CN1808851B - 电动动力转向用电动机及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够容易节省线圈的连线空间的小型化电动动力转向用电动机及其制造方法。组装在定子铁心中的多相定子线圈(114)，在定子线圈(114)的线圈终端部，通过连线环(CR(UV)、CR(VW)、CR(UW))与各相连线。接收来自外部的供电的母线(117)，层叠在连线环(CR)上，与连线环(CR)电连接。

Description

电动动力转向用电动机及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电动动力转向用电动机及其制造方法，特别是一种具有多相定子线圈的电动机中具有理想的每一个相以及相间连线部的电动动力转向用电动机及其制造方法。
背景技术
现有的电动机，将每一相线圈导体之间连接起来，构成多相定子线圈，在每一相中将定子线圈与动力配线电连接起来，将动力配线引出到电动机的外部。
另外，现在的电动机，例如特开2003-134724号公报所述，在每一相中将线圈导体通过平板导体相连接，构成多相定子线圈，并将平板导体引出到电动机的外部。
【专利文献1】特开2003-134724号公报。
如上所构成的电动机中，连线部增大，为了构成连线部需要较大的空间。所以，例如电动动力转向装置等中所使用的小型电动机这样的安装空间受到限制的电动机中，在使用上述连线构造的情况下，无法避免大型化，从而使得电动机的尺寸无法容纳在所限制的安装空间内。
另外，在使用特开2003-134724号公报中所记载的平板导体的方式中，导体引出到电动机外部的部分，成为线圈与平板导体接合时的障碍，使得组装性能恶化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过节省线圈的连线空间而能够容易地小型化的电动动力转向用电动机及其制造方法。
本发明的最具代表性的特征在于，将连线部件由连接各相的第1配线部件和接收来自外部的电能的第2配线部件构成，将其在电动机轴向层叠并电连接。
另外，本发明的最具代表性的特征在于，通过在定子铁心中组装定子线圈的第1工序、在从所组装的上述定子铁心的轴向端部向轴向突出的上述定子线圈的线圈终端部中，通过第1配线部件连接上述定子线圈的每一相的第2工序、以及将从外部接收供电的第2配线部件层叠在第1配线部件中，与上述第1配线部件电连接的第3工序，来制造电动动力转向用电动机。
通过本发明，能够让电动机的连线部小型化，并能够容易地进行连线作业。
附图说明
图1为说明基于本发明的一实施例的电动动力转向用电动机的构成的横剖视图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为说明AC电动机的的极数P与槽数S之间的关系的说明图。
图4为说明基于本发明的一实施例的电动动力转向用电动机中的齿槽转矩的实测值的说明图。
图5为说明基于本发明的一实施例的电动动力转向用电动机中的定子线圈的连线图。
图6为说明基于本发明的一实施例的电动动力转向用电动机中的定子线圈的连线状态的侧视图。
图7为说明本实施例的电动动力转向用电动机中使用的连线环的结构的立体图。
图8为说明本实施例的电动动力转向用电动机中所使用的连线环与电极夹的关系的分解立体图。
图9(A)为说明本实施例的电动动力转向用电动机中所使用的母线中的导体构成的立体图。(B)为说明本实施例的电动动力转向用电动机中所使用的母线的结构的立体图。
图10为说明本实施例的电动动力转向用电动机中的定子线圈与连线环以及母线的位置关系的分解立体图。
图11为图1的A-A处箭头方向视图。
图12为说明使用本实施例的电动动力转向用电动机的电动动力转向装置的构成的系统结构图。
图13为说明控制本实施例的电动动力转向用电动机的控制装置的构成的功能方框图。
图14为说明控制本实施例的电动动力转向用电动机的控制装置的构造的分解立体图。
图15为说明本发明的一实施例的电动动力转向用电动机进行控制的控制装置的电路结构的电路图。
图16为说明控制本实施例的电动动力转向用电动机的控制装置的构造的立体图。
图中：100-电动动力转向用电动机，110-定子，112-定子铁心，112T-齿极，112B-后铁心，114-定子线圈，116、CR-连线环，117、BB-母线，130-转子，132-转子铁心，134-磁铁，136-磁铁罩，138-轴，150-磁轭，162-电缆，163-端子，164-索环，CU-铆接部，CT-突出部，GR-沟部，H-电极夹，MR-树脂，T-线圈终端部，TA、TB一端部。
具体实施方式
本发明的相关电动动力转向用电动机的最具代表性的实施方式如下所述。
也即，是一种被多相交流电所驱动，输出掌舵用转矩的电动动力转向用电动机，具有框架、固定在该框架中的定子、以及介有空隙与该定子相面对配置的转子；定子具有定子铁心与组装在该定子铁心上的多相定子线圈；定子铁心通过将分割过的多个铁心板结合起来而形成，由环状的后铁心部，与从该后铁心部向径向突出的多个齿极铁心部构成，齿极铁心的相邻齿极铁心部之间形成有槽部，定子线圈容纳在槽部中，定子线圈之间通过第1配线部件相连接，由第2配线部件引出到外部，第1配线部件与第2配线部件在电动机轴向上层叠；转子具有转子铁心，与固定在该转子铁心的外周表面的多个磁铁，在转子铁心中组装有转子线圈的状态下，通过铸模材料将转子铁心与转子线圈铸模成形起来。
本发明的相关电动动力转向用电动机的制造方法的最具代表性的实施方式如下所述。
也即，是一种被多相交流电所驱动，输出掌舵用转矩的电动动力转向用电动机的制造方法，经过：在定子铁心中组装定子线圈的第1工序，之后，将从所组装的定子铁心的轴向端部向轴向突出的定子线圈的线圈终端部，与设置在定子铁心的电动机轴向线圈终端部侧的第1配线部件电连接起来的第2工序，之后，电连接设置在电动机轴向线圈终端部侧的第2配线部件的第3工序，制造连线部采用层叠构造的电动动力转向用电动机。
下面对照图1～图16，对基于本发明的一实施例的电动动力转向用电动机的构成以及动作进行说明。
首先对照图1以及图2，对本实施例的电动动力转向用电动机的构成进行说明。
图1为说明本实施例的电动动力转向用电动机的构成的横剖视图。图2为图1的A-A剖视图。图2(A)示出了全体剖视图，图2(B)示出了要部剖视图。
电动动力转向用电动机(以下称作“EPS电动机”)100，是一种具有定子110与可旋转地支持在该定子110的内侧的转子130的表面磁铁型同步电动机。EPS电动机100，由具有电池的车载电源，例如14V类电源(卷绕式铅蓄电池的输出电压为12V)，或24V类电源或42V类电源(电池的输出电压为36V)或48V类电源所供给的电进行驱动。
电动机110，具有通过层叠有硅钢板的磁体所形成的定子铁心112，以及保持在定子铁心112的槽内的定子线圈114。定子铁心112，如后面对照图2所述，由圆环状后铁心，以及与该后铁心分离而制作，之后机械固定在后铁心上的多个齿极构成。多个齿极中分别缠绕有定子线圈114。定子线圈以分布缠绕或集中缠绕方式进行缠绕。
如果定子线圈114为分布缠绕，则对于弱磁场控制非常优越，另外，对磁阻转矩的产生也很优越。作为EPS电动机来说，电动机的小型化与线圈阻抗的降低非常重要。通过让定子线圈114为集中缠绕，能够缩短定子线圈114的线圈终端部长度。通过这样，能够缩短EPS电动机100的旋转轴方向的长度。另外，由于能够缩短定子线圈114的线圈终端部的长度，因此能够减小定子线圈114的电阻，抑制电动机的温度上升。另外，由于能够降低线圈电阻，因此能够减小线圈的铜损。所以，能够让对电动机的输入能量中，铜损所消耗的比率较小，从而能够提高输出转矩比输入能量的效率。
EPS电动机，如上所述，由载置在车辆中的电源进行驱动。上述电源的输出电压较低的情况较多。在电源端子间构成逆变器的开关元件以及上述电动机、其他电流供给电路的连接机构，等价构成串联电路，上述电路中，各个电路构成元件的端子电压的合计变为上述电源的端子间电压，因此用来给电动机供电的电动机的端子电压降低。在该状态下，为了确保流入到电动机中的电流，将电动机的铜损抑制得较低非常重要。从这一点出发，由于载置在车辆中的电源很多为50v以下的低电压类，定子线圈114最好采用集中缠绕。特别是在使用12v类电源的情况下极为重要。
另外，在EPS电动机设置在驾驶杆附近的情况下，以及设置在齿条小齿轮的附近等情况下，均要求小型化。另外，小型化了的构造中需要固定定子线圈，让线圈作业较容易也很重要。与分布缠绕相比，集中缠绕的线圈作业、线圈的固定作业较容易。
定子线圈114的线圈终端部被铸模。EPS电动机希望将齿槽转矩等转矩变动控制得非常小，在定子部组装完成之后对定子内部再次进行切削加工。由于这样的机械加工，产生了切削粉。必须防止该切削粉进入定子线圈的线圈终端部，从而希望线圈终端部的铸模。线圈终端部是指，定子线圈114的多个部位中，从定子铁心112的轴向两端部向轴向突出的部位。另外，本实施例中，在覆盖定子线圈114的线圈终端部的铸模树脂，与框架150之间设有空隙，但也可以填充到与框架150、前法兰152F以及后法兰152R相接触的位置。这样一来，定子线圈114的发热，能够从线圈终端部经铸模树脂直接传递给框架150、前法兰152F以及后法兰152R，释放到外部，因此与经空气进行热传递的情况相比，能够降低定子线圈114的温度上升。
定子线圈114由U相、V相、W相这3相构成，分别由多个单位线圈构成。多个单位线圈如后面对照图3所述，3相的各个相通过设置在图示左侧的连线环116连线。连线环116与母线117电连接，母线117在电动机外部与电缆162相连接。
EPS电动机需要有较大的转矩。例如在车辆的行驶停止状态或接近行驶停止的运行状态下迅速旋转方向盘(方向盘)，为了克服掌舵车轮与地面之间的摩擦阻力，要求上述电动机提供较大的转矩。此时向定子线圈供给大电流。该电流因条件而不同，但有时为50A以上。还需要考虑70A或150A的情况。为了能够安全供给这样的大电流，另外还降低上述电流引起的发热，使用连线环116与母线117非常重要。通过经上述连线环116与母线117向定子线圈供电，能够减小连接电阻，还能够抑制铜损所引起的电压下降。通过这样，能够容易地供给大电流。另外，还具有让伴随着逆变器元件的动作的电流上升时间常数变小的效果。
定子铁心112与定子线圈114，通过树脂(具有电绝缘性的)铸模为一体，一体形成从而构成定子子组件。该一体成形的子组件，在压入到铝等金属所形成的圆筒状框架150的内侧固定起来的状态下，进行铸模成形。另外，一体成形的定子子组件，也可以在定子线圈114组装在定子铁心112中的状态下进行铸模成形，之后再压入到框架150内。
安装在机动车中的EPS被作用各种振动。另外，还被作用来自车轮的冲击。另外还在气温变化较大的状态下使用。需要考虑摄氏负40度的状态，另外，还需要考虑因温度上升而变成100度以上。另外，电动机中不能进水。为了在该条件下将定子固定在磁轭150上，最好在筒状框架的至少定子铁心的外周部中不设置螺丝孔以外的孔，将定子部(子组件)压入在圆筒金属中。另外，压入之后可以进一步从框架的外周部进行螺丝止动。最好是压入加止动。
转子130，具有层叠有硅钢板的磁体所构成的转子铁心132、通过粘合剂固定在该转子铁心132的表面的多个作为永久磁铁的磁铁134、以及由设置在磁铁134的外周的非磁体所构成的磁铁罩136。磁铁134是稀土类磁铁，例如由钕制成。定子铁心132固定在轴138上。转子铁心132的表面上通过粘合剂固定有多个磁铁134，同时，其外周侧被磁铁罩136所覆盖，通过这样来防止磁铁134的飞散。上述磁铁罩136由不锈钢(俗称SUS)构成，但也可以缠绕带子。不锈钢这种方法的制造较容易。如上所述的EPS电动机，适于保持振动以及热变化非常大，易破损的永久磁铁。另外如上所述，即使破损也能够防止飞散。
圆筒状框架150的一方端部，设有前法兰152F。框架150与前法兰152F之间通过螺栓B1固定起来。另外。框架150的另一方端部，压入有后法兰152R。前法兰152F以及后法兰152R中，分别安装有轴承154F、154R。通过这些轴承154F、154R，将轴138以及固定在该轴138上的定子110自由旋转地支持起来。
前法兰152F中形成有圆环状的突出部(或延伸部)。前法兰152F的突出部向轴向突出，从前法兰152F的线圈终端部侧的侧面向线圈终端部侧延伸。在将前法兰152F固定在框架150中时，前法兰152F的突出部的前端部，插入在前法兰152F侧的线圈终端部的铸模材料与框架150之间所形成的空隙内。另外，为了提高线圈终端部的散热，前法兰152F的突出部，最好与前法兰152F侧的线圈终端部的铸模材料紧密接触。
后法兰152R中设有圆筒状的凹孔，后法兰152R的凹孔与轴138的中心轴同心，比框架150的轴向端部深入轴向内侧(定子铁心112侧)。后法兰152R的凹孔的前端部，延伸到后法兰152R侧的线圈终端部的内径侧，在径向上与后法兰152R侧的线圈终端部相面对。后法兰152R的凹孔的前端部中保持有轴承154。轴138的后法兰152R侧的轴向端部，比轴承154更向外方(与转子铁心132相反的一侧)延伸，一直达到后法兰152R的凹孔的开口部附近或比开口部更加在轴向上向外突出的位置。
后法兰152R的凹孔的内周面与轴138的外周面之间所形成的空间中，设有旋转变压器156。旋转变压器156具有旋转变压器定子156S与旋转变压器转子156R，位于比轴承154R靠近轴向外侧(与转子铁心132相反的一侧)处。旋转变压器转子156R通过螺母N1固定在轴138的一方端部(图示左侧的端部)上。旋转变压器定子156S，通过由螺丝SC1将旋转变压器压板156B固定在后法兰152R上，而固定在后法兰152R的凹孔的内周侧，与旋转变压器转子156R介有空隙相面对。由旋转变压器定子156S与旋转变压器转子156R构成旋转变压器156，旋转变压器转子156R的旋转由旋转变压器定子156S检测出来，通过这样，能够检测出多个磁铁134的位置。更具体的说，旋转变压器具有外周表面为凹凸状(例如椭圆形状或花瓣形状)的旋转变压器转子156R，与缠绕有两个输出用线圈(电气错开90°)以及励磁用线圈的旋转变压器定子156S。如果给励磁用线圈加载交流电，两个输出用线圈中，便产生具有与旋转角度成正比的相位差的、对应于旋转变压器转子156R与旋转变压器定子156S之间的空隙的长度变化的交流电压。这样，旋转变压器便能够检测出具有相位差的两个输出电压。转子130的磁极位置，可以通过根据所检测出的两个输出电压的相位差求出相位角来检测出来。后法兰152R的外周安装有后座158，将旋转变压器156覆盖起来。
从外部电池经母线117与电缆162以及安装在电缆162的前端的端子163，向通过连线环116所连接的U相、V相、W相的各相供电。母线117焊接在连线环116上，引出到电动机外部。电缆162，安装在其前端的端子163焊接安装在母线117上。由旋转变压器定子156S所检测出的磁极位置信号，由信号线166取出到外部。后法兰152R中安装有后座158，用来保护旋转变压器156，密闭电动机100。通过铸模材料M1将连线环116与母线117的一部分与线圈终端部一起铸模起来。
接下来对照图2，对定子110以及转子130的构成进行更加具体的说明。
图2为图1的A-A视图。图2(B)为图2(A)的P部的放大剖视图。另外，与图1相同的符号表示同一部分。
首先对定子110的构成进行说明。图1中所示的定子铁心112，由圆环状后铁心112B，以及与该后铁心112B分离构成的多个齿极112T构成。后铁心112B，通过冲床成形对硅钢板等磁体薄板进行冲压，并层叠起来而构成。
本实施例中，齿极112T由分别独立的12个齿极112T(U1+)、112T(U1-)、112T(U2+)、112T(U2-)、112T(V1+)、112T(V1-)、112T(V2+)、112T(V2-)、112T(W1+)、112T(W1-)、112T(W2+)、112T(W2-)。各个齿极112T(U1+)，...，112T(W2-)中，通过集中缠绕缠绕了定子线圈114(U1+)、114(U1-)、114(U2+)、114(U2-)、114(V1+)、114(V1-)、114(V2+)、114(V2-)、114(W1+)、114(W1-)、114(W2+)、114(W2-)。
这里，定子线圈114(U1+)与定子线圈114(U1-)，缠绕为让线圈中所流动的电流方向相反。定子线圈114(U2+)与定子线圈114(U2-)，也缠绕为让线圈中所流动的电流方向相反。另外，定子线圈114(U1+)与定子线圈114(U2+)，缠绕为让线圈中所流动的电流方向相同。定子线圈114(U1-)与定子线圈114(U2-)，也缠绕为让线圈中所流动的电流方向相同。定子线圈114(V1+)、114(V1-)、114(V2+)、114(V2-)的电流方向的关系，以及定子线圈114(W1+)、114(W1-)、114(W2+)、114(W2-)的电流方向的关系，与U相的情况相同。
12个齿极112T以及定子线圈114通过同样的方法进行制作，因此这里以齿极112T(U1+)以及定子线圈114(U1+)为例，对其装配工序进行说明。定子线圈114(U1+)，是预先成形的成形线圈，成为缠绕在齿极112T(U1+)上的形状。成为该成形线圈的定子线圈114(U1+)与线轴112BO一体成形。线轴112BO与所成形的定子线圈114(U1+)的一体物，从齿极112T(U1+)的后端侧嵌入。齿极112T(U1+)的前端部，也即与转子130相面对的侧在圆周方向上扩大，因此线轴112BO与定子线圈114(U1+)，在该扩大部中成为制动器而被卡定。齿极112T(U1+)的后端侧，形成有与形成在后铁心112B的内周侧的凹部112BK相配形状的凸部112TT。缠绕有所成形的定子线圈114(U1+)的齿极112T(U1+)的凸部112TT，压入到后铁心112B的凹部112BK中，将齿极112T(U1+)固定在后铁心112B中。对其他的齿极112T(U1-)，...，112T(W2-)，安装定子线圈114(U1-)，...，114(W2-)的工序，以及将齿极112T(U1-)，...，112T(W2-)固定在后铁心112B中的工序也一样。
后铁心112B中，固定有安装了定子铁心114的12个齿极112T，在将后铁心112B的外周侧的多处压入到框架150的内周侧的状态下，通过热硬化树脂MR将定子铁心112与定子线圈114一体铸模成形，构成定子子组件。另外，本实施例中，对在将定子铁心112中装配有定子线圈114之后压入到框架150的状态下，将定子铁心112与定子线圈114一体铸模成形的情况进行了说明，但也可以在将定子线圈114装配到定子铁心112中的状态下，将定子铁心112与定子线圈114一体铸模，之后再将定子铁心112压入到框架150中。
在通过铸模材料进行铸模成形时，将图示省略的装配架，安装在定子铁心112与框架150所构成的结构体中，使得定子铁心112以及从定子铁心112的轴向端部向轴向突出的定子线圈114的线圈终端部，被图示省略的装配架与框架150所包围，在图示省略的装配架与框架150的包围中注入流体状铸模材料，在线圈终端部、定子铁心112与连线环116之间的空隙、连线环116与母线117之间的空隙、定子铁心112的空隙、定子线圈114的空隙、定子铁心112与定子线圈114之间的空隙、以及定子铁心112与框架150之间的空隙间，填充铸模材料，让铸模材料固化，一旦铸模材料固化，便取下图示省略的装配架。
在铸模成形的定子子组件的内周面，也即齿极112T(U1+)，...，112T(W2-)的前端部与转子130在径向上相面对的面侧，实施切削加工。通过这样，降低定子110与转子130之间的间隙的偏差，进一步提高定子110的内径圆度。另外，通过铸模成形进行一体化，与不进行铸模的情况相比，能够提高因给定子线圈114通电所产生的热的散热性能。另外，通过铸模成形，还能够防止定子线圈或齿极的振动。
例如，在转子130的转子铁心的外周，与定子110的齿极的内周之间的间隙为3mm(3000μm)时，由于后铁心112B的制作误差、齿极112T的制作误差、定子铁心112B与齿极112T压入组装时的组装误差等，内径圆度产生为±30μm程度。由于该圆度相当于间隙的1％(＝30μm/3000μm)，因此因该内径圆度而产生齿槽转矩。但是，在铸模成形之后，通过对内径进行切削加工，能够降低基于内径圆度的齿槽转矩。通过降低齿槽转矩，能够提高转向的掌舵感。
框架150的内侧形成有凸部150T。后铁心112B的外周部形成有与凸部150T相对应的凹部112BO2。详细的状况如图2(B)所示。凸部150T与凹部112BO2构成具有互不相同的曲率而相卡定的卡定部IP，在轴向上连续形成，且在周向上隔开间隔设有8个。卡定部兼作压入部。也即，在框架150中固定定子铁心112的情况下，将后铁心112B的凹部112BO2压入到框架150的凸部150T中，使得框架150的凸部150T的突端面与凹部112BO2的底面压接起来。这样，本实施例中通过部分压入在框架中固定定子铁心112。通过该压入，框架150与定子铁心112之间形成细微的空隙。本实施例中，在通过铸模材料MR铸模定子铁心112与定子线圈114时，同时在框架150与定子铁心112之间形成的空隙中填充铸模材料RM。另外，卡定部兼作用来防止定子铁心112在周向上相对框架150旋转的旋转止动部。
这样，本实施例中，由于定子铁心112部分压入在框架150中，因此能够加大框架150与定子铁心112之间的滑动并减小刚性。通过这样，本实施例中，能够提高框架150与定子铁心112之间的噪音衰减效果。另外，本实施例中，由于在框架150与定子铁心112之间的空隙中填充铸模材料，因此能够进一步提高噪音的衰减效果。
另外，也可以让凸部150T与凹部112BO2不接触，二者只用作旋转止动，将后铁心112B的外周面压入到该凸部150T与凹部112BO2部分以外的框架150的内周面中。
另外，定子线圈114(U1+)、114(U1-)、114(U2+)、114(U2-)，相对定子110的中心设置在对称位置上。也即，定子线圈114(U1+)与114(U1-)相邻设置，另外，定子线圈114(U2+)与114(U2-)也相邻设置。另外，定子线圈114(U1+)、114(U1-)，与定子线圈114(U2+)、114(U2-)相对定子110的中心线对称设置。也即，定子线圈114(U1+)与定子线圈114(U2+)，相对通过轴138的中心的虚线C-C线对称设置，另外，定子线圈114(U1-)与定子线圈114(U2-)，也线对称设置。
定子线圈114(V1+)、114(V1-)、114(V2+)、114(V2-)也同样线对称设置，定子线圈114(W1+)、114(W1-)、114(W2+)、114(W2-)也同样线对称设置。
另外，同相的相邻定子线圈114通过1根线连续缠绕。也即，定子线圈114(U1+)与114(U1-)，通过1根线连续缠绕构成两个缠绕线圈，分别插入到齿极中，成为缠绕在齿极上的结构。定子线圈114(U2+)与114(U2-)也通过1根线连续缠绕。定子线圈114(V1+)与114(V1-)、定子线圈114(V2+)与114(V2-)、定子线圈114(W1+)与114(W1-)、定子线圈114(W2+)与114(W2-)，也分别通过1根线连续缠绕。
如果采用这样的线对称配置，用1根线缠绕相邻的两个同相线圈，各个相之间或异相之间在通过连线环连线时，能够简化连线环的构成。
接下来对转子130的构成进行说明。转子130，具有磁体制成的转子铁心132、通过粘合剂固定在该转子铁心132的表面上的10个磁铁134(134A、134B、134C、134D、134E、134F、134G、134H、134I、134J)、以及设置在磁铁134的外周的磁铁罩136。转子铁心132固定在轴138上。
磁铁134如果使其表面侧(与定子的齿极112T相面对侧)为N极，便在半径方向磁化，使其内面侧(与转子铁心132相接触侧)为S极。另外，磁铁134如果使其表面侧(与定子的齿极112T相面对侧)为S极，便在半径方向磁化，使其内面侧(与转子铁心132相接触侧)为N极。这样，相邻的磁铁134便被磁化为让所磁化的极性在周向上交互。例如，如果磁铁134A的表面侧被磁化为N极，则相邻的磁铁134B、134J的表面侧被磁化为S极。也即，在磁铁134A、134C、134E、134G、134I的表面侧被磁化为N极的情况下，磁铁134B、134D、134F、134G、134J的表面侧被磁化为S极。
另外，磁铁134的剖面形状分别为半圆锥形状。半圆锥形状是指在周向上，左右半径方向的厚度，比中央半径方向的厚度薄的构造。通过采用这样的半圆锥形状，能够让磁通量分布为正弦波状，让因EPS电动机旋转所产生的激励电压波形为正弦波状，降低脉动成分。通过减小脉动成分，能够提高转向的掌舵感。另外，在环状的磁体中磁化构成磁铁时，可以通过控制磁化力，让磁通量分布接近正弦波状。
转子铁心132中，在同心圆上形成有大直径的10个贯通孔132H，与出现在其内侧的小直径的5个凹孔132K。转子铁心132通过冲床成形对SUS等磁体的薄板进行冲压，并将其层叠起来而构成。凹孔132K，通过在冲压成形时卷曲薄板来形成。在层叠多个薄板时，将该凹孔132K互相嵌合进行定位。贯通孔132H用来降低惯性，通过该132H孔能够提高转子的平衡性。磁铁134的外周侧被磁铁罩136所覆盖，防止磁铁134的飞散。另外，后铁心112B与转子铁心132，由同一个薄板同时进行冲压加工来成形。
如上所述，本实施例的转子130，具有10个磁铁134，为10极。另外，如前所述，齿极112T为12个，相邻的齿极之间所形成的槽数为12个。也即，本实施例的EPS电动机，为10极12槽的表面磁铁型同步电动机。
这里对照图3，对AC电动机中的极数P与槽数S之间的关系进行说明。
图3为AC电动机的极数P与槽数S之间的关系的说明图。
图3中，画了横线阴影的组合，是3相AC电动机(无刷电动机)所取的极数P与槽数S的组合。也即，3相AC电动机，存在2极3槽、4极3槽、4极6槽、6极9槽、8极6槽、8极9槽、8极12槽、10极9槽、10极12槽、10极15槽的组合。其中，画了左斜线与右斜线的组合10极12槽为本实施例的电动机的极数与槽数。另外，关于画了左斜线的8极9槽与10极9槽将在后面说明。另外，图1所示的EPS电动机是外径为85φ的小型电动机，这样的小型电动机中，无法实现极数N为12以上的电动机，因此图示省略。
这里，2极3槽、4极3槽、4极6槽、6极9槽、8极6槽、8极12槽、10极15槽的电动机，其特性近似，这里以6极9槽的电动机为代表进行说明。
相对6极9槽的AC电动机，本实施例的10极12槽的电动机，能够提高磁铁磁通量的利用率。也即，6极9槽的AC电动机中的线圈系数(线圈的利用率)kw为0.87，倾斜系数ks为0.96，因此磁铁磁通量的利用率(kw·ks)为‘0.83’。另外，本实施例的10极12槽的电动机中，线圈系数kw为0.93，倾斜系数ks为0.99，因此磁铁磁通量的利用率(kw ·ks)为‘0.92’。所以，本实施例的10极12槽电动机中，能够提高磁铁磁通量的利用率(kw·ks)。
另外，由于齿槽转矩的周期为极数P与槽数S的最小公倍数，因此6极9槽的AC电动机中的齿槽转矩的周期为‘18’，而本实施例的10极12槽电动机中能够达到‘60’，因此能够降低齿槽转矩。
另外，还能够降低内径圆度的误差所引起的齿槽转矩。也即，如果设6极9槽的AC电动机中的内径圆度的误差所引起的齿槽转矩为‘3.7’，本实施例的10极12槽的电动机中便能够达到‘2.4’，因此能够降低内径圆度所引起的齿槽转矩。另外，本实施例中，对铸模成形的定子子组件的内径进行切削加工，提高了内径圆度，结果是能够进一步降低内径圆度的误差所引起的齿槽转矩。
这里，对照图4对本实施例的电动动力转向用电动机中的齿槽转矩的实测值进行说明。
图4为本实施例的电动动力转向用电动机中的齿槽转矩的实测值的说明图。
图4(A)示出了对角度(机械角度)为0～360°的360°范围所实测的齿槽转矩(mNm)。图4(B)中示出了将图4(A)中所示的齿槽转矩的高次谐波成分在各个时间次数中分别分离时的幅度值(mNm)。时间次数‘60’如前所述，是10极12槽的电动机中的齿槽转矩的周期，所产生的齿槽转矩几乎为0。时间次数‘12’是10极的磁铁的磁场力的偏差所引起的。磁铁如上所述使用半圆锥形的磁铁，通过这样磁场力的偏差所引起的齿槽转矩也能够降低到1.4。时间次数‘10’是12槽的定子的各个齿极的偏差所引起的。通过铸模成形后的切削加工提高内径圆度的结果是，能够将齿极的偏差所引起的齿槽转矩也降低到2.6。
时间次数‘0’如前所述，为DC成分，是所谓的损耗转矩(转数几乎为0时所产生的摩擦转矩)。由于损耗转矩也能够降低到26.3mNm，因此即使在手离开转向装置的情况下，相对于让转向装置回到直行方向的复原力，损耗转矩这一方也较小，因此提高了转向装置的复原性。
如上所述，各个齿槽转矩成分的降低结果如图4(A)所示，能够将齿槽转矩降低到9mNm。由于EPS电动机的最大转矩为4.5mNm，因此能够将齿槽转矩降低到0.2％(＝9mNm/4.5Nm)(额定的3/1000以下)。另外，损耗转矩也能够降低到0.57％(＝26.3mNm/4.5Nm)。
本实施例的EPS电动机100，是以车载电池(例如输出电压12V为电源的电动机。EPS电动机100的安装位置，设置在转向装置的附近或将转向装置的旋转力传递给车轮的齿条&小齿轮的齿条附近。所以，由于安装位置的限制，必须小型化。另外，为了对转向进行动力辅助，又需要大转矩(例如4.5Nm)。
如果要从以AC100V为电源的AC伺服电动机输出必需的转矩，则电动机电流为5A就可以了。但是，在像本实施例这样将DC14V进行DC/AC变换之后的14V交流进行驱动的情况下，为了通过同样程度的体积，输出同样程度的转矩，电动机电流需要70A～100A。为了流通这样的大电流，定子线圈114的直径需要为1.6φ的大直径。此时，定子线圈114的圈数为14圈(T)。定子线圈114的圈数还依赖于定子线圈114的线径，因此例如为9～21T。在定子线圈的直径为1.8φ时，圈数为9T。这里，相对1.8φ的线圈，缠绕有1.6φ的线圈一方的占积率例如能够提高到75％。由于能够提高占积率，因此能够相对减小导体的电流密度。其结果是，能够降低铜损，抑制电动机的温度上升，进而能够提高转数-转矩特性。另外，最近的车辆中有些是载置42V电池的电动车辆，这种情况下，由于能够降低电动机电流，因此能够让电动机线圈114的圈数为20～30圈。
相邻的齿极112T中，齿极112T的前端(面对转子130侧)的扩大部的间隔W1(例如齿极112T(U1-)与齿极112T(W1-)的前端扩大部的间隔W1(周向中最接近的部位的周向间隔))，为1mm。这样，通过让齿极的间隔较为狭窄，能够降低齿槽转矩。并且，即使给电动机作用振动，由于定子线圈114的线形比间隔W1粗，因此能够防止定子线圈114从齿极之间脱落到转子侧。相邻齿极的间隔W1，最好为定子线圈114的线径以下的0.5mm～1.5mm。这样，本实施例中，相邻齿极的间隔W1，被设为定子线圈114的线径以下。
接下来，对照图5以及图6，对本实施例的电动动力转向用电动机中的定子线圈的连线关系进行说明。
图5中为本实施例的电动动力转向用电动机中的定子线圈的连线图。图6(A)为说明本实施例的电动动力转向用电动机中的定子线圈的连线状态的侧视图，图6(B)为说明从图6(A)中省略了电极夹H的图示之后的定子线圈的连线状态的侧视图。另外，图6(A)为图1的B-B视图。另外，与图2相同的符号，表示同一部分。
图5中，线圈U1+表示图2中所示的定子线圈112T(U1+)。线圈U1-、U2+、U2-、V1+、V1-、V2+、V2-、W1+、W1-、W2+、W2-，也分别表示图2中所示的定子线圈112T(U1-)，...，112T(W2-)。
本实施例的定子线圈，将U相、V相、W相连线成三角形(△)。另外，各个相分别构成并联电路。也即，如果从U相看，线圈U2+与线圈U2-的串联电路，并联在线圈U1+与线圈U1-的串联电路上。这里，线圈U1+与线圈U1-如前所述，由1根线连续缠绕构成线圈。另外，V相与W相也相同。
连线方法虽然也可以采用星形连线，但通过采用三角形连线，与星形连线相比，能够降低端子电压。例如，在设U相的串并联电路的两端电压为E时，端子电压为E，而星形连线中为
Figure G2005100970899D00151
由于能够降低端子电压，因此能够增大线圈的匝数，使用线径较细的线。另外，通过采用并联电路，与4线圈串联的情况相比，由于能够减小各个线圈中流动的电流这一点，从而能够使用线径较细的线，因此能够提高占有体积率，另外弯曲容易，制作性良好。
接下来，对照图5与图6，对通过连线环所进行的3相以及各相的连线方法进行说明。
如图5所示，线圈U1-、U2-、V1+、V2+，通过连线环CR(UV)相连接。线圈V1-、V2-、W1+、W2+，通过连线环CR(VW)相连接。线圈U1+、U2+、W1-、W2-、，通过连线环CR(UW)相连接。如果如上进行连线，就能够得到3相三角形连线。
这里，如图6(A)、(B)所示，使用3个连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)。连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)为了能够流通大电流，而将母线式的连线板弯曲加工成圆弧状进行使用。各个连线环具有同一形状。例如，连线环CR(UV)为小半径的圆弧与大半径的圆弧相连接的形状。其他连线环CR(VW)、CR(UW)也为相同结构。这些连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)，在周向上错开120度的状态下，由电极夹所保持。另外，连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)与电极夹H之间的关系，将在后面对照图7与图8进行说明。
连线环CR(UV)，通过铆接部CU(V1+)与定子线圈114(V1+)的端部T(V1+)相连接，通过铆接部CU(U1-)与定子线圈114(U1-)的端部T(U1-)相连接，通过铆接部CU(V2+)与定子线圈114(V2+)的端部T(V2+)相连接，通过铆接部CU(U2-)与定子线圈114(U2-)的端部T(U2-)相连接。
同样，连线环CR(VW)，通过铆接部CU(W1+)与定子线圈114(W1+)的端部T(W1+)相连接，通过铆接部CU(V2-)与定子线圈114(V2-)的端部T(V2-)相连接，通过铆接部CU(W2+)与定子线圈114(W2+)的端部T(W2+)相连接，通过铆接部CU(V1-)与定子线圈114(V1-)的端部T(V1-)相连接。连线环CR(WU)，通过铆接部CU(U2+)与定子线圈114(U2+)的端部T(U2+)相连接，通过铆接部CU(W2-)与定子线圈114(W2-)的端部T(W2-)相连接，通过铆接部CU(U1+)与定子线圈114(U1+)的端部T(U1+)相连接，通过铆接部CU(W1-)与定子线圈114(W1-)的端部T(W1-)相连接。
定子线圈终端部T(U1+)，为缠绕在齿极112T(U1+)上的定子线圈114(U1+)的一方端部。定子线圈终端部T(U1-)，为缠绕在齿极112T(U1-)上的定子线圈114(U1-)的一方端部。定子线圈114(U1+)与定子线圈114(U1-)如前所述，通过1根线连续形成线圈，因此对应两个线圈114(U1+)、114(U1-)，存在两个端部T(U1+)、T(U1-)。定子线圈终端部T(U2+)、T(U2-)、T(V1+)、T(V1-)、T(V2+)、T(V2-)、T(W1+)、T(W1-)、T(W2+)、T(W2-)，分别为定子线圈(U2+)，...，(W2-)的一方端部。
定子线圈终端部T(U1-)、T(U2-)、T(V1+)、T(V2+)通过连线环CR(UV)相连接，通过这样，进行基于图5所示的线圈U1-、U2-、V1+、V2+的连线环CR(UV)的连接。定子线圈终端部T(V1-)、T(V2-)、T(W1+)、T(W2+)通过连线环CR(VW)相连接，通过这样，进行基于图11所示的线圈V1-、V2-、W1+、W2+的连线环CR(VW)的连接。定子线圈终端部T(W1-)、T(W2-)、T(U1+)、T(U2+)通过连线环CR(UW)相连接，通过这样，进行基于图11所示的线圈U1+、U2+、W1-、W2-的连线环CR(UW)的连接。
如上所述，由于3相的连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)采用同一形状，因此模具也变为1种，实现了模具费用的降低。
接下来，对照图7与图8，对本实施例的电动动力转向用电动机中的连线环的构成进行说明。
图7为说明本实施例的电动动力转向用电动机中所使用的连线环的构成的立体图。图8为说明本实施例的电动动力转向用电动机中所使用的连线环与电极夹的关系的分解立体图。另外，与图6相同的符号表示同一部分。
如前所述，3个连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)为同一形状，因此图7中例示了连线环CR(UV)。
如图7所示，连线环CR(UV)具有4处U形铆接部CU(V1+)、CU(U1-)、CU(V2+)、CU(U2-)。铆接部CU进行熔融，与定子线圈114的端部电连接。该连接方法，可以使用铆接、焊接、钎焊、软钎焊等。
另外，连线环CR(UV)的中央部具有指向电动机轴向的突出部CT(UV)。突出部CT(UV)中，如后所述与母线BB(U)的一端相连接。铆接部CU(V1+)、CU(U1-)设置在突出部CT(UV)的一侧，铆接部CU(V2+)、CU(U2-)设置在突出部CT(UV)的另一侧。
突出部CT(UV)的前端，如图所示，分成3个更小的突起。另外，如后面对照图9所述，母线BB的结合侧的一端也呈同样的形状。这是为了减小焊接所需要的热量，稳定进行焊接作业。
接下来，如图8所示，在树脂制电极夹H中，预先形成3个沟GR(UV)、GR(VW)、GR(WU)。电极夹H中所形成的3个沟GR(UV)、GR(VW)、GR(WU)均为同一形状，同时形成在在周向上错开120度的位置上。3个连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)，分别通过容纳在沟GR(UV)、GR(VW)、GR(WU)中来进行定位。
如图6(A)所示，在从旋转电动机的转子中心向各个半径方向看的情况下，同一半径方向中分别设有1个U形铆接部。所以，在定子线圈的端部与铆接部CU通过熔融进行连接时，其他铆接部不会在熔融作业时产生干扰。
接下来，对照图9对本实施例的电动动力转向用电动机中的母线的构成进行说明。
图9(A)为说明本实施例的电动动力转向用电动机中所使用的母线中的导体的构成的立体图。图9(B)为说明本实施例的电动动力转向用电动机中所使用的母线的构成的立体图。
如图9(A)所示，母线BB(U)、BB(V)、BB(W)，通过冲床装置对铜板或铜合金制成的导电性金属板材进行冲压制作而成。母线BB(U)、BB(V)、BB(W)分别具有一方端部TA(U)、TA(V)、TA(W)，与另一方端部TB(U)、TB(V)、TB(W)。一方端部TA(U)、TA(V)、TA(W)在配置为如图所示时，互相平行。另一方端部TB(U)、TB(V)、TB(W)在配置为如图所示时，位置分别错开120度。
在如图9(A)所示定位了母线BB(U)、BB(V)、BB(W)的状态下，通过埋设在铸模BBM中，制造图9(B)所示的母线117。铸模BBM的材料为PPS，但除此之外还可以使用PBT等材料。
铸模BBM，可以起到母线BB(U)、BB(V)、BB(W)之间的绝缘、母线BB(U)、BB(V)、BB(W)与连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)之间的绝缘、以及母线BB(U)、BB(V)、BB(W)与磁磁轭150之间的绝缘的作用。
母线BB(U)、BB(V)、BB(W)的另一方端部TB(U)、TB(V)、TB(W)，在磁轭150的内部与连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)焊接起来。母线BB(U)、BB(V)、BB(W)的一方端部TA(U)、TA(V)、TA(W)，在电动机外部与连接在电缆162上的端子163焊接起来。该连接方法，除此之外还可以使用铆接、钎焊、螺丝固定、连接器连接等。
由母线BB(U)、BB(V)、BB(W)将配线引出到磁轭150的外部，通过这样，能够让电缆162的安装后进行，使得齿极内径的切削作业较容易。
接下来，对照图10对本实施例的电动动力转向用电动机中的定子线圈与连线环以及母线的位置关系进行说明。
图10为说明本实施例的电动动力转向用电动机中的定子线圈与连线环以及母线的位置关系的分解立体图。另外与图6～图9相同的符号，表示同一部分。
首先，将定子线圈114与连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)相连接。接下来，在将定子线圈114插入到磁轭150的内部之后，将连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)与母线BB(U)、BB(V)、BB(W)相连接。这样，通过在定子线圈114与连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)的连接作业后进行，能够使得定子线圈114与连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)的连接作业较容易。
以上的连线作业结束后，连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)与电极夹H1，以及母线BB(U)、BB(V)、BB(W)的一部分，与线圈终端部一起通过铸模材料M1(图1中图示)进行铸模。
连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)与母线BB(U)、BB(V)、BB(W)之间的连接作业，在将定子线圈114插入到磁轭150中之后进行。所以，如果连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)与母线BB(U)、BB(V)、BB(W)的连接部(连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)的突出部CT(UV)、CT(VW)、CT(WU)，以及母线BB(U)、BB(V)、BB(W)的另一方端部TB(U)、TB(V)、TB(W))的位置，并不远离磁轭150的位置，就会成为接合作业的障碍。但本例中，如图7所示，由于连线环CR(UV)、CR(VW)、CR(UW)的突出部CT(UV)、CT(VW)、CT(WU)位于内径侧，因此如图6所示，由于增大了与磁轭150之间在半径方向的距离，所以不会成为接合作业的障碍。
接下来，对照图11对定子110的另一构成例进行说明。图11为图1的A-A视图。另外，与图2相同的符号表示同一部分。
图2所示的定子110中，定子铁心112由圆环状后铁心112B，以及与该后铁心112B分离构成的多个齿极112T构成。与此相对，本例中由12个T字形齿极一体型分割后铁心112(U1+)、112(U1-)、112(U2+)、112(U2-)、112(V1+)、112(V1-)、112(V2+)、112(V2-)、112(W1+)、112(W1-)、112(W2+)、112(W2-)构成。也即，图2中的圆环状后铁心112B为在周向上分成12份的形状。另外，是成为该分割过的后铁心的部分中，分别一体形成有齿极的形状。齿极一体型分割后铁心112(U1+)，...，112(W2-)，分别通过对硅钢板等磁体的薄板由冲压成形进行冲压，并将其层叠起来构成。另外，转子130的构成与图2相同。
齿极一体型分割后铁心112(U1+)，...，112(W2-)的齿极部中，与图2一样，在各个独立的12齿极112T(U1-)，...，112T(W2-)中，通过集中缠绕缠绕有定子线圈114(U1+)、114(U1-)、114(U2+)、114(U2-)、114(V1+)、114(V1-)、114(V2+)、114(V2-)、114(W1+)、114(W1-)、114(W2+)、114(W2-)。定子线圈114(U1-)，...，114(W2-)的缠绕方向等与图2相同。
在齿极一体型分割后铁心112(U1+)，...，112(W2-)中，分别缠绕定子线圈114(U1-)，...，114(W2-)。接下来，压入与形成在齿极一体型分割后铁心112(U1+)，...，112(W2-)的周向的端面中的凹部嵌合形状的凸部，完成定子110的组装。接下来，在将后铁心112B的外周侧的多处压入到框架150的内周侧的状态下，通过热硬化树脂MR将定子铁心112与定子线圈114一体铸模成形，构成定子子组件。另外，本实施例中，对在将定子铁心112中装配有定子线圈114之后压入到框架150的状态下，将定子铁心112与定子线圈114一体铸模成形的情况进行了说明，但也可以在将定子线圈114装配到定子铁心112中的状态下，将定子铁心112与定子线圈114一体铸模，之后再将定子铁心112压入到框架150中。
在通过铸模材料进行铸模成形时，将图示省略的装配架，安装在定子铁心112与框架150所构成的结构体中，使得定子铁心112以及从定子铁心112的轴向端部向轴向突出的定子线圈114的线圈终端部，被图示省略的装配架与框架150所包围，在图示省略的装配架与框架150的包围中注入流体状铸模材料，在线圈终端部、定子铁心112的空隙、定子线圈114的空隙、定子铁心112与定子线圈114之间的空隙、以及定子铁心112与框架150之间的空隙间，填充铸模材料，让铸模材料固化，一旦铸模材料固化，便取下图示省略的装配架。
在铸模成形的定子子组件(subAssy)的内周面，也即齿极一体型分割后铁心112(U1+)，...，112(W2-)的齿极部的前端部与转子130在径向上相面对的面侧，实施切削加工。通过这样，降低定子110与转子130之间的间隙的偏差，进一步提高定子110的内径圆度。另外，通过铸模成形进行一体化，与不进行铸模的情况相比，能够提高因给定子线圈114通电所产生的热的散热性能。另外，通过铸模成形，还能够防止定子线圈或齿极的振动。另外，在铸模成形后切削内径，通过这样能够降低基于内径圆度的齿槽转矩。通过降低齿槽转矩，能够提高转向装置的掌舵感。
框架150的内侧形成有凸部150T。后铁心112B的外周部形成有与凸部150T相对应的凹部112BO2。凸部150T与凹部112BO2构成具有互不相同的曲率而相卡定的卡定部IP，在轴向上连续形成，且在周向上隔开间隔设有8个。卡定部兼作压入部。也即，在框架150中固定定子铁心112的情况下，将后铁心112B的凹部112BO2压入到框架150的凸部150T中，使得框架150的凸部150T的突端面与凹部112BO2的底面压接起来。这样，本实施例中通过部分压入在框架中固定定子铁心112。通过该压入，框架150与定子铁心112之间形成细微的空隙。本实施例中，在通过铸模材料MR铸模定子铁心112与定子线圈114时，同时在框架150与定子铁心112之间形成的空隙中填充铸模材料RM。另外，卡定部兼作用来防止定子铁心112在周向上相对框架150旋转的旋转止动部。
这样，本实施例中，由于定子铁心112部分压入在框架150中，因此能够加大框架150与定子铁心112之间的滑动并减小刚性。通过这样，本实施例中，能够提高框架150与定子铁心112之间的噪音的衰减效果。另外，本实施例中，由于在框架150与定子铁心112之间的空隙中填充铸模材料，因此能够进一步提高噪音的衰减效果。
另外，也可以让凸部150T与凹部112O2不接触，二者只用作旋转止动，将后铁心112B的外周面压入到该凸部150T与凹部112O2部分以外的框架150的内周面中。
另外，以上的说明是关于10极12槽的EPS电动机的，接下来便对图3中所示的画有左斜线的8极9槽与10极9槽的EPS电动机进行说明。
相对6极9槽的AC电动机，8极9槽与10极9槽的电动机，能够提高磁铁磁通量的利用率。也即，6极9槽的AC电动机中的磁铁磁通量的利用率(kw·ks)，如前所述为‘0.83’。另外，8极9槽与10极9槽的电动机中，线圈系数kw为0.95，倾斜系数ks为1.00，因此磁铁磁通量的利用率(kw·ks)为‘0.94’。所以，本实施例的8极9槽与10极9槽电动机中，能够提高磁铁磁通量的利用率(kw·ks)。
另外，由于齿槽转矩的周期为极数P与槽数S的最小公倍数，因此6极9槽的AC电动机中的齿槽转矩的周期为‘18’，而8极9槽与10极9槽电动机中能够达到‘72’，因此能够降低齿槽转矩。
另外，还能够降低内径圆度的误差所引起的齿槽转矩。也即，如果设6极9槽的AC电动机中的内径圆度的误差所引起的齿槽转矩为‘3.7’，8极9槽与10极9槽的电动机中便能够达到‘1.4’，因此能够降低内径圆度所引起的齿槽转矩。进而，对铸模成形的定子子组件的内径进行切削加工，提高内径圆度的结果是，能够进一步降低内径圆度的误差所引起的齿槽转矩。
另外，8极9槽与10极9槽的电动机中，不能够采用如图5所述的10极12槽的EPS电动机所示，例如，如果从U相看，将线圈U2+与线圈U2-的串联电路，并联在线圈U1+与线圈U1-的串联电路上的构成，而必须将线圈U1+、线圈U1-、线圈U2+、线圈U2-串联起来。
接下来对照图12，对使用本实施例的电动动力转向用电动机的电动动力转向的系统结构进行说明。
图12为说明使用本实施例的电动动力转向用电动机的电动动力转向的系统结构的系统结构图。
如果转向装置ST旋转，其旋转驱动力，便经杆RO被手动转向装置STG所减速，传递给左右的拉杆TR1、TR2，并传递给左右车轮WH1、WH2，对左右车轮WH1、WH2进行掌舵。
基于本实施例的EPS电动机100，安装在手动转向装置STG的附近，经传动齿轮GE将其驱动力传递给手动转向装置STG。杆RO中安装有转矩传感器TS，检测出施加给转向装置ST的旋转驱动力(转矩)。控制装置200根据转矩传感器TS的输出，控制对电动机100的通电电流，使得EPS电动机100的输出转矩变为目标转矩。控制装置200以及EPS电动机100的电源，由电池BA供给。
另外，以上的构成虽然是EPS电动机设置在齿条&小齿轮附近的齿条型动力转向，但对于EPS电动机设置在转向装置附近的柱型动力转向，本实施例的EPS电动机100也同样能够适用。
接下来，对照图13～图16，对控制本实施例的电动动力转向用电动机的控制装置的构成进行说明。
图13为说明控制本实施例的电动动力转向用电动机的控制装置的构成的功能方框图。
如图13所示，控制装置200具有功率模块210，与控制功率模块210的控制模块220。来自电池BA的直流电压，由用作逆变器的功率模块210变换成3相交流电压，供给到EPS电动机100的定子线圈114。
控制模块220中的转矩控制221，根据转矩传感器TS所检测出的转向装置ST的转矩Tf与目标转矩Ts，计算出转矩Te，通过PI控制(P：比例项，I：积分项)等输出转矩指令，也即电流指令值IS与转子130的旋转角θ1。
移相电路222，将基于编码器E的脉冲，也即转子的位置信息θ，根据来自转矩控制电路(ASR)221的旋转角θ1的指令进行移相并输出。正弦波·余弦波发生电路223，基于来自检测转子130的永久磁铁磁极的位置的旋转变压器156与移相电路222的移相之后的转子的位置信息θ，将定子线圈114的各个线圈(这里为3相)的激励电压进行移相所得到的正弦波输出。移相量也可以为0。
2相-3相变换电路224，根据来自转矩控制电路(ASR)221的电流指令Is与正弦波·余弦波发生电路223的输出，对各相输出电流指令Isa、Isb、Isc。各相中分别具有电流控制系统(ACR)225A、225B、225C，将对应于电流指令Isa、Isb、Isc与来自电流检测器CT的电流检测信号Ifa、Ifb、Ifc的信号，发送给逆变器210控制各相电流。这种情况下，各相合成的电流，通常形成在与磁场磁通量成直角或移相了的位置上。
另外，以上的说明是关于10极12槽的EPS电动机的，接下来便对图3中所示的画有左斜线的8极9槽与10极9槽的EPS电动机进行说明。
相对6极9槽的AC电动机，8极9槽与10极9槽的电动机，能够提高磁铁磁通量的利用率。也即，6极9槽的AC电动机中的磁铁磁通量的利用率(kw·ks)，如前所述为‘0.83’。另外，8极9槽与10极9槽的电动机中，线圈系数kw为0.95，倾斜系数ks为1.00，因此磁铁磁通量的利用率(kw·ks)为‘0.94’。所以，本实施例的8极9槽与10极9槽电动机中，能够提高磁铁磁通量的利用率(kw ·ks)。
另外，由于齿槽转矩的周期为极数P与槽数S的最小公倍数，因此6极9槽的AC电动机中的齿槽转矩的周期为‘18’，而8极9槽与10极9槽电动机中能够达到‘72’，因此能够降低齿槽转矩。
另外，还能够降低内径圆度的误差所引起的齿槽转矩。也即，如果设6极9槽的AC电动机中的内径圆度的误差所引起的齿槽转矩为‘3.7’，8极9槽与10极9槽的电动机中便能够达到‘1.4’，因此能够降低内径圆度所引起的齿槽转矩。进而，对铸模成形的定子子组件的内径进行切削加工，提高内径圆度的结果是，能够进一步降低内径圆度的误差所引起的齿槽转矩。
另外，8极9槽与10极9槽的电动机中，不能够采用如图5所述的10极12槽的EPS电动机所示，例如，如果从U相看，将线圈U2+与线圈U2-的串联电路，并联在线圈U1+与线圈U1-的串联电路上的构成，而必须将线圈U1+、线圈U1-、线圈U2+、线圈U2-串联起来。
接下来，对照图14，对控制本实施例的电动动力转向用电动机的控制装置的构成进行说明。
图14为说明控制本实施例的电动动力转向用电动机的控制装置的构成的分解立体图。
如图14所示，电动机控制装置200，具有功率模块210、控制模块220、导体模块230、外壳240、以及密封盖250。
功率模块210，在金属基板上介有绝缘物形成由配线图形，其上安装有对照图13所说明的MOSFET(场效应晶体管)等半导体开关元件SSW。功率模块210中，通过软钎焊接固定有多个引线框210LF的一端。引线框210LF，用来电连接功率模块210与控制模块220。
控制模块220，在PCB基板上安装有CPU以及驱动电路等。图示的状态下，在基板的下侧面中，安装有CPU以及驱动电路等。另外，控制模块220中安装有信号连接器220C。
导体模块230中，通过铸模一体成形有成为电缆的母线230B，同时，还一体成形有作为向电动机供给电动机电流的端子的电动机连接器230SC，或被电池供电的电源连接器230PC。另外，导体模块230中，预先安装有继电器·线圈·电容器等部件230P。部件230P的端子与母线230B之间，通过TIG焊接(电弧焊接)固定起来。
外壳240为铝制成。在组装时，将功率模块210与导体模块230，分别通过螺丝固定在外壳240中。接下来，将控制模块220一样通过螺丝固定在功率模块220与导体模块230的上方位置上。之后，将引线框210LF的多端软钎焊在控制模块220的端子上。最后，通过螺丝固定密封盖250，这样便制造出电动机控制装置200。
图15为说明控制本实施例的电动动力转向用电动机的控制装置的电路结构的电路图。另外，与图14相同的符号表示同一部分。
电动机控制装置200具有功率模块210、控制模块220以及导体模块230。
导体模块230中，通过铸模一体成形有作为供电线的母线230B。图中，粗实线部分表示母线。导体模块230中，共模滤波器CF、正常滤波器NF、电容器CC1、CC2、继电器RY1，如图所示连接在用来连接作为电源的电池BA与功率模块210的IGBT等半导体开关元件SSW的连接端子的母线上。
另外，图中的双圆圈所表示的部分，表示焊接连接部。例如，共模滤波器CF的4个端子，通过焊接连接在母线的端子上。另外，正常滤波器NF的两个端子、电容器CC1、CC2各自的两个端子、以及继电器RY1的两个端子，也分别通过焊接连接在母线的端子上。共模滤波器CF以及正常滤波器NF，用来防止射频噪声。
另外，从功率模块210向电动机100供给电动机电流的配线也使用母线。继电器RY2、RY3，分别通过焊接连接在从功率模块210至电动机100的母线配线中。继电器RY1、RY2、RY3，用作在电动机异常时，或控制模块异常时等情况下，切断对电动机的供电的故障保险。
控制模块220具有CPU222以及驱动电路224。CPU222根据转矩传感器TS所检测出的转矩，或旋转变压器156所检测出的电动机100的旋转位置，将对功率模块210的半导体开关元件SSW进行通断控制的控制信号，输出给驱动电路224。驱动电路224根据CPU222所供给的控制信号，对功率模块210的半导体开关元件SSW进行通断驱动。从功率模块210向电动机所供给的电动机电流，通过电动机电流检测电阻(分流电阻)DR1、DR2检测出来，由放大器AP1、AP2分别放大之后，输入给CPU222。CPU222进行反馈控制使得电动机电流变为目标值。CPU222通过CAN等与外部发动机控制单元ECU等相连接，进行信息交换。
这里，图中的△标记表示使用引线框通过软钎焊接连接起来的部分。采用通过使用引线框来缓和应力的构造。关于引线框的形状，将在后面对照图15进行说明。控制模块220与功率模块210或导体模块230之间的电连接部，采用使用引线框的软钎焊接连接。
功率模块210，具有IGBT等6个半导体开关元件SSW。半导体开关元件SSW，在3相(U相、V相、W相)的每一个中，分别与上臂与下臂串联。这里，图中×标记表示通过引线键合连接起来的电连接部。也即，虽然从功率模块210经导体模块230的母线向电动机100供电，但该电流例如是100A的大电流。因此，作为能够流通大电流，且能够缓和应力的构造，采用引线键合进行连接。关于其详细内容将在后面对照图16进行说明。另外，对半导体开关元件SSW的电源供给线以及地线，也通过引线键合相连接。
图16为说明控制本实施例的电动动力转向用电动机的控制装置的构造的立体图。另外，与图14、图15相同的符号表示同一部分。
图16中，示出了外壳240中安装了功率模块210与导体模块230，而未安装控制模块220的状态。
导体模块230，铸模成形有多个母线BB1、BB2、BB3、BB4、BB5、BB6、BB7。母线的端子，与图11中所说明的共模滤波器CF、正常滤波器NF、电容器CC1、CC2、继电器RY1、RY2、RY3等电气部件的端子，通过焊接相连接。
功率模块210中，安装有多个半导体开关元件SSW。功率模块210与导体模块230之间，在5处通过引线键合WB1、WB2、WB3、WB4、WB5电连接。对于1个引线键合WB1来说，例如并联有直径500μm的铝线。
功率模块210与导体模块230，在同一个平面上相面对配置。也即，功率模块210设置在外壳240的一侧，导体模块230设置在外壳240的另一侧。所以，能够容易地进行引线键合作业。

Claims (15)

1.一种电动动力转向用电动机，其特征在于，具有：
定子；以及
介有空隙与该定子相面对配置且可旋转地被支持的转子，
上述定子具有：
定子铁心；
组装在该定子铁心中的多相定子线圈；以及
配线部件，其与该定子线圈电连接，同时接收来自外部的供电，
上述配线部件，
由将上述定子线圈的每一相连接的第1配线部件；以及
接收来自外部的供电的第2配线部件构成，
上述第1配线部件与上述第2配线部件在电动机轴向上层叠并电连接。
2.一种电动动力转向用电动机，其特征在于，具有：
定子；以及
介有空隙与该定子相面对配置且可旋转地被支持的转子，
上述定子具有：
定子铁心；
组装在该定子铁心中的多相定子线圈；以及
配线部件，其与该定子线圈电连接，同时接收来自外部的供电，
上述配线部件，
由将上述定子线圈的每一相连线的第1配线部件；以及
接收来自外部的供电的第2配线部件构成，
上述第1配线部件与上述第2配线部件在电动机轴向上层叠并电连接，
上述定子铁心与上述定子线圈以及上述配线部件，被铸模材料所铸模，
上述定子铁心的与上述转子相面对的面被实施了切削加工。
3.一种电动动力转向用电动机，在这种由从14v类或42v类车载电源所得到的电变换成多相交流电并输出的电力变换装置对其进行控制，输出掌舵用转矩的电动动力转向用电动机中，其特征在于，具有：
定子；以及
介有空隙与该定子相面对配置且可旋转地被支持的转子；
上述定子具有：
定子铁心；
组装在该定子铁心中的多相定子线圈；以及
配线部件，其与该定子线圈电连接，同时接收来自外部的供电，
上述配线部件，
由将上述定子线圈的每一相连接的第1配线部件；以及
接收来自外部的供电的第2配线部件构成；
上述第1配线部件与上述第2配线部件在电动机轴向上层叠并电连接；
上述定子铁心，
由环状的铁心部，以及
从该环状铁心部向径向突出的多个齿极铁心部构成；
与上述定子铁心相邻的上述齿极铁心部中形成有沟部；
上述定子线圈，通过将线圈导体容纳在上述沟部中，而组装在上述定子铁心中；
上述线圈导体，由具有比相邻的上述齿极铁心部间的周向间隔中，互相最接近的部分间的周向间隔大的直径的线材构成。
4.如权利要求1～3中的任一个所述的电动动力转向用电动机，其特征在于：
上述第1配线部件，由多个平板状的导体构成。
5.如权利要求1～4中的任一个所述的电动动力转向用电动机，其特征在于：
上述第2配线部件，由多个平板状的导体构成。
6.如权利要求4所述的电动动力转向用电动机，其特征在于：
多个导体为同一形状。
7.如权利要求1～3中的任一个所述的电动动力转向用电动机，其特征在于：
上述第1配线部件，
由绝缘部件所构成的环状基座；以及
将上述定子线圈的每一相连接，同时嵌入在环状基座中的多个平板状导体构成；
上述多个平板状导体为同一形状，
由设置在上述环状基座的内周部的第1圆弧导体；
设置在上述环状基座的外周部的第2圆弧导体；以及
连接该第2圆弧导体的单侧端部与上述第1圆弧导体的单侧端部的连接导体构成；
以使得不同相的上述第1圆弧导体与上述第2圆弧导体在径向上相面对的方式，设置在上述环状基座中。
8.如权利要求7所述的电动动力转向用电动机，其特征在于：
上述连接导体中构成有连接上述第2配线部件的连接部；
上述连接部，由从上述连接导体向着层叠在上述第1配线部件上的上述第2配线部件侧竖立设置的竖立设置导体构成。
9.如权利要求8所述的电动动力转向用电动机，其特征在于：
上述连接导体，
由从第2圆弧导体的单侧端部在径向上朝向向心方向延伸的第1部分；
从该第1部分在周向上弯折并到达上述第1圆弧导体的单侧端部的第2部分构成；
上述竖立设置导体，从上述第2部分，向着层叠在上述第1配线部件上的上述第2配线部件侧竖立设置。
10.如权利要求7所述的电动动力转向用电动机，其特征在于：
上述第1圆弧导体与上述第2圆弧导体中，形成有用来与贯通上述环状基座在上述第1配线部件与上述第2配线部件的层叠方向上延伸的上述定子线圈的线圈导体相连接的多个U形导体连接部；
上述第1圆弧导体的上述U形导体连接部，被设置为与其相面对的上述第2圆弧导体的上述U形导体连接部在周向上互不相同。
11.如权利要求10所述的电动动力转向用电动机，其特征在于：
上述第1圆弧导体中所形成的上述U形导体连接部，与上述第2圆弧导体中所形成的上述U形导体连接部的个数相同。
12.如权利要求10所述的电动动力转向用电动机，其特征在于：
上述第1圆弧导体中所形成的上述U形导体连接部与上述第2圆弧导体中所形成的上述U形导体连接部具有：
固定在圆弧导体中的固定端；以及
自由端，
上述自由端向着上述第1圆弧导体和上述第2圆弧导体在电动机径向上相面对的方向突出。
13.一种电动动力转向用电动机的制造方法，制造被多相交流电所驱动并输出掌舵用转矩的电动动力转向用电动机，其特征在于，具有：
在定子铁心中组装定子线圈的第1工序；
在从所组装的上述定子铁心的轴向端部向轴向突出的上述定子线圈的线圈终端部中，通过第1配线部件连接上述定子线圈的每一相的第2工序；以及
将从外部接收供电的第2配线部件层叠在上述第1配线部件上，与上述第1配线部件电连接的第3工序。
14.一种电动动力转向用电动机的制造方法，制造被多相交流电所驱动并输出掌舵用转矩的电动动力转向用电动机，其特征在于，具有：
在定子铁心中组装定子线圈的第1工序；
在从被组装的上述定子铁心的轴向端部向轴向突出的上述定子线圈的线圈终端部中，通过第1配线部件连接上述定子线圈的每一相的第2工序；
将从外部接收供电的第2配线部件层叠在上述第1配线部件上，与上述第1配线部件电连接的第3工序；以及
通过铸模材料将上述定子铁心与上述定子线圈以及上述第1与第2配线部件铸模起来的第4工序。
15.一种电动动力转向用电动机的制造方法，制造被多相交流电所驱动并输出掌舵用转矩的电动动力转向用电动机，其特征在于，经过：
在定子铁心中组装定子线圈的第1工序；
之后，将从被组装的上述定子铁心的轴向端部向轴向突出的上述定子线圈的线圈终端部，与安装在上述定子铁心的电动机轴向线圈终端部侧的第1配线部件电连接的第2工序；以及
之后，将安装在电动机轴向线圈终端部侧的第2配线部件，与上述第1配线部件电连接的第3工序，使得用来电连接将上述交流电提供给上述定子线圈的配线与上述定子线圈的连线部层叠。
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