本發(fā)明涉及一種分解器以及使用該分解器的電機(jī)，該電機(jī)尤其適用于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(electricpowersteering,eps)系統(tǒng)中。

背景技術(shù)：

汽車的eps系統(tǒng)根據(jù)用戶對(duì)方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制汽車的轉(zhuǎn)向。

目前的eps系統(tǒng)通常使用分解器來(lái)精確地檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置?？蛻粝Ｍ纸馄骶哂懈_的檢測(cè)結(jié)果。但是，有多種因素會(huì)影響分解器的檢測(cè)精度，例如，電機(jī)的繞組電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)影響到分解器的檢測(cè)精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明第一方面，提供一種電機(jī)，包括電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子；所述電機(jī)定子包括環(huán)狀分布的若干定子極以及繞制到所述定子極的定子繞組；所述電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到電機(jī)定子。該電機(jī)還包括分解器，所述分解器包括分解器定子、分解器轉(zhuǎn)子以及屏蔽組件。其中：

所述分解器定子包括環(huán)狀分布的若干分解器齒、繞制到所述分解器齒的分解器繞組；

所述分解器轉(zhuǎn)子包括固定到所述轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)子芯，所述轉(zhuǎn)子芯位于所述若干分解器齒圍成的空間內(nèi)；

所述屏蔽組件固定到所述電機(jī)定子，包括環(huán)狀部，所述環(huán)狀部環(huán)繞若干分解器齒，用于消除或減弱所述定子繞組的電流對(duì)所述分解器繞組的磁干擾。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，所述環(huán)狀部為杯狀，底部設(shè)有通孔供所述轉(zhuǎn)軸穿過(guò)，開(kāi)口端設(shè)有外翻邊；所述屏蔽組件通過(guò)所述外翻邊安裝到電機(jī)定子。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，所述若干分解器齒及其分解器繞組全部收容在所述環(huán)狀部形成的空間內(nèi)。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，所述外翻邊設(shè)有螺孔供螺釘穿過(guò)；所述屏蔽組件通過(guò)所述螺釘安裝到電機(jī)定子。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，所述若干分解器齒圍成的環(huán)部的外徑小于或等于所述若干定子極圍成的環(huán)部的內(nèi)徑。

本發(fā)明的第二方面，提供一種分解器，包括分解器定子與分解器轉(zhuǎn)子，所述分解器定子包括環(huán)狀分布的若干分解器齒以及繞制到所述分解器齒的分解器繞組，所述分解器轉(zhuǎn)子包括可繞著一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子芯，所述轉(zhuǎn)子芯位于所述若干分解器齒圍成的空間內(nèi)。所述分解器繞組包括：

第一輸出繞組，所述第一輸出繞組繞制于每一個(gè)分解器齒，每個(gè)分解器齒的第一輸出繞組由繞線以第一匝數(shù)多層卷繞形成；

第二輸出繞組，所述第二輸出繞組繞制于每一個(gè)分解器齒，每個(gè)分解器齒的第二輸出繞組由繞線以第二匝數(shù)多層卷繞形成；

勵(lì)磁繞組，所述勵(lì)磁繞組繞制于每一個(gè)分解器齒，每個(gè)分解器齒的勵(lì)磁繞組由繞線以第三匝數(shù)多層卷繞形成。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，所述第三匝數(shù)小于第一匝數(shù)，并且小于第二匝數(shù)。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，第一匝數(shù)等于第二匝數(shù)，且第一匝數(shù)等于第三匝數(shù)的2至3倍。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，所述第一輸出繞組由第一根繞線連續(xù)形成；所述第二輸出繞組由第二根繞線連續(xù)形成；所述勵(lì)磁繞組由第三根繞線連續(xù)形成。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，所述分解器齒的數(shù)量是2n個(gè)，n為大于1的整數(shù)；所述2n個(gè)分解器齒分為n對(duì)分解器齒，每對(duì)分解器齒包括兩個(gè)相鄰的分解器齒，所述兩個(gè)相鄰的分解器齒的第一輸出繞組具有相同的繞線方向；且相鄰兩對(duì)分解器齒的第一輸出繞組具有相反的繞線方向。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，所述每對(duì)分解器齒的兩個(gè)分解器齒中，其中一個(gè)分解器齒上的第一輸出繞組、第二輸出繞組具有相同的繞線方向，另一個(gè)分解器齒上的第一輸出繞組、第二輸出繞組具有相反的繞線方向；所述2n個(gè)分解器齒中，對(duì)于任意三個(gè)相鄰的分解器齒，其中兩個(gè)相鄰的分解器齒的第二繞組具有相同的繞線方向，剩下的一個(gè)分解器齒的第二繞組具有相反的繞線方向。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，所述2n個(gè)分解器齒中，任意相鄰的兩個(gè)分解器齒上的勵(lì)磁繞組具有相反的繞線方向。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，所述轉(zhuǎn)子芯為環(huán)狀，外周面任意一點(diǎn)到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的距離r滿足：

其中，

rs是所述若干分解器齒圍成的環(huán)的內(nèi)半徑，

rmax是所述轉(zhuǎn)子芯的最大外半徑，

rmin是所述轉(zhuǎn)子芯的最小外半徑，

θ是所述任意一點(diǎn)的角度；

p是所述轉(zhuǎn)子芯上的凸極對(duì)數(shù)。

本發(fā)明的第三方面，提供一種一種電機(jī)，包括電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子；所述電機(jī)定子包括環(huán)狀分布的若干定子極以及繞制到所述定子極的定子繞組；所述電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到電機(jī)定子；還包括本發(fā)明第二方面所述的分解器，分解器定子安裝到電機(jī)定子，分解器轉(zhuǎn)子安裝到所述轉(zhuǎn)軸。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，所述定子繞組為三相繞組，其中一相的相電流等于另外兩相的相電流的和，但是方向相反。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案中，所述定子極的數(shù)量是所述分解器齒數(shù)量的3/4。

本發(fā)明的優(yōu)選方案中，通過(guò)屏蔽組件降低或消除定子繞組對(duì)分解器繞組的干擾，并通過(guò)新的分解器繞組結(jié)構(gòu)來(lái)提高分解器的精度。

通過(guò)閱讀說(shuō)明書，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將更好地了解這些技術(shù)方案的特征和內(nèi)容。

附圖說(shuō)明

下面通過(guò)參考附圖并結(jié)合實(shí)例具體地描述本發(fā)明，以更清楚地描述本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方式。在附圖中：

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖；

圖2是圖1所示電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使用的電機(jī)的示意圖；

圖3是圖2所示電機(jī)的縱剖示意圖；

圖4顯示了圖2所示電機(jī)使用的轉(zhuǎn)軸、分解器及其屏蔽組件；

圖5是圖4所示轉(zhuǎn)軸、分解器及其屏蔽組件的俯視圖；

圖6是圖3所示電機(jī)通電后電機(jī)定子端部繞組電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布示意圖；

圖7是圖4所示分解器的轉(zhuǎn)子芯的平面示意圖；

圖8是圖4所示分解器的分解器定子的繞組示意圖；

圖9是圖2所示電機(jī)的電機(jī)定子、分解器定子的繞組示意圖。

具體實(shí)施方式

參考圖1，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)20包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸21(例如，可受方向盤驅(qū)動(dòng))、用于檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸21受到的轉(zhuǎn)向力的傳感器22、基于傳感器22的檢測(cè)結(jié)果而計(jì)算所需助力的控制單元23、受控制單元23控制的電機(jī)30以及用于對(duì)電機(jī)30進(jìn)行減速輸出的減速齒輪箱24。

參考圖2和圖3，電機(jī)30包括電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子。電機(jī)定子包括筒狀的一端開(kāi)口的外殼31、安裝到外殼31開(kāi)口端的端蓋32、安裝到外殼31內(nèi)壁的定子磁芯例如鐵芯及其定子繞組35。具體地，定子磁芯包括環(huán)狀軛部33、從環(huán)狀軛部33向內(nèi)伸出的若干定子極34、安裝到定子極34的絕緣線架。定子繞組35繞制到絕緣線架，從而在定子極34上形成繞組。

電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸41、安裝到轉(zhuǎn)軸41的轉(zhuǎn)子磁芯43等。電機(jī)定子的外殼31底部、端蓋32安裝有滾動(dòng)軸承用于支撐轉(zhuǎn)軸41，使電機(jī)轉(zhuǎn)子能夠相對(duì)于電機(jī)定子轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例中，電機(jī)30為無(wú)刷電機(jī)，轉(zhuǎn)子磁芯43安裝有永磁體。電機(jī)30通電后，定子繞組35形成磁場(chǎng)促使轉(zhuǎn)子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

參考圖3至圖5，電機(jī)30還安裝有分解器及其屏蔽組件61。分解器包括分解器定子51和分解器轉(zhuǎn)子71。

分解器定子51安裝到電機(jī)定子，分解器定子51包括分解器定子磁芯及其分解器繞組56，分解器定子磁芯包括環(huán)狀軛部52、從環(huán)狀軛部52向內(nèi)伸出的若干分解器齒54。分解器繞組56通過(guò)絕緣線架形成于對(duì)應(yīng)的分解器齒54。

分解器轉(zhuǎn)子71包括轉(zhuǎn)子芯72，轉(zhuǎn)子芯72固定到電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸41，從而可隨著轉(zhuǎn)軸41轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子芯72位于環(huán)狀分布的分解器齒54圍成的空間內(nèi)。

屏蔽組件61固定到電機(jī)定子，包括環(huán)狀部62，環(huán)狀部62環(huán)繞在分解器齒54的外周，用于消除或減弱定子繞組35對(duì)分解器繞組56的磁干擾。本實(shí)施例中，環(huán)狀部62為杯狀，底部設(shè)有通孔供轉(zhuǎn)軸41穿過(guò)，開(kāi)口端設(shè)有外翻邊64；外翻邊64設(shè)有螺孔66供螺釘68穿過(guò)；屏蔽組件61通過(guò)螺釘68安裝到電機(jī)定子。

分解器齒54及其分解器繞組56最好全部收容在環(huán)狀部62形成的空間內(nèi)，以盡可能地避免定子繞組35對(duì)分解器繞組56的磁干擾。

參考圖6，電機(jī)定子的繞組35通電后端部繞組形成磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)本來(lái)會(huì)傳導(dǎo)到分解器，尤其是分解器定子51；但是，在導(dǎo)磁的屏蔽組件61的屏蔽作用下，定子繞組35對(duì)分解器繞組56的磁干擾被顯著地消除或減弱。

本實(shí)施例中，分解器齒54圍成的環(huán)部的外徑小于或等于若干定子極34圍成的環(huán)部的內(nèi)徑。

圖7是轉(zhuǎn)子芯72的沿軸向的俯視圖，其中，圓形的虛線表示分解器齒54圍成的環(huán)部的內(nèi)徑，被虛線包圍的兩條實(shí)線分別表示轉(zhuǎn)子芯72的內(nèi)徑與外徑。本實(shí)施例中，分解器齒54圍成的環(huán)部的內(nèi)半徑大約為10毫米。

轉(zhuǎn)子芯72的外半徑不是恒定的，而是以一定的規(guī)律平滑地變化。具體地，外周面任意一點(diǎn)到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的距離r滿足：

其中，

rs是所述若干分解器齒54圍成的環(huán)的內(nèi)半徑，

rmax是所述轉(zhuǎn)子芯的最大外半徑，也就是轉(zhuǎn)子芯外周表到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的最大距離；

rmin是所述轉(zhuǎn)子芯的最小外半徑，也就是轉(zhuǎn)子芯外周表到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的最小距離；

θ是所述任意一點(diǎn)相對(duì)于起始線的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，以圖7所示的x軸作為起始線(0度位置)；

p是所述轉(zhuǎn)子芯上的凸極對(duì)數(shù)。

圖8顯示了分解器定子的繞線結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，分解器定子具有16個(gè)分解器齒，在圖8中使用s1至s16表示該16個(gè)分解器齒。圖8中，第一行表示勵(lì)磁繞組(excite)，第二行表示第一輸出繞組(co-sin，也叫余弦輸出繞組)，第三行表示第二輸出繞組(sin，也叫正弦輸出繞組)。

如圖8所示，第一輸出繞組繞制于每一個(gè)分解器齒，每個(gè)分解器齒的第一輸出繞組由繞線以第一匝數(shù)多層卷繞形成，例如，每個(gè)分解器齒的第一輸出繞組為80匝。第二輸出繞組繞制于每一個(gè)分解器齒，每個(gè)分解器齒的第二輸出繞組由繞線以第二匝數(shù)多層卷繞形成，例如，每個(gè)分解器齒的第二輸出繞組為80匝。勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁繞組繞制于每一個(gè)分解器齒，每個(gè)分解器齒的勵(lì)磁繞組由繞線以第三匝數(shù)多層卷繞形成，例如，每個(gè)分解器齒的第二輸出繞組為30匝。

本發(fā)明不局限于本實(shí)施例采用的具體匝數(shù)。本發(fā)明可擴(kuò)展為：第三匝數(shù)小于第一匝數(shù)，并且小于第二匝數(shù)；優(yōu)選地，第一匝數(shù)等于第二匝數(shù)，且第一匝數(shù)等于第三匝數(shù)的2至3倍。

優(yōu)選地，第一輸出繞組由第一根繞線連續(xù)形成；第二輸出繞組由第二根繞線連續(xù)形成；勵(lì)磁繞組由第三根繞線連續(xù)形成。

本實(shí)施例中，分解器齒的數(shù)量是偶數(shù)(2n個(gè)，n為大于1的整數(shù))。該2n個(gè)分解器齒分為n對(duì)分解器齒，例如齒s1和s2是一對(duì)，齒s3和s4是一對(duì)。每對(duì)分解器齒包括兩個(gè)相鄰的分解器齒例如齒s1和s2，該兩個(gè)相鄰的分解器齒的第一輸出繞組具有相同的繞線方向；且相鄰兩對(duì)分解器齒，例如第一對(duì)齒s1與s2、第二對(duì)齒s3與s4的第一輸出繞組具有相反的繞線方向。本發(fā)明所說(shuō)的繞線方向，是指順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较颉?/p>

每對(duì)分解器齒的兩個(gè)分解器齒中，其中一個(gè)分解器齒例如齒s1上的第一輸出繞組、第二輸出繞組具有相同的繞線方向，另一個(gè)分解器齒例如齒s2上的第一輸出繞組、第二輸出繞組具有相反的繞線方向。

該2n個(gè)分解器齒中，對(duì)于任意三個(gè)相鄰的分解器齒例如齒s1至s3，其中兩個(gè)相鄰的分解器齒例如齒s2和s3的第二繞組具有相同的繞線方向，剩下的一個(gè)分解器齒例如齒s1的第二繞組具有相反的繞線方向。

如圖8所示，該2n個(gè)分解器齒中，任意相鄰的兩個(gè)分解器齒上的勵(lì)磁繞組具有相反的繞線方向。例如，齒s1上的勵(lì)磁繞組為順時(shí)針卷繞，齒s2上的勵(lì)磁繞組為逆時(shí)針卷繞。

圖9顯示了電機(jī)定子繞組與分解器繞組的關(guān)系。本實(shí)施例中，定子極34的數(shù)量是分解器齒54數(shù)量的3/4，即，電機(jī)定子具有12個(gè)定子極，分解器定子具有16個(gè)分解器齒。

圖9中，第一行使用t1至t12表示電機(jī)定子的12個(gè)定子極，該12個(gè)定子極下方的a、b、c表示三相，a、b、c旁邊的箭頭表示該相繞組的線端的相電流方向。第二行使用t1至t16表示分解器定子的16個(gè)分解器齒。第三行表示勵(lì)磁繞組的繞線方向(例如，+表示順時(shí)針，-表示逆時(shí)針)，第四行表示第一輸出繞組的繞線方向，第五行表示第二輸出繞組的繞線方向。

定子繞組為三相繞組，分別用a、b、c表示三相。對(duì)于采用正弦波換向的永磁同步電動(dòng)機(jī)，定子三相電流可以近似表示為：

a相的電流是ia＝isin(ωt+θ)，

b相的電流是ib＝isin(ωt+θ-2*π/3)，

c相的電流是ic＝isin(ωt+θ-4*π/3)，

可見(jiàn)，ia＝-(ib+ic)。

上述公式中，為電機(jī)三相電流的角頻率，單位為弧度/秒；t表示電流通電時(shí)間，θ表示a相電流的初始相位角，b相和c相分別滯后a相的相位為2*π/3，4*π/3。

以上參照附圖說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員不脫離本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)，可以有多種變型方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。舉例而言，作為一個(gè)實(shí)施例的部分示出或描述的特征可用于另一實(shí)施例以得到又一實(shí)施例。以上僅為本發(fā)明較佳可行的實(shí)施例而已，并非因此局限本發(fā)明的權(quán)利范圍，凡運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效變化，均包含于本發(fā)明的權(quán)利范圍之內(nèi)。