CN107438938B - 包括间隙以便辅助旋转电机在变速箱中的安装的旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及一种旋转电机(10)，特别地用于起动器‑交流发电机，其包括：安装在轴(13)上的转子(12)；壳体(14)，包括至少一个开口(52)，以允许所述轴(13)的通过，所述旋转电机(10)包括在轴(13)和界定所述壳体(14)中的开口(52)的边缘之间的间隙(61)。

Description

包括间隙以便辅助旋转电机在变速箱中的安装的旋转电机

技术领域

本发明涉及一种旋转电机，其设置有间隙以便辅助其与相关联装置的装配。本发明具有关于高功率可逆电机的特别有利但非排他的应用，所述高功率可逆电机例如以48V至300V范围的电压操作，且可以与变速箱联接的马达模式和交流发电机模式操作。

背景技术

以已知的方式，旋转电机包括定子和与轴一体的转子。转子可与驱动轴和/或从动轴一体，且可属于旋转电机，该旋转电机是交流发电机、电马达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，该壳体被构造为通过滚动轴承使轴在支承件上旋转。转子包括通过金属板的堆叠结构形成的本体，所述金属板通过适当的固定系统保持为组的形式。转子包括例如通过永磁体形成的极，所述永磁体容纳于设置在转子磁性块体中的腔室内。替换地，在所谓的“凸”极构造中，极通过绕转子的臂缠绕的线圈形成。

另外，定子包括由薄金属板的堆叠结构构成的本体，该本体形成冠部，该本体的内部面设置有槽口，其朝向内部敞开以接收相绕组。这些绕组通过定子本体中的槽口，且形成在定子本体的两侧上凸伸的髻状件。相绕组例如从连续的覆盖有磁漆的电线获得，或从为销的形式的通过焊接被连接到彼此导体元件获得。这些绕组是以星形或三角形形式连接的多相绕组，其输出连接至电子控制模块。

在一些类型的机动车辆牵引链——其确保热机的机械功率传递至车轮——中，高功率可逆旋转电机被联接至车辆的变速箱。电机则可以交流发电机模式操作，以便特别地将能量提供给电池和车辆的车载网络；和以马达模式操作，不仅确保热机的起动，还独自或与热机组合参与车辆的牵引。

在某紧凑构造中，电机定位在由变速箱壳体界定的容积内，从而被电机轴支撑的小齿轮与变速箱的对应小齿轮协作。与滚动轴承相关联的支承件设置在变速箱的壳体中，以支撑电机轴的端部，以便抵抗组件承受的力。

然而，考虑电机的传统构造，其轴通过两个对应的滚动轴承装配在壳体的两个支承件上，这种类型的组件具有超静定风险。

发明内容

本发明的目的是通过提出一种旋转电机高效地消除该缺点，该旋转电机特别地为交流发电机-起动器类型，其包括：

-装配在轴上的转子；

-壳体，包括至少一个开口，以允许所述轴的通过，其特征在于，所述旋转电机包括间隙，该间隙在所述轴和界定在所述壳体中设置的所述开口的边缘之间空出。

由于该间隙，本发明由此使得可以执行电机在装置(诸如变速箱)内的装配，同时避免超静定风险。本发明还使得可以减小壳体的其中设置有间隙的侧壁的厚度，因为该壁不再具有支撑轴(特别是通过滚动轴承)的机械功能。另外，考虑电机轴的构造，在电机与变速箱类型的装置的组装之前，可以容易地在测试台上进行电机上的测试。

根据一个实施例，所述间隙的最大宽度小于所述旋转电机的定子和所述转子之间的空气隙的宽度。在电机与变速箱类型的装置组装之前，这使得可以防止在电机的运输期间的转子与定子的磁附着。

根据一个实施例，所述间隙至少根据所述壳体的整个厚度轴向地延伸。

根据一个实施例，所述旋转电机没有滚动轴承。

根据一个实施例，所述旋转电机包括单个滚动轴承，其与所述轴的端部协作，该端部位于与所述间隙相对的侧上。

电机可被布置为使得，间隙允许轴的径向移位，特别是当电机处于轴仅机械地连接至转子和滚动轴承的构造中时。

根据一个实施例，所述轴在所述间隙的侧上比在滚动轴承的侧上更长。

根据一个实施例，所述轴被设计为支撑小齿轮。

根据一个实施例，旋转电机通过冷却回路冷却，该冷却回路特别地被设计为允许冷却液体的流动，特别是单流式。冷却液体可以是油或水。

根据一个实施例，所述间隙通过设置在所述轴中的环形中空部形成。

当电机通过冷却回路冷却时，这允许电机的不同部分的改进冷却，同时油在轴内流通，以便达到电机的位于轴两侧的部分。

根据一个实施例，所述轴包括轴向孔和从所述孔获得的通道，所述通道具有相对于所述轴的轴线为径向的取向，且朝向所述轴的外周边敞开。

根据一个实施例，所述转子是具有永磁体的转子。

根据一个实施例，所述转子包括金属板组。

根据一个实施例，旋转电机可以属于异步类型的。

本发明的主题还是一种组件，特别地用于混合动力车辆，其特征在于，所述组件包括如前限定的旋转电机、以及装置，诸如变速箱，例如离合器，所述旋转电机包括小齿轮，该小齿轮被设计为与所述变速箱的对应的小齿轮协作。

根据一个实施例，被设计为与所述旋转电机的所述轴协作的第二滚动轴承装配在所述变速箱的壳体的支承件上。

根据一个实施例，被所述轴支撑的所述小齿轮定位在所述壳体和所述第二滚动轴承之间。

本发明还涉及一种用于组装如前所述的组件的方法，其特征在于，所述方法包括：

-将所述旋转电机插入在通过所述变速箱的壳体界定的容积中的步骤；

-定位所述旋转电机的轴的步骤，从而被所述轴支撑的小齿轮与所述变速箱的对应的小齿轮协作，从所述旋转电机的壳体延伸的所述轴的自由端部与滚动轴承协作，该滚动轴承装配在设置于所述变速箱的所述壳体中的支承件中；和

-关闭所述变速箱的所述壳体的步骤。

根据一个实施例，所述方法还包括测试所述旋转电机的步骤，其在将所述旋转电机插入在通过所述变速箱的所述壳体界定的容积中的步骤之前执行。

附图说明

本发明将通过阅读以下描述和研究附图被更好地理解。这些附图仅作为图示提供而绝不限制本发明。

图1是根据本发明的旋转电机的局部纵向截面视图。

图2是图1中的旋转电机与变速箱的组件的示意图；

图3是图1中的旋转电机的轴的透视图；

图4是用于组装根据本发明的组件的方法的步骤的视图，所述组件通过图1中的旋转电机和变速箱形成。

具体实施方式

相同、相似或近似的元件从一幅图到另一幅图具有相同的附图标记。

图1示出旋转电机10，其包括围绕转子12的多相定子11，该转子装配在轴13上，该轴具有轴线X。定子11被壳体14支撑。电机10的定子11围绕转子12，在定子11的内周边和转子12的外周边之间存在空气隙15。

该电机10被设计为联接至变速箱16，其在图2中清楚示出，该变速箱属于机动车辆牵引链。电机10可以交流发电机模式操作，以便特别地将能量提供给电池和车辆的车载网络，且使得可以恢复电能；和以马达模式操作，不仅确保车辆的热机的起动，还独自或与热机组合参与车辆的牵引。电机10的功率可以为10kW至60kW，特别地为18kW至50kW。

更具体地，转子12包括金属板组的形式的本体19。永磁体20插置在本体19中的腔室21中。根据应用和从电机10所需的功率，磁体20可由稀土或铁素体制成。替换地，转子12的极可通过线圈形成，或可形成用于同步类型的电机的鼠笼形的。

另外，定子11包括设置有槽口的金属板组形式的本体23，例如半关闭类型，其装备有用于装配定子11的绕组24的槽口绝缘件。绕组24包括一组相绕组，所述相绕组通过定子11的本体23中的槽口、且形成在定子11的本体23两侧凸伸的髻状件25。在该情况下，相绕组由通过焊接连接至彼此的销形式的导电元件获得。这些绕组例如是三相或多相绕组，其以星形或三角形形式连接。相绕组的输出部连接至电子控制模块。

电机10通过冷却回路28冷却，该冷却回路特别地被设计为允许冷却液体(在该情况下为油)在定子11的本体23和壳体14之间沿轴线X的方向流动。为此目的，冷却回路28包括泵29，其使得可以将油传送至壳体14中设置的分配腔体30，由此使得可以使油在沟槽31内流通，所述沟槽沿定子11轴向地延伸，且地绕定子11的圆周规则地成角度地分布。

油还在设置于轴13中的轴向孔32以及从所述孔32获得的通道33中流通，所述通道具有径向取向且朝向轴13的外周边敞开。该类型的构造由此使得可以将冷却液体传送至转子12的两个轴向端面36。冷却回路28在封闭环路中操作，从而油通过泵29从贮存器39收集，且在电机10中流通之后回收到该贮存器39中。

另外，转子12包括两个凸缘41，其每个抵靠转子12的轴向端面36布置。这些凸缘41确保磁体22在腔室21内的保持，且还用于平衡转子。每个凸缘41可有利地设置有至少一个凸伸单元43，所述至少一个凸伸单元由片构成且被设计为通过离心而使到达对应端面36的冷却液体凸伸至绕组24的髻状件25。

如图2更好地可见，两个开口51、52设置在壳体14的侧向壁141、142中，其相对于轴线X垂直地延伸，以便允许轴13通过。在端部131的侧部上，轴13通过滚动轴承56装配在支承件55上，该滚动轴承诸如球轴承或滚针轴承。支承件55形成用于对应的滚动轴承56的环形支撑表面。

在相对的端部侧132，空出的间隙61设置在轴13和界定开口52的边缘之间。间隙61根据轴13的整个圆周延伸，且根据壳体14的壁142的至少整个厚度轴向地延伸。间隙61使得，在轴13和设置在臂142中的开口52之间没有元件。间隙61的最大宽度L2优选地小于空气隙15的宽度L1。在电机装配在变速箱16上之前，这使得可以防止在电机10的运输期间的转子12与定子11的磁附着，如以后更详细解释的。

如在图1和3中看到，间隙61优选地通过设置在轴13中的环形中空部62形成。中空部62大体定位在壳体14的径向壁142的平面上。在该情况下，中空部62定位在轴13上，在肩部65和带肋部分66之间，该肩部65中设置有通道33，该带肋部分66被设计为接收小齿轮67的对应的带肋内周边。小齿轮67和截面66的纵向肋的协作使得可以将小齿轮67与轴13旋转连接。作为变体，在轴13没有中空部62的情况下，间隙61通过相对于轴13的外直径增加开口52的直径而获得。

轴13在间隙61侧上比在滚动轴承56侧上更长，即，在面向间隙61的转子12的轴向端面46和自由端部132之间轴向地延伸的轴13的部分比在转子12的相对轴向端面46和位于滚动轴承56侧上的端部131之间轴向地延伸的轴13的部分长。在开口52侧上，轴13具有通过壁142的部分，且从壳体14相对于壁142轴向地延伸。

如图2可见，电机10定位在通过变速箱16的壳体71界定的容积内，该壳体部分地被液体填充，该液体在该情况下为油，用于润滑变速箱的不同机械部件，且以便执行电机10的冷却，如前所述。

电机10布置在该容积内，从而被轴13支撑的小齿轮67与变速箱16的对应的小齿轮73协作。另外，从电机10的壳体14延伸的轴13的自由端部132通过第二轴承77装配在变速箱16的壳体71的支承件76上。支承件76形成用于对应的滚动轴承77的环形支撑表面。被轴13支撑的小齿轮67则定位在电机10的壳体14和滚动轴承77之间。

在将电机10定位在变速箱16内的步骤之前，电机10的构造使得可以执行测试步骤(见图4中的步骤100)。实际上，可以经由轴13的自由端部132将电机10安装在测试台(未示出)上，以便验证不同部件的机械阻力、电机的短路测试以及电机10的操作参数(电压、电流、被提供的扭矩等。)。

一旦测试已经被验证，电机10根据步骤101插入由变速箱16的壳体71界定的容积内。然后，根据步骤102，轴13定位为使得，装配在轴13上的小齿轮67与变速箱16的对应小齿轮73协作。另外，执行轴13的定位，从而从电机10的壳体14延伸的轴13的自由端部132与装配在变速箱16的壳体71的支承件76中的滚动轴承77协作。变速箱16的壳体71则在步骤103中关闭。

在变体实施例中，电机10没有滚动轴承56和对应的支承件55。在该情况下，电机10具有两个轴13端部，其在壳体14的两侧延伸。这两个端部通过两个对应的滚动轴承装配在设置在变速箱16的壳体71中的两个支承件上。

间隙61则设置在壳体14的两个端壁141、142中，以便为轴13提供组装间隙，其中，滚动轴承被壳体71支撑。如前所述，每个间隙61的最大宽度L2优选地小于电机10的空气隙15的宽度L1，以便防止装配在轴13上的转子12和定子11之间的磁附着。

应意识到，前述说明仅作为例子提供，而不限制本发明的范围，以任何其他等同物替换不同元件将不会构成对本发明的范围的偏离。

Claims (13)

1.一种交流发电机-起动器类型的旋转电机，所述旋转电机包括：

装配在轴上的转子；

壳体，包括至少一个开口，以允许所述轴的通过，

其特征在于，所述旋转电机包括间隙，所述间隙在所述轴和界定于所述壳体中设置的所述开口的边缘之间空出，并且，所述间隙的最大宽度小于在所述旋转电机的定子和转子之间的空气隙的宽度。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述间隙至少根据所述旋转电机的壳体的整个厚度轴向地延伸。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述旋转电机包括单个第一滚动轴承，所述第一滚动轴承与所述轴的端部协作，该端部位于与所述间隙相对的侧上。

4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，所述轴在所述间隙的侧上比在第一滚动轴承的侧上更长。

5.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述轴被设计为支撑小齿轮。

6.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述间隙通过设置在所述轴中的环形中空部形成。

7.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述轴包括轴向孔和从所述轴向孔获得的通道，所述通道具有相对于所述轴的轴线为径向的取向、且朝向所述轴的外周边敞开。

8.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述转子是具有永磁体的转子。

9.一种用于混合动力车辆的组件，其特征在于，所述组件包括变速箱和根据权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，所述旋转电机包括小齿轮，该小齿轮被设计为与所述变速箱的对应小齿轮协作。

10.根据权利要求9所述的组件，其特征在于，被设计为与所述旋转电机的轴协作的第二滚动轴承装配在所述变速箱的壳体的支承件上。

11.根据权利要求10所述的组件，其特征在于，被所述轴支撑的所述小齿轮定位在所述旋转电机的壳体和所述第二滚动轴承之间。

12.一种用于组装如权利要求9至11中任一项所述的组件的方法，其特征在于，所述方法包括：

将所述旋转电机插入通过所述变速箱的壳体界定的容积中的步骤；

定位所述旋转电机的轴的步骤，使得被所述轴支撑的小齿轮与所述变速箱的对应小齿轮协作，从所述旋转电机的壳体延伸的所述轴的自由端部与第二滚动轴承协作，该第二滚动轴承装配在设置于所述变速箱的壳体中的支承件中；和

关闭所述变速箱的壳体的步骤。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括测试所述旋转电机的步骤，该步骤在将所述旋转电机插入通过所述变速箱的壳体界定的容积中的步骤之前执行。

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