CN105580251B - 电机和用于电机的连接单元 - Google Patents

Abstract

所公开的是一种电机（EM），其具有用于容纳转子单元（RE）的壳体（GH），转子单元（RE），该转子单元设计为能够围绕转动轴线（DA）旋转并且具有转子轴（RW）和用于建立导电的滑移接触的第一滑移面（GF1），用于建立与转子单元（RE）的电的连接的连接单元（VE），该连接单元具有○由导电的材料形成的承载件（TT），该承载件以周向的方式至少部分地包围转子轴（RW）并且与壳体（GH）稳固地相连，○由导电的材料形成的接触件（KT），该接触件具有用于建立之前提到的导电的滑移接触的第二滑移面（GF2），○由导电的材料形成的弹簧件（FT），该弹簧件以周向的方式至少部分地包围转子轴（RW），该弹簧件与承载件（TT）和接触件（KT）导电地且稳固地相连并且将接触件（KT）在转动轴线（DA）的方向上向着第一滑移面如此地挤压，使得第一滑移面（GF1）和第二滑移面（GF2）构造出导电的滑移接触。

Description

电机和用于电机的连接单元

技术领域

本发明涉及一种电机，尤其是混合动力车辆或电动车辆的同步电机，该电机带有用于建立与电机的马达单元的导电的连接的连接单元。本发明还涉及上述的连接单元。

背景技术

电机，尤其用于混合动力车辆或电动车辆的同步电机一般包括定子单元和能够相对于定子单元旋转的转子单元以及用于容纳定子单元和转子单元的壳体。这样的电机用于驱动车辆并且能够在运行中产生例如直至35kW的额定功率和例如直至70kW的峰值功率。

以电机的结构设计和工作方式为条件，在电机的运行期间产生了在电机的转子单元中的涡流和由此产生了感应电压，该感应电压在电机的运行期间如此久地建立，直至该感应电压以放电到转子单元的支承部或电机的转子轴的轴齿上的形式突然消减。在此，在支承部的作业体处的或在轴齿的齿面处的这样的放电能够引起在作业体或齿面处的电侵蚀的磨损或者说所谓的斑马条纹样式，并且因此损伤支承部或轴齿。

发明内容

因此本发明的任务在于，提供一种可行方案，该可行方案有效地将电机在由于上述的涡流所导致的上述的放电前形成保护。

该任务通过根据本发明的基本主题的内容解决。有利的设计方案是根据本发明的优选主题的内容。

按照本发明的第一方面，提供一种电机，该电机包括转子单元和用于容纳转子单元的壳体。转子单元围绕转动轴线且相对于壳体能够旋转地设计，并且该转子单元具有转子轴和用于建立与之后有待描述的连接单元的导电的滑移接触的第一滑移面。

电机还具有上文提到的连接单元，该连接单元设计用于建立在转子单元和电机的导电的组件之间的电的连接。在此，导电的组件能够是例如电机的壳体或者壳体的组成部分例如轴承盖，该壳体或组成部分与电的接地能够电地连接地设计。通过在转子单元和导电的组件之间的连接单元，上述的涡流能够从转子单元导出，在该涡流在转子单元处建立损伤之前。

对此，连接单元包括由导电的材料形成的承载件，该承载件以周向的方式至少部分地包围转子轴并且与壳体在机械方面稳固地尤其防止转动地相连。此外，连接单元包括由导电的材料形成的接触件，该接触件具有用于建立之前提到的导电的滑移接触的第二滑移面。此外，连接单元具有由导电的材料形成的弹簧件，该弹簧件同样以周向的方式和至少部分地包围转子轴。弹簧件还与承载件和接触件导电地且实体上稳固相连且设计用于将接触件在转动轴线的方向上向着转子单元的第一滑移面挤压，从而转子单元的第一滑移面和接触件的第二滑移面构造出之前提到的导电的滑移接触。

本发明所针对的想法是，仅当涡流尽可能直接在该涡流的产生之后从转子单元导出时，才能够将电机在由涡流造成的损伤前有效地保护。

为了尽可能直接在该涡流的产生之后将涡流从转子单元导出，必须建立从在电机的运行中相对于壳体旋转的转子单元至一般相对于壳体静止的电的接地的直接的电的连接，该连接自身能够在电机的每分钟数千回转的转动速度中保持稳定。

借助径向于转子单元或者说转子轴设计的接触的电的连接被证实为高花费和容易发生故障。此外，这样的接触不适合于加装已经存在的电机，这是因为这一般需要在电机内的繁琐的和昂贵的在结构方面的改变并且还要求在电机中的一般不会供使用的大的结构空间。

从而在本发明的框架中可见的是，带有轴向于转子单元设计的接触部的电的连接单元是一种解决方案，该连接单元能够在花费上有利地制造并且还抵抗故障并且能够被加装。在此，在抵抗故障方面尤其有利的是，电的连接单元以周向的方式即在该转子轴的外周中至少部分地或者说最好完全围绕转子轴设计。此外可见的是，电的连接通过导电的滑移接触尤其抵抗故障。

基于这些想法，因此提供了带有之前所描述的连接单元的电机。在此，连接单元的承载件实现了连接单元在电机处的无故障的保持，该承载件以周向的方式和至少部分围绕转子轴地构造。接触件实现了即便在电机的运行期间在连接单元和转子单元之间的稳定的电接触，该接触件通过滑移面建立了与转子单元的导电的滑移接触。弹簧件维持了在接触件和转子单元之间由此在连接单元和转子单元之间的稳定的导电的滑移接触，该弹簧件将承载件和接触件彼此导电地且实体上稳固相连且还将接触件在转动轴线的方向上向着转子单元的滑移面挤压。

因为所述电的连接或者说用于建立这种电的连接的连接单元在转动轴线的方向上和由此轴向地能够构造到电机中，则这些在需要时也能够被加装和/或更换。原因在于，电机的剩余的组件几乎所有地在转动轴线的方向上和由此轴向地组装并且由此也能够简单地轴向地拆卸和再次轴向地装配。

由此提供了带有电的连接单元的电机，利用该连接单元能够将涡流从电机的转子单元保险地且高效地导出。由此能够将电机在涡流前有效地保护。

在此，将概念“转子单元”优选理解为电机的这样的单元，该单元除了转子轴和转子片组之外具有其它的组件，该组件与转子轴防止转动地相连并且因此在电机运行中与转子轴相对于电机的壳体或定子单元而转动。例如，转子单元也包括滚动轴承的内环如浮动轴承的内环。

按照一个优选的设计方案，第一滑移面圆环形地且垂直于转动轴线构造。在此，概念“垂直”指的是，滑移面在考虑制造公差和微小的以制造为条件的不平整的情况下在很大程度上垂直于转子单元的转动轴线。

这样的滑移面确保了稳定的电的滑移接触，该滑移接触在转子单元的整个转角区域上均匀地走向并且由此确保了稳定的电的连接。

按照另一个优选的设计方案，承载件环形板状地构造。在此，承载件优选地完全地包围转子单元的转子轴。这一点对连接单元在电机的壳体处的稳定的紧固而言有利，这是因为在转动轴线的方向上观察，连接单元关于承载件的整个圆环形的外周能够紧固在壳体处。

还按照另一个优选的设计方案，弹簧件马蹄铁形地构造。

在此，弹簧件还按照另一个优选的设计方案具有第一和第二端部区域，其中弹簧件通过此第一和此第二端部区域与承载件稳固相连。在转动轴线的方向上观察，承载件由此完全地包围弹簧件。

在第一和第二端部区域之间，弹簧件另外按照另一个优选的设计方案具有中部区域，接触件在该中部区域处稳固相连。在此，弹簧件将接触件在转动轴线的方向上从承载件离开地向着转子单元的第一表面挤压。

三个刚才提到的优选的设计方案赋予了在连接单元处的额外的稳定性。

另外按照另一个优选的设计方案，以单体方式构造承载件和弹簧件。在此，这两个部分能够从板材中简单地和在花费上有利地切出例如冲压。

另外按照另一个优选的设计方案，电机具有带有用于支承转子轴的内环的滚动轴承，其中，滚动轴承的内环构造为转子单元的一部分并且具有用于建立与接触件的导电的滑移接触的上述的第一滑移面。在此，内部轴承的表面形成第一滑移面，该第一滑移面垂直于转动轴线且由此朝向连接单元。

另外按照另一个优选的设计方案，滚动轴承具有外环，该外环与壳体稳固相连。此外，电机在滚动轴承的外环和连接单元的承载件之间具有弹簧单元，尤其是碟形弹簧，该弹簧单元将承载件在转动轴线的方向上从滚动轴承的外环离开地向着壳体挤压。在此，碟形弹簧将承载件向着壳体挤压至该承载件的整个圆环形的外周，从而确保了在承载件和壳体之间的和由此在连接单元和壳体之间的稳定的机械连接。

按照本发明的第二方面，提供一种用于制造与能围绕转动轴线转动的电机的转子单元的导电的连接的连接单元，其中，转子单元具有转子轴和用于建立导电的滑移接触的第一滑移面。在此，连接单元包括：由导电的材料形成的承载件，该承载件以周向的方式至少部分地能够包围转子轴地构造；由导电的材料形成的接触件，该接触件具有用于建立导电的滑移接触的第二滑移面；以及由导电的材料形成的弹簧件，该弹簧件以周向的方式至少部分地能够包围所述转子轴地构造。弹簧件与承载件和接触件导电地且实体上稳固相连且还设计用于将接触件在转动轴线的方向上向着转子单元的第一滑移面如此地挤压，使得第一滑移面和第二滑移面构造出导电的滑移接触。

上述的电机的有利的设计方案只要在其余情况中能够传递至上文所提到的连接单元则也视为连接单元的有利的设计方案。

附图说明

在下文现在应参照附图具体地阐释本发明的示例性的实施方式。附图中：

图1在示意的横截面示意图中示出了按照本发明的一个实施方式的电机；

图2在透视示意图中示出了按照在图1中所展示的实施方式的电机的连接单元；

图3在透视示意图中示出了按照在图1中所展示的实施方式的电机的连接单元。

具体实施方式

首先要指出的是图1，该图在示意的横截面示意图中示出了用于在图中未示出的电动车辆的电机EM。

电机EM包括壳体GH、定子单元SE和转子单元RE。在该实施方式中，壳体GH包括盆状的壳件GT，该壳件除了开口之外包围壳内腔GR，且壳体GH包括轴承盖LS，该轴承盖单侧地闭合盆状的壳件GT的开口并且由此将壳内腔GR相对于壳环境密封。

壳件GT在朝向轴承盖LS的侧面上具有围绕壳件GT构造的第一凸缘FL1。类似地，轴承盖LS具有环绕轴承盖LS构造的并且与第一凸缘FL1对应的第二凸缘FL2。借助多个螺栓SR，第一和第二凸缘FL1、FL2彼此稳固相连。由此，轴承盖LS紧固在壳件GT处，并且壳内腔GR相对于壳环境密封。

轴承盖LS由导电的材料组成并且通过电的连接EV如电的缆线与车辆处的电的接地接头MP相连。

在壳内腔GR中，电机EM具有定子单元SE，该定子单元防止转动地紧固在盆状的壳件GT处。

在壳内腔GR中，电机EM还具有转子单元RE，该转子单元以对专业人员已知的方式相对于壳体GH且由此相对于定子单元SE且围绕转动轴线DA能够转动地在壳件GT和轴承盖LS之间支承。

转子单元RE包括转子轴RW，该转子轴利用第一滚动轴承WL1和第二滚动轴承WL2能够转动地支承。

在此，第二滚动轴承WL2构造为固定轴承并且包括内环IR2和外环AR2。在内环IR2处，转子轴RW防止转动地并且相对于外环AR2能够转动地支承。通过外环AR2将第二滚动轴承WL2稳固地固定在壳件GT处。

反之，第一滚动轴承WL1构造为浮动轴承并且通过构造为碟形弹簧的弹簧单元FE在转动轴线DA的方向上向着第二滚动轴承WL2稳固地挤压。

转子轴RW部分地通过在轴承盖LS处的开口从壳内腔GR中导引出来并且在位于壳内腔GR的外部的端部处具有齿VZ，该齿与在图中未展示的电动车辆的传动轴的齿形成用于传递电机EM的转矩的齿传动装置。

在电机EM运行期间，定子单元SE以对专业人员已知的方式产生旋转磁场，在该旋转磁场的作用下，定子单元SE以对专业人员已知的方式转动且由此产生转矩，该转矩从转子轴RW传递至电动车辆的传动轴以用于驱动电动车辆。以结构为条件，在电机EM的运行期间产生了在电机的转子单元中的涡流WS和由此产生了感应电压，该感应电压在电机的运行期间如此久地建立，直至该感应电压以放电至滚动轴承WL1、WL2或齿VZ的形式突然地消减。在此，这样的放电能够导致滚动轴承WL1、WL2或齿VZ的损伤。

为了尽可能直接在涡流WS的产生之后将该涡流从转子单元RE导出并且由此将电机EM在由涡流WS造成的可能的损伤前进行保护，电机EM在第一滚动轴承WL1和轴承盖LS之间具有连接单元VE，该连接单元将转子单元RE与轴承盖LS且由此与电的接地接头MP电地相连。

在图2中的透视图中展示了这种连接单元VE。据此，连接单元VE包括由导电的材料形成的承载件TT、弹簧件FT和接触件KT。承载件TT和弹簧件FT以单体方式由板材切割或者说冲压。在此，承载件TT环形板状地构造并且具有圆环形的环面RF。在环面RF的中部，承载件TT具有开口OF，在电机EM组装时，转子轴RW能够导引穿过该开口。

弹簧件FT马蹄铁状地或者说C形地构造并且包括构造出各一个从承载件TT至弹簧件FT的过渡区域的第一端部区域EB1和第二端部区域EB2。在第一和第二端部区域EB1、EB2之间，弹簧件FT具有中部区域MB，接触件KT在该中部区域处导电地且稳固相连。向着垂直于承载件TT的环面RF观察，弹簧件FT由承载件TT完全地包围或者说围绕。向着平行于承载件TT的环面观察，弹簧件FT（尤其弹簧件FT的中部区域MB）包括接触件KT在内从承载件TT的环面RF的平面中有弹性地伸出。

接触件KT布置在弹簧件FT的中部区域MB处以及在垂直于环面RF观察的中部区域MB的背离于承载件TT的表面上并且与弹簧件FT导电地且在实体上稳固相连。接触件KT方形地构造并且在背离于弹簧件FT的侧面上具有第二滑移接触面GF2，该第二滑移接触面在电机EM组装之后与在第一滚动轴承WL1的内环IR1处的第一滑移接触面GF1构造出之前提到的电的滑移接触。

此时，再次根据图1具体描述的是，连接单元VE在何处和如何布置在电机EM中并且如何这种之前所描述的涡流WS从转子单元RE导出且由此将转子单元RE在通过涡流WS所引起的损伤前形成保护。

因而如在图1中示意展示的那样，连接单元VE布置在第一滚动轴承WL1和轴承盖LS之间并且相对于转动轴线DA且由此相对于转子轴RW中心地布置，其中，转子轴RW穿过在承载件TT的中部的开口OF。由此，承载件TT围绕转子轴RW。承载件TT还与轴承盖LS实体上和导电地接触。在承载件TT和滚动轴承WL1之间布置有碟形弹簧FE，该碟形弹簧将构造为浮动轴承的第一滚动轴承WL1和由此将转子单元RE在转动轴线DA的方向上向着构造为固定轴承的第二滚动轴承WL2挤压。碟形弹簧FE通过该碟形弹簧的弹簧效应同时将承载件TT在转动轴线DA的方向上向着轴承盖LS挤压并且由此维持住在承载件TT和轴承盖LS之间的电的接触。

从承载件TT的环面RF的平面中有弹性地伸出的弹簧件FT将接触件KT在转动轴线DA的方向上向着第一滚动轴承WL1的内环IR1挤压，从而接触件KT的第二滑移接触面GF2向着内环IR1的第一滑移接触面GF1挤压。由此，这两个滑移接触部GF1、GF2构造出导电的滑移接触，该滑移接触即便在转子单元RE以高的转速旋转时也保持稳定，例如在截取示意图A中所展示的那样。

通过在第一和第二滑移面GF1、GF2之间的这种滑移接触，在转子单元RE中感应的涡流WS能够导引至接触件KT或者说连接单元VE并且接下来从连接单元VE通过轴承盖LS和电的连接EV导出至电的接地接头MP并且变得无害。

此时，借助图3描述了电机EM包括连接单元VE在内被组装并且在需要时再次拆卸的方式。

在此，图3在分解视图中示出了壳件GT的截取部分、包括转子轴RW在内的转子单元RE、第一滚动轴承WL1、碟形弹簧FE、连接单元VE以及轴承盖LS。

在组装电机EM时，首先将第二滚动轴承WL2和定子单元SE以对专业人员已知的方式依次接续地推移到壳件GT的壳内腔GR中并且紧固在壳件GT处。接下来，包括转子轴RW在内的转子单元RE、第一滚动轴承WL1、碟形弹簧FE和连接单元VE互相接续地在平行于转动轴线DA走向的装配方向MR上推移到壳件GT的壳内腔GR中并且相应地彼此中心定位并且彼此紧固。在此，将第一滚动轴承WL1的内环IR1移动到转子轴RW上并且与转子轴RW防止转动地相连。第一滚动轴承WL1的外环AR1反之与壳件GT防止转动地相连。最后，轴承盖LS借助螺栓SR紧固在壳件GT处，其中，转子轴RW能够转动地支承在轴承盖LS处。连接单元VE的承载件TT由碟形弹簧FE向着轴承盖LS挤压，从而一方面，在碟形弹簧FE和轴承盖LS之间的连接单元VE被稳固地保持，并且另一方面，建立了从连接单元VE至轴承盖LS的稳定的电的连接。

连接单元VE也能够之后装入完成的电机EM中。对此仅需要的是，将轴承盖LS沿着装配方向MR的反方向拆卸并且将连接单元VE在装配方向MR上推移到碟形弹簧FE后面并且接下来将轴承盖LS再次紧固在壳件GT处。

Claims (8)

1.一种电机（EM），其具有下述的特征：

- 用于容纳转子单元（RE）的壳体（GH），

- 转子单元（RE），该转子单元设计为能够围绕转动轴线（DA）旋转并且具有转子轴（RW）和用于建立导电的滑移接触的第一滑移面（GF1），

- 用于建立与转子单元（RE）的电的连接的连接单元（VE），该连接单元具有下述的特征：

○ 由导电的材料形成的承载件（TT），该承载件以周向的方式至少部分地包围转子轴（RW）并且与壳体（GH）稳固地相连，

○ 由导电的材料形成的接触件（KT），该接触件具有用于建立所述导电的滑移接触的第二滑移面（GF2），

○ 由导电的材料形成的弹簧件（FT），该弹簧件以周向的方式至少部分地包围转子轴（RW），该弹簧件与承载件（TT）和接触件（KT）导电地且稳固地相连并且将接触件（KT）在转动轴线（DA）的方向上向着第一滑移面如此地挤压，使得第一滑移面（GF1）和第二滑移面（GF2）构造出导电的滑移接触，在转动轴线（DA）的方向上观察，所述承载件（TT）包围弹簧件（FT），以及

其中，弹簧件（FT）马蹄铁形地构造，其中所述弹簧件（FT）具有第一端部区域（EB1）和第二端部区域（EB2），其中，所述弹簧件（FT）通过第一端部区域（EB1）和第二端部区域（EB2）与承载件（TT）稳固相连。

2.按照权利要求1所述的电机（EM），其中，第一滑移面（GF1）圆环形地垂直于转动轴线（DA）地构造。

3.按照权利要求1或2所述的电机（EM），其中，承载件（TT）环形板状地构造。

4.按照权利要求1或2所述的电机（EM），其中，

- 弹簧件（FT）在第一端部区域（EB1）和第二端部区域（EB2）之间具有中部区域（MB），接触件（KT）稳固连接在该中部区域处，

- 其中，弹簧件（FT）将接触件（KT）在转动轴线（DA）的方向上从承载件（TT）离开地向着第一滑移面（GF1）挤压。

5.按权利要求1或2所述的电机（EM），其中，承载件（TT）和弹簧件（FT）以单体方式构造。

6.按照权利要求1或2所述的电机（EM），其中，

- 电机（EM）具有带有用于支承转子轴（RW）的内环（IR1）的滚动轴承（WL1），

- 其中，内环（IR1）构造为转子单元（RE）的一部分并且具有用于建立导电的滑移接触的第一滑移面（GF1）。

7.按照权利要求6所述的电机（EM），其中，

- 滚动轴承（WL1）具有与壳体（GH）稳固相连的外环（AR1），

- 在外环（AR1）和承载件（TT）之间设置弹簧单元（FE），该弹簧单元将承载件（TT）在转动轴线（DA）的方向上从外环（AR1）离开地向着壳体（GH）挤压。

8.一种用于建立与能围绕转动轴线（DA）转动的电机（EM）的转子单元（RE）的导电的连接的连接单元（VE），该连接单元包括转子轴（RW）和用于建立导电的滑移接触的第一滑移面（GF1），其中，连接单元（VE）具有下述的特征：

- 由导电的材料形成的承载件（TT），该承载件构造为以周向的方式至少部分地能够包围转子轴（RW），

- 由导电的材料形成的接触件（KT），该接触件具有用于建立导电的滑移接触的第二滑移面（GF2），

- 由导电的材料形成的弹簧件（FT），该弹簧件构造为以周向的方式至少部分地能够包围转子轴（RW），该弹簧件与承载件（TT）和接触件（KT）导电地且稳固地相连并且被设计为：将接触件（KT）在转动轴线（DA）的方向上向着第一滑移面如此地挤压，使得第一滑移面（GF1）和第二滑移面（GF2）构造出导电的滑移接触，以及

所述弹簧件（FT）马蹄铁形地构造，在转动轴线（DA）的方向上观察，所述承载件（TT）包围弹簧件（FT），其中

所述弹簧件（FT）具有第一端部区域（EB1）和第二端部区域（EB2），其中，所述弹簧件（FT）通过第一端部区域（EB1）和第二端部区域（EB2）与承载件（TT）稳固相连。