷宫效应的预定的小间隙。
15.根据权利要求13所述的电动转向装置，其特征在于所述电机是无刷电机；一用于转动驱动的柱状永磁体和一用于检测所述转子的转角的待检测元件固定在所述转子上一缠绕有线圈的叠片芯、用于通过所述待检测元件来检测所述转子的转角的检测装置、一用于连接线圈的接线端以及一覆盖所述线圈、所述叠片芯、所述检测装置和所述接线端的柱状树脂外壳部分通过树脂模制一体地形成在一与所述转子相对的柱状定子中；以及两个用于可转动地支承所述转子的轴承支承在所述柱状树脂外壳部分上。
16.根据权利要求15所述的电动转向装置，其特征在于，所述柱状树脂外壳部分具有一封闭的壁，该封闭的壁封闭与所述减速器相对的一侧的一开口，并保持所述两个轴承中的一个。
17.根据权利要求16所述的电动转向装置，其特征在于，所述的两个轴承中的另外一个设置在所述定子的径向内侧，并位于所述用于转动驱动的永磁体和所述待检测元件之间。
18.根据权利要求15所述的电动转向装置，其特征在于，所述定子的内径沿轴向逐级变化。
19.根据权利要求15所述的电动转向装置，其特征在于，所述定子一体地包括一电缆连接接线端。
20.根据权利要求15所述的电动转向装置，其特征在于，所述柱状树脂外壳部分在其外表面上具有一待安装到所述减速器上的凸缘，该凸缘设置在靠近沿定子的纵向轴线的中部的位置。
21.根据权利要求15所述的电动转向装置，其特征在于，一花键连接部分的开口侧位于电机侧。
22.一种无刷电机，包括一柱状转子和一由树脂模制整体地形成的柱状定子，所述转子插入并接纳在所述定子中，其中，至少一个用于固定用于支承所述转子的轴承的轴承支承元件设置在所述定子上，所述轴承支承元件通过树脂模制与所述定子一体地形成。
23.根据权利要求22所述的无刷电机，其特征在于，在所述轴承支承元件上设有凸起，在构成所述定子的定子芯的内部周向、外部周向、靠近内部周向的端面或靠近外部周向的端面上设有槽口，所述凸起和所述槽口相互配合以提高所述转子和所述定子的同轴度。
24.根据权利要求23所述的无刷电机，其特征在于，所述槽口设置在使由所述槽口所引起的所述定子芯的磁通量的变化最小的位置上。
25.根据权利要求24所述的无刷电机，其特征在于，所述槽口的位置位于所述定子芯的一齿的中线上。
26.根据权利要求22所述的无刷电机，其特征在于，所述轴承支承元件具有最小的内径，同时允许构成所述定子的定子芯的外径配合在所述内径中，且所述轴承支承元件和所述定子相互配合，以提高所述转子和所述定子的同轴度。
27.根据权利要求22所述的无刷电机，其特征在于，所述轴承支承元件由刚性材料制成。
28.根据权利要求27所述的无刷电机，其特征在于，所述刚性材料包括铁材料、铝材料或树脂基材料。
29.一种电动转向装置，其中采用一根据权利要求22所述的无刷电机。
全文摘要
本发明涉及一种电动转向装置。该装置可根据施加在转向盘上的转向力矩，由一无刷电机产生一辅助转向力矩，并将该辅助转向力矩传递给一转向机构的一输出轴，同时通过一减速器进行减速，其包括一个转子(10)，一用于转动驱动的柱状永磁体(12)和一用于检测转子的转角的待检测元件(13)固定在该转子上；一个与转子相对的柱状定子(30)，一缠绕有线圈的叠片芯(16)、用于通过待检测元件来检测转子的转角的检测装置(17)和一用于连接线圈的接线端(19)通过树脂模制一体地形成在该定子中。至少一个用于可转动地支承转子的轴承(8、9)设置在定子的径向内侧并位于用于转动驱动的永磁体和待检测元件之间。
文档编号H02K7/116GK1736014SQ20038010797
公开日2006年2月15日 申请日期2003年10月31日 优先权日2002年10月31日
发明者濑川彻, 百百雄志, 惠田广, 金泽显祯, 和田胜 申请人:日本精工株式会社, 日本精工转向系统株式会社