专利名称：马达和用于电动转向装置的马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成有控制单元的马达和用于电动转向装置的马达。
背景技术：
日本特开No. 2003-204654公开了具有马达的电动转向装置。电动转向装置具有附连到马达本体的侧表面上的控制单元。控制单元中的驱动控制电路电连接到马达本体。马达本体是无刷式马达，具有用于检测转子旋转位置的解 算器。驱动控制电路基于由解算器提供的信号产生与转子旋转位置相对应的三相驱动电流。驱动电流供应给相应相的驱动线圈，从而控制马达本体的旋转。在该马达中，马达本体中的解算器和控制单元中的驱动控制电路通过多个可折曲导线彼此连接。导线在马达本体的轴向方向对齐，且从马达本体延伸出并且延伸到控制单元。该配置増加马达本体的导线从其延伸出的部分的轴向尺寸，从而总体上増大马达。此夕卜，将从马达本体延伸出的每ー个导线连接到控制单元是复杂的。
发明内容
因而，本发明的目的是提供ー种具有小轴向尺寸且利于电缆连接的马达和用于电动转向装置的马达。为了实现前述目的且根据本发明的ー个方面，提供ー种马达，具有马达本体和结合到马达本体的控制单元。所述控制单元控制马达本体的旋转。控制单元中的驱动控制电路电连接到所述马达本体。所述马达包括传感器，所述传感器设置在所述马达本体中以检测转子的旋转位置。所述传感器具有连接到控制单元的连接电缆。所述连接电缆是扁平电缆，包括多个导体线路和用于涂覆导体线路的细长涂层材料。所述导体线路以涂层材料的宽度方向排列。所述扁平电缆在扁平电缆的厚度方向是可折曲的。所述扁平电缆设置成使得扁平电缆的宽度方向与马达本体的周向方向相对应。所述扁平电缆的相对端部中的ー个连接到所述传感器，所述扁平电缆的另ー个端部以马达本体的径向方向向外延伸。根据本发明的另一方面，提供采用上述马达配置的用于电动转向装置的马达。
图IA是示出根据本发明一个实施例的集成有控制单元的马达的平面 图IB是示出集成控制单元的马达的侧视 图IC是示出集成控制单元的马达的正视 图2是示出控制单元和马达本体的截面 图3是示出在控制单元附连到马达本体之前控制单元和马达本体的截面 图4是示出在控制单元附连到马达本体之前控制单元和马达本体的平面 图5是示出端部框架的后视 图6是示出从与端部框架相对应的一侧看的保持器构件的正视图；图7是示出扁平电缆的带截面图的平面 图8A是示出变型的扁平电缆的带截面图的平面 图8B是示出另ー个变型的扁平电缆的带截面图的平面 图9是示出另ー个变型的扁平电缆处于从解算器延伸出的状态的后视图；和 图10是示出另ー个变型的扁平电缆处于从解算器延伸出的状态的后视图。
具体实施例方式现在将參考图IA至7描述在电动转向装置(EPS)中使用的根据本发明的马达的一个实施例。如图IA至IC以及2所示，马达10具有马达本体IOA和结合到马达本体IOA的控制单元10B。马达本体IOA由无刷式马达形成。马达本体IOA具有马达外壳11，马达外壳11具有带盖圆柱形形状。环状定子12固定到马达外壳11的内部周边表面。转子15设置在定子12中。用于三个相(为U、V和W相)的驱动线圈14u、14v、14w安装在定子12的定子芯13中。当三相电流从控制单元IOB供应给定子12时，定子12产生旋转磁场，从而旋转转子15。转子15具有转子芯16、接收在转子芯16的中心部分中的旋转轴17、以及固定到转子芯16的外部周边表面的磁体18。旋转轴17的近端由马达外壳11的底部通过轴承19支撑。旋转轴17的远端由端部框架20的中心部分通过轴承21支撑，端部框架20封闭在马达外壳11中形成的开ロ 11a。端部框架20使用多个固定螺钉22附连到开ロ Ila周围的壁。旋转轴17的远端从端部框架20向外突出且通过连接构件23连接到转向机构(未示出)。解算器24作为传感器设置在马达外壳11的开ロ Ila的附近，用于检测转子15的旋转位置。解算器24具有环状解算器定子24a和设置在解算器定子24a的内侧的解算器转子24b。如图5所示，解算器定子24a与附连盖24x —起借助于固定螺钉24y固定到端部框架20，所述附连盖24x覆盖解算器定子24a。參考图2，解算器转子24b固定到旋转轴17。控制单元IOB中的驱动控制电路32基于从解算器24输出的检测信号检测转子15的旋转位置。在本实施例中，在包括解算器24的部件的组件中引起的误差通过驱动控制单元32在检测旋转位置时校正。换句话说，组件中的误差被电吸收，从而使得在安装解算器定子24a时不必执行位置调节。在该情况下，在检测旋转位置时执行的这种校正通过记忆解算器24的输出波形和马达本体IOA的感应电压波形之间的相差且消除该相差来完成。如图6所示，保持器构件25围绕解算器24设置以支撑三个相的馈线端子26u、26v、26w。保持器构件25附连到定子12。来自于控制単元IOB的电流通过相应相的馈线端子26u、26v、26w供应给该相的驱动线圈14u、14v、14w。參考图2和6，保持器构件25具有能够接收解算器24的大致环状环25b和从环25b的一部分径向向外突出的突起25a。突起25从马达外壳11的开ロ Ila和端部框架20之间突出到外部。三个相的馈线端子26u、26v、26w均由保持器构件25以骑跨环25b和突起25a的方式支撑。每个相的馈线端子26u、26v、26w通过弯曲具有大致一致宽度的导电金属板形成。每个馈线端子26u、26v、26w的宽度方向平行于马达本体IOA的轴线LI。三个相的馈线端子26u、26v和26w分别包括线连接部分26u2、26v2和26w2。线连接部分26u2、26v2和26w2设置在环25b中的相应预定位置。每个相的馈线端子26u、26v、26w连接到该相的驱动线圈14u、14v、14w的端子线。參考图3和4，三个相的相应馈线端子26u、26v、26w的连接端部26ul、26vl、26wl在突起25a的外部端表面上暴露。连接端部26ul、26vl、26wl中的每个形成为在与马达本体IOA的径向方向垂直的方向(或者换句话说，沿马达本体IOA的轴线LI)延伸的平板。三个相的连接端部26ul、26vl、26wl在马达本体IOA的周向方向对齐。在本实施例中，V相的连接端部26vl、U相的连接端部26ul、和W相的连接端部26wl以该顺序按顺序设置。在U相的连接端部26ul和W相的连接端部26wl之间形成间隙S。扁平电缆27的端部通过间隙S向外延伸到马达本体IOA的外部，扁平电缆27连接到解算器定子24a。扁平电缆27的端部和三个相的连接端部26ul、26vl、26wl在周向方向对齐。
扁平电缆27通过使用细长涂层材料27b涂覆四个并联导体线路27a形成。扁平电缆27易于在厚度方向弯曲，但是难以在宽度方向弯曲。如图7所示，每个导体线路27a都由缠绕线形成。每个导体线路27a的由涂层材料27b涂覆的部分通过在扁平电缆27的厚度方向压平缠绕线而形成为扁平的。这使得扁平电缆27易于在厚度方向折曲。扁平电缆27设置成使得扁平电缆27的宽度方向与连接端部26ul、26vl、26wl对齐的方向相对应。參考图4，解算器定子24a的传感器端子24c设置在马达本体IOA的轴线LI上。扁平电缆27从间隙S直线地延伸出，而不从连接部分相对于解算器定子24a在宽度方向弯曲。这由扁平电缆27的结构特性引起且总体上减少扁平电缆27的长度。换句话说，连接端部26ul、26vl、26wl的位置和间隙S的位置设置成使得扁平电缆27以上述方式延伸出。在本实施例中，如已经描述的那样，由于在包括解算器24的部件的组件中引起的误差被电吸收，因而不必提供用于调节解算器定子24a的周向位置的结构。这允许使用难以在周向方向弯曲的扁平电缆27。如图I至4所示，端部框架20具有径向向外延伸的附连部分20a。附连部分20a覆盖突起25a的与马达外壳11相対的表面和突起25a的相对侧表面。端部框架20具有容纳凹部20b，用于容纳保持器构件25。容纳凹部20b具有朝向马达本体IOA的轴线LI的方向的开ロ。附连部分20a具有朝向马达本体IOA的径向方向的开ロ。突起25a的远端表面从附连部分20a的开ロ暴露以暴露连接端部26ul、26vl、26wl。基部构件31是控制单元IOB的部件，且附连到附连部分20a。基部构件31具有沿马达本体IOA的轴线LI延伸的大致矩形形状。用于驱动和控制马达本体IOA的驱动控制电路32安装在基部构件31中。驱动控制电路32由电路基底34和连接到电路基底34的各种类型的电路部件33形成。驱动控制电路32通过在电路基底34上形成的连接器(未示出)连接到转向E⑶。盖构件36型锻到基部构件31上以覆盖驱动控制电路32。基部构件31的端表面面向端部框架20的附连部分20a且垂直于马达本体IOA的轴线LI延伸。基部构件31的端表面使用两个固定螺钉37在轴线LI的方向紧固到端部框架20的附连部分20a。固定螺钉37设置在保持器构件25的突起25a的相对侧部分附近。接触部分31a在基部构件31的端部分的侧表面上形成。当基部构件31固定到保持器构件25时，接触部分31a保持与马达外壳11的外部周边表面接触。然而，接触部分31a不必与马达外壳11的外部周边表面接触。如图4所示，U、V和W相的连接端子38u、38v和38w从基部构件31的端表面以基部构件31的纵向方向突出。换句话说，三个相的连接端子38u、38v、38w从基部构件31的端表面沿马达本体IOA的轴线LI突出。所述相的连接端子38u、38v、38w与相应馈线端子26u.26v.26w的连接端部26ul、26vl、26wl相应地对齐。连接端子38u、38v、38w电连接到驱动控制电路32的电路基底34。如图2所示，当基部构件31附连到端部框架20时，连接端子38u、38v、38w与馈线端子26u、26v、26w的连接端部26ul、26vl、26wl径向地叠置。每个相的连接端子38u、38v、38w和相应连接端部26ul、26vl、26wl使用紧固螺钉39彼此连接且径向地压靠彼此。紧固螺钉39螺纹连接到保持器构件25的突起25a中安装的螺母40上。扁平电缆27的从马达本体IOA延伸出的端部形成为与连接器41接合的连接器27c。连接器41电连接到基部构件31中的电路基底34。这将驱动控制电路32通过相应馈线端子26u、26v、26w电连接到三个相的驱动线圈14u、14v、14w。驱动控制电路32还通过扁平电 缆27电连接到解算器定子24a。下文将參考图3和4描述将控制单元IOB结合到马达本体IOA上的过程。首先，马达本体IOA被组装且驱动控制电路32安装在控制单元IOB中。基部构件31然后使用两个固定螺钉37在轴线LI的方向附连到端部框架20的附连部分20a。这借助于基部构件31封闭附连部分20a的容纳凹部20b。在基部构件31附连到附连部分20a的情况下，三个相的连接端子38u、38v、38w定位成叠置馈线端子26u、26v、26w的连接端部26ul、26vl、26wl0随后，三个相的连接端子38u、38v、38w使用三个紧固螺钉39径向紧固到相应连接端部26ul、26vl、26wl。扁平电缆27的连接器27c与连接器41接合，连接器41连接到驱动控制电路32的电路基底34。使用固定螺钉37固定控制单元10B、连接端子38u、38v、38w和相应连接端部26ul、26vl、26wl之间的连接以及扁平电缆27的连接的执行顺序可以根据需要变化。盖构件36然后附连到基部构件31以覆盖驱动控制电路32。附连部分20a的径向开ロ因而封闭且控制单元IOB结合到马达本体10A。由此，完成集成有控制单元的用于EPS的马达10。在驱动控制电路32中，电路部件33操作产生三相驱动电流。驱动电流通过馈线端子26u、26v、26w的连接端部26ul、26vl、26wl从相应相的连接端子38u、38v、38w供应给定子12中的相关驱动线圈14u、14v、14w。这使得定子12产生旋转磁场，该磁场旋转转子15。因而，旋转轴17与转子15整体地旋转，且旋转轴17的旋转通过连接构件23传输给转向机构。由此，辅助转向操作。此外，当转子15旋转时，解算器转子24b也旋转且解算器定子24a输出与转子15的旋转位置相对应的检测信号。检测信号通过扁平电缆27提供给驱动控制电路32。驱动控制电路32基于由解算器定子24a提供的检测信号而确认转子15的旋转位置。然后，驱动控制电路32与通过转向ECU的指令一起产生合适的驱动电流，从而执行马达本体IOA的旋转控制。本实施例具有下述优势。(I)扁平电缆27用作解算器定子24a的连接电缆。扁平电缆27设置成使得扁平电缆27的宽度方向与马达本体IOA的周向方向相对应。扁平电缆27以马达外壳11的径向方向向外延伸且连接到控制单元10B，控制单元IOB结合到马达本体10A。在该情况下，扁平电缆27设置成使得扁平电缆27的厚度方向(具有小尺寸)与马达本体IOA的轴线LI的方向相对应。这减小马达本体IOA的轴向尺寸。具体地，当解算器24包括大量的连接电缆时，马达本体IOA的轴向尺寸通过以上述方式设置扁平电缆27而减小。而且，扁平电缆27在导体线路27a对齐的宽度方向是相对不可折曲的。即，由于其扁平形状，与厚度方向相比，电缆27相对抵抗在马达本体IOA的周向方向(从厚度方向旋转90度)的弯曲。扁平电缆27因而容易地连接到控制单元10B。(2)解算器24通过扁平电缆27电连接到控制单元10B。在马达本体IOA的轴向方向看时，扁平电缆27以径向方向线性地向外延伸。扁平电缆27因而是直线的，且扁平电缆27的长度总体上最小化。(3)三个相的馈线端子26u、26v、26w的连接端部26ul、26vl、26wl的轴向位置彼此相对应。连接端部26ul、26vl、26wl在周向方向对齐。连接到解算器24的扁平电缆27 的轴向位置还与所述相的连接端部26ul、26vl、26wl的轴向位置相对应。扁平电缆27和连接端部26ul、26vl、26wl在周向方向对齐。这减小每个馈线端子26u、26v、26w的连接端部26ul、26vl、26wl的所述部分的轴向尺寸和扁平电缆27的从马达本体IOA延伸出的部分的轴向尺寸。因而，减小马达本体IOA的轴向尺寸。 (4)扁平电缆27的端部从三个相的馈线端子26u、26v、26w的连接端部26ul、26vl、26wl中的两个之间限定的间隙S延伸出。扁平电缆27连接到解算器24，解算器24设置在马达本体IOA的中心部分中。三个相的馈线端子26u、26v、26w连接到周向对齐的相应驱动线圈14u、14v、14w。馈线端子26u、26v、26w设置在马达本体IOA的中心部分的外部。因而，当扁平电缆27通过间隙S延伸出时，馈线端子26u、26v、26w被防止与马达本体IOA中的扁平电缆27相交。而且，扁平电缆27以径向方向直线地延伸出。(5)馈线端子26u、26v、26w中的每个都通过弯曲具有大致一致宽度的导电金属板形成。每个馈线端子26u、26v、26w的宽度方向平行于马达本体IOA的轴线LI。在该情况下，馈线端子26u、26v、26w设置成使得每个馈线端子26u、26v、26w的宽度方向(具有小尺寸)与马达本体IOA的周向方向相对应。这减小马达本体IOA的径向尺寸。(6)解算器24在轴线LI的方向的位置与每个馈线端子26u、26v、26w (保持器构件25)在轴线LI的方向的位置相对应。这减小马达本体IOA的轴向尺寸。(7)驱动控制电路32包括用于校正转子15的检测旋转位置的计算部分，从而电吸收组件在解算器24周向方向的误差。这使之不必使用用于调节解算器24的周向位置的机械结构，从而简化马达本体IOA的配置。而且，相对抵抗在宽度方向弯曲的扁平电缆27用作解算器24的连接电缆。此外，扁平电缆27的宽度方向与马达本体IOA的周向方向相对应。因而，减小马达本体IOA的轴向尺寸。(8)扁平电缆27具有由涂层材料27b涂覆的多个导体线路27a。每个导体线路27a的中间部分在导体线路27a的厚度方向压平，以形成扁平形状。这减小扁平电缆27在厚度方向的尺寸，从而减小马达本体IOA的轴向尺寸。而且，改进扁平电缆27在厚度方向的可折曲性。(9)控制单元IOB使用固定螺钉37在轴线LI的方向固定到马达本体IOA0例如，如果扁平电缆27在控制单元IOB结合到马达本体IOA之前连接到控制单元10B，那么扁平电缆27在控制单元IOB结合到马达本体IOA的方向折曲。而且，当扁平电缆27在控制单元IOB结合到马达本体IOA之后连接到控制单元IOB时，扁平电缆27折曲且连接到控制单元10B。因而，控制单元IOB容易结合到马达本体10A上述实施例可以变型为下文所述的形式。如图8A所示，扁平电缆27可以由在厚度方向的交替位置设置的多个导体线路27a、以在相邻对导体线路27a之间的每个点处弯曲的形状沿扁平电缆27的表面延伸的绝缘膜27d、以及用于涂覆导体线路27a和绝缘膜27d的涂层材料27b形成。与图7所示的扁平电缆27相比，该配置减小每对相邻导体线路27a之间的间隔，从而减小扁平电缆27的尺寸。參考图8B，扁平电缆27可以由沿扁平电缆27的表面延伸的绝缘膜27d、设置在绝缘膜27d的两个表面上以彼此面对面的多个导体线路27a、以及用于涂覆导体线路27a和绝缘膜27d的涂层材料27b形成。该配置进ー步减小扁平电缆27在宽度方向的尺寸。因而，图8A和8B所示的扁平电缆27均节省在马达本体IOA中安装扁平电缆27的空间，从而减小马达本体IOA的径向尺寸。在本实施例中，由涂层材料27b涂覆的每个导体线路27a的中间部分不必是扁平的。每个导体线路27a可总体上由缠绕线形成。如图9所示，用于支撑扁平电缆27的连接器27c的支撑部分20c可以在端部框架20中形成。具体地，支撑部分20c可以形成为使得连接器27c的插入方向与轴线LI的方向相对应。这使得控制单元IOB —安装在端部框架20的附连部分20a中，控制单元IOB的连接器41和扁平电缆27的连接器27c就彼此接合。在该情况下，不必执行将连接器27c连接到连接器41的步骤。此外，连接器27c接收在支撑部分20c中的方向不必是轴线LI的方向，而可以是径向方向。如图10所示，连接端部26ul、26vl、26wl可以在周向方向按顺序设置。该变型可以例如通过改变解算器定子24a的传感器端子24c的位置且弯曲扁平电缆27实现。在所示实施例中，连接端部26ul、26vl、26wl和连接端子38u、38v、38w在叠置状态的位置关系、叠置方向、紧固螺钉39的紧固方向和螺母40的位置可以变化。在所示实施例中，馈线端子26u、26v、26w的连接端部26ul、26vl、26wl的周向设置的顺序可以变化。与连接端部26ul、26vl、26wl的设置顺序相对应，控制单元IOB的连接端子38u、38v、38w的设置顺序必须变化。在所示实施例中，用于覆盖驱动控制电路32的盖构件和用于覆盖连接端子38u、38v、38w的连接部分的盖构件可以彼此独立地形成。在所示实施例中，控制单元IOB使用固定螺钉37沿轴线LI固定到马达本体IOA0然而，控制単元IOB可以径向固定。在所示实施例中，马达本体IOA可以是无刷式马达之外的任何合适马达。本发明可以在用于电动转向装置(EPS)之外的其它目的的马达中使用。
权利要求
1.一种马达，具有马达本体和结合到马达本体的控制单元，所述控制单元控制马达本体的旋转，控制単元中的驱动控制电路电连接到所述马达本体，所述马达的特征在干 所述马达包括传感器，所述传感器设置在所述马达本体中以检测转子的旋转位置， 所述传感器具有连接到控制单元的连接电缆， 所述连接电缆是扁平电缆，包括多个导体线路和用于涂覆导体线路的细长涂层材料， 所述导体线路以涂层材料的宽度方向排列， 所述扁平电缆在扁平电缆的厚度方向是可折曲的， 所述扁平电缆设置成使得扁平电缆的宽度方向与马达本体的周向方向相对应，以及所述扁平电缆的相对端部中的一个连接到所述传感器，所述扁平电缆的另ー个端部以马达本体的径向方向向外延伸。
2.根据权利要求I所述的马达，其特征在于，在马达本体的轴向方向看，扁平电缆从连接到传感器的端部以马达本体的径向方向向外线性地延伸。
3.根据权利要求I或2所述的马达，其特征在干， 马达本体包括具有多个相的驱动线圈的定子；用于容纳定子的圆柱形马达外壳；端部框架，用于封闭马达外壳的开ロ ；以及所述相的馈线构件的连接部分，用于将电流供应给相应驱动线圈， 所述相的馈线构件的连接部分从马达外壳径向暴露， 所述相的馈线构件的连接部分和扁平电缆在马达本体的轴向方向位于相同位置，且在马达本体的周向方向对齐，以及 所述相的馈线构件的连接部分与扁平电缆一起从马达外壳延伸。
4.根据权利要求3所述的马达，其特征在干， 在所述相的馈线构件的每对相邻连接部分之间形成间隙，以及 扁平电缆的另一端部从马达外壳延伸通过所述间隙。
5.根据权利要求4所述的马达，其特征在干， 驱动线圈与三个相相对应， 馈线构件的数量与三个相的驱动线圈的数量相对应，以及 所述间隙设置在两个相的馈线构件的连接部分和一个相的馈线构件的连接部分之间。
6.根据权利要求3所述的马达，其特征在干， 馈线构件均由具有大致一致宽度的板材形成，以及 馈线构件均设置成使得馈线构件的宽度方向与马达本体的轴向方向相对应。
7.根据权利要求3所述的马达，其特征在于，传感器设置于在马达本体的轴向方向与馈线构件的位置叠置的位置。
8.根据权利要求I或2所述的马达，其特征在干， 驱动控制电路具有误差校正部分，以及 所述误差校正部分校正转子的检测旋转位置，以吸收传感器周向方向的组件误差。
9.根据权利要求I或2所述的马达，其特征在干， 导体线路均包括在导体线路的纵向方向的中间部分，以及 每个中间部分都是扁平的，使得至少在宽度方向的尺寸大于厚度方向的尺寸。
10.根据权利要求I或2所述的马达，其特征在于，传感器由解算器形成。
11.根据权利要求I或2所述的马达，其特征在干，控制单元使用紧固构件在马达本体的轴向方向固定到马达本体。
12.一种用于电动转向装置的马达，其特征在于，采用根据权利要求I或2所述的马达的配置。
全文摘要
马达(10)具有马达本体(10A)和结合到马达本体(10A)的控制单元(10B)。解算器(24)通过扁平电缆(27)连接到控制单元(10B)。扁平电缆(27)设置成使得扁平电缆(27)的宽度方向与马达本体(10A)的周向方向相对应。扁平电缆(27)以马达外壳(11)的径向方向向外延伸。
文档编号H02K5/22GK102655364SQ20121004913
公开日2012年9月5日 申请日期2012年2月29日 优先权日2011年3月4日
发明者山下祐司, 川田裕之, 户田益资, 铃木则幸 申请人:株式会社电装, 阿斯莫有限公司