專利名稱：用于馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、使用這種轉(zhuǎn)子的馬達(dá)以及使用 這種馬達(dá)的電動(dòng)輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，電動(dòng)輔助轉(zhuǎn)向(EPAS)系統(tǒng)是眾所周知的。這些 系統(tǒng)通常包括具有定子和轉(zhuǎn)子的電動(dòng)馬達(dá)；輸入軸，其可操作地與 轉(zhuǎn)子相連并且用于與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)；與轉(zhuǎn)向柱相關(guān)聯(lián)的輸出軸；以及齒 輪箱，其用于響應(yīng)由扭矩傳感器產(chǎn)生的輸出軸上的扭矩測(cè)量值將扭矩 從輸入軸傳遞到輸出軸。該馬達(dá)通常被操作用于隨著被測(cè)扭矩的增長(zhǎng) 將變大的扭矩施加到輸出軸上，從而施加幫助使車輛轉(zhuǎn)向的輔助扭矩。 在PCT專利申請(qǐng)公開號(hào)WO 99/65758中公開了這種系統(tǒng)。
需要能夠確定這種系統(tǒng)的馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的角位置。這通常通過(guò)借助 鉚釘或者其他這類緊固件將編碼器元件(諸如編碼盤)固定在馬達(dá)上 來(lái)實(shí)現(xiàn)。編碼器元件攜帶對(duì)角位置進(jìn)行編碼的圖案，諸如磁或者光學(xué) 圖案。然后，相對(duì)于馬達(dá)固定的傳感器能夠感測(cè)該圖案并且從中確定 轉(zhuǎn)子的位置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其包
括
具有端面的轉(zhuǎn)子； 從端面伸出的軸；
附連到轉(zhuǎn)子端面的編碼器元件；以及
聯(lián)接器，其被連接在編碼器元件附近的軸上，用于將另一個(gè)元件連接在軸上，
其中，聯(lián)接器環(huán)繞軸，并且具有與其相關(guān)聯(lián)的唇緣，所述唇緣從 聯(lián)接器朝向編碼器元件延伸以便在聯(lián)接器與編碼器元件之間限定出空隙。
現(xiàn)有技術(shù)中，在將平面編碼器元件固定在轉(zhuǎn)子上時(shí)存在問(wèn)題。使 用在將其插入時(shí)取代轉(zhuǎn)子材料的固定裝置(諸如鉚釘)會(huì)導(dǎo)致從轉(zhuǎn)子 上掉出不希望的材料。由于轉(zhuǎn)子的主體常常是磁性的，因此排出的材 料很有可能也是有磁性的。在使用磁性編碼器元件的情況下，排出的 材料會(huì)被吸引到編碼器元件上，從而降低轉(zhuǎn)子位置測(cè)量的精度或者可 靠度。
而且，如果在馬達(dá)(諸如永磁體馬達(dá))中使用永磁體，排出的材 料會(huì)被吸引到這些磁體上。這可能導(dǎo)致排出的材料卡在馬達(dá)的定子與 轉(zhuǎn)子之間，從而導(dǎo)致馬達(dá)可能被卡住。這是最不希望發(fā)生的。
由本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)限定的空隙優(yōu)選地用于容納在將編碼器元件 固定到轉(zhuǎn)子上時(shí)可從轉(zhuǎn)子中排出的任何物質(zhì)。這種物質(zhì)可以包括金屬 屑或者類似物。
在編碼器元件通過(guò)干涉配合(諸如一個(gè)或多個(gè)鉚釘)安裝到轉(zhuǎn)子 上的情況下，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特別有用。然而，其同樣適用于使用 螺釘、 形。
通常，編碼器元件是平面元件，諸如編碼盤。該編碼器元件可開
成用于感測(cè)轉(zhuǎn)子角位置的角位置傳感器的一部分。在編碼器元件形成
磁性編碼器元件或者編碼盤的一部分的情況下，本發(fā)明特別有用；以
在編碼器元件為編碼盤的情況下，通常將編碼器元件裝配成與軸 同軸。而且，該編碼器元件通常被裝配在與軸大致垂直的平面中。在 這種情況下，空隙可被限定在聯(lián)接器、唇緣、編碼器元件和軸(或者 在空隙處環(huán)繞軸的元件)之間。因此，該空隙可為環(huán)形空隙。
唇緣可延伸至觸及編碼器元件。然而在優(yōu)選實(shí)施例中，唇緣延伸至編碼器元件，但并不觸及該編碼器元件。編碼器元件與唇緣之間的
間隙可小于唇緣(沿軸方向的)厚度的10%、或者5%、或者1%。 該間隙的尺寸可小于將由空隙容納的任何排出物質(zhì)的尺寸。因此，在 例如因?yàn)榻?jīng)過(guò)一段時(shí)間之后編碼器元件的固定逐漸松動(dòng)而導(dǎo)致編碼器 元件相對(duì)轉(zhuǎn)子移動(dòng)的情況下，唇緣將防止編碼器元件移離轉(zhuǎn)子的端面。
當(dāng)編碼器元件與傳感器的距離變動(dòng)超出公差極限時(shí)，這種不希望 的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生不正確或者不可靠的位置測(cè)量值。唇緣可以因此防止編 碼器元件移出正確對(duì)準(zhǔn)。從而可以減少錯(cuò)誤的位置測(cè)量值。
編碼器元件可以具有設(shè)置成與轉(zhuǎn)子端面抵靠的第一面和朝向遠(yuǎn)離 轉(zhuǎn)子端面的方向的第二面。此外，編碼器元件可包括圍繞其第二面沿 圓周間隔設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)編碼元件。在這種情況下，編碼元件的徑 向內(nèi)緣可限定出圍繞編碼器元件延伸的圓周臺(tái)階。可以從臺(tái)階徑向向 內(nèi)地設(shè)置唇緣，優(yōu)選緊接地或者基本緊接地從臺(tái)階徑向向內(nèi)地設(shè)置。 唇緣與臺(tái)階的并列設(shè)置可起到更加可靠地將不希望的物質(zhì)捕獲在空隙 中的作用。
轉(zhuǎn)子可以是永磁體轉(zhuǎn)子。這使得更加需要捕獲外來(lái)物質(zhì)，因?yàn)榉?則這類物質(zhì)可能會(huì)被吸引到永磁體上，并且可能在使用時(shí)陷于轉(zhuǎn)子與 定子之間。這會(huì)導(dǎo)致馬達(dá)被卡住。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種馬達(dá)，其包括定子和根據(jù)本 發(fā)明的第一方面的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。該馬達(dá)可以是永磁體馬達(dá)。該馬達(dá)可以 包括轉(zhuǎn)子位置傳感器，其包括用于編碼器元件上的圖案的傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種電動(dòng)輔助轉(zhuǎn)向(EPAS)系統(tǒng)， 其包括根據(jù)本發(fā)明的第二方面的馬達(dá)，所述馬達(dá)可操作地連接到車輛 的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上。通常，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的聯(lián)接器可以連接到與轉(zhuǎn)向軸連接的 齒輪箱的蟲咼輪(worm gear )上。


現(xiàn)在參見附圖僅以舉例的方式在下文中詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施 例，在附圖中圖1示出了本發(fā)明的實(shí)施例的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的透視圖，其中聯(lián)接器被
除去；
圖2示出了貫穿圖1的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的橫截面圖，其中聯(lián)接器被裝上；
以及
圖3示出了在圖2中用"III"表示的區(qū)域的放大視圖。
具體實(shí)施例方式
在附圖中示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)1。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)1包 括附連有軸11的轉(zhuǎn)子10，軸11貫穿轉(zhuǎn)子10的端面20。轉(zhuǎn)子通常為 包括多個(gè)永磁體21的永磁體轉(zhuǎn)子，其中這些永磁體21將在馬達(dá)的繞 線定子(未示出)中自由轉(zhuǎn)動(dòng)。按照給定次序?qū)㈦娏魇┘拥蕉ㄗ拥木€ 圏中吸引永磁體21,并且因此引起轉(zhuǎn)子IO、從而轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)l的轉(zhuǎn)動(dòng)。 軸通常由軸承22支撐以幫助旋轉(zhuǎn)。
盤狀的編碼器元件12被附連到轉(zhuǎn)子10的端面上。該編碼器元件 12包括盤子形狀的背鐵14。背鐵14在朝向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子10的端面20的 方向的面上支撐磁性編碼元件(用13表示)。背鐵14通過(guò)鉚釘15固 定在轉(zhuǎn)子10上。這些是轉(zhuǎn)子10內(nèi)的干涉配合。
在使用中，通過(guò)提供已知的磁場(chǎng)圖案，通常是通過(guò)提供由環(huán)繞編 碼器元件12沿圓周設(shè)置的南、北極形成的圖案，編碼元件13給轉(zhuǎn)子 10的轉(zhuǎn)動(dòng)位置編碼。編碼元件13本身具有微小的厚度，因此環(huán)繞其 徑向內(nèi)緣限定出圓周臺(tái)階16。
在軸11的伸出轉(zhuǎn)子10的那部分上，將聯(lián)接器22設(shè)在編碼器元件 12的朝向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子的方向的那側(cè)，并且固定在軸上。這能夠?qū)⑥D(zhuǎn)子結(jié) 構(gòu)1連接到要由該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的任何設(shè)備上；該設(shè)備可以是電動(dòng)輔助轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)。在公開為WO 99/65758的PCT專利申請(qǐng)中公開了這種系統(tǒng) 的實(shí)例；聯(lián)接器22可以被連接到此設(shè)備的齒輪箱的蝸輪上。
聯(lián)接器包括唇緣23,其從聯(lián)接器上朝向編碼器元件下垂。其限定 出環(huán)形空隙24，因插入鉚釘15而從轉(zhuǎn)子10中排出的物質(zhì)可被容納在 該環(huán)形空隙24中。如上所述，此特征阻止這種材料漏出，并且因此可以防止此材料漏出和干涉編碼器元件或者轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的旋轉(zhuǎn)。
從圖3中可以看出，唇緣23被設(shè)置在臺(tái)階16附近。唇緣23與臺(tái) 階16的并列設(shè)置起到保證環(huán)形空隙24不會(huì)漏出不希望的材料的作用。
通常，在唇緣23與背鐵14之間只存在較小的間隙25。該間隙25 通常要比唇緣23的寬度26或者臺(tái)階16的寬度27小得多。唇緣與編 碼器元件12的這種"幾乎"或者"輕微"觸及的接觸可以防止或者減 小從轉(zhuǎn)子上松動(dòng)編碼器元件的影響。
權(quán)利要求
1. 一種用于馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其包括具有端面的轉(zhuǎn)子；從端面伸出的軸；附連到轉(zhuǎn)子端面的編碼器元件；以及聯(lián)接器，其連接在編碼器元件附近的軸上，用于將另外的元件連接到軸上，其中聯(lián)接器環(huán)繞軸，并且具有與其相連的唇緣，唇緣從聯(lián)接器上朝向編碼器元件延伸，以便在聯(lián)接器與編碼器元件之間限定出空隙。
2. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中由本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)限 定的空隙用于容納在將編碼器元件固定到轉(zhuǎn)子上時(shí)可從轉(zhuǎn)子中排出的 4壬何物質(zhì)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中編碼器元件構(gòu)成用 于感測(cè)轉(zhuǎn)子角位置的角位置傳感器的一部分。
4. 如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中編碼器元件是磁編碼器 元件。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中編碼器元件 是與所述軸同軸裝配的盤。
6. 如權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中空隙被限定在聯(lián)接器、 唇緣、編碼器元件和軸或者在空隙處環(huán)繞軸的元件之間。
7. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中空隙是環(huán)形 空隙。
8. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中唇緣延伸至 接觸編碼器元件。
9. 如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中唇緣延伸 至編碼器元件，但是沒有接觸編碼器元件。
10. 如權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中編碼器元件與唇緣之 間的間隙小于唇緣厚度的10% ，或者5%,或者1%。
11. 如權(quán)利要求9或IO所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中間隙的尺寸小于 將由空隙容納的任何排出物質(zhì)的尺寸。
12. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中編碼器元 件具有設(shè)置成與轉(zhuǎn)子端面抵靠的第一面和朝向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子端面的方向的 第二面，編碼器元件包括環(huán)繞其第二面沿圓周間隔設(shè)置的一個(gè)或多個(gè) 編碼元件，其中這些編碼元件的徑向內(nèi)邊緣限定出環(huán)繞編碼器元件延 伸的圓周臺(tái)階。
13. 如權(quán)利要求12所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中唇緣被從臺(tái)階緊接地 或者基本緊接地徑向向內(nèi)地設(shè)置。
14. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)子是永 磁體轉(zhuǎn)子。
15. —種馬達(dá)，其包括定子和如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn) 子結(jié)構(gòu)。
16. —種電動(dòng)輔助轉(zhuǎn)向(EPAS)系統(tǒng)，其包括如權(quán)利要求15所 述的馬達(dá)，所述馬達(dá)可操作地連接在車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上。
全文摘要
一種用于馬達(dá)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(1)，其包括具有端面(20)的轉(zhuǎn)子(10)；從端面(20)中伸出的軸(11)；附連到轉(zhuǎn)子(10)的端面(20)上的編碼器元件(12)；以及聯(lián)接器(22)，其連接在編碼器元件附近的軸上，用于將另外的元件連接到軸上，其中聯(lián)接器(22)環(huán)繞軸(11)并且具有與之相聯(lián)的唇緣(23)，唇緣(23)從聯(lián)接器上朝向編碼器元件延伸，以便在聯(lián)接器(22)與編碼器元件(12)之間限定出空隙(24)。由轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)限定的空隙可以起到容納在將編碼器元件固定到轉(zhuǎn)子上時(shí)從轉(zhuǎn)子上排出的這類金屬屑的作用。這種轉(zhuǎn)子可用在電動(dòng)輔助轉(zhuǎn)向(EPAS)系統(tǒng)的馬達(dá)中。
文檔編號(hào)H02K11/00GK101421907SQ200780013342
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月13日
發(fā)明者A·L·考特, J·R·庫(kù)爾斯 申請(qǐng)人:Trw有限公司