专利名称：无刷电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无刷电动机，该无刷电动机具有定子芯和在定子芯内旋转的转子，特别适合于作为车载用的驱动源使用。
背景技术：
以往，在机动车等车辆中搭载有电动转向装置(EPS )，该电动转向装置对驾驶员所进行的方向盘的转向操作进行助力。电动转向装置采用控制性能良好的无刷电动机作为驱动源，因此通过根据方向盘的转向角而向正反方向高精度地控制无刷电动机，来给驾驶员以适宜的操作感。这种采用无刷电动机作为电动转向装置的驱动源，例如，已知有专利文献I所记载的技术。专利文献I所记载的电动机(无刷电动机)具有形成为筒状的铝制的电机外壳(电机壳体)，在该电机外壳的内部固定有固定子(定子芯)。另外，在定子的内侧旋转自如地设置有具有输出轴(旋转轴)的旋转子(转子)。在固定子上经由绝缘体而卷绕有U、v及W这三相电枢线圈(线圈)，通过向这三相电枢线圈交替地供给驱动电流，来使旋转子(输出轴)向正方向或者反方向旋转。在电机外壳的后端侧经由大电流基板而安装固定有铝制的罩(收纳部件)，在该罩的内部收纳有绝缘多层基板(控制装置)。在大电流基板上实际安装有半导体开关元件和导电板等，在绝缘多层基板上实际安装有电力回路的结构配件的一部分即半导体开关元件、电场电容器和分流电阻等电子配件。专利文献1:(日本)特开2008-174097号公报(图1、图2)然而，根据上述专利文献I所记载的技术，电机壳体及收纳部件均为铝制，所以收纳于收纳部件的控制装置的散热性良好，但是在对电机壳体或者收纳部件进行铸造成形后，需要进行对电机壳体的内周面(定子芯的固定部)和相互对着的抵接面等进行磨削来形成标准尺寸的定尺寸作业(二次作业)。因此，不但会导致制造工序的复杂化，还会产生制造成本变高的问题。另外，由于不得不使电机壳体和收纳部件为厚壁，可能还会产生电动机的体积增加的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无刷电动机，该无刷电动机可以确保控制装置的散热性，而且即便是将收纳控制装置的收纳部件与电机壳体连结的结构，也能够简化制造工序且降低制造成本，还能够谋求小型化、轻量化。本发明的无刷电动机如下一种无刷电动机，该无刷电动机具有定子芯和在所述定子芯内旋转的转子，其特征在于，所述无刷电动机具有电机壳体，该电机壳体是对钢板进行冲压成形而形成为筒状，并在内部固定有所述定子芯；支承部件，该支承部件设于所述电机壳体的轴向一侧，并旋转自如地对固定于所述转子的旋转轴的前端侧进行支承；和铝制的收纳部件，该收纳部件设于所述电机壳体的轴向另一侧，对驱动控制所述转子的控制装置进行收纳并形成为有底筒状；所述控制装置具有配置于所述收纳部件的底部侧的动力系统基板和配置于所述收纳部件的开口侧的控制系统基板，在所述动力系统基板上以与所述收纳部件接触的方式配置动力系统电子配件。本发明的无刷电动机的特征在于在所述电机壳体的所述轴向另一侧一体地设置有底壁，在所述底壁上设置有所述旋转轴的基端侧所贯通的贯通孔，在从所述贯通孔延伸出来的所述旋转轴的基端侧，配置有对所述旋转轴的旋转进行检测的磁性旋转传感器。本发明的无刷电动机的特征在于在所述电机壳体上设置有轴承支承部，从所述底壁向轴向一侧偏置地设置有由所述底壁和所述轴承支承部形成的圆柱状空间，并将构成所述磁性旋转传感器的传感器磁体部配置在所述圆柱状空间内，其中，所述轴承支承部安装有旋转自如地对所述旋转轴的基端侧进行支承的轴承。本发明的无刷电动机的特征在于在形成于所述定子芯与所述底壁之间的环状空间内设置有集电装置，该集电装置与卷绕于所述定子芯的线圈的端部连接，并经由部分地形成于所述底壁的底孔与所述控制装置电连接。本发明的无刷电动机的特征在于在所述电机壳体与所述收纳部件之间设置有将所述电机壳体与所述收纳部件连结的套筒嵌合部，并且连结所述套筒嵌合部的外侧与内侧的路径形成为曲路形状(’ ^ ') > 7形状)。
本发明的无刷电动机的特征在于在将密封部件配置到连结所述套筒嵌合部的外侧与内侧的路径的状态下，将所述电机壳体与所述收纳部件连结。本发明的无刷电动机的特征在于在所述电机壳体的靠近所述收纳部件的外周面紧固电机壳体侧固定部，该电机壳体侧固定部固定于在所述收纳部件上设置的收纳部件侧固定部。本发明的无刷电动机的特征在于所述无刷电动机为电动转向装置的驱动源。根据本发明的无刷电动机，设置对钢板进行冲压成形而形成为筒状并在内部固定有定子芯的电机壳体，设置在电机壳体的轴向一侧旋转自如地对固定于转子的旋转轴的前端侧进行支承的支承部件，设置在电机壳体的轴向另一侧对驱动控制转子的控制装置进行收纳并形成为有底筒状的铝制收纳部件，控制装置具有配置于收纳部件的底部侧的动力系统基板和配置于收纳部件的开口侧的控制系统基板，在动力系统基板上以与收纳部件接触的方式配置动力系统电子配件。由此，能够利用将钢板冲压成形为筒状的电机壳体和形成为有底筒状的铝制收纳部件形成无刷电动机。于是，能够充分地确保控制装置的散热性，并且，与以往的铝制电机壳体相比，不需要定尺寸作业(二次作业)等，能够简化制造工序并降低制造成本。另外，可以使用钢板，因此，与以往的不得不为厚壁的铝制电机壳体相比，能够使电机壳体薄壁化，进而能够谋求无刷电动机的小型化、轻量化。根据本发明的无刷电动机，在电机壳体的所述轴向另一侧一体地设置有底壁，在底壁上设置有旋转轴的基端侧所贯通的贯通孔，在从贯通孔延伸出来的旋转轴的基端侧，配置对旋转轴的旋转进行检测的磁性旋转传感器，因此，能够通过钢板底壁(磁性材料)对驱动无刷电动机时所产生的磁性向外部的泄露进行阻断。由此，能够可靠地防止磁性旋转传感器误动作，并能够抑制磁性旋转传感器的检测精度降低。根据本发明的无刷电动机，在电机壳体上设置有轴承支承部，从底壁向轴向一侧偏置地设置有由底壁和轴承支承部形成的圆柱状空间，并将构成磁性旋转传感器的传感器磁体部配置在圆柱状空间内，其中，所述轴承支承部安装有旋转自如地对旋转轴的基端侧进行支承的轴承，因此，在将电机壳体与收纳部件连结时，能够抑制收纳部件与传感器磁体部意外地接触，进而能够将传感器磁体部的脱落等防止于未然。另外，能够将形成无刷电动机的电机壳体侧的轴向最大突出部的尺寸减小。根据本发明的无刷电动机，在形成于定子芯与底壁之间的环状空间内设置有集电装置，该集电装置与卷绕于所述定子芯的线圈的端部连接，并经由部分地形成于所述底壁的底孔与所述控制装置电连接，因此，当装配无刷电动机时，能够通过使收纳部件覆盖于电机壳体，来容易地进行集电装置与控制装置的电连接。根据本发明的无刷电动机，在电机壳体与收纳部件之间设置有将电机壳体与收纳部件连结的套筒嵌合部，并且连结套筒嵌合部的外侧与内侧的路径形成为曲路形状，因此，能够使连结套筒嵌合部的外侧与内侧的路径为迷宫状的曲路形状，从而能够使雨水和尘埃等难以进入。根据本发明的无刷电动机，在将密封部件配置到连结套筒嵌合部的外侧与内侧的路径的状态下，将电机壳体与收纳部件连结，因此，能够通过曲路形状和密封部件来确保更加充分的密封性。根据本发明的无刷电动机，在电机壳体的靠近收纳部件的外周面紧固电机壳体侧固定部，该电机壳体侧固定部固定于在收纳部件上设置的收纳部件侧固定部，因此，能够使得将控制装置收纳于电机壳体的轴向另一侧的收纳部件的固定牢固。根据本发明的无刷电动机，无刷电动机被用作电动转向装置的驱动源，因此，还能够应对那种要求低噪音、低振动、低成本化和轻量化的电动转向装置。由此，还能够容易地搭载于必须廉价且低油耗的轻型机动车等。
图1是对具有本发明的无刷电动机的电动转向装置的大致情况进行说明的示意图。图2是对图1的无刷电动机的详细结构进行表示的剖视图。图3是对图1的无刷电动机进行分解表示的立体分解图。图4是对电机壳体侧固定部向电机壳体的紧固步骤进行说明的示意图。图5是对电机壳体与收纳部件的连结部分进行表示的部分放大剖视图。图6是图5的虚线圆A部分的放大剖视图。图7是对电机壳体与收纳部件的连结步骤进行说明的示意图。附图标记说明10电动转向装置11 方向盘12转向轴13 前轮14万向联轴节15小齿轮16横拉杆
17 齿条18车载电池20无刷电动机(驱动源)30减速机构31 蜗杆31a蜗杆轴32 蜗轮33减速器壳体40 电机部41电机壳体41a本体筒部41b第一底壁(底壁)41c第二底壁(底壁)41d第三底壁(底壁)41e第四底壁(底壁)4 If 底孔41g贯通孔41h凸缘部41j凸缘侧第一延伸部41k螺纹孔41m凸缘侧第二延伸部4 In 孔部42定子芯42a绝缘体42b 线圈43母线单元(集电装置)44接头插口44a连接端子45 转子45a永磁体45b转子壳体46旋转轴47连接部件47a细齿部48托架(支承部件)48a嵌合筒部48b抵靠部48c轴承固定筒部48d托架侧第一延伸部
48e托架侧第二延伸部48f嵌合部48g环状凹槽49电机壳体托架(电机壳体侧固定部)49a紧固部49b固定部49c螺纹孔49d加强肋50控制器部51收纳部件51a筒部51b底部51c端子引出孔51d连接器连接部51e收纳部件侧固 定部5 If内螺纹部52控制装置53动力系统基板53a雌型端子53b连接端子53c连接线54控制系统基板54aMR 传感器60套筒嵌合部61电机壳体侧阶梯部61a电机壳体侧嵌合部61b小径部61c壁部62收纳部件侧阶梯部62a收纳部件侧嵌合部62b突出部630型环(密封部件)P导电板S 空间AS环状空间BS轴承支承部CS圆柱状空间BI第一轴承B2第二轴承(轴承)
CN连接器SE磁性旋转传感器Sff半导体开关元件(动力系统电子配件)MG传感器磁体部SI联结螺钉S2固定螺钉Tl焊接工具T2联结工具
具体实施例方式以下，使用附图详细对本发明的一种实施方式进行说明。图1是对具有本发明的无刷电动机的电动转向装置的大致情况进行说明的示意图，图2是对图1的无刷电动机的详细结构进行表示的剖视图，图3是对图1的无刷电动机进行分解表示的立体分解图，图4是对电机壳体侧固定部向电机壳体的紧固步骤进行说明的示意图，图5是对电机壳体与收纳部件的连结部分进行表示的部分放大剖视图，图6是图5的虚线圆A部分的放大剖视图，图7是对电机壳体与收纳部件的连结步骤进行说明的示意图。如图1所示，在机动车等车辆的车身(未图示)搭载有电动转向装置10，该电动转向装置10对利用转向轴12进行的前轮13转向进行助力，所述转向轴12连接有被驾驶员操作的方向盘U。电动转向装置10为设于转向轴12的中途且搭载于未图示的车厢内的固定部位的所谓转向柱助力式。在转向轴12的前轮13侧(图中下方侧)经由万向联轴节14而设置有小齿轮15，该小齿轮15与一体地形成于横拉杆16的齿条17哨合。此外,这些机构设置在未图不的外壳内。由此，方向盘11的转向(旋转运动)经由转向轴12、万向联轴节14、小齿轮15及齿条17而变换为横拉杆16向左右方向的移动(直线运动)，其结果是，前轮13被向左侧方向或者右侧方向转向。电动转向装置10具有驱动源即无刷电动机20和对该无刷电动机20的旋转进行减速以增大该无刷电动机20的旋转的转矩的减速机构30。无刷电动机20具有电机部40和控制器部50，这些电机部40及控制器部50相互机械连结以构成为一体。在控制器部50设置有连接器CN，来自车载电池18的配线与该连接器CN电连接。由此，可以通过对点火开关(未图示)进行开启操作来向控制器部50供给驱动电流。另外，来自设于转向轴12的转矩传感器的配线等(未图示)也与连接器CN电连接。由此，控制器部50基于来自转矩传感器的检测信号对无刷电动机20的助力量(转速等)进行运算，并将反映该运算结果的驱动电流供给到无刷电动机20。减速机构30具有蜗杆31，该蜗杆31设置为能够借助无刷电动机20的旋转轴46和后述的连接部件47 —体旋转；和蜗轮32，该蜗轮32与该蜗杆31啮合并与转向轴12 —体旋转。这些蜗杆31及蜗轮32收纳在减速器壳体33内，该减速器壳体33与作为无刷电动机20的支承部件的托架48连结。由此，无刷电动机20的旋转轴46的旋转减速以增大转矩，并经由蜗轮32传递到转向轴12。
如图2所75,形成无刷电动机20的电机部40具有电机壳体41,该电机壳体41通过对磁性材料即钢板进行冲压成形(深冲成形)而形成为有底筒状。电机壳体41具有本体筒部41a、第一底壁(底壁)41b、第二底壁(底壁)41c、第三底壁(底壁)41d及第四底壁(底壁)41e，本体筒部41a的轴向一侧(图中下侧)敞开。另一方面，本体筒部41a的轴向另一侧(图中上侧)被各底壁41b、41c、41d、41e封闭。另外，通过第三底壁41d、第四底壁41e形成后述的第二轴承B2的轴承支承部BS,该轴承支承部BS配置为比第一底壁41b更靠近电机壳体41的开口侧，由此在电机壳体41的第一底壁41b侧的内面侧形成环状空间AS。在本体筒部41a的内部固定有形成为圆环状的定子芯42，U相、V相及W相线圈42b经由塑料等非磁性体所构成的绝缘体42a而以预定绕向及匝数卷绕于该定子芯42。在定子芯42与第一底壁41b之间，也就是在环状空间AS，设置有与定子芯42同样形成为圆环状的、作为集电装置的母线单元43，在该母线单元43的内部通过嵌入成形而埋设置有多个导电板P。在各导电板P的一端侧分别电连接有U相、V相及W相线圈42b的端部，在各导电板P的另一端侧分别电连接有接头插口 44，该接头插口 44具有与U相、V相及W相线圈42b相对应的三个连接端子44a (参照图3)。在接头插口 44通过嵌入成形而埋设置有各连接端子44a，该接头插口 44贯通并固定于底孔41f (参照图4)，该底孔41f 为部分地形成于第一底壁41b的近似圆弧形状。由此，U相、V相及W相线圈42b与收纳于收纳部件51的控制装置52能够经由底孔41f而容易地进行电连接。在定子芯42的内侧经由微小间隙(气隙)而设置有转子45，该转子45通过向U相、V相及W相线圈42b供给的驱动电流来向正反方向旋转。转子45是将形成为环状的多个永磁体45a层叠而形成,各永磁体45a被薄壁钢板所构成的转子壳体45b覆盖。在转子45的旋转中心也就是各永磁体45a的旋转中心，贯通固定有旋转轴46，该旋转轴46构成为与转子45 —体旋转。旋转轴46的前端侧(图中下侧)被设于托架48的第一轴承BI旋转自如地支承，所述托`架48将电机壳体41的开口侧封闭。在此，将球轴承(未详细图示)作为第一轴承BI使用。旋转轴46的前端侧经由托架48而向电机壳体41的外部延伸出来，在旋转轴46的延伸到电机壳体41外部的前端部分，嵌合固定有形成为筒状的连接部件47。在连接部件47的径向内侧形成有由多个凹凸构成的细齿部47a，在该细齿部47a，嵌合固定有设于蜗杆31的蜗杆轴31a的基端侧(图1中右侧)的外周面的、未图示的细齿部，由此使旋转轴46与蜗杆31能够一体旋转。旋转轴46的基端侧(图中上侧)贯通在第四底壁41e上形成的贯通孔41g (参照图4)并向电机壳体41的外部延伸出来，在旋转轴46的延伸到电机壳体41外部的基端部分以能够一体旋转的方式嵌合安装有传感器磁体部MG，该传感器磁体部MG构成磁性旋转传感器SE并在旋转方向上具有两极磁化的磁体。传感器磁体部MG使其大部分从电机壳体41的第一底壁41b向轴向一侧偏置，从而配置在由第二底壁41c和第四底壁41e (轴承支承部BS)所形成的圆柱状空间CS内，并且，传感器磁体部MG使其安装于旋转轴46的部分的端部到达贯通孔41g内，由此，能够将电机部40也就是无刷电动机20的电机壳体41侧的轴向最大突出部的尺寸减小，并且，还能够确保传感器磁体部MG的嵌合强度。另外，例如在将电机部40与控制器部50连接时，能够抑制控制器部50与传感器磁体部MG的意外接触，进而能够将传感器磁体部MG的脱落防止于未然。另外,在第三底壁41d、第四底壁41e所形成的轴承支承部BS安装有第二轴承(轴承)B2,该第二轴承B2旋转自如地支承在旋转轴46的基端侧。在此，将球轴承(未详细图示)作为第二轴承B2使用。这样，将钢材所构成的各底壁41b、41c、41d、41e配置于电机壳体41的内侧与外侧之间，由此使在电机壳体41内产生的磁性难以泄露到外部。因此，能够抑制磁性对磁性旋转传感器SE的恶劣影响，因此，将磁性旋转传感器SE与电机部40接近配置，并由此将无刷电动机20的轴向长度的增大抑制到最小限度。电机壳体41的轴向一侧也就是开口侧被通过铸造成形而形成为近似圆盘状的铝制托架48封闭。托架48具有与电机壳体41的开口部分套筒嵌合的嵌合筒部48a和与电机壳体41的凸缘部41h抵靠的抵靠部48b。在从托架48的抵靠部48b向径向外侧延伸出来而形成的多个托架侧第一延伸部48d设置有螺纹孔(未图示)，如图3所示，在从电机壳体41的凸缘部41h向径向外侧延伸出来而形成的多个凸缘侧第一延伸部41j与托架侧第一延伸部48d抵靠着的状态下，利用联结螺钉SI使凸缘侧第一延伸部41 j的螺纹孔41k螺纹结合，以将电机壳体41与托架48连结。因此，能够相对于电机壳体41高精度地定位托架48。另外，在托架48的中心部分设置有轴承固定筒部48c，该轴承固定筒部48c固定有第一轴承BI，托架48经由第一轴承BI而旋转自如地支承旋转轴46。另外，在从电机壳体41的凸缘部41h向径向外侧延伸出来而形成的多个凸缘侧第二延伸部41m设置有孔部41n。而且，在托架48以从抵靠部48b向径向外侧延伸出来的方式而设置有多个托架侧第二延伸部48e，在该托架侧第二延伸部48e设置有能够与凸缘侧第二延伸部41m的孔部41n相向的孔部(未图示)。并且，在凸缘侧第二延伸部41m与托架侧第二延伸部48e相抵靠的状态下，使未图示的联结螺钉从凸缘侧第二延伸部41m的孔部41n侧贯通并使其与减速器壳体33 (参照图1)螺纹嵌合，从而将无刷电动机20与减速机构30连结。此外，符号48f是在将该无刷电动机20 (托架48)组装于减速机构30时与减速机构30的减速器壳体33套筒嵌合的嵌合部，在该嵌合部48f设置有环状凹槽48g，该环状凹槽48g用于配设对嵌合部48f与减速机构30之间进行密封的0型环等密封部件(未图示)。如图3及图4所示，在电机壳体41的各底壁41b、41c、41d、41e侧的外周面，也就是本体筒部41a的靠近收纳部件51的外周面，沿本体筒部41a的周向设置有三个电机壳体托架(电机壳体侧固定部)49。各电机壳体托架49沿本体筒部41a的周向分别以大致90°的间隔设置，并分别形成为相同形状。各电机壳体托架49通过对与电机壳体41相同的坯料即钢板进行冲压成形而形成为近似L形状，电机壳体托架49具有紧固于本体筒部41a的紧固部49a和固定于收纳部件51的收纳部件侧固定部51e的固定部49b。在固定部49b设置有使固定螺钉S2贯通的螺纹孔49c，上述固定螺钉S2用于将电机壳体41与收纳部件51连结固定。另外，在紧固部49a与固定部49b之间设置有一对加强肋49d，由此提高电机壳体托架49的强度，防止电机壳体托架49由于外力而变形。如图4所示，为了使紧固部49a与本体筒部41a紧密接触，紧固部49a以与本体筒部41a的曲率半径相同的曲率半径而形成为弯曲形状。由此，紧固部49a与本体筒部41a之间不会产生间隙。在此，电机壳体托架49通过焊接来紧固于电机壳体41，具体地，如图中虚线箭头所示，首先使紧固部49a面向本体筒部41a的预定部位，并使紧固部49a与本体筒部41a紧密接触。然后，在该状态下使用焊接工具Tl点焊必要部位。另外，电机壳体托架49与电机壳体41分别通过相同的坯料即钢板形成，因此，两者能够容易且牢固地被紧固。但是，用于将电机壳体托架49与电机壳体41紧固的紧固方法并不限于上述那种点焊，也能够为例如电弧焊等其他焊接方法。而且，也可以使用螺钉部件等紧固方式，只要能够得到必要的紧固强度即可。由此，为了使电机壳体41与电机壳体托架49之间的紧固形成地牢固，，电机壳体41与收纳部件51的连结也要形成地牢固，从而能够有效地抑制来自该连接部的噪音和振动等的发生。如图2所示，形成无刷电动机20的控制器部50具有铝制的收纳部件51。收纳部件51设于电机壳体41的轴向另一侧(图中上侧)，并形成为具有筒部51a及底部51b的有底筒状。在收纳部件51的内部，收纳有用于对电机部40的转子45进行驱动控制的控制装置52。在筒部51a形成有端子引出孔51c，该端子引出孔51c在与旋转轴46的轴向相正交的方向上敞开。在端子引出孔51c安装有形成连接器CN的树脂制的连接器连接部51d，在该连接器连接部51d连接有车身侧连接器(未图示)，该车身侧连接器具有来自车载电池18 (参照图1)和来自转矩传感器的配线。如图3所示，在筒部51a的靠近电机壳体41的外周面，沿筒部51a的周向的三个收纳部件侧固定部51e (在图示中仅表示出两个)朝向筒部51a的径向突出地设置。各收纳部件侧固定部51e沿本体筒部41a的周向以大致90°的间隔对应于各电机壳体托架49设置。各收纳部件侧固定部51e分别一体形成于筒部51a，并均构成为相同形状。另外，如图5所示，在各收纳部件侧固定部51e形成有内螺纹部51f，该内螺纹部51f螺纹结合有用于将电机壳体41与收纳部件51连结固定的固定螺钉S2。如图2所示，收纳于收纳部件51内部的控制装置52具有配置在收纳部件51的底部51b侧(图中上侧)的动力系统基板53和配置在收纳部件51的开口侧(图中下侧)的控制系统基板54。在动力系统基板53安装有作为动力系统电子配件的多个半导体开关元件SW、电容器和分流电阻(均未图示)等电子配件。并且，各半导体开关元件SW配置为与底部51b接触，从而能够将驱动无刷电动机20时所产生的热经由收纳部件51发散到外部。也就是说，收纳部件51具有作为散热器的功能，通过使收纳部件51为铝制，收纳部件51能够作为易于将动力系统电子配件的热发散到外部的散热器来起作用。在动力系统基板53上电连接地设置有有三个雌型端子53a(在图示中仅表示出一个)，所述雌型端子53a均插入有电机部40侧的各连接端子44a。当将电机壳体41与收纳部件51连结时，各连接端子44a分别对应地插入于各雌型端子53a。在动力系统基板53上电连接地设置有多个连接端子53b (在图示中仅表示出一个)的基端侧，各连接端子53b的另一端侧经由端子引出孔51c而在连接器连接部51d的内部裸露。并且，各连接端子53b通过将车身侧连接器与连接器连接部51d连接而与来自车载电池18 (参照图1)和来自转矩传感器的配线电连接。在动力系统基板53上还电连接有多个连接线53c (在图示中仅表示出一个)的一端侧，各连接线53c的另一端侧与控制系统基板54电连接。由此，能够向控制系统基板54供电，并将来自控制系统基板54的控制信号传送到动力系统基板53。控制系统基板54面向电机壳体41的第一底壁41b，在控制系统基板54的第一底壁41b侧的大致中央部分，实际安装有构成磁性旋转传感器SE的MR传感器54a。在此，磁性旋转传感器SE由MR传感器54a和安装于旋转轴46的传感器磁体部MG构成，两者隔开小距离(气隙)而相向配置。磁性旋转传感器SE是非接触式的，MR传感器54a通过传感器磁体部MG的旋转而产生脉冲信号，并将该脉冲信号传输到实际安装于控制系统基板54的CPU (未图示)。也就是说，CPU能够通过对来自MR传感器54a的脉冲信号的脉冲数进行计数来算出旋转轴46的旋转角度，而且，能够通过对脉冲信号的出现时刻进行处理来算出旋转轴46的转速。如图5及图6所75,在电机壳体41与收纳部件51之间，设置有将电机壳体41与收纳部件51连结的套筒嵌合部60。套筒嵌合部60具有电机壳体侧阶梯部61、收纳部件侧阶梯部62以及配置于各阶梯部61、62间的0型环(密封部件)63，从而作为防止来自外部的雨水和尘埃等进入的密封机构起作用。由此，套筒嵌合部60防止控制装置52损伤和磁性旋转传感器SE的检测精度降低。另外，在本实施方式中，在电机壳体41的套筒嵌合部60侧设置各底壁41b、41c、41d、41e，利用各底壁41b、41c、41d、41e，能够更加可靠地防止雨水和尘埃等向电机壳体41内进入。形成电机壳体41侧的套筒嵌合部60的电机壳体侧阶梯部61设于本体筒部41a的靠近收纳部件51的一侧(靠近第一底壁41b的一侧)，该电机壳体侧阶梯部61向电机壳体41的径向内侧凹陷并被设置为圆环状。电机壳体侧阶梯部61具有电机壳体侧嵌合部61a,该电机壳体侧嵌合部61a形成电机壳体41的外周面；和小径部61b,该小径部61b比该电机壳体侧嵌合部61a更靠近轴向另一侧(图中上侧)设置并比电机壳体侧嵌合部61a直径小。另外，在电机壳体侧嵌合部61a与小径部61b之间,设置有沿电机壳体41的径向延伸的壁部61c。形成收纳部件51侧的套筒嵌合部60的收纳部件侧阶梯部62设于筒部51a的靠近电机壳体41的一侧(靠近收纳部件侧固定部51e的一侧)，该收纳部件侧阶梯部62向收纳部件51的径向外侧凹陷并被设置为圆环状。收纳部件侧阶梯部62具有收纳部件侧嵌合部62a，该收纳部件侧嵌合部62a外嵌于电机壳体侧嵌合部61a ;和突出部62b，该突出部62b比该收纳部件侧嵌合部62a更靠近轴向另一侧(图中上侧)设置并朝向小径部61b突出。在此，突出部62b的突出高度被设定为比设于电机壳体41侧的壁部61c的长度尺寸小。也就是说，突出部62b的突出高度被设定为不与小径部61b (电机壳体41)相接触的高度尺寸。0型环63通过具有挠性的弹性材料(橡胶材料等)而使截面形成为圆形形状。0型环63在被沿径向按压的状态(弹性变形状态)下而配置在电机壳体侧阶梯部61与收纳部件侧阶梯部62之间，也就是将套筒嵌合部60的外侧与内侧连结的路径上。具体地，0型环63被配置在由电机壳体侧嵌合部61a、小径部61b、壁部61c、收纳部件侧嵌合部62a及突出部62b所形成的环状的空间S。由此，0型环63与电机壳体侧阶梯部61和收纳部件侧阶梯部62这两者紧贴，从而可靠地密封在电机壳体41与收纳部件51之间。在此，由于0型环63能够弹性变形，因此，能够吸收电机壳体侧阶梯部61及收纳部件侧阶梯部62的径向尺寸误差。另外，通过使向径向内侧凹陷的电机壳体侧阶梯部61和向径向外侧凹陷的收纳部件侧阶梯部62相向配置，而将连结套筒嵌合部60的外侧与内侧的路径容易地形成为曲路形状，也就是迷宫状的曲折形状(参照图6中的虚线箭头)，由此，可以充分地阻止雨水和尘埃等从套筒嵌合部60的外侧向内侧进入。于是，根据无刷电动机20的防水/防尘功能的规格(程度)的不同，有时仅利用曲路形状就足够了，而在本无刷电动机20被配置于水环境(被水環境)的情况下和被配置于尘埃环境等情况下，可以选择性地配置适当的0型环63。在此，电机壳体41与收纳部件51的定位,也就是收纳部件51相对于电机壳体41的安装深度是通过电机壳体41的电机壳体托架49与收纳部件51的收纳部件侧固定部51e的接触来设定的。由此,通过电机壳体侧阶梯部61的壁部61c和收纳部件侧阶梯部62的突出部62b，不会有0型环63被压溃损伤的情况。下面，使用附图详细对如上形成的无刷电动机20的组装顺序进行说明。首先，如图3所示，准备出分别在不同的组装工序中组装成的电机部40及控制器部50。另外，准备出0型环63、三个固定螺钉S2以及用于联结各固定螺钉S2的联结工具T2 (参照图7)。在此，各固定螺钉S2为特殊螺钉，它不是通用的十字槽螺钉或者一字槽螺钉，而是如图7所示的那样使螺钉头部形成为近似星形的凹部。因此，联结工具T2成为各固定螺钉S2专用的特殊工具。这样，无刷电动机20无法容易地分解(非分解式)。然后，如图3所示，使电机部40的轴芯与0型环63的轴芯合并，并将0型环63安装到电机部40的电机壳体侧阶梯部61。在此，为了使0型环63的密封性可靠而使该0型环63不发生扭曲。之后，将安装有0型环63的电机部40的轴芯与控制器部50的轴芯合并，并使控制器部50覆盖于电机部40。在此，使控制器部50的各收纳部件侧固定部51e分别与电机部40的各电机壳体托架49相向。于是，如图2所示，控制装置52的各雌型端子53a与接头插口 44的各连接端子44a分别相向。接着，使控制器部50面向电机部40，并使收纳部件51的收纳部件侧嵌合部62a与电机壳体41的电机壳体侧嵌合部61a套筒嵌合(夕卜嵌)。由此，0型环63被收纳于由电机壳体侧阶梯部61与收纳部件侧阶梯部62所包围的空间S内，套筒嵌合部60作为密封机构起作用(参照图6)。另外，在套筒嵌合部60作为密封机构起作用的同时各连接端子44a分别插入到各雌型端子53a以与各雌型端子53a电连接。之后，通过将电机壳体41与收纳部件51进一步套筒嵌合，来使收纳部件51的各收纳部件侧固定部51e与各电机壳体托架49的各固定部49b接触。由此，完成了收纳部件51向电机壳体41的套筒嵌合。在此，随着收纳部件51向电机壳体41的套筒嵌合的完成，磁性旋转传感器SE的传感器磁体部MG与MR传感器54a的间隔距离(参照图2)被最优化，使两者隔着微小距离(气隙)而相向配置。然后，如图5及图7所示，分别使各固定螺钉S2穿插到电机壳体托架49的螺纹孔49c,并使用联结工具T2分别使各固定螺钉S2与收纳部件侧固定部51e的内螺纹部51f螺纹结合。由此，使电机壳体41与收纳部件51连结，进而使电机部40与控制器部50 —体化，完成无刷电动机20。之后，完成的无刷电动机20通过从电机壳体41的凸缘部41h向径向外侧延伸出来而形成的多个凸缘侧第二延伸部41m的孔部41n和从托架48的抵靠部48b向径向外侧延伸出来而形成的多个托架侧第二延伸部48e的孔部(未图示)，利用未图示的联结螺钉与减速机构30的减速器壳体33连结。如以上详述的那样，根据本实施方式的无刷电动机20，设置对钢板进行冲压成形而形成为筒状并在内部固定有定子芯42的电机壳体41,设置在电机壳体41的轴向一侧旋转自如地对固定于转子45的旋转轴46的前端侧进行支承的托架48，设置在电机壳体41的轴向另一侧对驱动控制转子45的控制装置52进行收纳并形成为有底筒状的铝制收纳部件51，控制装置52具有配置于收纳部件51的底部51b侧的动力系统基板53和配置于收纳部件51的开口侧的控制系统基板54，在动力系统基板53上以与收纳部件51接触的方式配置半导体开关元件SW。由此，能够利用将钢板冲压成形为筒状的电机壳体41和形成为有底筒状的铝制收纳部件51形成无刷电动机20。于是，能够充分地确保控制装置52的散热性，并且，与以往的铝制电机壳体相比，不需要定尺寸作业(二次作业)等，能够简化制造工序并降低制造成本。另外，可以使用钢板，因此，与以往的不得不为厚壁的铝制电机壳体相比，能够使电机壳体41薄壁化，进而能够谋求无刷电动机20的小型化、轻量化。另外，根据本实施方式的无刷电动机20,在电机壳体41的轴向另一侧一体地设置各底壁41b、41c、41d、41e，在第四底壁41e设置旋转轴46的基端侧所贯通的贯通孔41g，在从贯通孔41g延伸出来的旋转轴46的基端侧，配置对旋转轴46的旋转进行检测的磁性旋转传感器SE，因此，能够通过钢板的各底壁41b、41c、41d、41e (磁性材料)对驱动无刷电动机20时所产生的磁性向外部的泄露进行阻断。由此，能够可靠地防止磁性旋转传感器SE误动作，并能够抑制磁性旋转传感器SE的检测精度降低。而且，根据本实施方式的无刷电动机20，在电机壳体41设置轴承支承部BS，从第一底壁41b向轴向一侧偏置地设置由第二底壁41c和轴承支承部BS形成的圆柱状空间CS，并将构成磁性旋转传感器SE的传感器磁体部MG配置在圆柱状空间CS内，其中，所述轴承支承部BS安装有旋转自如地对旋转轴46的基端侧进行支承的第二轴承B2，因此，在将电机壳体41与收纳部件51连结时，能够抑制收纳部件51与传感器磁体部MG意外地接触，进而能够将传感器磁体部MG的脱落等防止于未然。另外，能够将形成无刷电动机20的电机壳体41侧(电机部40)的轴向最大突出部的尺寸减小。另外，根据本实施方式的无刷电动机20,在形成于定子芯42与第一底壁41b之间的环状空间AS设置母线单元43，并经由部分地形成于第一底壁41b的底孔41f而将母线单元43与控制装置52电连接，其中，所述母线单元43与卷绕于定子芯42的线圈42b的端部连接，因此，当装配无刷电动机20时，能够通过使收纳部件51覆盖于电机壳体41，来容易地进行母线单元43与控制装置52的电连接。而且，根据本实施方式的无刷电动机20，在电机壳体41与收纳部件51之间，设置将电机壳体41与收纳部件51连结的套筒嵌合部60，并将连结套筒嵌合部60的外侧与内侧的路径形成为曲路形状，因此，能够使连结套筒嵌合部60的外侧与内侧的路径为迷宫状的曲路形状，从而能够使雨水和尘埃等难以进入。另外，根据本实施方式的无刷电动机20，在将0型环63配置到连结套筒嵌合部60的外侧与内侧的路径的状态下，将电机壳体41与收纳部件51连结，因此，能够通过曲路形状和0型环63来更加充分地确保密封性。
而且，根据本实施方式的无刷电动机20，在电机壳体41的靠近收纳部件51的外周面紧固电机壳体托架49，该电机壳体托架49固定于在收纳部件51上设置的收纳部件侧固定部5Ie，因此，能够使得将控制装置52收纳于电机壳体41的轴向另一侧的收纳部件51的固定形成地牢固。另外，根据本实施方式的无刷电动机20，无刷电动机20被用作电动转向装置10的驱动源，因此，还能够应对那种要求低噪音、低振动、低成本化和轻量化的电动转向装置(EPS)。由此，还能够容易地搭载于必须廉价且低油耗的轻型机动车等。本发明并不限于上述实施方式，毫无疑问，在不脱离其主旨的范围内可以进行多种变更。例如，虽然在上述实施方式中表示了将无刷电动机20应用到在转向轴12的中途设置的转向柱助力式电动转向装置10，但本发明不限于此，还可以将无刷电动机20应用到对小齿轮15 (参照图1)进行助力的形式和对横拉杆16 (参照图1)进行助力的形式的那种电动转向装置。另外，虽然在上述实施方式表示了将无刷电动机20用作电动转向装置10的驱动源的情况，但本发明不限于此，还可以将无刷电动机20用于例如油泵电动机等发动机辅机类驱动源等。
权利要求
1.一种无刷电动机，该无刷电动机具有定子芯和在所述定子芯内旋转的转子，其特征在于，所述无刷电动机具有 电机壳体，该电机壳体在内部固定有所述定子芯； 支承部件，该支承部件设于所述电机壳体的轴向一侧，并旋转自如地对固定于所述转子的旋转轴的前端侧进行支承；和 收纳部件，该收纳部件设于所述电机壳体的轴向另一侧，对驱动控制所述转子的控制装置进行收纳并作为散热器起作用； 所述控制装置具有配置于所述收纳部件的底部侧的动力系统基板和配置于所述收纳部件的开口侧的控制系统基板，在所述动力系统基板上以与所述收纳部件接触的方式配置动力系统电子配件。
2.根据权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，在所述电机壳体的所述轴向另一侧一体地设置有底壁，在所述底壁上设置有所述旋转轴的基端侧所贯通的贯通孔，在从所述贯通孔延伸出来的所述旋转轴的基端侧，配置有对所述旋转轴的旋转进行检测的磁性旋转传感器。
3.根据权利要求2所述的无刷电动机，其特征在于，在所述电机壳体上设置有轴承支承部，从所述底壁向轴向一侧偏置地设置有由所述底壁和所述轴承支承部形成的圆柱状空间，并将构成所述磁性旋转传感器的传感器磁体部配置在所述圆柱状空间内，其中，所述轴承支承部安装有旋转自如地对所述旋转轴的基端侧进行支承的轴承。
4.根据权利要求2或3所述的无刷电动机，其特征在于，在形成于所述定子芯与所述底壁之间的环状空间内设置有集电装置，该集电装置与卷绕于所述定子芯的线圈的端部连接，并经由部分地形成于所述底壁的底孔与所述控制装置电连接。
5.根据权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，在所述电机壳体与所述收纳部件之间设置有将所述电机壳体与所述收纳部件连结的套筒嵌合部，并且连结所述套筒嵌合部的外侧与内侧的路径形成为曲路形状。
6.根据权利要求2所述的无刷电动机，其特征在于，在所述电机壳体与所述收纳部件之间设置有将所述电机壳体与所述收纳部件连结的套筒嵌合部，并且连结所述套筒嵌合部的外侧与内侧的路径形成为曲路形状。
7.根据权利要求5所述的无刷电动机，其特征在于，在将密封部件配置到连结所述套筒嵌合部的外侧与内侧的路径的状态下，将所述电机壳体与所述收纳部件连结。
8.根据权利要求6所述的无刷电动机，其特征在于，在将密封部件配置到连结所述套筒嵌合部的外侧与内侧的路径的状态下，将所述电机壳体与所述收纳部件连结。
9.根据权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，在所述电机壳体的靠近所述收纳部件的外周面紧固电机壳体侧固定部，该电机壳体侧固定部固定于在所述收纳部件上设置的收纳部件侧固定部。
10.根据权利要求2所述的无刷电动机，其特征在于，在所述电机壳体的靠近所述收纳部件的外周面紧固电机壳体侧固定部，该电机壳体侧固定部固定于在所述收纳部件上设置的收纳部件侧固定部。
11.根据权利要求1所述的无刷电动机，其特征在于，所述无刷电动机为电动转向装置的驱动源。
12.根据权利要求2所述的无刷电动机，其特征在于，所述无刷电动机为电动转向装置的驱动源。
13.根据权利要求3所述的无刷电动机，其特征在于，所述无刷电动机为电动转向装置的驱动源。
全文摘要
本发明公开了一种无刷电动机，该无刷电动机可以确保控制装置的散热性的同时，也能够简化制造工序、降低制造成本，并谋求小型化、轻量化。在上述无刷电动机中，设置对钢板进行冲压成形而形成为筒状并在内部固定有定子芯(42)的电机壳体(41)，设置在电机壳体的轴向一侧旋转自如地对固定于转子(45)的旋转轴(46)的前端侧进行支承的托架(48)，设置在电机壳体的轴向另一侧对驱动控制转子的控制装置(52)进行收纳并形成为有底筒状的铝制收纳部件(51)，控制装置具有配置于收纳部件的底部(51b)侧的动力系统基板(53)和配置于收纳部件的开口侧的控制系统基板(54)，在动力系统基板上以与收纳部件接触的方式配置半导体开关元件(SW)。
文档编号H02K15/00GK103066787SQ20121040076
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月19日 优先权日2011年10月21日
发明者池野弘达, 冈本敦志, 小川佑弥 申请人:株式会社美姿把