包括永磁电动机的电力转向系统技术方案

一种车辆用电力转向系统包括一个方向盘（１６）和一个转向轴（２０），所述转向轴（２０）连接到方向盘（１６）上。一个蜗轮装置（２６）连接到转向轴（２０）上。一个蜗杆（２８）螺纹式接合到蜗轮装置（２６）上。一个永磁电动机（３２）连接到蜗杆（２８）上。永磁电动机包括一个定子（１１４）和一个转子（１１６），所述定子（１１４）带有１２个槽（１３２），而所述转子（１１６）具有１０个极（１２６）。转子（１１６）包括一个或多个轴向转子段。如果应用一个以上的转子段，则各轴向转子段基本上偏移。各轴向转子段旋转式偏移一个偏移角，所述偏移角等于齿槽效应角除以轴向转子段数。转子包括面包条式、辐条式、径向或弧形永久磁铁。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力转向系统，更具体地说，涉及包括一种永磁电动机的电力转向系统。
技术介绍
用于汽车和卡车等车辆的电力转向(EPS)系统包括一个方向盘，一台电动机，一个控制器，一个或多个传感器，一个转向轴，及一个齿轮机构总成。齿轮机构可以是一种齿轮齿条传动装置总成，一种再循环球式齿轮机构总成或任何其它合适的齿轮机构总成。电动机通常通过一个蜗杆和一个蜗轮装置耦合到转向轴上，上述蜗杆连接到电动机上，而上述蜗轮装置连接到转向轴上。传感器通常包括一个扭矩传感器，所述扭矩传感器提供一个反馈信号到控制器。反馈信号代表驾驶员转动方向盘所需的力。随着驾驶员用力的增加，电动机使蜗杆转动，所述蜗杆接合并转动蜗轮装置。蜗轮装置连接到转向轴上并减少驾驶员转动方向盘所需的力。另一些传感的参数通常包括一个旋转传感器，所述旋转传感器检测转向轴旋转位置并提供一个反馈信号到控制器。车辆行驶速度通常也输入到控制器，以便通过EPS系统提供的帮助随车辆行驶速度而变。EPS系统通过减轻整车重量和改善燃料经济效益来提供对液压推进系统的改进。此外，EPS系统可供精确的转向系统电控。除了可变力的协助外，EPS系统还可以提供方向盘返回特性，它可以转到所希望的感觉和/或响应度。通过方向盘触觉反馈给驾驶员的量也可以用电学方法控制。具体地说，转向扭矩向驾驶员提供路况和车辆操作性的信息。恢复扭矩的量是底盘设计及回到方向盘的齿条载荷的可传输性的函数。EPS系统提供可传输特性的有效控制，及因此提供给驾驶员的触觉反馈量的有效控制。在EPS系统中所用的电动机应具有低的齿槽效应转矩(coggingtorque)水平，低的转矩波动，及高的转矩密度。已在EPS系统中应用的常规永磁电动机一般具有1.5槽/极比(如6/4，12/8，及18/12)，或3.0槽/极比(如36/12)。带有1.5槽/极比的电动机具有高振幅、低频率的齿槽效应转矩和大振幅转矩波动。带有3.0槽/极比的电动机具有高振幅、低频率的齿槽效应转矩，大振幅转矩波动，及小功率密度。通常要求转子或定子的偏置来减小齿槽效应转矩。增加转子或定子偏置降低了电动机的功率密度并增加了材料与制造的成本。例如，将转子偏置一般包括用若干具有复杂形状的永久磁铁。这些永久磁铁难以制造和在装配过程中难以处理，这样就增加了电动机的制造成本。随着偏置量的增加，由转子或定子偏置所造成的成本损失变得更大。一般，偏置量随着齿槽效应转矩频率的降低而增加。因此，理想情况是一种EPS系统包括一种永磁电动机，所述永磁电动机具有比较低的齿槽效应转矩，低转矩波动和高能量密度。与上述常规永磁电动机相比，永磁电动机应该以较低的成本装配和制造。专利技术概述根据本专利技术的用于车辆的电力转向系统包括一个方向盘和一个转向轴，所述转向轴连接到方向盘上。一台永磁电动机连接到转向轴上，并减少驾驶员转动方向盘所需的力。永磁电动机包括一个定子和一个转子，上述定子具有12个槽，而上述转子相对于所述定子旋转并包括10个极。在本专利技术的另一些特点中，转了包括一个带面包条式磁铁的转子铁芯。气隙比是在1.0和2.5之间。槽口比为小于或等于1.0。磁铁量纲角(dimension angle)是在31°和35°之间。在本专利技术的另一些特点中，转子包括一个带径向槽的转子铁芯，所述径向槽在径向上在转子铁芯两相对的端表面之间延伸。永久磁铁被置于径向槽中。可供选择地，转子包括弧形磁铁，这些弧形磁铁被设置在转子铁芯的外表面上。在本专利技术的另一些特点中，转子包括一个或多个轴向转子段。如果应用一个以上的轴向转子段，则轴向转子段在轴向上旋转偏移。旋转偏移等于齿槽效应角除以轴向转子段数。还有另一些目的，特点和优点从附图，说明及其后的权利要求书中很容易明显看到。附图说明图1A示出了一种具有电力转向(EPS)系统的车辆；图1B是图1A的EPS系统的功能框图，该ESP系统具有一根据本专利技术的永磁电动机；图2是图1A的永磁电动机的外壳、定子、转子和若干永久磁铁；图3是处于两个相邻的永久磁铁之间转子的局部视图；图4是永久磁铁的侧视图，该图示出了根据本专利技术的冠状半径和磁铁量纲角；图5是图4中永久磁铁的中心间隙和边缘间隙；图6A是图2的转子，该转子具有第一和第二轴向转子段；图6B是图6A第一和第二转子段的旋转偏移角；图7是图2的转子，该转子具有一个轴向转子段；图8示出了第一可供选择的永久磁铁转子，该转子具有可在图2电动机中使用的幅条式磁铁；图9示出了笫二可供选择的永久磁铁转子，该转子具有可在图2电动机中使用的幅条式磁铁；图10是图9的第二可供选择的永久磁铁转子的平面图；图11示出了第三可供选择的永久磁铁转子，它可在图2电动机中使用；图12是图11的第三可供选择的永久磁铁转子的平面图。优选实施例的详细说明下面的详细说明只是提供优选的示例性实施例，并且不打算限制本专利技术的范围，适用性或配置。更确切地说，优选的示例性实施例的详细说明将使本领域的技术人员能够实施本专利技术的优选示例性实施例。应该理解，在不脱离本专利技术权利要求所述的精神和范围的情况下，在各元件的功能和安排上可以进行各种改变。现在参见图1A和1B，车辆10包括一个电力转向(EPS)系统12。EPS系统12包括一个方向盘16，该方向盘16连接到一个上转向轴20上。一个扭矩传感器24检测转动方向盘16所需的转向力。一个蜗轮装置26连接到上转向轴20上并通过一个蜗杆28螺纹式接合。蜗杆28连接到永磁电动机32的输出轴(未示出)上。下转向轴34连接到齿轮机构总成36上。如果需要，在下转向轴34和齿轮机构总成36之间可以用一个万向节(未示出)。在一个优选实施例中，齿轮机构总成36是一种齿条齿轮传动装置总成38。然而，本领域的技术人员应该知道，齿轮机构总成36可以是一种再循环球式传动装置总成或任何其它合适合的齿轮机构总成。齿条齿轮传动装置总成38包括一个转向齿轮齿条罩40和一个小齿轮罩42。齿轮齿条罩40封闭一个转向齿条(未示出)，所述转向齿条连接到一个内部拉杆(未示出)上。小齿轮罩42封闭一个小齿轮(未示出)，所述小齿轮在一端处连接到下转向轴34上，而在相对端处连接到转向齿条上。一个防尘罩44提供一种用于转向齿条和内部拉杆的挠性外壳，当司机驾驶车辆10时，上述挠性外壳随着上述转向齿条和内部拉杆朝侧向上运动。一个外部拉杆46在一端处连接到内部拉杆上。外部拉杆46的相对端连接到一个转向关节50上，上述转向关节连接到一个车轮52和一个轮胎53上。一个EPS系统控制器54连接到一个驱动电路56上，该驱动电路56控制永磁电动机32。扭矩传感器24连接到EPS系统控制器54上。车速传感器58最好向EPS系统控制器54提供一个速度信号。一个转动传感器60产生一个角位置信号，所述角位置信号与方向盘16，上转向轴20，和/或车轮52的角位置有关。在使用时，车辆10的操作人员转动方向盘16，以便改变车辆10的方向。扭矩传感器24检测转动方向盘16所需的力。转动传感器60检测方向盘16，上转向轴20或车轮52的转动位置。EPS系统控制器54给测得的扭矩、车辆10的速度、和/或方向盘16、上转向轴20的角方位或车轮52的位置乘以系数。EPS系统控制器54发送一个控制信号到驱动电路56，所述驱动电路56产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆用电力转向系统，包括：　　　　一个方向盘；　　　　一个转向轴，与所述方向盘连接；　　　　一个永磁电动机，耦合到上述转向轴上，它减少驾驶员转动所述方向盘时所需的力，其中所述永磁电动机包括一个定子和一个转子，所述定子具有１２个槽，而所述转子相对于所述定子旋转并包括１０个极。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AD克拉波，TA沃尔斯，RE哈茨弗里德，
申请(专利权)人：美国艾默生电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]