[实用新型]电机直接驱动的电动转向装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电动转向装置技术领域，尤其涉及一种电机直接驱动的电动转向 装置。

背景技术

现有的管柱式EPS系统，多采用伺服电机经过涡轮蜗杆减速的结构，系统结构复 杂，同时由于大传动比的传动系统的存在，在控制性能上也带来了不利的影响，如电机的转 动惯量被放大后对操作手感的明显的不利影响，相比液压助力系统路感迟钝，未能达到操 控高要求车辆所需；另一方面从转向系统的本质安全性要求，当助力系统功能失效时，基本 转向功能不能消失，由于减速机构的存在，当助力力矩大以后，逆传动变得越来越困难，因 此目前电动助力转向系统难以在大扭矩系统上实现，目前仅仅能够在轿车、SUV等车辆上使 用，未能在要求大扭矩的商用车上使用。

首先是存在磨损、弹性变形、摩擦和反向间隙等缺陷，系统稳定保持性差；其次是 经过传动机构后，电机发射到方向盘上的的等效惯量大，路面振动信息被抑制，方向盘操作 上路感弱；增加的机构，导致制造难度大、成本高。采用直接驱动方式能够有效地解决上述 问题。

电机直接驱动的EPS系统如专利CN101365615B提供了一个直接驱动的方案，使用 多极永磁电机进行转向助力驱动。

CN101365615B提供的助力方案，受制于材料的性能极限和产品的体积限制，提供 的最大扭矩受到限制，当最大电流超过55A12V时扭矩为28.5NM，仅能够满足A级车辆的转 向助力需要。虽然通过增加电机的体积和驱动电流来增加扭矩，但在实际车辆上，其电流和 体积的限制已经接近设计极限。作为对比，现有的常规的涡轮蜗杆减速结构EPS系统当助力 扭矩为35NM时，电流小于35A12V，当助力扭矩为75NM时，电流为80A，存在一定的差距。因此 限制了其在车辆系统上的广泛应用，尤其在需要大助力扭矩驱动的车辆上。

根据永磁电机的驱动原理，电机的扭矩提高通过提高工作磁场强度，或加大电机 的结构，或在一定范围内提高电机的工作电流，或者提高每周的输出功率。

这几个措施中，提高工作磁场强度需要增加永磁体的使用量或者使用高性能的永 磁体，而高性能永磁体的价格高，从而将明显提高电机的成本。CN101365615B采用了永磁磁 路并联结构的凸极设计，电机的工作磁通已受限于导磁材料的饱和点，增加永磁体所增加 的磁场强度绝大部分消耗于饱和的磁路中，对电机提高性能已极为有限。

增大电机结构显然可以提高电机的输出扭矩，但显然同样也会带来电机的结构外 形增加及电机的重量增加，由此带来电机的成本的增加，同时系统的外形是受限车辆内部 的布局，设计上总是希望越小越好。

定子的工作电流的增加，受制于导线的电阻率和电机外形的限制，同时电机确定 的情况下，铜损是与电机的电流平方成正比。EPS系统可以短时工作在极高的铜损状态下， 设计中最高功率时铜损达到了75％，再通过电流增加的扭矩提高已经很有限了，并且系统 电耗同样是在受到限制的。

CN101365615B中通过提高提高电机的集中绕组的极数，可以增加电机的输出扭 矩，但电机极数的增加的同时电机受到电机结构的限制，由于空间需要同时容纳励磁导线 和定子磁路，两者在有限的空间的需求上是相互竞争，不能够无限的增加。同时电机极数增 加后每极的电流驱动效率下降，每极的漏电感比例增加，所能够获得的扭矩增加存在极限， 在设计例中的定子极已经为优化后的结果。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种电机直接驱动的电 动转向装置，实现一个电机直接驱动EPS系统，可以提供的驱动扭矩范围能够满足商用车使 用，依据规格的不同，比如从30NM到150NM，同时保持结构和成本和电耗上的可用性。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，包括电机、驱动器，所述的电机 的中间连有扭杆结构，该电机由定子和转子组成，所述的电机的相数至少为两相，每相间呈 轴向等均分布；所述的定子由导磁体、线圈组成，线圈环形绕制在导磁体所开设的槽中，所 述的转子由永磁体组和转子支架组成，永磁体组固定在转子支架上，该永磁体组嵌入于导 磁体上，并与线圈呈相对应分布；所述的线圈之间的引出线引于驱动器上。

作为优选，所述的永磁体组由钕铁硼材料或高矫顽力高磁能积的磁性材料制作而 成，并沿轴向方向磁化，磁极交替分布；该永磁体组由第一磁体和第二磁体组成，并按交替 分布呈环形结构闭合而成，且第一磁体和第二磁体的磁化方向分别相反。