CN111954969A

CN111954969A - 用于电动机器的定子组件

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Publication number: CN111954969A
Application number: CN201980025312.9A
Authority: CN
Inventors: E·杜马斯; F·帕里斯; T·卡洛斯; E·莫特
Original assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Renault SAS; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2020-11-17
Also published as: EP3782264B1; FR3080503B1; JP2021522763A; FR3080503A1; US11936241B2; EP3782264A1; US20210167642A1; JP7399875B2; WO2019201736A1

Abstract

本发明涉及一种用于电动机器的定子组件(2)，该定子组件包括第一壳体部分(4)、第二壳体部分(38)、至少插入到该第一壳体部分(4)中的定子本体(72)、用于将该定子本体(72)可旋转地与该第一壳体部分(4)链接的链接装置(80，28)、用于将该定子本体(72)紧固至该第一壳体部分(4)的第一紧固装置(104)、以及用于将这两个壳体部分(4，38)紧固至彼此的第二紧固装置(114)。该组件(2)包括轴向地置于该定子本体(72)与该第一紧固装置(104)之间以及轴向地置于所述两个壳体部分(4，38)之间的环形密封件(86)。

Description

用于电动机器的定子组件

本发明涉及被设计成装配至电动机器的定子组件领域，并且更特别地涉及被设计成装配至电驱动或混合电驱动机动车辆的电动牵引机器的定子组件。

电动机器(通常被设计成装配至电驱动或混合电驱动机动车辆的动力单元)包括内置在壳体中的定子。

以此方式将定子内置在壳体中使得定子在壳体内是悬臂的，这导致出现非常高能的低频振动模式。在机动车辆的电动牵引机器的情况下，通常围绕电动机器的轴线出现大约650Hz的定子扭转模式。电动机器所传递的转矩包含一定数量的谐波，这些谐波显著激励这些模式，引起明显振动。这对于定子组件的声学和振动可靠性具有负面影响，即，当以这些振动模式操作时，组件的机械阻力受到损害，并且所引起的振动产生了使车辆乘员不舒服的声学噪声。因此，需要在壳体与定子之间具有较小的扭转柔韧性的嵌入链接。

文献JP S649435公开了一种使用螺纹杆紧固在定子壳体中的悬臂定子。定心环形密封件促进定子的组装，并且限制错误的定心和螺纹杆的螺旋分散所固有的振动，但不能限制定子自身的扭转模式所引起的振动。

鉴于以上内容，本发明旨在提出一种克服上述缺点的定子组件。

更具体地，本发明旨在增加定子与壳体之间的嵌入链接的刚度，以便改善定子组件的声学和振动可靠性。

为此目的，提出一种用于电动机器的定子组件，该定子组件包括第一壳体部分、第二壳体部分、至少插入到该第一壳体部分中的定子本体、用于将该定子本体可旋转地链接至该第一壳体部分的链接装置、用于将该定子本体紧固至该第一壳体部分的第一紧固装置、以及用于将这些壳体部分紧固至彼此的第二紧固装置。

根据其总体特征之一，该组件包括环形密封件，该环形密封件轴向地置于定子本体与第一紧固装置之间以及所述两个壳体部分之间。

包括这样的环形密封件使得可以使用单个部件在壳体的内部与外部之间形成密封，并且增加定子与壳体之间的嵌入链接的刚度。由于刚度增加，如此布置的环形密封件平坦地工作，并且在其平面中提供非常高的刚度。这增强了定子组件的声学和振动可靠性。

根据特定实施例，该环形密封件包括内径向部分和外径向部分，该内径向部分轴向地置于该定子本体与该第一紧固装置之间，并且该外径向部分轴向地置于这些壳体部分之间。

如此布置的环形密封件由壳体刚性地固持。这使得环形密封件能够进一步增加定子与壳体之间的嵌入链接的刚度。

有利地，该内径向部分接受与该轴向方向垂直的对称平面，该外径向部分接受与该轴向方向垂直的对称平面，该内径向部分的对称平面与该外径向部分的对称平面之间的轴向偏移小于3mm。

轴向偏移的这种限制使得环形密封件在定子上的支承平面更靠近环形密封件在这些壳体部分上的支承平面。这最大程度地提高了环形密封件在增加嵌入链接的刚度方面的参与度。

有利地，该内径向部分和/或该外径向部分的轴向厚度在0.25mm与0.8mm之间。

在一个实施例中，该第一壳体部分具有圆柱形空腔，该定子本体被插入到该圆柱形空腔中，该链接装置具有从该定子本体径向向外突出的轴向直线肋、以及形成在该第一壳体部分中并且从该圆柱形空腔径向向外延伸的轴向直线槽，该肋就座在该槽中。

有利地，该组件包括形成在该环形密封件中的第一轴向贯通孔口、形成在该肋中的第二轴向贯通孔口、以及形成在该第一壳体部分中与该槽轴向对准的第三轴向贯通孔口，该第三孔口具有螺纹，该组件包括穿过该第一孔口和该第二孔口并且与该第三孔口的螺纹配合的螺纹销。

使用穿过第一孔口和第二孔口并且与第三孔口的螺纹配合的螺纹销能够使环形密封件、定子和第一壳体部分牢固地紧固。

垫圈还可以与该销相关联，该销具有头部，该垫圈轴向地置于该定子本体与该头部之间。

在将销拧紧时，这种垫圈增加了扭转和压缩强度。

优选地，该第二紧固装置包括形成在该第二壳体部分中的第一轴向通孔、形成在该第一壳体部分中的第二轴向孔、以及螺钉，该第二孔具有螺纹，该螺钉穿过该第一孔并且与该第二孔的螺纹相配合。

使用穿过第一孔并且与第二孔的螺纹配合的螺钉能够使这些壳体部分牢固地紧固。

在一个实施例中，环形密封件至少部分地由薄钢板制成、优选地具有高弹性极限的薄钢板。

由薄钢板制成的密封件显著增强了定子与壳体之间的嵌入链接的刚度、特别是对于具有高弹性极限的薄钢板。

密封件的有限厚度有助于补偿组成定子组件的零件的几何公差，从而限制产生的应力。

根据另一方面，提出一种用于机动车辆的电动机器，该电动机器包括上文所限定的定子组件。

在以下单纯通过非限制性举例方式并参照附图给出的说明中阐述了本发明的其他目的、特征和优点，在附图中：

-图1是根据本发明的第一实施例的定子组件的径向视图，

-图2是图1中的组件的轴向截面视图，

-图3是构成图1和图2中组件的元件的分解透视图，并且

-图4是根据本发明的第二实施例的组件的轴向截面视图。

图1至图3是定子组件2的示意图，该定子组件被设计成装配至电动机器(未示出)。在这种情况下，装配有组件2的电动机器是电驱动或混合电驱动机动车辆的电动牵引机器。

组件2尤其包括第一壳体部分4，在图2和图3中示出。该部分4围绕对称轴线6是轴对称的。直接正交矢量基8附接至部分4。基8包括矢量

矢量

和矢量

矢量

与轴线6平行。

在本申请中，除非另外指明，否则术语“轴向”、“轴向地”、“径向”、“径向地”和“切向”应理解成与轴线6有关。此外，术语“圆柱形”应根据其常规定义来理解，即，圆柱形表面是在满足给定曲线的给定方向上包括直线的表面。

第一部分4包括主体10。主体10围绕轴线6是圆柱形的、具有圆形轴向截面。主体10在外圆柱形表面12与内圆柱形表面14之间径向地延伸。表面12和表面14围绕轴线6是圆柱形的、具有圆形轴向截面、并且直径分别为d₁₂和d₁₄。

部分4具有后壁16。壁16在外轴向表面18与内轴向表面20之间轴向地延伸。表面18和20是平坦的、并且与矢量

垂直。表面18、20分别延伸表面12、14。壁16具有贯通开口22。开口22围绕轴线6是圆柱形的、具有圆形轴向截面、并且直径为d₂₂。开口22被设计成接纳转子轴(未示出)。

部分4具有四个径向突出部24，这些突出部围绕表面12的圆周规则地间隔开。突出部24相对于矢量

的方向是圆柱形的。突出部24基本上彼此相同。

部分4具有四个径向突出部26，这些突出部围绕表面12的圆周规则地间隔开。突出部26与突出部24轴向地对准。突出部24轴向地定位在壁16与突出部26之间。突出部26相对于矢量

的方向是圆柱形的。突出部26在径向方向上的厚度严格大于突出部24在径向方向上的厚度。突出部26基本上彼此相同。

部分4具有四个轴向直线槽28。槽28相对于矢量

的方向是圆柱形的。槽28围绕表面14的圆周规则地间隔开。槽28从表面14径向地向外延伸以在表面14中形成内部凹槽。槽28分别与突出部24和突出部26在径向上且向内对准。

部分4具有图3所示的套环30。该套环30从该表面12径向地向外延伸。套环30围绕矢量

的方向是圆柱形的。突出部26轴向地定位在突出部24与套环30之间。套环30由与突出部26相反的外轴向表面31轴向地界定。这样，部分4在表面18与表面31之间轴向延伸。

总体上，套环30由外圆柱形表面32径向地界定。表面32围绕轴线6是圆柱形的、具有圆形轴向截面、并且直径为d₃₂。套环30局部地具有十二个径向凸缘34。凸缘34围绕矢量

的方向是圆柱形的。凸缘34围绕表面32的圆周规则地间隔开。套环30同样局部地具有四个径向凸缘36。凸缘36比凸缘34厚。凸缘36围绕圆柱形表面32的圆周规则地间隔开。更具体地，凸缘36与突出部24和26轴向对准。因此，每个凸缘36在切向方向上在两个相邻的凸缘34之间延伸。

参照图1至图3，组件2具有第二壳体部分38。部分38围绕轴线6是轴对称的。当组装好时，部分4和部分38形成电动机器的壳体。

部分38包括主体40，该主体围绕轴线6是圆柱形的。主体40在外圆柱形表面42与内圆柱形表面44之间径向地延伸。表面42、44围绕轴线6分别是圆柱形的、具有圆形轴向截面、并且分别具有直径d₄₂和d₄₄。直径d₄₂和d₄₄分别等于直径d₁₂和d₁₄：

部分38具有后壁46，该后壁在内轴向表面48与外轴向表面50之间轴向地延伸。表面42、44分别连接至表面50、48。

壁46具有圆柱形的贯通开口52。开口52围绕轴线6是圆柱形的、具有圆形轴向截面，并且具有基本上等于直径d₂₂的直径d₅₂。类似于开口22，开口52被设计成接纳转子轴(未示出)。

部分38具有套环54。套环54围绕矢量

的方向是圆柱形的。总体上，套环54由外圆柱形表面56径向地界定。表面56围绕轴线6是圆柱形的、具有圆形轴向截面、并且具有直径d₅₆。直径d₅₆基本上等于直径d₃₂。套环54局部地具有十二个相对较薄的径向凸缘58、以及四个相对较厚的径向凸缘60。凸缘58、60分别与凸缘36、34轴向地对准。这样，套环54与套环30基本上相同。

套环54在近侧前表面62与远侧前表面64(图中未示出)之间轴向地延伸。表面62和表面64是平坦的，并且与矢量

垂直。这样，部分38在表面50与表面64之间轴向地延伸。此外，表面64和表面31形成接缝边道，这些接缝边道被设计成彼此直接或间接地抵靠，以便形成用于就座在壳体中的定子的密封座。

部分38具有四个轴向直线槽61，在图2中示出。槽61与槽34轴向地对准。槽61的轴向截面与槽34的轴向截面基本上相同。因此，槽61从表面44径向地向内延伸以在表面44中形成内部凹槽。

如在图2中所示，部分4包括空腔66。空腔66相对于矢量

的方向是圆柱形的。空腔66在表面20与表面31之间轴向地延伸。空腔66是由表面14、以及对这些槽28进行界定的这些表面在径向上和在外部界定。

部分38包含圆柱形空腔68。空腔68在表面64与表面48之间轴向地延伸。空腔68由表面44、以及槽的内表面61径向地界定。

组件2包含定子70。定子70尤其包括定子本体72和定子绕组74。

定子本体72围绕轴线6是圆柱形的并且是轴对称的。总体上，定子本体72在外圆柱形表面78与内圆柱形表面79之间径向地延伸。表面78和表面79围绕轴线6是圆柱形的、具有圆形轴向截面。表面78的圆形轴向截面的直径d₇₈比直径d₁₄略小。

定子本体72局部地具有四个肋80。肋80在矢量

的方向上是直线的。肋80围绕表面78的圆周规则地间隔开。肋80从该表面78径向地向外延伸。肋80沿着定子本体72的整个轴向长度延伸。肋80的厚度略小于槽28的深度。

定子本体72在前表面82与前表面84之间轴向地延伸。表面82和表面84是平坦的、并且与矢量

垂直。

组件2具有环形密封件86。密封件86围绕轴线6是圆柱形的并且是轴对称的。密封件86旨在从壳体的外部对空腔66和空腔68进行密封，并且增强元件4、元件38与元件72之间的嵌入链接的刚度。

密封件86由具有高弹性极限的薄钢板制成。例如，密封件86可以由以下表格中的钢制成：

密封件86是基本上平坦的、且与矢量

垂直。密封件86由内圆柱形表面(未参照)径向地界定，该内圆柱形表面具有围绕轴线6的圆形轴向截面并且具有直径d_86i。总体上，密封件86由外圆柱形表面(未参照)径向地界定，该外圆柱形表面具有围绕轴线6的圆形轴向截面并且具有直径d_86e。直径d_86i严格小于直径d₇₈。直径d_86e严格大于直径d₁₄、并且优选地略小于直径d₁₂。更具体地，在所展示的示例中：

密封件86局部地通过四个凸耳87径向地延伸。凸耳87围绕密封件86的外表面的圆周规则地间隔开。凸耳87的径向厚度基本上等于凸缘36的径向厚度。

密封件86被分成内径向部分88和外径向部分90。部分88与部分90之间的极限对应于定子本体72在密封件86的平坦表面上的轴向突出部。换句话说，部分88具有定位在围绕轴线6、直径为d_86i与d₇₈的两个旋转圆柱体之间的部分。此外，部分88具有密封件86的四个部分，这四个部分分别与四个肋80轴向对准。部分90对应于密封件86的其余部分。

部分88和部分90分别接受对称平面P_{对称_88}和对称平面P_{对称_90}(未示出)。平面P_{对称_88}和P_{对称_90}与矢量

垂直，并且被定位在部分88和部分90的轴向厚度的中间。在第一实施例中，平面P_{对称_88}和平面P_{对称_90}相同。密封件86的厚度在0.25mm与0.8mm之间。

密封件86在其轴向表面之一上具有肋92。肋92围绕密封件86的轴向表面的整个圆周延伸。肋92形成在外径向部分90上。在径向突出部中，肋92定位在距密封件86的外径向极限距离l₉₂处，该距离l₉₂是恒定的。换句话说，肋92整体上围绕轴线6形成直径大于d₁₄的直径为d₉₂的圆形。肋92局部地相对于该圆形远离轴线6移动，间隙从零变化到最大值，该最大值略大于槽28的径向深度。这样，根据密封件86的定向，肋92可以与表面64或与表面31完全接触。

参照图3，部分4包含十二个轴向孔94。孔94是盲孔。孔94是圆柱形的，并且具有围绕与矢量

平行的轴线的圆形截面，并且具有直径d₉₄。孔94是带螺纹的。十二个孔94分别形成在十二个凸缘34中。

部分38具有十二个轴向孔96。孔96是圆柱形的，并且具有围绕与矢量

平行的轴线的圆形轴向截面，并且具有直径d₉₆。孔96是通孔，并且与孔94相同地是带螺纹的。十二个孔96分别形成在十二个凸缘58中。直径d₉₄和直径d₉₆基本上相等。

d₉₄＝d₉₆±1％

密封件86具有四个轴向孔口98。孔口98是圆柱形的，并且具有围绕与矢量

平行的轴线的圆形轴向截面，并且具有直径d₉₈。孔口98与凸耳87在径向上且向内对准。

定子本体72具有四个轴向孔口100。轴向孔口100是圆柱形的，并且具有围绕与矢量

平行的轴线的圆形轴向截面，并且具有直径d₁₀₀。四个孔口100分别形成在四个肋80中。

参照图2，部分4包含四个轴向孔口102。孔口102是盲孔并且是带螺纹的。孔口102是圆柱形的，并且具有围绕与矢量

平行的轴线的圆形轴向截面，并且具有直径d₁₀₂。四个孔口102分别形成在四个突出部24中。直径d₉₈、直径d₁₀₀和直径d₁₀₂基本上相等。

参照图3，组件2具有四个带螺纹的销104。每个销104具有头部106、无螺纹的部分108和带螺纹的部分110。部分108轴向地定位在头部106与部分110之间。部分108和部分110是圆柱形的、具有比直径d₉₈略小的直径为d₁₀₄的圆形轴向截面。部分110的螺纹被设计成与孔口102的螺纹相配合。

四个垫圈112分别与四个销104相关联。垫圈112的内径d_112i略大于直径d₁₀₄。垫圈112的外半径r_112e严格小于孔口98的轴线与肋92之间的最小距离。

垫圈112优选地由非磁性材料制成。例如，以下表格中的这些钢中的一种可以用于制作垫圈112：

欧洲标准EN 10027	标准Afnor NF A 35573	美国标准AISI
			X5CrNi18-10 1.4301	Z7CN18-09	304

组件2具有十二个螺钉114。每个螺钉114包括头部116和螺纹杆118。杆118的直径d₁₁₈和螺纹被设计成与孔96和94的直径d₉₆和d94以及螺纹相配合。

组件2可以组装如下：

首先，将定子70插入空腔66中。更具体地，定子本体72完全就座在空腔66中，而绕组74的一部分从空腔66中轴向地伸出。肋80进入槽28。

然后将密封件86抵靠表面82布置。在这种布局中，部分88抵靠表面82，部分90轴向地抵靠表面31。

然后将销104插入孔口98、孔口100和孔口102中并在这些孔口中枢转。这使得部分110的螺纹与孔口102的螺纹相配合。当销104被拧紧时，元件4、元件70和元件86形成刚性组件。

在这个实施例中，密封件86布置在图3所示的位置中，即，其中肋92与元件4和元件70相对。由此，在不超出本发明的范围的情况下，密封件86可以自然地处于肋92与元件4和元件70相邻的位置中。在这种情况下，肋92轴向地压靠表面31。

然后，部分38与部分4接触，使得表面31和表面64轴向地彼此面对。更具体地，部分38相对于部分4定向，使得凸缘60被布置成面对凸缘26。在这种布局中，表面64与肋92直接接触。

然后拧紧螺钉114。这使得杆118的螺纹与孔94和孔96的螺纹相配合。当螺钉114被拧紧时，元件4、元件70、元件86和元件38形成刚性组件。表面64轴向地压缩肋92，以在壳体的内部空间与外部空间之间形成密封。密封件86在接缝边道31与接缝边道64之间被压缩并且轴向地抵靠定子本体72。使用销104紧固定子本体72、以及由具有高弹性极限和低厚度的薄钢板制作密封件86有助于增加定子本体72和壳体之间的嵌入链接的刚度。

尽管在图1至3图所示的示例中，组件2具有四个子组件，每个子组件包括突出部24、突出部26、凸缘36、凸耳87、凸缘60、孔口98、孔口100、孔口102、垫圈112和销104，由此，在不超出本发明的范围的情况下，自然可以选择不同数量的这类子组件。由此，在不超出本发明的范围的情况下，还可以选择其他数量的子组件，每个子组件具有凸缘34、凸缘58、孔94、孔96和螺钉114。由此，在不超出本发明的范围的情况下，还可以选择其他数量的子组件，每个子组件具有肋80和槽28。

尽管在图1至图3所示的示例中，仅孔口102是带螺纹的，由此，在不超出本发明的范围的情况下，自然可以使孔口98和100中的一者是带螺纹的。同样，孔96可以是无螺纹的。

图4是根据本发明的第二实施例的定子组件120的示意性表示。相同的元件使用相同的附图标记表示。

组件120的定子本体72的轴向长度比组件2的定子本体72的轴向长度短。内径向部分88相对于外径向部分90轴向偏移。平面P_{对称_88}与平面P_{对称_90}之间的轴向偏移Δ基本上等于在将定子本体72安装在空腔66底部时表面31与表面82之间的偏移。偏移Δ优选地严格小于3mm。

在这个实施例中，密封件86除了部分88和部分90之外还具有圆柱形部分122。部分122相对于矢量

的方向是圆柱形的。部分122的轴向截面对应于定子本体72的轴向突出部。部分122的轴向厚度基本上等于偏移Δ。

在这个实施例中，即使在定子本体72在轴向上比部分4短的情况下，该布置也可以在壳体的内部空间与外部空间之间形成密封，并且增加嵌入链接的刚度。

在第二实施例中，密封件86被设计成考虑到定子本体72的轴向长度的减小。然而，由此在不超出本发明的范围的情况下，自然可以使密封件86适配成考虑到定子本体72的轴向长度的增加。

在壳体的内部与外部之间形成密封促进了液压流体的吸入。由于液压流体的较小移位，因此这使得抽吸点的油波动对倾斜的敏感性降低。增加壳体与定子本体之间的嵌入链接的刚度有效地吸收了可能在该链接中出现的振动，由此增强了根据本发明的定子组件的声学和振动可靠性。

Claims

1.一种用于电动机器的定子组件(2，120)，该定子组件包括第一壳体部分(4)、第二壳体部分(38)、至少插入到该第一壳体部分(4)中的定子本体(72)、用于将该定子本体(72)可旋转地链接至该第一壳体部分(4)的链接装置(80，28)、用于将该定子本体(72)紧固至该第一壳体部分(4)的第一紧固装置(104)、以及用于将这些壳体部分(4，38)紧固至彼此的第二紧固装置(114)，其特征在于，该定子组件包括轴向地置于该定子本体(72)与该第一紧固装置之间以及轴向地置于所述两个壳体部分(4，38)之间的环形密封件(86)。

2.如权利要求1所述的组件(2，120)，其中，该环形密封件(86)包括内径向部分(88)和外径向部分(90)，该内径向部分轴向地置于该定子本体(72)与该第一紧固装置之间，并且该外径向部分轴向地置于这些壳体部分(4，38)之间。

3.如权利要求2所述的组件(2，120)，其中，该内径向部分(88)接受与该轴向方向

垂直的对称平面，该外径向部分(90)接受与该轴向方向

垂直的对称平面，该内径向部分(88)的对称平面与该外径向部分(90)的对称平面之间的轴向偏移(Δ)小于3mm。

4.如权利要求2或3所述的组件(2，120)，其中，该内径向部分(88)和/或该外径向部分(90)的轴向厚度在0.25mm与0.8mm之间。

5.如权利要求1至4中任一项所述的组件(2，120)，其中，该第一壳体部分(4)具有圆柱形空腔(66)，该定子本体(72)插入到该圆柱形空腔(66)中，该链接装置具有从该定子本体(72)径向向外突出的轴向直线肋(80)、以及形成在该第一壳体部分(4)中并且从该圆柱形空腔(66)径向向外延伸的轴向直线槽(28)，该肋(80)就座在该槽(28)中。

6.如权利要求5所述的组件(2，120)，包括形成在该环形密封件(86)中的第一轴向贯通孔口(98)、形成在该肋(80)中的第二轴向贯通孔口(100)、以及形成在该第一壳体部分(4)中与该槽(28)轴向对准的第三轴向孔口(102)，该第三孔口(102)具有螺纹，该组件包括穿过该第一孔口(98)和该第二孔口(100)并且与该第三孔口(102)的螺纹相配合的螺纹销(104)。

7.如权利要求6所述的组件(2，120)，包括与该销(104)相关联的垫圈(112)，该销(104)具有头部(106)，该垫圈(112)轴向地置于该定子本体(72)与该头部(106)之间。

8.如权利要求5至7中任一项所述的组件(2，120)，其中，该第二紧固装置包括形成在该第二壳体部分(38)中的第一轴向通孔(96)、形成在该第一壳体部分(4)中的第二轴向孔(94)、以及螺钉(114)，该第二孔(94)具有螺纹，该螺钉(114)穿过该第一孔(96)并且与该第二孔(94)的螺纹相配合。

9.如权利要求1至8中任一项所述的组件(2，120)，其中，该环形密封件(86)至少部分地由薄钢板制成。

10.一种用于机动车辆的电动机器，该电动机器具有如权利要求1至9中任一项所述的定子组件(2，120)。