旋轉電機及其制造方法

專利名稱：旋轉電機及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種具有各相導線與傳感器信號線的旋轉電機及其制造方法。
背景技術：
以往的裝置中，具有貫穿金屬孔眼的各相導線、被捆綁的多條傳感器信號線、以及連接各相導線與接線板的連接基板，將各相導線與連接基板的導線側各相接頭焊接，將該連接基板采用螺釘固定于托架，然后將固定有定子的機架利用螺栓固定于托架，用機架以及托架覆蓋馬達的主要部分(例如，參照專利文獻1)。
專利文獻1日本特開2002-354755號公報(段落 - ，圖1～圖5)以往的裝置中，各相導線與傳感器信號線貫穿一個金屬孔眼，將各相導線與連接基板焊接，利用螺釘將該連接基板固定于托架后，利用螺栓將機架固定于托架，用機架以及托架覆蓋旋轉電機的主要部分，因此，在旋轉電機組裝后不易對各相導線進行更換，例如在需要各相導線導出長度不同的旋轉電機時，必須組裝新的旋轉電機等，不易實現旋轉電機部件的共用化。另外，由于各相導線的線徑較粗故撓性較差，在各相導線的導出長度較長時，若在組裝工序前組裝各相導線，則會導致以后的組裝工序作業性惡化、或組裝裝置大型化等，存在旋轉電機生產率降低的問題。另外，由于各相導線以及被捆綁的多條傳感器信號線貫穿一個金屬孔眼，因此受到被導出至外部、線徑較粗且撓性較差的各相導線的配設狀態的影響，各相導線會產生作用力使所述金屬孔眼變形，尤其會使線徑較細且捆綁有多條導線的傳感器信號線的導出部的防水性下降。

發明內容
為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種能夠提高旋轉電機的組裝作業性、實現部件的共用化等生產率良好且能夠提高導線導出部的防水性的旋轉電機及其制造方法。
本發明所述的旋轉電機中，包括定子，所述定子具有固定于有底機架內側的定子鐵心、以及卷繞于該定子鐵心的定子繞組；固定于所述機架的開口側的托架；轉子，所述轉子間隔空隙地配設在所述定子鐵心的內側，具有貫穿所述托架、且在固定于該托架的托架側軸承以及配設于所述機架的機架側軸承的支撐下自由旋轉的軸；與所述定子繞組電性連接并從所述托架導出至外部的各相導線；固定于所述托架并用于檢測所述轉子的旋轉位置的旋轉傳感器；以及與該旋轉傳感器連接并從所述托架導出至外部的傳感器信號線，所述各相導線與所述傳感器信號線分別從所述托架的不同部分導出至外部，且所述各相導線的前端部從設于所述托架的開口部的外部導入該托架內部，使所述各相導線可從該托架的外部與所述定子繞組進行電性連接。
本發明所述旋轉電機的制造方法，該旋轉電機包括定子，所述定子具有固定于有底機架內側的定子鐵心、以及卷繞于該定子鐵心的定子繞組；固定于所述機架的開口側的托架；轉子，所述轉子間隔空隙地配設在所述定子鐵心的內側，具有貫穿所述托架、且在固定于該托架的托架側軸承以及配設于所述機架的機架側軸承的支撐下自由旋轉的軸；與所述定子繞組電性連接并從所述托架的開口部導出至外部的各相導線；固定于所述托架并用于檢測所述轉子的旋轉位置的旋轉傳感器；以及與該旋轉傳感器連接并從所述托架的與所述各相導線不同的部分導出至外部的傳感器信號線，該制造方法包括下述工序將所述傳感器信號線從所述托架的內部導出至外部的工序；用所述機架覆蓋所述托架內部并將所述托架與所述機架固定的工序；以及將所述各相導線的前端部從所述托架的所述開口部的外部導入該托架內部、并將該前端部從該托架的外部與所述定子繞組進行電性連接的工序。
若使用本發明，由于各相導線與傳感器信號線分別從托架的不同部分導出至外部，且各相導線的前端部從設于托架的開口部的外部導入該托架的內部，使各相導線可從該托架的外部與定子繞組進行電性連接，因此，用機架及托架覆蓋旋轉電機的主要部分后，可從該旋轉電機的外部組裝各相導線，因此能夠得到一種提高旋轉電機的組裝作業性、實現部件的共用化等生產率良好且提高導線導出部的防水性的旋轉電機。
另外，由于包括下述工序將傳感器信號線從托架的內部導出至外部的工序；用機架覆蓋托架內部并將托架與機架固定的工序；以及將各相導線的前端部從托架的開口部的外部導入該托架內部、并將該前端部從該托架的外部與定子繞組進行電性連接的工序，因此，用機架及托架覆蓋旋轉電機的主要部分后，可從該旋轉電機的外部組裝各相導線，因此能夠得到一種提高旋轉電機的組裝作業性、實現部件共用化等生產率良好的旋轉電機的制造方法。


圖1是本發明實施例1所述電動動力轉向裝置的剖視圖。
圖2是本發明實施例1所述無刷馬達的側視圖。
圖3是本發明實施例1所述金屬孔眼的主視圖。
圖4是本發明實施例1所述托架的部分側視圖。
圖5是表示本發明實施例1所述組裝工序的中途階段的無刷馬達的剖視圖。
圖6是表示本發明實施例1所述組裝工序的中途階段的無刷馬達的側視圖。
圖7是表示本發明實施例1所述組裝工序的中途階段的無刷馬達的側視圖。
圖8是本發明實施例1所述各相導線集合體的主視圖。
(符號說明)1無刷馬達(旋轉電機) 2機架4定子繞組5定子7托架10軸11轉子 12各相導線15金屬孔眼 16前端部
17開口部 18蓋體20連接端子21中繼基板22螺釘緊固孔 23螺釘24從動軸 25外殼27金屬孔眼28缺口部29連接器 30螺栓具體實施方式
實施例1根據圖1～圖8對實施例1進行說明。另外，各圖中同一部分或相同部分標注同一符號進行說明。圖1是電動動力轉向裝置的剖視圖，表示作為旋轉電機一例的電動動力轉向裝置用的無刷馬達。圖2是圖1的無刷馬達從外殼側觀看的側視圖。無刷馬達1包括定子5，該定子5固定有定子鐵心3，該定子鐵心3是將電磁鋼板層疊在鋼板制成的有底機架2的內周側構成的，且定子5具有在該定子鐵心3上卷繞有線圈的定子繞組4。機架2的外徑為80mm左右，在其開口側6固定有鋁壓鑄件制成的托架7，包括轉子11，該轉子11留有空隙地配設在定子鐵心3的內周側，具有貫穿托架7、且在固定于托架7的托架側軸承8以及配設于機架2底部的機架側軸承9的支撐下自由旋轉的軸10。與定子繞組4電性連接的3條各相導線12從托架7導出到馬達外部，被導出的3條各相導線12外層包裹軟管而捆綁在一起。用于檢測轉子11的旋轉位置的旋轉傳感器13由旋轉變壓器構成，其定葉固定于托架7的外側側面，并安裝成可從托架7的外側對旋轉變壓器進行位置調整。與該旋轉傳感器13連接的6條傳感器信號線14從托架7內的與導出所述各相導線12的部分不同的部分導出至馬達外部，被導出的6條傳感器信號線14外層包裹軟管而捆綁在一起。
各相導線12例如是將汽車用低壓電線(AV線)的標稱截面積為8mm2的導線導出至馬達外部約0.9m構成的。該各相導線12穿過設于金屬孔眼15的孔部，該金屬孔眼15由用橡膠材料等制成的彈性體構成，該各相導線12的前端部16通過設于托架7徑向側面的孔狀開口部17從托架7的外部導入內部。金屬孔眼15配設成從托架7外部堵住該孔狀開口部17，用2根螺釘19將鋼板制成的蓋體18施緊，從而金屬孔眼15被壓在開口部17上并固定。在各相導線12的前端部16具有與各相導線12電性連接的連接端子20。連接端子20利用螺釘23從托架7外部，通過沿軸向設于托架7的螺釘緊固孔22，與配設于托架7內部且與定子繞組4電性連接的中繼基板21電性連接。這樣，各相導線12的前端部16可從托架7外部導入內部，并且可從托架7的外部與定子繞組4電性連接。
無刷馬達1的托架7配設成與收納從動軸24的外殼25嵌合，該從動軸24傳遞無刷馬達的旋轉力。在貫穿無刷馬達1的托架7的軸10的前端部壓入固定有內周面具有花鍵的輪轂26，輪轂26與從動軸24利用花鍵卡合進行連接。由于托架7安裝于外殼25上，因此，從托架7的外殼25側的面貫穿托架7內部設置的螺釘緊固孔22被外殼25覆蓋。
圖3是傳感器信號線穿過的金屬孔眼的主視圖，圖4是托架的部分側視圖，表示設于該托架側面的缺口部。傳感器信號線14例如是將汽車用低壓電線(AV線)的標稱截面積為0.5mm2的導線導出至馬達外部約0.9m構成的。在被導出的傳感器信號線14的前端安裝有與控制裝置連接的連接器。傳感器信號線14由多條導線構成，傳感器信號線14的導線分別逐條且具有過盈量地穿過金屬孔眼27上設置的孔部27a，該金屬孔眼27由用橡膠材料等制成的彈性體構成。本實施例中，6條導線分別穿過6個孔部27a。另外，各相導線12也一樣，各相導線12由多條導線構成，各相導線12的導線分別逐條地穿過設于金屬孔眼15的孔部。本實施例中，3條導線分別逐條且具有過盈量地穿過3個孔部。
在托架7的徑向側面、即與機架2抵接的抵接面7a上形成有開設在機架2側的錐形的缺口部28。該缺口部28上配設有供傳感器信號線14穿過的金屬孔眼27，傳感器信號線14被導出至托架7的外部。另外，傳感器信號線14的無刷馬達1側的前端具有連接器29，托架7內部的傳感器信號線14通過連接器29與旋轉傳感器13電性連接。這樣，將傳感器信號線14導出后，使機架2的開口側6嵌合于托架7并施緊螺栓30，從而機架2及托架7覆蓋馬達的主要部分，而且，金屬孔眼27受到機架2端面的軸向推壓，被夾在托架7與機架2之間并固定。金屬孔眼27具有可與缺口部28配合的錐面27b，能可靠地固定從而提高防水性。另外，金屬孔眼27中一體形成有0環部27c，故部件數量較少，托架7與機架2的嵌合部全周保持壓縮，能夠提高該部分的防水性。
圖5～圖7表示無刷馬達組裝工序的中途階段，圖5是其剖視圖，圖6是從機架側觀看的側視圖，圖7是從外殼側觀看的側視圖。圖5～圖7表示在如上文所述地將傳感器信號線14從托架7內部導出至外部的工序后，進行用機架2覆蓋托架7內部、并利用螺栓30施緊固定托架7與機架2的工序時的組裝狀態，表示用機架2及托架7覆蓋無刷馬達1的主要部分的狀態。被導出的傳感器信號線14由夾具31保持，夾具31用螺釘固定于托架7，從而固定被導出的信號線14。
圖8是在圖5～圖7的工序后組裝的各相導線集合體的主視圖。圖5～圖7的工序后，采用圖8所示的預先準備的各相導線集合體進行組裝。前端部16上利用焊接安裝有連接端子20，各相導線12的另一端安裝有與控制回路側連接的連接器。進行將各相導線12的前端部16從托架7的開口部17的外部導入該托架7的內部、并將該前端部16從該托架7的外部與定子繞組4電性連接的工序，組裝成圖1所示的無刷馬達1。包括下述工序將各相導線12穿過金屬孔眼15，將該各相導線12的前端部16通過設于托架7的開口部17導入該托架7內部，將金屬孔眼15配設成從托架7外部堵住開口部17，且利用蓋體18將該金屬孔眼從托架7外部固定于開口部17。
接下來，對采用上述結構的實施例1的動作進行說明。該電動動力轉向裝置用的無刷馬達1，根據轉向器的操舵轉矩傳感器等的信號以及無刷馬達1所具有的旋轉傳感器13的信號，利用未圖示的控制回路通過各相導線12對定子繞組4進行規定的通電，軸10在與設于定子5和轉子11的永磁體的電磁作用下旋轉，其轉動力通過輪轂26驅動從動軸24，從而輔助轉向器的操舵力。另外，該電動動力轉向裝置用的無刷馬達1的電壓為12V、通電電流為80A左右，是尤其要求噪音低和振動小、防水性良好且小型廉價的馬達。
如上文所述，在該實施例1中，各相導線12與傳感器信號線14分別從托架7的不同部分被導出至外部，且各相導線12的前端部16從設于托架7的開口部17外部被導入該托架7的內部，并可從該托架7的外部與定子繞組4進行電性連接，因此，用機架2及托架7覆蓋無刷馬達1的主要部分后，可從該無刷馬達1的外部組裝各相導線12，因此不會在組裝中途工序中妨礙各相導線12的組裝，能夠提高無刷馬達1的組裝作業性，可從無刷馬達1外部簡單更換各相導線12，從而可得到一種能實現部件共用化等生產率良好且廉價的旋轉電機。另外，同時由于各相導線12與傳感器信號線14分別從托架7的不同部分被導出至外部，因此傳感器信號線14不受各相導線12配設狀態的影響，可提高傳感器信號線14的導線導出部的防水性。另外，可使傳感器信號線14不易受各相導線12產生的電磁干擾波影響。另外，在旋轉電機外部的導線連接處，為保證該連接部的絕緣、防水而需要另外設置連接器等，然而由于各相導線12被導入托架7內部并連接，因此容易實現絕緣及防水，無需追加另外的連接器等，能夠抑制絕緣處及連接處的增加，使結構成本低廉。
另外，各相導線12穿過金屬孔眼15，該各相導線12的前端部16通過設于托架7的開口部17導入該托架7內部，金屬孔眼15配設成從托架7外部堵住開口部17，且利用蓋體18將該金屬孔眼15從托架7外部固定于開口部17，因此，將無刷馬達1的主要部分組裝后，可從無刷馬達1的外部簡單組裝各相導線12、金屬孔眼15及蓋體18，可提高生產率，并且，能可靠地固定各相導線12的導出部，提高該部分的防水性。
另外，被導入托架7內部的各相導線12的前端部16具有連接端子20，該連接端子20利用螺釘23從托架7外部，通過設于托架7的螺釘緊固孔22，與配設于托架7內部且與定子繞組4電性連接的中繼基板21電性連接，因此，無需取下螺栓30等分解無刷馬達1即可從無刷馬達1外部簡單地進行各相導線12的安裝及更換。另外，可利用連接端子20與中繼基板21確定連接位置提高組裝作業性，可利用螺釘23進行廉價且可靠的電性連接，并且也容易進行更換。
電動動力轉向裝置用的無刷馬達1的托架7配設成與收納從動軸24的外殼25嵌合，該從動軸24傳遞無刷馬達1的旋轉力，設置于托架7的螺釘緊固孔22被外殼25覆蓋，因此只需將無刷馬達1像平常一樣安裝于外殼25，就能夠簡單防止水從螺釘緊固孔22進入等。
傳感器信號線14穿過配設于托架7的缺口部28上的金屬孔眼27并導出至該托架7外部，通過施緊將機架2固定于托架7的螺栓30，從而使金屬孔眼27受到機架2的軸向推壓，被夾在托架7與機架2之間并固定，因此，傳感器信號線14的導出部的固定構造簡單，能夠在將機架2固定于托架7這樣的通常工序中固定，可得到一種生產率良好且防水性良好的裝置。由于傳感器信號線14的線徑較細且撓性良好，因此，即使在組裝工序中途進行組裝時作業性也幾乎不會降低，可得到一種價格低廉的裝置。
傳感器信號線14在托架7內部通過連接器29與旋轉傳感器13連接，因此，傳感器信號線14的組裝作業性良好，傳感器信號線14的變更容易且生產率良好，且由于連接器29在托架7內部，因此可得到一種防水性良好的裝置。
各相導線12及傳感器信號線14都是由多條導線構成的，導線分別逐條地穿過設于各金屬孔眼(15、27)的孔部中，因此各相導線12與傳感器信號線14互相之間不受影響，能可靠地逐條保持導線，使各相導線12及傳感器信號線14都具有良好的防水性。
由于具有下述工序將傳感器信號線14從托架7的內部導出至外部的工序；用機架2覆蓋托架7內部且將托架7與機架2固定的工序；以及將各相導線12的前端部16從托架7的開口部17的外部導入托架7內部、并將前端部16從托架7外部與定子繞組4進行電性連接的工序，因此，用機架2及托架7覆蓋無刷馬達1的主要部分后，可從該無刷馬達1的外部組裝各相導線12，因此組裝中途工序中不會妨礙各相導線12的組裝，從而得到一種旋轉電機的制造方法，可以提高無刷馬達1的組裝作業性，抑制組裝裝置的大型化，且實現部件共用化等，從而生產率良好且廉價。而且，由于各相導線12與傳感器信號線14分別從托架7的不同部分被導出至外部，因此傳感器信號線14不受各相導線12配設狀態的影響，可提高傳感器信號線14的導線導出部的防水性。
由于具有如下工序將各相導線12穿過金屬孔眼15，將該各相導線12的前端部16通過設于托架7的開口部17導入托架7內部，將金屬孔眼15配設成從托架7外部堵住開口部17，且利用蓋體18將該金屬孔眼15從托架7外部固定于開口部17，因此，可從無刷馬達1的外部組裝各相導線12，提高生產率，并且可提高各相導線12的導出部的防水性。
另外，上述實施例中以無刷馬達為例進行了說明，但當然也可以是發電機等，旋轉傳感器可以是光學編碼器等。
權利要求
1.一種旋轉電機(1)，包括定子(5)，所述定子具有固定于有底機架(2)內側的定子鐵心(3)、以及卷繞于該定子鐵心的定子繞組(4)；固定于所述機架的開口側(6)的托架(7)；轉子(11)，所述轉子間隔空隙地配設在所述定子鐵心的內側，具有貫穿所述托架、且在固定于該托架的托架側軸承(8)以及配設于所述機架的機架側軸承(9)的支撐下自由旋轉的軸(10)；與所述定子繞組電性連接并從所述托架導出至外部的各相導線(12)；固定于所述托架并用于檢測所述轉子的旋轉位置的旋轉傳感器(13)；以及與該旋轉傳感器連接并從所述托架導出至外部的傳感器信號線(14)，該旋轉電機的特征在于，所述各相導線與所述傳感器信號線分別從所述托架的不同部分導出至外部，且所述各相導線的前端部從設于所述托架的開口部的外部導入該托架內部，使所述各相導線可從該托架的外部與所述定子繞組進行電性連接。
2.如權利要求1所述的旋轉電機，其特征在于，各相導線穿過金屬孔眼(15、27)，該各相導線的前端部(16)通過設于托架的開口部(17)導入該托架的內部，所述金屬孔眼配設成從所述托架外部堵住所述開口部，且利用蓋體(18)從所述托架外部固定于所述開口部。
3.如權利要求1或2所述的旋轉電機，其特征在于，導入托架內部的各相導線的前端部(16)具有連接端子(20)，該連接端子利用螺釘(23)從該托架外部，通過設于所述托架的螺釘緊固孔(22)，與配設于所述托架內部且與定子繞組連接的中繼基板(21)電性連接。
4.如權利要求3所述的旋轉電機，其特征在于，旋轉電機是電動動力轉向裝置用的無刷馬達，該無刷馬達的托架配設成與收納從動軸(24)的外殼(25)嵌合，該從動軸傳遞所述無刷馬達的旋轉力，設于所述托架的螺釘緊固孔被所述外殼覆蓋。
5.如權利要求1或2所述的旋轉電機，其特征在于，傳感器信號線穿過配設于托架的缺口部(28)上的金屬孔眼并導出至該托架外部，通過施緊將機架固定于所述托架的螺栓(30)使所述金屬孔眼受到軸向推壓，從而夾在所述托架與所述機架之間。
6.如權利要求1或2所述的旋轉電機，其特征在于，傳感器信號線在托架內部通過連接器(29)與旋轉傳感器連接。
7.如權利要求1或2所述的旋轉電機，其特征在于，各相導線及傳感器信號線都由多條導線構成，所述導線分別逐條地穿過設于各金屬孔眼的孔部。
8.一種旋轉電機(1)的制造方法，該旋轉電機包括定子(5)，所述定子具有固定于有底機架(2)內側的定子鐵心(3)、以及卷繞于該定子鐵心的定子繞組(4)；固定于所述機架的開口側(6)的托架(7)；轉子(11)，所述轉子間隔空隙地配設在所述定子鐵心的內側，具有貫穿所述托架、且在固定于該托架的托架側軸承(8)以及配設于所述機架的機架側軸承(9)的支撐下自由旋轉的軸(10)；與所述定子繞組電性連接并從所述托架的開口部導出至外部的各相導線(12)；固定于所述托架并用于檢測所述轉子的旋轉位置的旋轉傳感器(13)；以及與該旋轉傳感器連接并從所述托架的與所述各相導線不同的部分導出至外部的傳感器信號線(14)，該制造方法的特征在于，包括下述工序將所述傳感器信號線從所述托架的內部導出至外部的工序；用所述機架覆蓋所述托架內部并將所述托架與所述機架固定的工序；以及將所述各相導線的前端部從所述托架的所述開口部的外部導入該托架內部、并將該前端部從該托架的外部與所述定子繞組進行電性連接的工序。
9.如權利要求8所述的旋轉電機的制造方法，其特征在于，包括下述工序將各相導線穿過金屬孔眼(15、27)，將該各相導線的前端部(16)通過設于托架的開口部(17)導入該托架內部，將所述金屬孔眼配設成從所述托架外部堵住所述開口部，且利用蓋體(18)將該金屬孔眼從所述托架的外部固定于所述開口部。
全文摘要
本發明提供一種能夠提高旋轉電機的組裝作業性、實現部件的共用化等生產率良好且能夠提高導線導出部的防水性的旋轉電機及其制造方法。各相導線(12)與傳感器信號線(14)分別從托架(7)的不同部分被導出至外部，且各相導線(12)的前端部(16)從開口部(17)的外部被導入托架(7)的內部，使各相導線(12)可從托架(7)的外部與定子繞組(4)進行電性連接。另外，包括下述工序將傳感器信號線(14)從托架(7)的內部導出至外部的工序；用機架(2)覆蓋托架(7)內部且將托架(7)與機架(2)固定的工序；以及將前端部(16)從開口部(17)的外部導入托架(7)內部、并將前端部(16)從托架(7)外部與定子繞組(4)進行電性連接的工序。
文檔編號H02K15/06GK1933302SQ200610108528
公開日2007年3月21日 申請日期2006年7月24日 優先權日2005年9月16日
發明者阿久津悟, 山本京平, 逸見晉介 申請人:三菱電機株式會社