专利名称：电机装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电机装置，其中电子控制单元被布置在电机轴的轴向端部。
背景技术：
电动转向装置是本领域公知的，根据电动转向装置，通过电机帮助车辆驾驶员的转向操作。电机被要求小型化、重量减轻和更高的性能。根据一种现有技术，例如，如日本专利公开No. 2003-204654中公开的技术，如其附图14和15更精确地显示，电子控制单元(还称为控制器)以平行于电机的旋转轴的方向被附连到电机，所述电机包括电机外罩、定子、转子、旋转轴等。控制器包括散热器、金属板、控制板等。电机和控制器以电机中形成的开口部分与控制器中形成的开口部分彼此相对的方式相互连接。引线被布置为穿过电机和控制器各自的开口部分，从而使缠绕在电机定子上的线圈电连接到形成在控制器的金属板上的导线。此外，其他引线穿过电机和控制器各自的开口部分，从而使用于检测电机的旋转角度的位置传感器电连接到形成在控制器的控制板上的导线。根据另一种现有技术，例如，如本申请所附的附图32和33所示，控制器101被附连到电机100的轴向端部。控制器101被设计为其外径等于或小于电机100的电机外罩 102的外径。在径向方向上向外延伸的控制器101的多个凸缘部分103与同样在径向方向上向外延伸的电机外罩102的相应凸出部分104相对，并且电机100和控制器101通过螺杆105相互固定。根据以上首先提到的现有技术(JP-2003-204654)的电机，径向方向上的尺寸过大并且可能存在的问题是当电机被安装在车辆中时需要更大的安装空间。根据另一种现有技术中的电机，如图32和33所示，当带凸缘的部分103以及凸出部分104被设计为使得电机的外径(包括带凸缘的部分和凸出部分)在要求的范围内时， 电机和控制器的外径变得过小并且由此可能存在的问题是电机输出的减小。此外，根据以上现有技术(JP 2003-204654)的电机，可能具有的问题是外来材料可能通过电机外罩的开口部分进入电机外罩中并且可能不利地影响定子和/或转子的操作。
发明内容
本发明鉴于以上问题而做出。本发明的一个目的是提供一种电机装置，根据该电机装置，在不增大电机装置径向方向上的尺寸的情况下增大电机输出。此外，本发明的另一个目的是提供一种电机装置，根据该电机装置，可以抑制外来物可能通过电机外罩的开口部分进入电机装置的电机外罩的情况并且由此抑制所述电机装置的定子和转子的不利操作。 根据本发明的一个特征，例如，如所附权利要求1中限定的，电机装置包括电机外罩(11)，其具有筒形壁部(12)和轴向端板(13)，所述轴向端板(13)自所述筒形壁部的一个轴向端 部在径向且向内的方向上延伸；定子(15)，其被固定到电机外罩(11) 的内周缘表面；以及转子(21)，其被可旋转地支撑在电机外罩(11)中以使其在定子(15) 中旋转。所述电机装置还包括电力模块(40)，其被设置在电机外罩(11)的外部在转子 (21)的旋转轴(25)的一个轴向端部处，用以将驱动电流供应到缠绕在定子(15)和/或转子(21)上的线圈(18)；散热器(80，120)，其被设置在电机外罩(11)的外部，所述电力模块 (40)被固定到散热器(80，120)以使在电力模块(40)处生成的热量被散热器(80，120)吸收；以及中间构件(90，110，130)，其被设置在电机外罩(11)和散热器(80,120)之间。在所述电机装置中，中间构件(90，110，130)具有固定到电机外罩(11)的轴向端板(13)的底板部分(91，111)和在与电机外罩(11)相对的方向上自底板部分(91，111)轴向延伸的侧壁(92)，侧壁(92)的上端接触散热器(80，120)，并且中间构件(90，110，130)被布置在不大于电机外罩(11)在其径向方向上的尺寸的空间中。根据以上特征，由于散热器经由中间构件连接到电机外罩，因此可以在电机外罩的轴向外部设置控制器(包括散热器、电力模块等)并且将控制器布置在不大于电机外罩在其径向方向上(也就是，电机外罩的外径)的尺寸的所述空间内。由于可以有效地使用所述空间(小于电机外罩的外径)，提高了电力模块的设计灵活性并且可以增强电机装置的输出。一般地，所述电机和控制器被分别制造并且之后组装在一起。在例如通过螺杆将散热器固定到电机外罩(包括位于其中的定子和转子)的情况下，在螺纹连接工艺中可能产生的外来材料可能进入电机外罩中。因此，可能存在定子和/或转子的操作被这种外来材料不利地影响的危险。然而，根据本发明，可以在定子和转子被组装到电机外罩中之前， 将中间构件固定到电机外罩。任何外来材料均从电机外罩中去除，并且之后定子和转子可以被组装到电机外罩中。因此，可以抑制外来材料进入到电机外罩中和由此不利于定子和 /或转子的操作。根据本发明的另一个特征，例如，如所附权利要求2中限定的，旋转轴(25)被固定到转子(21)并且在轴向端板(13)处被可旋转地支撑。电机装置进一步包括永久磁体 (29)，其被附连到位于散热器(80，120) —侧上的旋转轴(25)的轴向端部；控制板(30)，其被固定到位于永久磁体(29)的一侧上的散热器(80，120)；以及位置传感器(35)，其被安装在控制板(30)上并根据由永久磁体(29)生成的磁场的方向生成输出信号。在以上电机装置中，电机外罩(11)的轴向端板(13)具有在转子(21)的轴向方向上延伸的第一筒形部分(131，134)，中间构件(90)的底板部分(91)具有形成在对应于第一筒形部分(131，134)的位置处并且在轴向方向上延伸的第二筒形部分(93，132)，并且散热器(80，120)的外周缘表面与中间构件(90)的侧壁(92)的内周缘表面接触，从而使位置传感器(35)被布置在关于永久磁体(29)的预定位置。由于中间构件的第二筒形部分与电机外罩的第一筒形部分接触，因此中间构件可以被同轴地固定到电机外罩。此外，由于散热器的外周缘表面与中间构件的侧壁的内周缘表面接触，因此散热器可 以被同轴地固定到中间构件。结果，可以抑制位置传感器和永久磁体之间的圆周方向上的位移，所述位置传感器安装在固定到散热器的控制板上，所述永久磁体附连到由电机外罩可旋转地支撑的旋转轴的轴向端部。根据本发明的另一个特征，例如，如所附权利要求3限定的，电力模块(40)具有第一连接器(45)，电流从外部电源(5)供应到该第一连接器(45)，并且所述中间构件(90) 具有自底板部分(91)轴向延伸的第一保护壁(96)，用以封闭电机外罩(11)和第一连接器 (45)之间的空间。根据本发明的再一个特征，例如，如所附权利要求4限定的，控制板(30)具有第二连接器(39)，信号从电机装置的外部供应到所述第二连接器(39)，并且所述中间构件(90) 具有自底板部分(91)轴向延伸的第二保护壁(97)，用以封闭电机外罩(11)和第二连接器 (39)之间的空间。根据以上特征，可以抑制通过电机外罩和第一和/或第二连接器之间的间隙而进入的灰尘。根据本发明的再一个特征，例如，如所附权利要求5限定的，中间构件(90)由热膨胀系数接近用于电机外罩(11)的材料的热膨胀系数的材料构成。当定子在中间构件被固定到电机外罩后被组装到电机外罩中时，电机外罩与中间构件一起加热至热膨胀，从而使定子能够通过所谓的收缩配合工艺被组装到电机外罩中。 根据本发明的以上特征，可以在仅加热电机外罩的相同条件下加热电机外罩以及中间构件。因此，可以将定子以简单方式组装到电机外罩中而不在电机外罩和中间构件之间的固定部分处施加负荷。根据本发明的再一个特征，例如，如所附权利要求6限定的，散热器(80)在其外周缘表面处具有多个凸块(89)，每个凸块(89)在径向向外的方向上凸出并且与中间构件 (90)的侧壁(92)的上端接触。中间构件(90)具有多个爪形部分(98)，该爪形部分(98) 位于对应于各个凸块(89)的位置，每个爪形部分(98)自中间构件(90)的侧壁(92)的上端轴向延伸，并且每个爪形部分(98)在圆周方向上弯曲，从而使散热器(80)被牢固地固定到中间构件(90)。根据以上特征，可以将散热器以简单结构固定到中间构件。此外，由于凸块与中间构件的侧壁的上端在轴向方向上接触，因此可以抑制位置传感器和永久磁体之间的轴向方向上的位移。根据本发明的再一个特征，例如，如所附权利要求7限定的，中间构件(110)具有在底面板(111)处沿轴向方向延伸的螺孔(113)。散热器(120)具有在轴向方向上延伸的通孔(122)，通孔(122)位于对应于螺孔(113)的位置。螺栓(114)被插入通孔(122)并且固定到螺孔(113)，从而使散热器(120)被牢固地固定到中间构件(110)。由于螺栓被填充在散热器中，因此用于电力模块的散热器的空间可以被扩大，其中所述空间在电机外罩的外径的范围内。根据本发明的再一个特征，例如，如所附权利要求8限定的，散热器(120)具有腿部(121)，该腿部(121)的轴向前端与底板部分(111)接触，从而使散热器(120)和中间构件(111)之间的轴向距离被设定为预定值。根据这种特征，可以将位置传感器和永久磁体之间的距离保持在预定值。
根据本发明的再一个特征，例如，如所附权利要求9限定的，散热器(80)在其外壁处具有凹入部分(81)，并且中间构件(90)的侧壁(92)在对应于凹入部分(81)的位置处具有凸出部分(923)，从而使所述侧壁的内表面的一部分凸出到凹入部分(81)中。根据以上 特征，可以通过压制侧壁的外表面的相应部分而形成凸出部分。因此，可以将散热器以简单方式固定到中间构件。根据本发明的再一个特征，例如，如所附权利要求10限定的，散热器(80)在其径向方向上的两侧处具有平坦表面部分(83)，并且中间构件(90)的侧壁(92)具有一对平坦壁部分(92a)，从而使每个平坦壁部分(92a)与散热器(80)的相应的平坦表面部分(83)接触。当通过例如螺栓、铆钉等将散热器固定到中间构件时，在平坦表面部分和平坦壁部分处，这些螺栓或铆钉的头部可以被布置在处于电机外罩的外径的范围内的空间中。根据本发明的再一个特征，例如，如所附权利要求11限定的，夹持器板(150)被设置在电机外罩(11)中轴向端板(13)和定子(15)之间或轴向端板(13)和转子(21)之间， 从而使夹持器板(150)防止在中间构件(90)被连接到电机外罩(11)时产生的任何外来材料进入到定子(15)或转子(21)的内部。根据本发明的再一个特征，例如，如所附权利要求12限定的，夹持器板(150，160) 同样被设置在电机外罩(11)中在轴向端板(13)和定子(15)之间或轴向端板(13)和转子 (21)之间，从而使夹持器板(150)防止在散热器(140)通过固定装置(136，141，142，143， 155，156)固定到电机外罩(11)时产生的任何外来材料进入到定子(15)或转子(21)的内部。根据以上特征，可以抑制可能由外来材料进入到定子和转子之间的空间中而引起的定子和/或转子的不利操作。根据本发明的再一个特征，例如，如所附权利要求13限定的，固定装置包括螺纹部分(136)，其形成在电机外罩(11)的轴向端板(13)中并且从所述轴向端板(13)延伸到电机外罩(11)的内部中；以及螺栓(142)，其被插入形成在散热器(140)中的通孔(141)并且被固定到螺纹部分(136)。此外，夹持器板(150)具有筒形形状的托盘部分(152)，托盘部分具有用于覆盖螺纹部分(136)的端部的底部，从而接收并保持外来材料。根据以上特征，在螺纹部分的外壁和托盘部分的内壁之间形成迷宫结构。因此，可以确保防止在散热器被固定到电机外壳时可能产生的外来材料进入定子和转子之间的空间中。根据本发明的再一个特征，例如，如所附权利要求14限定的，粘性物质(153)被施加到托盘部分(152)。因此，可以确保捕捉可能在散热器被固定到电机外壳时产生的外来材料。根据本发明的再一个特征，例如，如所附权利要求15限定的，所述固定装置包括 设置在电机外罩(11)中的螺母(156)；以及螺栓(143)，其插入形成在散热器(140)中的通孔并被固定到螺母(156)，其中夹持器板(150)具有用于支撑螺母(156)的支撑部分 (155)。根据以上特征，不必在电机外罩中形成螺纹部分。因此，能够以降低的制造成本将散热器固定到电机外罩。
根据本发明的 再一个特征，例如，如所附权利要求16限定的，所述固定装置包括 螺孔(144)，其在电机外罩(11)的一侧上被形成在散热器(140)中；以及螺栓(145)，其自电机外罩(11)的内部插入并且被固定到螺孔(144)。根据以上特征，不必为旋入螺栓或铆钉的工艺保持散热器中的空间。因此，可以保持更大的空间用于电力模块和控制板。结果，可以提高对电力模块和/或控制板的设计灵活性并且由此可以增强电机的输出。根据本发明的再一个特征，例如，如所附权利要求17限定的，夹持器板(150，160) 具有用于引导连接引线(19)的导引部分(154)，所述连接引线(19)将线圈(18)连接到电力模块(40)。根据这种特征，连接导线可以被定位并且由此可以容易地将连接导线连接到电力模块的端子。
本发明的以上和其他目的、特征和优点将通过以下参考附图进行的详细说明变得更清楚。在附图中图1是示出了根据本发明的第一实施例的电机装置的示意性截面图；图2是根据第一实施例的电机装置的控制电路图；图3是示出了用于电机装置的电力模块和电子部件的示意性俯视图；图4是示出了用于电机装置的电力模块和电子部件的示意性侧视图；图5是示出了用于电机装置的电力模块和电子部件的示意性仰视图；图6是示出了用于电机装置的电力模块和电子部件的示意性透视图，其中去除了用树脂模制的部分；图7是沿图1中的线VII-VII取得的截面图；图8是示出了用于电机装置的中间构件的示意性俯视图；图9是示出了当从图8中的方向IX看去时的中间构件的示意性侧视图；图10是示出了中间构件的示意性透视图；图11是示出了第一实施例的电机装置的示意性侧视图；图12是示出了当从图11中的方向XII看去时的电机装置的示意性俯视图；图13是示出了当从图11中的方向XIII看去时的电机装置的示意性侧视图；图14是示出了由图13中的双点划线XIV圈出的部分的放大的示意图；图15是沿图13中的线XV-XV取得的截面图；图16是示出了根据本发明的第二实施例的电机装置的示意性截面图；图17是沿图16中的线XVII-XVII取得的截面图；图18是示出了用于第二实施例的电机装置的中间构件的示意性平面图；图19是示出了当从图18中的方向XIX看去时的中间构件的示意性侧视图；图20是沿图18中的线XX-XX取得的截面图；图21是示出了第二实施例的中间构件的示意性透视图；图22是示出了第二实施例的电机装置的示意性侧视图；图23是示出了当从图22中的方向XXIII看去时的电机装置的示意性俯视图24是示出了根据本发明的第三实施例的电机装置的相关部分的示意性截面图；图25是示出了根据第四实施例的电机装置的相关部分的示意性截面图；图26是示出了根据第五实施例的电机装置的相关部分的示意性截面图；图27是示出了根据第六实施例的电机装置的相关部分的放大图；图28是示出了根据第七实施例的电机装置的相关部分的分解的透视图；图29是示出了根据第八实施例的电机装置的相关部分的透视图；图30是示出了由图29中的双点划线XXX圈出的部分的放大的截面图；图31是示出了根据第九实施例的电机装置的相关部分的透视图；图32是示出了根据现有技术的电机装置的示意性侧视图；以及图33是示出了当从图32中的方向XXXIII看去时的现有技术的电机装置的示意性俯视图。
具体实施例方式本发明将通过参考附图的多个实施例的方式加以说明。第一实施例图1-15示出了根据本发明的第一实施例的电机装置。电机装置10是用于车辆的电动转向装置的无刷电机。如图2所示，电机装置10与柱状轴1的齿轮2啮合并根据通过 CAN等传输的车辆速度信号以及来自扭矩传感器4的扭矩信号在前向方向或后向方向上旋转，所述扭矩传感器4检测通过由车辆驾驶员操作方向盘3生成的转向扭矩，从而生成用于转向操作的助力(assisting power)。如图1所示，电机装置10包括通过中间构件90相互连接的电机和控制器。电机包括电机外罩11、定子15、转子21、旋转轴25等。控制器包括控制板30、电力模块40、散热器80等。进一步说明电机。电机外罩11由例如铁板通过压制操作制成并且形成为具有底部的筒形形状。电机外罩11具有筒形壁部分12和轴向端板13，该轴向端板13从筒形壁部分12的轴向端部(图1中的上端)以径向向内方向延伸。圆盘形的框架端板14封闭电机外罩11的开口端部，所述开口端部是与轴向端板13相对的筒形壁部分12的另一个轴向端部。例如，框架端板14同样由铁板通过压制操作制成。定子15被固定到筒形壁部分12的内周缘表面处的电机外罩11。定子15具有多个凸出极16和多个槽(未示出)，多个槽可替换为布置在圆周方向上。绝缘器17被插入每个槽中并且之后定子线圈18被缠绕在每个凸出极16上，即缠绕在每个绝缘器17上。定子线圈18形成两个三相绕组系统。连接引线19从定子线圈18向着控制器延伸。转子21被可旋转地布置在定子15的径向内侧。转子21具有在转子芯22的外周缘处的多个永久磁体23，其中永久磁体23的不同磁极(N极和S极)被可交替地布置在圆周方向上。旋转轴25被插入形成在转子21中的中央通孔24中，从而使旋转轴25被固定到转子21。旋转轴25的一个轴向端部由轴承26支撑，轴承26固定到电机外罩11的轴向端板13，而旋转轴25的另一个轴向端部由固定到框架端板14的另一个轴承27支撑。旋转轴25由此通过电机外罩11和框架端板14被可旋转地支撑。定子15以及转子21在轴向方向上的尺寸根据电机所需的输出而确定。根据以上结构，当电力被提供到定子线圈18时，生成旋转磁场，从而使转子21和轴25关于定子15和电机外罩11在前向或后向方向上旋转。驱动部分28被设置在旋转轴 25的下端，其中驱动部分28与柱状轴1的齿轮2啮合，从而使在电机处生成的驱动力被传输到齿轮2。现在，将说明控制器。以控制板30、电力模块40和散热器80的顺序将它们布置在旋转轴25的上侧。以扼流线圈44和铝电解液电容器43以在电力模块40的板厚度方向上延伸并且扼流线圈44和铝电解液电容器43被电连接到形成在电力模块40上的电线的方式将扼流线圈44和铝电解液电容器43布置在电力模块40上。电力模块40通过螺杆41 连接到散热器80。控制板30还通过螺杆(未示出)固定到散热器80并且通过焊接或熔接被电连接到电力模块40的信号线79。进一步参考图3-6说明电力模块40的结构。在图6中，模制的树脂42由虚线表
7J\ ο电力模块40包括12个功率晶体管51-56和61_66、用于电路保护的4个功率晶体管57、58、67和68、用于连接功率晶体管51-58和61-68的接线板70-75、分流电阻器76、跳线77等。这些元件和组件构成两组逆变器电路并且用树脂模制为矩形板形状。功率晶体管51-58和61-68被布置在相同平面上并且形成两组逆变器电路。一组逆变器电路中的8个功率晶体管51-58被布置成在电力模块40 —侧上沿纵向方向上延伸的线，如图6所示，而另一组逆变器电路中的另外8个功率晶体管61-68同样被布置成在电力模块40另一侧上的线。用于相应的功率晶体管51-58和61-68的热辐射板59在模制的树脂42的上表面 (在用于电力模块40的模制的树脂42的厚度方向上的表面)被暴露于模制的树脂42的外部。散热器80经由绝缘材料的热辐射板(未示出)紧密接触热辐射板59。连接到功率晶体管51-58和61-68的多个端子78以及多个信号引线79自电力模块40的(在纵向方向上延伸的)外侧表面向外凸出。端子78被电连接到定子线圈18的相应的连接引线19。信号引线79被电连接到形成在控制板30上的相应的引线和/或接线板。作为电子部件的铝电解液电容器43和扼流线圈44以它们在电力模块40的板厚度方向上延伸的方式被布置在电力模块40上，如图4最佳地显示。铝电解液电容器43被电连接到相应的接线板72-75从而吸收纹波电流，该纹波电流可能通过功率晶体管51-58 和61-68的切换操作而生成。扼流线圈44被电连接到接线板70和71从而可以削弱可能施加到功率晶体管51-58和61-68的电流波动。第一连接器45连接在电力模块40的纵向端部处。第一连接器45自形成在散热器80中的开口部分86向外凸出。电力从电池5经由第一连接器45被提供到电力模块40。从电池5供应到第一连接器45的电流自中央接线板70流到扼流线圈44并且之后流到设置在第一连接器45的相对侧的接线板71。电流进一步自接线板71通过相应的用于电路保护的功率晶体管57、58、67、68流到布置在中央接线板70两侧的接线板72和73。 功率晶体管57、58、67和68被布置在电力模块40的两侧。电流进一步自接线板72和73 经由跳线77和电源侧的功率晶体管51、53、55、61、63、65流到相应的端子78。之后，电流自端子78通过连接引线19流到定子线圈18。来自定子线圈18的电流经过相应的端子78、接地侧的功率晶体管52、54、56、62、 64,66和分流电阻器76流到接线板74和75，接线板74和75被布置在接线板72、73和功率晶体管51-56、61-66之间。电流最终自接线板74和75经由第一连接器45流回电池5。图2中示出了形成在电力模块40中的逆变器电路。在图2中，包括6个功率晶体管51-56等的一组逆变器电路(第一逆变器电路)被详细表示，而另一组逆变器电路(第二逆变器电路)被简单地表示为方框。三相交流电流通过两组逆变器电路分别产生并被提供到形成两个系统的三相绕组的定子线圈18。由于功率晶体管51-58和61-68以及接线板70_75被如上所述地布置，接线板 70-75的长度可以被制作得更短并且由此电力模块40的尺寸可以被制作得更小。电力模块 40在纵向方向上的尺寸(长度)被制作得比电机外罩11的外径小中间构件90(图1)的厚度。如图1和图11-15所示，散热器80由例如铝等具有高热传导率的材料制成并且具有立方体容积，该立方体容积具有用于吸收在电力模块40处生成的热量的热容，所述热量根据电机输出而变化。散热器80具有用于容纳铝电解液电容器43和扼流线圈44的凹入部分82。散热器80具有在两侧的平坦表面部分(剪裁部分)83，如图11和12所示，其中平坦表面部分 83之间的距离几乎等于电力模块40的宽度，从而使端子78自平坦表面部分83向外凸出。 每个端子78均被电连接到相应的定子线圈18的连接引线19。此外，散热器80具有在对应于电力模块40的第一连接器45和控制板30的第二连接器39的位置处的开口部分86和87。如图15所示，散热器80的外径被制作得比中间构件90的筒形侧壁92小筒形侧壁92的厚度，从而使散热器80的外周缘表面接触中间构件90的内表面。结果，散热器80 与中间构件90同轴地布置。在径向方向上向外延伸的多个凸块89形成在散热器80的外周缘表面处。每个凸块89接触侧壁92的上端，从而使散热器80和电机外罩11之间在轴向方向上的距离被维持在预定值。如下所述，图15中的参考标记98是如图10中最佳显示的爪形部分。如图1所示，控制板30被设置成在靠近电机外罩11的电力模块40 —侧上平行于电力模块40。控制板30由例如玻璃环氧树脂制成并且通过螺杆(未示出)固定到散热器 80。控制板30被电连接到自电力模块40延伸的信号引线79。第二连接器39连接到位于与连接到电力模块40的第一连接器45相对的位置处的控制板30。第二连接器39自形成在散热器80中的开口部分87向外凸出。微计算机32、预驱动器电路33、定制IC 34、位置传感器35安装在控制板30上。 位置传感器35安装在控制板30的靠近电机外罩11 一侧上。位置传感器35根据由永久磁体29生成的磁场的方向而输出信号，所述永久磁体29附连到旋转轴25的上端。如图2所示，定制IC 34包括用于放大来自位置传感器35、调节器37的信号的放大部分36和用于检测电流的另一个放大部分38。定制IC 34形成功能块。来自位置传感器35的信号由放大部分36放大并且之后被输入到微计算机32，从而使微计算机32检测转子21固定到旋转轴25的位置。
自扭矩传感器4输出的扭矩信号还经由第二连接器39输入到微计算机32。流经分流电阻器76的对应于逆变器电路的电流的检测电流被放大部分38放大并且输入到微计算机32。微计算机32基于来自位置传感器35、扭矩传感器4、分流电阻器76等的信号将脉冲信号经过预驱动器电路33输出到功率晶体管51-56和61-66，从而根据车辆速度帮助方向盘3的转向操作。所述脉冲信号由PWM控制产生。包括功率晶体管的逆变器电路中的每一个均将自电池5经由扼流线圈44和用于电路保护的功率晶体管57、58和67、68提供的电流转换为三相交流电流，该三相交流电流之后经过连接到端子78的连接引线19被提供到定子线圈18。如图1和图7-10所示，中间构件90由铁板通过压制操作制成并且形成为具有底部的筒形形状。中间构件90具有底板部分91和筒形侧壁92。中间构件90的底板部分91 被固定到电机外罩11的轴向端板13，而筒形侧壁92被连接到散热器80。第一筒形部分131形成在电机外罩11的轴向端板13处，从而使第一筒形部分131 在电机外罩11的轴向的向下方向上延伸。第二筒形部分93形成在底板部分91的中心，从而使第二筒形部分93在中间构件90的轴向的向下方向上延伸。结果，第二筒形部分93的外周缘表面与第一筒形部分131的内周缘表面接触，从而使中间构件90与电机外罩11同轴地布置。多个(三个)通孔94形成在中间构件90的底板部分91处。三个螺杆(或螺栓)99分别插入通孔94中，从而使中间构件90被固定到电机外罩11。每个连接引线19穿过的两个狭缝部分95同样形成在中间构件90的底板部分91处。第一和第二凹口部分921和922(图10)形成在中间构件90的侧壁92中分别对应于电力模块40的第一连接器45和控制板30的第二连接器39的部分。形成在底板部分 91和第一凹口部分921之间的侧壁92的一部分是用于阻挡外来材料通过第一连接器45和电机外罩11之间的间隙进入控制器的第一保护壁96。同样，形成在底板部分91和第二凹口部分922之间的侧壁92的一部分是用于防止外来材料通过第二连接器39和电机外罩11 之间的间隙进入控制器的第二保护壁97。四对爪形部分98形成在中间构件90的侧壁92的上端，四对爪形部分98中的每一个均在中间构件90的轴向方向上向上延伸。在图8-10中，每个爪形部分98被表示为处于在中间构件90的圆周方向上弯曲的状态，从而将散热器80牢固地固定到中间构件90。如图11-14所示，爪形部分98形成在对应于散热器80的相应的凸块89的位置。 如上所述，每个爪形部分98均在圆周方向上弯曲，从而使每个凸块89被保持在中间构件90 的侧壁92的上端和爪形部分98的这种弯曲部分之间。结果，散热器80被固定到中间构件 90。将说明电机、中间构件90和控制器的组装过程。首先，中间构件90的第二筒形部分93被插入到电机外罩11的第一筒形部分131 中。之后，中间构件90的底板部分91通过螺杆(或螺栓)99被固定到电机外罩11的轴向端板13。在通过螺杆(或螺栓)99进行紧固的过程中可能产生的任何外来金属材料将从电机外罩11的内部去除。之后，电机外罩11以及中间构件90被加热以便被热膨胀。定子15被插入到电机外罩11的筒形壁部分12中，从而使定子15通过收缩配合被牢固地固定到电机外罩11。转子21被牢固地固定到旋转轴25并被插入到定子15的内部空间中。旋转轴25 的上端被组装到轴承26，所述轴承26附连到电机外罩11的第一筒形部分131的内周缘表面。当框架端板14被固定到电机外罩11时，旋转轴25的另一端被组装到附连到框架端板 14的轴承27。之后，散热器80被组装到中间构件90，电力模块40和控制板30被固定到所述散热器80。当散热器80被组装到中间构件90时，散热器80的下部被插入到中间构件90中， 从而使散热器80的外周缘表面与中间构件90的筒形侧壁92的内周缘表面接触并使散热器80的凸块89与中间构件90的筒形侧壁92的上端接触。中间构件90的每对爪形部分 98均被插入到形成在散热器80的相邻凸块89之间的相应的空间中。之后，每个爪形部分均在圆周方向上弯曲，从而将散热器80牢固地连接到中间构件90。之后，定子线圈18的连接引线19通过焊接或熔接工艺被连接到电力模块40的相应的端子78，所述连接引线19通过中间构件90的狭缝部分95向着散热器80向上延伸。最终，壳体构件(未示出)被附连到散热器80。壳体构件可以形成为杯状。杯状壳体构件的筒形壁的下端接触中间构件90的筒形侧壁92的上端。电机装置10的组装过程由此完成。根据本实施例，电机外罩11和散热器80通过具有底部的筒形形状的中间构件90 相互连接。中间构件90的侧壁92的外径被制作成几乎等于电机外罩11的筒形壁部分12 的外径。因此，可以将控制器(包括散热器80、电力模块40等)布置在电机外罩11的一个轴向侧上不大于电机外罩11的径向方向上的尺寸的空间内。换句话说，控制器可以被布置在小于电机外罩11的外径的范围内的空间中。结果，可以有效地使用以上空间来形成电力模块40。因此，可以增大用于接线板70-75的空间，从而提高热辐射性能，并且由此提高电力模块40的设计灵活性。可以进一步增大电机装置的输出。根据本实施例，中间构件90的第二筒形部分93的外周缘表面接触电机外罩11的第一筒形部分131的内周缘表面。此外，散热器80的外周缘表面接触中间构件90的筒形侧壁92的内周缘表面。根据以上结构，中间构件90被同轴地固定到电机外罩11并且散热器80被同轴地固定到中间构件90。因此，可以抑制位置传感器35(其被安装在固定到散热器80的控制板30上)和附连到旋转轴25的上端的永久磁体29之间在径向方向上的位移，所述旋转轴25由电机外罩11可旋转地支撑。因此，可以提高位置传感器35的检测准确度。根据本实施例，中间构件90通过螺杆(或螺栓)99固定到电机外罩11并且任何外来材料在定子15和转子21被组装到电机外罩11中之前被从电机外罩11的内部去除。 因此，可以抑制外来材料可能进入电机外罩11中和由此可能不利地影响定子15以及转子 21的操作的情况。根据本实施例，中间构件90由与电机外罩11相同的材料制成。因此，可以通过收缩配合将定子15固定到电机外罩11。因此，制造过程可以被简化。中间构件90和电机外罩11不必总是由相同材料制成，而是可以由热膨胀系数相互接近的材料制成。根据本实施例，侧壁92的爪形部分98在圆周方向上弯曲以保持散热器80相应的凸块89。因此，散热器80能够以简单的结构连接到中间构件90。
(第二实施例)图16-23中示出了根据本发明的第二实施例的电机装置。在第二实施例中使用与第一实施例相同的参考标记以表示相同或类似的元件和/或部分，从而省略对其的说明。 在图16中，电机的定子、转子等以及电力模块和用于控制器的控制板为了简化的目的被省略。根据第二实施例，多个(4个)壁厚度部分112形成在中间构件110的底板部分 111处，从而使每个壁厚度部分122向着散热器120(在图16中的向上方向上)凸出。螺孔 113在电机装置的轴向方向上形成在每个壁厚度部分112中。多个(4个)腿部121形成在散热器120中，从而使腿部121的每个下端接触中间构件Iio相应的壁厚度部分112的上端。多个(4个)通孔122在对应于中间构件110相应的螺孔113的部分处形成在散热器120中。每个通孔122在轴向方向上形成在相应的腿部121中。根据第二实施例的组装过程，散热器120的腿部121与中间构件110的壁厚度部分112接触。之后，螺栓114被插入到相应的通孔122中并且被螺纹连接到螺孔113中，从而使散热器120被牢固地固定到中间构件110。根据第二实施例，用于将散热器120固定到中间构件110的螺栓114被填充在散热器120中。由于不必在控制器中为将螺栓固定到中间构件110的处理保持空间，因此可以为容纳电力模块40保持更大的空间。因此，可以增大用于接线板70-75的空间以提高热辐射性能，并且由此提高电力模块40的设计灵活性。可以进一步增大电机装置的输出。根据第二实施例，散热器120的腿部121与中间构件110的壁厚度部分112接触。 因此，可以将位置传感器35 (其被安装在固定到散热器120的控制板30上)和磁体29 (其被附连到由电机外罩11支撑的旋转轴25的上端)之间在轴向方向上的距离保持为恒定值。因此，可以提高位置传感器35的检测准确度。(第三实施例)图24示出了根据本发明的第三实施例的电机装置。根据第三实施例，第三筒形部分133形成在第二筒形部分132的内部中，所述第二筒形部分132形成在中间构件130的底板部分91处，其中第三筒形部分133的外径小于第二筒形部分132的外径。对应于第二筒形部分132的第一筒形部分134和对应于第三筒形部分133的第四筒形部分135同样形成在电机外罩11的轴向端板13处。第三筒形部分133的外筒形表面被螺纹连接到第四筒形部分135的内筒形表面中。根据第三实施例，中间构件130的第二筒形部分132通过压制配合方法被固定到电机外罩11的第一筒形部分134，从而使中间构件130被同轴地固定到电机外罩11。由于第三筒形部分133被螺纹连接到第四筒形部分135中，因而中间构件130能够以简单的结构固定到电机外罩11。(第四实施例)图25中示出了根据本发明的第四实施例的电机装置。根据第四实施例，凹入部分81形成在散热器80的转角处。凸出部分923形成在中间构件90的筒形侧壁92的内表面处，从而使每个凸出部分923部分地凸出到相应的凹入部分81中。
根据第四实施例的制造和组装过程，散热器80被组装到中间构件90。此时，凸出部分923还未形成。在散热器80被组装到中间构件90后，侧壁92对应于相应的凹入部分 81的部分在径向向内的方向上被压制以形成凸出部分923。结果，每个凸出部分923啮合相应的凹入部分81，从而使散热器80被牢固地固定到中间构件90。如上所述，散热器80能够以简单的结构被固定到中间构件。(第五实施例)图26中示出了根据本发明的第五实施例的电机装置。根据第五实施例，散热器80具有在径向方向的两侧处的一对平坦表面部分83。中间构件90的侧壁92形成为具有一对平坦壁部分92a的形状，从而使每个平坦表面部分83 与相应的平坦壁部分92a接触。根据第五实施例的组装过程，散热器80被组装到中间构件90，从而使每个平坦表面部分83与中间构件90的对应的平坦壁部分92a接触。之后，螺杆(或螺栓)84自中间构件90的外部螺纹连接到形成在散热器80中的相应的螺孔中。根据本实施例，螺杆(或螺栓)84的螺杆头以及散热器80均被布置在不大于电机外罩11在径向方向上的尺寸的空间中。(第六实施例)图27示出了根据本发明的第六实施例的电机装置。根据第六实施例，多个狭缝部分924形成在中间构件90的侧壁92中。多个螺杆 (或螺栓)85自中间构件90的外部螺纹连接到相应的狭缝部分924处的散热器80中，从而使散热器80被牢固地固定到中间构件90。(第七实施例)图28示出了根据本发明的第七实施例的电机装置。在图28中，用于电机的定子、 转子等以及电力模块和用于控制器的控制板为了简化的目的被省略。根据第七实施例，散热器140被直接固定到电机外罩11的轴向端板13。螺纹部分136形成在电机外罩11的轴向端板13中。螺纹部分136自轴向端板13延伸到电机外罩11的内部。通孔141轴向形成在散热器140中对应于螺纹部分136的位置。螺栓142自与电机外罩11相对的散热器140的上侧插入到通孔141中。螺栓142 被螺纹连接到螺纹部分136中，从而使散热器140被牢固地固定到电机外罩11。夹持器板150被设置在轴向端板13和定子15之间的电机外罩11中。夹持器板 150由例如树脂制成并且通过棘爪部分151被固定到定子15的外周缘部分。具有底部的筒形形状的托盘部分152形成在夹持器板150中以便容纳和保持可能在例如组装过程中产生的外来材料。托盘部分152位于螺纹部分136的下面，并且托盘部分152的内径大于螺纹部分136的外径以覆盖螺纹部分136的外壁。当定子15被固定到电机外罩11时，螺纹部分136的下端被插入到托盘部分152中以在它们之间形成迷宫结构。 粘性物质153被施加到托盘部分152。导引部分154形成在夹持器板150中从而引导连接引线19，所述连接引线19自定子线圈18向着散热器140的侧面伸出。根据本实施例，在散热器140通过螺栓142固定到电机外罩11时产生的外来材料被托盘部分152捕捉。在托盘部分152中捕捉的外来材料被粘附到粘性物质153。此外，通过迷宫结构抑制外来材料的逃出。结果，可以抑制外来材料可能进入到定子15和转子21之间的空间中和由此可能不利地影响定子15以及转子21的操作的情况。此外，由于连接引线19通过夹持器板150的导引部分154定位，因此可以容易地完成连接引线19和电力模块40的端子78之间的连接处理。(第八实施例)图29和30中示出了根据本发明第八实施例的电机装置。根据第八实施例，在电机外罩11中未设置螺纹部分。而是，筒形支撑部分155形成在夹持器板150中并且螺母156 被支撑在支撑部分155中。螺栓143自与电机外罩11相对的散热器的上侧插入所述散热器的通孔中。螺栓 143被螺纹连接到螺母156中，从而使散热器140被牢固地固定到电机外罩11。螺母156 与形成在电机外罩11的轴向端板13中的爪形部分137啮合，从而使螺母156同样避免被旋转。根据本实施例，由于在电机外罩11中未设置螺纹部分136，因此可以降低制造成本。当在将螺栓143螺纹连接到螺母156的过程中产生任何外来材料时，这些材料被支撑部分155捕捉。结果，可以抑制外来材料可能进入定子15和转子21之间的空间和由此可能不利地影响定子15和转子21的操作的情况。(第九实施例)图31示出了根据本发明的第九实施例的电机装置。根据第九实施例，螺纹部分 144形成在位于电机外罩11 一侧上的散热器140中。当螺栓145插入到螺纹部分144中并自电机外罩11的内侧螺纹连接到所述螺纹部分144时，散热器140被牢固地固定到电机外罩11。夹持器板160被设置在电机外罩11中，从而使所述夹持器板160防止螺栓145落入电机外罩11中。根据本实施例，不必在散热器140中为螺纹连接螺栓145的过程提供空间。因此， 可以为容纳电力模块40保持更大的空间。结果，可以提高电力模块40的设计灵活性并增大电机装置的输出。(其他实施例)在以上实施例中，本发明被应用于用于电动转向装置的无刷电机。除了电动转向装置外，本发明还可以被应用于各种类型的电机装置。本发明还可以被应用于其中转子线圈缠绕在转子上的有刷型电机。在以上实施例中，两组逆变器电路由12个功率晶体管形成并且电机由两个控制系统操作。所述电机可以由一个或三个控制系统(或多于三个控制系统)操作。在以上实施例中，多个功率晶体管和接线板被布置在相同的平面上并且电力模块由模制的树脂形成，并且电力模块与散热器平行地水平布置。功率晶体管和接线板可以被分别用树脂模制并且这种用树脂模制的功率晶体管可以垂直布置在散热器的侧面。如上所述，本发明不应该被限制为以上实施例，而是除了多个实施例的组合以外， 本发明还可以在不背离本发明的精神的情况下以各种方式被修改。
权利要求
1.一种电机装置，包括电机外罩(11)，其具有筒形壁部(12)和轴向端板(13)，所述轴向端板(13)自所述筒形壁部(12)的一个轴向端部在径向且向内的方向上延伸；定子(15)，其固定到所述电机外罩(11)的内周缘表面；转子(21)，其可被旋转地支撑在所述电机外罩(11)中，从而使所述转子(21)在所述定子(15)中旋转；电力模块(40)，其被设置在所述电机外罩(11)的外部在所述转子(21)的旋转轴(25) 的一个轴向端部处，用以将驱动电流提供到缠绕在所述定子(15)和/或所述转子(21)上的线圈(18)；散热器(80，120)，其被设置在所述电机外罩(11)的外部，所述电力模块(40)被固定到所述散热器(80，120)，从而使在所述电力模块(40)处生成的热量被所述散热器(80，120) 吸收；以及中间构件(90，110，130)，其被设置在所述电机外罩(11)和所述散热器(80，120)之间，其中所述中间构件(90，110，130)具有固定到所述电机外罩(11)的所述轴向端板(13) 的底板部分(91，111)和在与所述电机外罩(11)相对的方向上自所述底板部分(91，111) 轴向延伸的侧壁(92)，所述侧壁(92)的上端接触所述散热器(80，120)，并且所述中间构件(90，110，130)被布置在不大于所述电机外罩(11)在其径向方向上的尺寸的空间中。
2.根据权利要求1所述的电机装置，还包括所述旋转轴(25)，其被固定到所述转子(21)并且在所述轴向端板(13)处被可旋转地支撑；永久磁体(29)，其被附连到位于所述散热器(80，120) —侧上的所述旋转轴(25)的轴向端部；控制板(30)，其被固定到位于所述永久磁体(29)的一侧上的所述散热器(80，120)；以及位置传感器(35)，其被安装在所述控制板(30)上并根据由所述永久磁体(29)生成的磁场的方向生成输出信号，其中所述电机外罩(11)的轴向端板(13)具有在所述转子(21)的轴向方向上延伸的第一筒形部分(131，134)，所述中间构件(90)的底板部分(91)具有第二筒形部分(93，132)，所述第二筒形部分 (93，132)形成在对应于所述第一筒形部分(131，134)的位置处并且在所述轴向方向上延伸，并且所述散热器(80，120)的外周缘表面与所述中间构件(90)的侧壁(92)的内周缘表面接触，从而使所述位置传感器(35)被布置在关于所述永久磁体(29)的预定位置。
3.根据权利要求1或2所述的电机装置，其中所述电力模块(40)具有第一连接器(45)，从外部电源(5)提供电流到所述第一连接器 (45)，并且所述中间构件(90)具有自所述底板部分(91)轴向延伸的第一保护壁(96)，用以封闭所述电机外罩(11)和所述第一连接器(45)之间的空间。
4.根据权利要求1或2所述的电机装置，其中所述控制板(30)具有第二连接器(39)，从所述电机装置的外部提供信号到所述第二连接器(39)，并且所述中间构件(90)具有自所述底板部分(91)轴向延伸的第二保护壁(97)，用以封闭所述电机外罩(11)和所述第二连接器(39)之间的空间。
5.根据权利要求1或2所述的电机装置，其中所述中间构件(90)由热膨胀系数接近用于所述电机外罩(11)的材料的热膨胀系数的材料制成。
6.根据权利要求1或2所述的电机装置，其中所述散热器(80)在其外周缘表面处具有多个凸块(89)，每个凸块(89)在径向向外的方向上凸出并且与所述中间构件(90)的侧壁(92)的上端接触，所述中间构件(90)具有多个爪形部分(98)，所述爪形部分(98)位于对应于相应的凸块(89)的位置，每个所述爪形部分(98)自所述中间构件(90)的侧壁(92)的上端轴向延伸，并且每个所述爪形部分(98)在圆周方向上弯曲，从而使所述散热器(80)被牢固地固定到所述中间构件(90)。
7.根据权利要求1或2所述的电机装置，其中所述中间构件(110)具有在所述底面板(111)处沿轴向方向延伸的螺孔(113)，所述散热器(120)具有在轴向方向上延伸的通孔(122)，所述通孔(122)位于对应于所述螺孔(113)的位置，并且螺栓(114)被插入所述通孔(122)并且固定到所述螺孔(113)，从而使所述散热器 (120)被牢固地固定到所述中间构件(110)。
8.根据权利要求7所述的电机装置，其中所述散热器(120)具有腿部(121)，所述腿部(121)的轴向前端与所述底板部分(111) 接触，从而使所述散热器(120)和所述中间构件(111)之间的轴向距离被设定为预定值。
9.根据权利要求1或2所述的电机装置，其中所述散热器(80)在其外壁处具有凹入部分(81)，并且所述中间构件(90)的侧壁(92)在对应于所述凹入部分(81)的位置处具有凸出部分 (923)，从而使所述侧壁的内表面的一部分凸出到所述凹入部分(81)中。
10.根据权利要求1或2所述的电机装置，其中所述散热器(80)在其径向方向上的两侧处具有平坦表面部分(83)，并且所述中间构件(90)的侧壁(92)具有一对平坦壁部分(92a)，从而使每个所述平坦壁部分(92a)与所述散热器(80)的相应的平坦表面部分(83)接触。
11.根据权利要求1或2所述的电机装置，还包括夹持器板(150)，其被设置在所述电机外罩(11)中所述轴向端板(13)和所述定子 (15)之间或所述轴向端板(13)和所述转子(21)之间，其中所述夹持器板(150)防止在所述中间构件(90)被连接到所述电机外罩(11)时产生的任何外来材料进入到所述定子(15)或所述转子(21)的内部。
12.一种电机装置，包括电机外罩(11)，其具有筒形壁部(12)和轴向端板(13)，所述轴向端板(13)自所述筒形壁部(12)的一个轴向端部在径向向内方向上延伸；定子(15)，其被固定到所述电机外罩(11)的内周缘表面；转子(21)，其被可旋转地支撑在所述电机外罩(11)中，从而使所述转子(21)在所述定子(15)中旋转；电力模块(40)，其被设置在所述电机外罩(11)的外部在所述转子(21)的旋转轴(25) 的一个轴向端部处，用以将驱动电流提供到缠绕在所述定子(15)和/或所述转子(21)上的线圈(18)；散热器(80，120)，其被设置在所述电机外罩(11)的外部，所述电力模块(40)被固定到所述散热器(140)，从而使在所述电力模块(40)处生成的热量被所述散热器(140)吸收； 固定装置(136，141，142，143，155，156)，其用于将所述散热器(140)固定到所述电机外罩(11)的所述轴向端板(13)；以及夹持器板(150，160)，其被设置在所述电机外罩(11)中所述轴向端板(13)和所述定子 (15)之间或所述轴向端板(13)和所述转子(21)之间，其中所述夹持器板(150，160)防止在所述散热器(140)通过所述固定装置(136，141， 142，143，155，156)固定到所述电机外罩(11)时产生的任何外来材料进入到所述定子(15) 或所述转子(21)的内部。
13.根据权利要求12所述的电机装置， 其中所述固定装置包括螺纹部分(136)，其形成在所述电机外罩(11)的所述轴向端板(13)中并且从所述轴向端板(13)延伸到所述电机外罩(11)的内部中；以及螺栓(142)，其被插入形成在所述散热器(140)中的通孔(141)并且被固定到所述螺纹部分(136)，并且其中所述夹持器板(150)具有筒形形状的托盘部分(152)，所述托盘部分(152)具有用于覆盖所述螺纹部分(136)的端部的底部，从而接收并保持所述外来材料。
14.根据权利要求13所述的电机装置，其中粘性物质(153)被施加到所述托盘部分(152)。
15.根据权利要求12所述的电机装置， 其中所述固定装置包括螺母(156)，其被设置在所述电机外罩(11)中；以及螺栓(143)，其被插入形成在所述散热器(140)中的通孔并被固定到所述螺母(156)，并且其中所述夹持器板(150)具有用于支撑所述螺母(156)的支撑部分(155)。
16.根据权利要求12所述的电机装置， 其中所述固定装置包括螺孔(144)，其在所述电机外罩(11)的一侧上被形成在所述散热器(140)中；以及螺栓(145)，其自所述电机外罩(11)的内部插入并且被固定到所述螺孔(144)。
17.根据权利要求12-16中的一项所述的电机装置，其中所述夹持器板(150，160)具有用于引导连接引线(19)的导引部分(154)，所述连接引线(19)将所述线圈(18)连接到所述电力模块(40)。
全文摘要
本发明涉及电机装置。用于将驱动电流提供到缠绕在电机的定子(15)上的线圈的电力模块(40)以及用于吸收在电力模块(40)处生成的热量的散热器被设置在电机外罩(11)的轴向外部。中间构件(90)被设置在电机外罩(11)和散热器(80)之间。中间构件(90)具有固定到电机外罩(11)的轴向端板(13)的底板部分和自底板部分(91)轴向延伸的筒形侧壁(92)。散热器(80)的外周缘表面与筒形侧壁(92)的内周缘表面接触，从而使固定到散热器(80)的电力模块(40)被布置在小于电机外罩(11)的外径的范围内的空间中。
文档编号H02K9/00GK102223045SQ20111009636
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月14日 优先权日2010年4月16日
发明者今井博史, 山崎雅志, 河合胜儿 申请人:株式会社电装