CN108028575A - 装备有用于调整轴的角位置的器件的旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及一种旋转电机(10)，特别地用于机动车辆，其包括安装在壳体(16)内的定子(11)和转子(12)和包括轴，该轴(13)包括：‑在其第一端部处的联接构件(24)，该联接构件包括小齿轮，尤其是用于将所述旋转电机(10)联接到主元件(20)的对应小齿轮，和‑在其第二端部处的调节部分(65)，所述调节部分被设计为允许所述轴(13)被转动，尤其是在所述先转电机(10)被插入所述主元件(20)的外壳(21)中时。

Description

装备有用于调整轴的角位置的器件的旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机，其装备有用于控制轴的角位置的器件。

本发明可特别有利地但不排他地与高功率可逆电机一起应用，所述可逆电机被设计为以交流发电机模式和发动机(engine)模式运行。

背景技术

如通常已知的，旋转电机包括定子和沿轴的转子。转子可靠近驱动轴和/或从动轴，且其可属于旋转电机，该电机呈现交流发电机、电气发动机或能以这两个模式运行的可逆电机的形式。

定子装配在壳体中，该壳体被构造为使轴旋转，例如借助于滚动轴承。转子包括本体，该本体包括通过适当的固定系统以组的形状保持在一起的金属板的堆叠结构，所述固定系统诸如从一侧到另一侧轴向地穿过转子本体的铆钉。转子包括极，例如为容纳在设置于转子的磁性块内的腔室中的永磁体的形式，例如如文献EP0803962所述。替换地，在具有所谓的“凸”极的架构中，极包括围绕转子臂缠绕的线圈。

另外，定子包括具有薄金属板的堆叠结构的本体，该本体形成冠部，其内部侧设置有槽口，槽口朝向内部敞开以接收相绕组。这些绕组穿过定子本体的槽口，且形成从定子本体两侧突出的髻状部。相绕组例如由涂覆有釉的连续线获得，或由通过焊接连结在一起的销的形式的导体元件获得。这些绕组是连接为星或三角形构造的多相绕组，其输出端链接至电压整流桥。

在混合动力机动车辆的框架内，高功率可逆旋转电机可并入在牵引链的不同元件内。电机可由此联接至车辆的变速箱、离合器或差速器。电机则适于：以交流发电机模式运行，以便特别地将能量提供给电池和车辆的车载网络；且以发动机模式运行，以不仅确保热力发动起的起动，还独自或与热力发动机组合参与车辆的牵引。

发明内容

本发明目的是有助于电机在主元件内的安装，所述主元件机械地联接至电机。为此目的，本发明提出一种旋转电机，特别地用于机动车辆，其包括：

-定子和转子，它们安装在壳体内；

-轴，包括：

-在其第一端部处的联接构件，所述联接构件包括小齿轮，特别地用于将所述旋转电机与主元件的对应小齿轮联接，和

-在其第二端部处的控制部分，所述控制部分被构造为允许所述轴特别地在所述旋转电机插入所述主元件的外壳中期间的旋转驱动。

应注意，轴经由例如设置在轴的柱形侧向面中的控制部分的驱动与通过电机的有效部件提供的驱动分开，且与可通过外部元件提供的驱动分开，所述外部元件经由联接构件联接至电机。经由控制部分的该驱动意图通过相对于电机壳体的外部工具提供，其由操作者操纵，且如果适用的话，通过组装线中的机器人操纵。

本发明由此允许角定位在轴的控制下执行，特别地提供与主元件的机械联接，例如通过电机轴承载的小齿轮和主元件的对应小齿轮之间的啮合。

根据一个实施例，定子围绕转子。

根据一个实施例，转子安装在轴上。

根据一个实施例，所述控制部分相对于电机的壳体突出。这允许在电机安装在主元件中时通过工具通达至该部分。

根据一个实施例，所述控制部分包括至少一个平面部。替换地，该部分可相对于被滚动轴承承载的部分突出。

根据一个实施例，所述控制部分包括多个平面部，特别是二至六个平面部。

根据一个实施例，所述控制部分包括中空部，特别是轴向的，其设置在轴的侧向面中，被构造用于允许所述轴的旋转驱动。中空部可例如具有多边形形状的横截面，或适于该应用的任何其他形状。

根据一个实施例，所述控制部分包括孔，所述孔相对于所述轴横向地延伸，且能够接收具有对应形状的销。

根据一个实施例，该电机包括冷却回路，所述冷却回路特别地被设置为允许用于润滑和/或冷却的液体在电机内的流动，所述液体例如油。

本发明允许当电机意图并入在机动车辆动力系的其中一个元件中时安装该电机，所述电机被润滑液体冷却。

根据一个实施例，冷却回路被设置用于冷却转子和/或定子。

根据一个实施例，所述轴被构造为使得，润滑液体——诸如油——可在该轴内循环，以润滑和/或冷却所述旋转电机。

根据一个实施例，该壳体包括特别地在所述旋转电机插入在所述主元件的所述外壳中期间用于轴向引导所述旋转电机的轴向引导元件，和用于将所述旋转电机相对于所述主元件的所述外壳定中心的定中心元件。

根据一个实施例，壳体包括分度构件，所述分度构件被设置为允许所述旋转电机在其插入在所述主元件的外壳中期间在预确定位置中的角度分度，所述主元件意图与所述旋转电机联接。

根据一个实施例，所述旋转电机包括在所述定子和所述壳体之间延伸的多个通道，和所述壳体包括多个开口，所述多个开口每个通过其端部中的一个敞开到所述旋转电机外侧，且通过其端部中的另一个敞开到通道中。

根据一个实施例，壳体包括组装在一起的前支承件和后支承件。

根据一个实施例，前支承件包括横向壁、相对于横向壁突出的鼻部和从横向壁的外周边延伸的柱形壁。

根据一个实施例，所述通道在定子和柱形壁之间延伸。

根据一个实施例，壳体限定柱形壁，且电机包括在定子和壳体的柱形壁之间延伸的多个通道。

根据一个实施例，壳体包括多个开口，所述多个开口每个通过其端部中的一个敞开到所述旋转电机外侧，且通过其端部中的另一个敞开到所述多个通道的一个通道中。

根据一个实施例，电机的功率可以为10kW至50kW。

根据一个实施例，转子的外直径为8至14cm，特别地为10至12cm，且优选地约为11cm。

根据一个实施例，定子的外直径为10至20cm，特别地为13至18cm，且优选地约为15cm。

根据一个实施例，电机包括冷却回路，所述冷却回路特别地被设置为允许冷却液体在壳体和定子之间的流动，所述冷却液体例如油。

根据一个实施例，冷却回路被设计为允许冷却液体在制造在轴中的轴向孔中流动。

本发明还涉及一种组件，其特征在于，其包括主元件的外壳和插入在所述外壳中的如上所述的旋转电机。

根据一个实施例，主元件包括小齿轮，用于与旋转电机的对应小齿轮联接。

根据一个实施例，主元件是机动车辆的传动系的元件，比如变速箱、或差速器、或离合器。

本发明还涉及一种旋转电机，特别地用于机动车辆，其包括轴，其特征在于，所述轴包括：

-在其第一端部处，包括联接构件，特别地用于将所述旋转电机与主元件联接，和

-在其第二端部处，包括控制部分，所述控制部分允许所述轴特别地在所述旋转电机插入在所述主元件的外壳中期间的旋转驱动。

根据一个实施例，电机包括小齿轮，其特别地意图与主元件的小齿轮啮合。

根据一个实施例，该电机包括定子和转子，它们安装在壳体内。

上述特征可单独或组合地应用于本发明。

附图说明

通过阅读以下描述和研究附图，本发明将被更好地理解。这些附图仅作为图示提供而不以任何方式限制本发明。在附图中：

图1是根据本发明的旋转电机的纵向截面图；

图2是根据本发明的旋转电机的纵向截面图，但没有示出安装在主元件内的有效部件；

图3a和3b按照不同角度示出根据本发明的旋转电机的透视图；

图4是根据本发明的旋转电机的前视图；

图5是根据本发明的旋转电机的局部截面图；

图6是示出根据本发明的旋转电机的后支承件的透视图；

图7a和7b分别是示出根据本发明的旋转电机内的冷却液体的循环方向的纵向截面图和透视图。

具体实施方式

相同、相似或近似的元件在各图中具有相同的附图标记。在以下描述中，考虑“前”元件位于与主元件联接的电机的联接构件(诸如小齿轮或带轮)侧，“后”元件位于相对侧。

图1示出旋转电机10，其包括围绕安装在轴13上的具有轴线X的转子12的多相定子11。定子11被壳体16承载，壳体16被构造为可旋转地承载轴13。定子11围绕转子12，同时在定子11的内周边和转子12的外周边之间存在空气隙。

该电机10意图安装在图2可见的主元件20的外壳21内，该主元件属于机动车辆的牵引链。例如，意图与电机10机械联接法人主元件20可例如采用离合器、变速箱或差速器的形式。为此，轴13在其端部中的一个处承载联接构件24，诸如小齿轮，其意图与主元件20的对应小齿轮(未示出)啮合，以便确保两个元件之间的扭矩的传输。小齿轮24可以是装配在轴13上的添置的小齿轮，或另一类型的小齿轮。作为变型，联接构件24可包括意于与带协作的带轮。

电机10则适于以交流发电机模式运行，以便特别地将能量提供给电池和车辆的车载网络，且适于以发动机模式允许，以独自或与热力发动机组合地参与车辆的牵引。

更确切地，转子12包括通过金属板的堆叠形成的本体25。这些金属板通过适当的固定系统26以板组的形式被保持，固定系统诸如从一侧到另一侧轴向地穿过转子12的铆钉。永磁体27插置在本体的开口中。根据应用和电机10所需的功率，磁体27可由稀土或铁素体制成。替换地，转子12的极可由线圈形成。

另外，定子11包括设置有槽口的呈板组形式的本体30，槽口例如是半关闭类型的，其装备有用于安装定子11的绕组31的槽口绝缘件。绕组31包括一组相绕组，其穿过定子11的本体的槽口且形成前髻状部32和后髻状部33，所述前、后髻状部从定子11的本体30的两侧突出。相绕组在此由例如通过焊接彼此连接的销的形式的导体元件获得。这些绕组例如是连接成一个或多个星形或一个或多个三角形的三相绕组。相绕组的输出端连接至开关桥和/或整流桥和/或逆变器，其包括MOSFET类型的晶体管或二极管，特别地是在可逆电机10的情况下。

壳体16包括组装在一起的前支承件36和后支承件37。支承件36和37具有中空的形式，且每个在它们的中心具有球轴承38、39，用于可旋转地安装轴13。替换地，滚动轴承是磁性滚动轴承。更确切地，前支承件36包括鼻部42，该鼻部42相对于横向壁43突出地延伸。柱形壁44从横向壁43的外周边延伸。另外，后支承件37包括横向壁47，该横向壁47包括穿过其中心的孔，以允许轴13的通过，且该横向壁47装备有环形承载件48，其意图支撑后滚动轴承39的外环。后支承件37同样包括柱形壁49，其从横向壁43的外周边延伸。

后支承件37通过诸如螺钉或铆钉这样的固定构件51固定至前支承件36，固定构件穿过在来自壁49的环形边缘50中制造的开口，以与在前支承件36的柱形壁44的厚度中设置的孔协作(见图2)。

在该情况下，鼻部42意图与来自外壳21的壁57(特别是内横向壁)的具有对应形状的中空套筒56协作。在其插入到套筒56中时，鼻部42形成用于相对于主元件20轴向引导电机10的轴向引导元件。电机10在外壳21内的轴向定位通过前支承件36的横向壁43的外表面控制，该外表面构成意图用作抵靠外壳21的对应的横向壁57的轴向止挡件。形成止挡件的表面包含在平面P1内，该平面P1相对于电机10的轴线X是垂直的。

此外，鼻部42形成用于电机10相对于主元件20的外壳21的定中心的定中心元件。为此，鼻部42在其外周边处包括被调整表面60，其相对于套筒56被调整，例如以一毫米的1/100至3/100的调整量被调整，例如为H7g6类型。切割被调整表面60的垂直于壳体16的轴线(对应于轴线X)的鼻部42的截面具有严格地在鼻部42另一截面的表面上方的表面。

鼻部42包括具有柱形形状的壁，其界定允许轴13通过的空间。鼻部42还承载前滚动轴承38的外环，该外环与设置在鼻部42的内周边内的对应的承载部的表面协作。此外，鼻部42的最大截面的表面严格地位于电机10的包含在与电机10的轴线X垂直的平面内的、切割定子11的截面的任何表面下方。换句话说，位于被调整表面60处的鼻部42的最大外直径小于前支承件36或后支承件37的任何其他部分的外直径。

作为变型，电机10的引导和定中心功能分开且通过两个单独的元件实现。

前支承件36的第二部分62同样确保电机10相对于外壳21的定中心。在该情况下，该第二部分62由位于两个支承件36和37之间的连接部处的前支承件36的柱形壁44的部分构成。该部分62包括相对于外壳21的对应内柱形面被调整的被调整表面，例如以一毫米的1/100至3/100的调整量被调整，例如为H7g6类型。

由此，通过从电机10的前端部移位到后端部，相继遇到鼻部42(在鼻部42中安装有前滚动轴承38)、前髻状部32、定子11的前轴向端部和第二定中心部分62，然后是后滚动轴承39。

替换地，后支承件37的柱形壁49的定中心部分确保电机10相对于外壳21的定中心。该部分包括相对于外壳21的对应内柱形面被调整的被调整表面，例如以一毫米的1/100至3/100的调整量被调整，例如为H7g6类型。由此，根据该变型，通过从电机10的前端部移位到后端部，相继遇到鼻部42(在鼻部42中安装有前滚动轴承38)、前髻状部32、定子11的前轴向端部和后支承件的柱形壁的定中心部分，然后是后滚动轴承39。

轴13在其中心部分中包括键槽，用于其压配合到转子25的本体的中心孔的内部。此外，在联接构件24的相对端部侧，在电机10插入到外壳21中，控制部分65允许驱动轴13旋转。由此，通过经由部分65的轴13的旋转而允许被轴13承载的小齿轮24的齿插入在主元件20的对应小齿轮的齿的空间之间，有助于电机10与主元件20的联接。

控制部分65相对于壳体16突出地延伸。控制部分65例如包括至少一个平面部，所述至少一个平面部意图与具有对应形状的工具协作。该工具可被操作者手动操纵，或如果需要的话，被安装链中的机器人自动操纵。有利地，控制部分65包括多个平面部，特别地包括二至六个平面部。

替换地，控制部分65包括中空部，特别是轴向的，其设置在轴13的侧向面中，被构造用于允许驱动轴13的旋转。中空部可例如具有多边形形状的横截面，或适于该应用的任何其他形状。作为变型，控制部分65包括孔，其相对于所述轴13横向地延伸，且能够接收具有对应形状的销。

此外，如图2可见，电机10通过冷却回路68冷却，该冷却回路68特别地被设计为允许冷却液体(在该情况下为油)沿轴线X的方向在壳体16和定子30的本体之间流动。

为此，冷却回路68包括泵69，该泵69允许将冷却液体注射到分配腔室70中。总体为环形形状的分配腔室70通过外壳21的内侧面72的部分和前支承件36的壁44的部分界定。

更确切地，前支承件36包括在横向壁44中的周边凹部71，该周边凹部71具有相对于柱形壁44的其余部分减小的直径。腔室70通过该凹部71的外侧面以及通过面对外壳21内侧面界定。腔室70延伸超过凹部71、到通过前支承件36的柱形部分的外周边和外壳21的内侧面72界定的环形空间中。

腔室70在其后端部侧通过接头75紧密封闭，接头75定位于设置在前支承件36的外周边中的沟道78的内部。在前端部侧，横向壁43的外表面抵靠外壳21的横向壁57的对应平表面，以便确保腔室70是密封的。

腔室70与在定子11和壳体16之间轴向延伸的多个通道76(见图1)连通，用于冷却液体通过。这些通道76在定子11的圆周上以规则的方式成角度地分布。在一个实施例中，这些通道76通过在定子11的本体的外周边内设置的沟槽形成，且通过壳体16的内侧面径向地封闭。

为了确保腔室70和通道76之间的流体连通，壳体16包括多个开口77，所述多个开口77每个通过其在电机10外侧的端部中的一个敞开到到分配腔室70中，且通过其端部中的另一个在通道76侧敞开。所述多个开口77沿着壳体16的周围成角度分布。

不同开口77的截面表面积根据开口77的角位置变化，从而使得冷却液体在每个通道76中以大体相同的压力流通。由此，距在腔室70内的油喷射区域80越远，不同开口77的截面表面积越大。由此，在至少100度的角开口上，特别是180度，开口77具有增大的截面。

开口77每个具有平行于电机10的轴线X延伸的轴线X1(见图7b)，其对应于通道76内的冷却液体的流动方向。优选地，沿着箭头F1的油喷射方向相对于开口77的轴线X1倾斜，例如，以至少40度的角度倾斜。分配腔室70中的液体处于压力之下，且优选地以每分钟3至11升的输出率流通。

由此，如图7a和7b所示，沿着箭头F1喷射的油沿着箭头F2在腔室77的圆周上的开口77内均匀地分散，以在定子11的圆周上沿着箭头F3在通道76内轴向地流动，以便高效地冷却电机10。

如图1可见，油同样在转子12的轴13中制造的轴向孔83中和在来自所述孔83的导管84中流通，所述孔83朝向转子12的两个轴向端部面敞开。轴13同样包括至少一个油出口85，其面向布置在壳体16中的储存部88敞开。

该储存部88适于接收还用作润滑剂的冷却液体，以便确保前滚动轴承38的润滑。当电机10装配在机动车辆中时，储存部88定位在电机10的下部部分中，从而润滑剂可通过重力存储在储存部88中。

储存部88被构造为使得当储存部88满了时有助于过剩的润滑剂向着滚动轴承38的方向流动。

储存部88通过底部89、第一边缘91和第二边缘92介电，该第一边缘通过来自鼻部42的内周边的具有径向取向的环形领圈形成，第二边缘通过滚动轴承38的外环形成。滚动轴承38的一部分由此与储存部88的润滑剂流体接触，即，滚动轴承38的至少一部分与储存部88的油直接接触。第一边缘91被构造为，当电机10安装在主元件20中时，允许润滑剂从储存部88朝向滚动轴承38流动，特别是通过重力。

在该情况下，第一边缘相对于底部89的高度H1高于第二边缘92相对于底部89的高度H2。底部89相对于滚动轴承38的内环的承载表面略微升高，且沿其宽度跟随电机10的X轴线的方向延伸。

为了有助于油流动穿过滚动轴承38，滚动轴承38不具有凸缘。此外，优选地，事先对滚动轴承38去油脂，以使得油容易地遍布滚动轴承38，而没有与其默认地包含的且作为预防措施已被移除的油脂的干涉。

冷却回路68以闭环运行，从而油通过泵69提取到电机10的外部储存部95中，且在电机10中流通之后回收到该储存部95中。

为了允许油流动到储存部95中，后支承件37包括开口96，所述开口96在其圆周上分布且在图6中清晰可见。如可在图3a、3b和4中可见，前支承件36也包括开口97，以便允许油朝向储存部95离开。

为了确保开口97处于低位置以便允许液体通过重力经由出口97流动，壳体16包括分度构件100，其被设置为在电机10插入到外壳21中时允许电机10相对于外壳21的角度分度。

在实施例中，图3b、4和5所示的分度构件100由在前支承件36的横向壁43上制造的柱部形成。该柱部100被设置为插入到主元件20的具有对应形状的孔中。柱部100可以是相对于壳体16而被添置的类型，或替换地，其与壳体16一体。此外，柱部100被构造为允许阻止电机10旋转。为此，柱部100具有这样的截面，该截面助于抵抗由电机10在运行时积累的力的至少一部分。

作为变型，还用作润滑剂的冷却液体可采用油水乳剂的形式。

根据一种实施方式，电机的功率10可为10kW至50kW。转子12的外直径为8至14cm，特别地为10至12cm，且优选地为11cm。定子11的外直径为10至20cm，特别地为13至18cm，且优选地为15cm。

当然，上述说明仅作为例子给出，且不限制本发明的范围，即使不同元件要被其任何其他等同物替换，也不超出本发明的范围。

Claims (10)

1.一种旋转电机(10)，特别地用于机动车辆，包括：

安装在壳体(16)内的定子(11)和转子(12)；

轴(13)，包括：

在其第一端部处的联接构件(24)，所述联接构件包括小齿轮，特别地用于将所述旋转电机(10)与主元件(20)的对应小齿轮联接，和

在其第二端部处的控制部分(65)，所述控制部分被设置为允许所述轴(13)的旋转驱动，特别地是在所述旋转电机(10)插入在所述主元件(20)的外壳(21)中期间的旋转驱动。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，所述电机包括冷却回路，所述冷却回路被设置为特别地允许用于润滑和/或冷却的液体在电机内的流动，所述液体例如油。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，所述控制部分(65)相对于电机的壳体(16)突出地延伸。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，所述控制部分(65)包括至少一个平面部。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，所述控制部分(65)包括中空部，所述中空部被构造为允许所述轴(13)的旋转驱动。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，所述控制部分(65)包括孔，所述孔相对于所述轴(13)横向地延伸，且能够接收具有对应形状的销。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，所述轴(13)被构造为使得润滑液体可在所述轴内流通，以润滑和/或冷却所述旋转电机，所述润滑液体诸如油。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，壳体(16)包括分度构件(100)，所述分度构件被设置为允许所述旋转电机(10)在其插入在所述主元件(20)的所述外壳(21)中期间在预确定位置中的角度分度，所述主元件意图与所述旋转电机(10)联接。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，其包括在所述定子和所述壳体(16)之间延伸的多个通道(76)，且在于，所述壳体(16)包括多个开口(77)，所述多个开口每个通过其端部中的一个敞开到所述旋转电机(10)外分，且通过其端部中的另一个敞开到通道(76)中。

10.一种组件，其特征在于，其包括主元件(20)的外壳(21)和根据前述权利要求中任一项所述的旋转电机(10)，该旋转电机插入到所述外壳(21)中。