一种高可靠性一体化防水EPS电机的制作方法

本实用新型涉及一种高可靠性一体化防水EPS电机。

背景技术：

随着现代传统汽车、新能源汽车以及智能无人驾驶汽车的发展需求，人们对助力转向系统提出了更加严格的要求。电动助力转向系统（EPS）由电机提供相应的助力，相比传统的液压助力转向系统（HPS）和电动液压助力转向系统（EHPS）而言，很大程度上减少了系统的能源消耗，具有较强的抗干扰性、安全性和操纵稳定性，电机作为核心部件其性能的好坏决定整个EPS系统的性能表现。但目前的EPS电机在使用时暴露出如下结构缺点：

传统的EPS系统中ECU控制板和电机是分开设计的，相互之间线路连接部分缺乏可靠的封闭防水设计，因此在具有涉水和粉尘的环境中工作时，当壳体外部温度急剧变化会引起内部压强改变，造成凝露现象和呼吸效应，使电机或控制板腔体内积水或粉尘进入，影响运行可靠性甚至系统失效。

此外，从配置角度方面来看目前的EPS电机还存在下面的缺陷：

1）EPS电机装配时，一般情况下定子与转子d轴的相对位置是随机的，ECU控制板与电机配试时每台均需确定初始位置角度，增加了工作量并降低了批产效率，同时由于电机与ECU控制板是一对一确定的初始位置角度，互换性较差。

2）ECU控制板由于设计在电机外壳外侧，需要通过位置信号连接线与电机内侧的位置检测传感器连接，系统结构复杂、体积大、装配繁琐，可靠性降低。

因此，本领域技术人员亟需提供一种高可靠性一体化防水EPS电机，具备紧凑的结构，能提高EPS系统的功率密度、运行可靠性以及电机整体在恶劣环境下的耐受能力，具有高的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型目的是：提供一种高可靠性一体化防水EPS电机，其结构紧凑，能够提高EPS系统的功率密度、运行可靠性以及电机整体在恶劣环境下的耐受能力，使用寿命得到延长。

本实用新型的技术方案是：一种高可靠性一体化防水EPS电机，包括机壳、电机本体和ECU控制板，机壳前端固定端盖，电机本体设于机壳内，电机本体包括定、转子，定子固定在机壳内，而转子包括两端藉由轴承安装在机壳和端盖上的转轴、固定在转轴上的转子铁芯和均匀分布在转子铁芯外周表面的若干转子永磁磁极；其特征在于机壳的后端外部成型有凹腔，凹腔上固定后盖板形成封闭腔，ECU控制板设于该封闭腔内并通过穿透凹腔壁的连接导体与定子的UVW三相绕组接线端相连；同时凹腔壁上设有防水透气阀和与ECU控制板相连用于其对外电气连接的防水电连接器。

进一步的，本实用新型中所述转轴一端穿过机壳伸入所述封闭腔内，转轴上固定有用于确立电机初始位置角度的初始位置检测磁体，而ECU控制板上设有与该初始位置检测磁体配合以检测电机初始位置角度的位置检测传感器，所述转子永磁磁极与初始位置检测磁体通过同步充磁以确保电机的初始位置角度不变。

上述同步充磁是指现有技术中采用分别与转子永磁磁极和初始位置检测磁体的极数相同的两组不同的充磁线圈，通过固定两组充磁线圈之间充磁角度的相对位置不变，并根据转子铁芯上某预设基准位置（可以是孔或其他标记物）对两个充磁线圈进行周向定位，再同时对转子永磁磁极和初始位置检测磁体进行整体充磁的工艺。其目的是使得初始位置检测磁体的N极或S极始终与转子永磁磁极某固定位置点对齐，从而绑定确立电机的一个不变的初始位置角度，这样当采用ECU控制板和位置检测传感器检测时，能够通过程序设定记忆固化这一初始位置角度，之后无论如何更换ECU控制板都能检测到同样的初始位置角度，无需重新调试，大大提高了系统ECU控制板的互换性。

更进一步的，本实用新型中所述初始位置检测磁体采用直径Φ6的高磁性能永磁体，所述位置检测传感器采用磁阻式传感器，两者之间间隔1.2mm的轴向磁感应距离。通过实验验证上述选择和距离设计能够获得最佳的检测灵敏度和检测精度。

进一步的，本实用新型中所述后盖板和凹腔之间设有盖板密封圈，而所述端盖与机壳之间设有端盖密封圈，以进一步确保整个机壳（包含凹腔）两端的密封性。

进一步的，本实用新型中所述端盖上设有供转轴伸出的轴孔，该轴孔内设有套设在转轴上的油封。

更进一步的，本实用新型中所述油封采用带自紧弹簧的双唇结构油封，从而进一步确保端盖与转轴之间的密封性。

进一步的，本实用新型中所述定子的UVW三相绕组接线端分别藉由三根铜排与ECU控制板焊接或通过电接插件插接相连，凹腔壁上开有供三根铜排穿入的开孔。铜排的应用一方面可以提高连接线路的架构稳定性，另一方面也能进一步提高连接线路的防水防尘性能。

进一步的，本实用新型中所述防水透气阀采用螺纹式外壳并配有硅制密封环和防水透气膜，用于防水并保持封闭腔和机壳内腔的内外压力均衡。

进一步的，本实用新型中所述ECU控制板与所述转轴相垂直布置，确保机壳结构的紧凑性，不会增加额外的轴向尺寸。

本实用新型的优点是：

1. 本实用新型在电机原本的机壳后端设置凹腔和盖板以封闭容纳ECU控制板，并使得ECU控制板与电机本体在机壳内部完成电连接，从结构上将ECU控制板与机壳绑定设计在一起，相比现有技术，简化了结构，缩减了体积，使得电机整体结构更加紧凑。

2. 本实用新型通过防水透气阀和防水电连接器的设计，以及端盖及后盖板上的密封圈设计和转轴与端盖之间的双唇结构油封设计，有效隔绝了水或粉尘进入机壳及后端封闭腔内，并保持机壳和封闭腔内外压力均衡，提高了电机运行可靠性以及电机整体在恶劣环境下的耐受能力，使用寿命得到延长。

3．本实用新型中的转子永磁磁极与初始位置检测磁体采用同步充磁使得初始位置检测磁体的N极或S极始终与转子永磁磁极某固定位置点对齐，从而绑定确立电机的一个不变的初始位置角度，这样当采用ECU控制板和位置检测传感器检测时，能够通过程序设定记忆固化这一初始位置角度，之后无论如何更换ECU控制板都能检测到同样的初始位置角度，无需重新调试，大大提高了系统ECU控制板的互换性。

4. 本实用新型中将电机本体与ECU控制板布置在同一设计后的机壳内，减小了EPS系统体积，提高了EPS系统的功率密度；并且由于将位置检测传感器直接设置在ECU控制板上，取消了常规技术中的位置信号连接线，简化了配置结构，进一步提高了系统运行稳定性和可靠性。因此本实用新型特别适用于现代传统汽车、新能源汽车和智能无人驾驶汽车要求具有高可靠性、高功率密度及高防护等级的助力转向系统。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的主结构剖视图。

其中：1、ECU控制板；2、防水透气阀；3、防水电连接器；4、机壳；5、端盖密封圈；6、端盖；7、定子；8、油封；9、转轴；10、转子铁芯；11、转子永磁磁极；12、转子；13、铜排；14、盖板密封圈；15、初始位置检测磁体；16、位置检测传感器；17、轴承；18、后盖板。

具体实施方式

实施例：结合图1所示对本实用新型提供的这种高可靠性一体化防水EPS电机的一种具体实施方式进行说明如下：

同常规技术一样，其构成具有机壳4、电机本体和ECU控制板1，机壳4前端通过螺栓固定端盖6，电机本体设于机壳4内。本实施例中电机本体为外定子内转子结构，其中定子7固定在机壳4内壁上，而转子12包括两端藉由轴承17（右侧轴承图中未标出）安装在机壳4和端盖6上的转轴9、固定在转轴9上的转子铁芯10和均匀分布在转子铁芯10外周表面的若干转子永磁磁极11。本实用新型的核心改进在于机壳4的后端外部成型有凹腔，凹腔上通过螺栓固定有后盖板18从而形成封闭腔，ECU控制板1纵向固定于该封闭腔内，并且与所述转轴9相垂直布置，具体见图1所示。本实施例中凹腔内壁成型凸筋卡固ECU控制板1，再通过绝缘螺丝将ECU控制板1锁紧定位在凹腔内壁上。所述定子7的UVW三相绕组接线端分别藉由三根铜排13与ECU控制板1焊接相连，凹腔壁上开有供三根铜排13穿入的开孔。同时凹腔壁上设有防水透气阀2和与ECU控制板1相连用于其对外电气连接的防水电连接器3。

依旧结合图1所示，本实施例中所述转轴9左端穿过机壳4伸入所述封闭腔内，转轴9上固定有用于确立电机初始位置角度的初始位置检测磁体15，而ECU控制板1上直接设有与该初始位置检测磁体15配合以检测电机初始位置角度的位置检测传感器16，所述转子永磁磁极11与初始位置检测磁体15通过同步充磁以确保电机的初始位置角度不变。

本实施例中所述初始位置检测磁体15采用直径Φ6的高磁性能永磁体，所述位置检测传感器16采用磁阻式传感器，两者之间间隔1.2mm的轴向磁感应距离。

同步充磁目的就是使得初始位置检测磁体15的N极或S极始终与转子永磁磁极11某固定位置点对齐，从而绑定确立电机的一个不变的初始位置角度，这样当采用ECU控制板1和位置检测传感器16检测时，能够通过程序设定记忆固化这一初始位置角度，之后无论如何更换ECU控制板1都能检测到同样的初始位置角度，无需重新调试，大大提高了系统ECU控制板1的互换性。

本实施例中所述后盖板18和凹腔之间设有盖板密封圈14，而所述端盖6与机壳4之间设有端盖密封圈5。

本实施例中所述端盖6上设有供转轴9伸出的轴孔，该轴孔内侧安装轴承（图中未标号），而轴承的外侧位置则设置套设在转轴9上的油封8，油封8采用带自紧弹簧的双唇结构油封。

本实施例中所述防水透气阀2采用螺纹式外壳并配有硅制密封环和防水透气膜，用于防水并保持封闭腔和机壳4内腔的内外压力均衡。

当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。