CN116325442A - 具有供定子、转子和连接轴所用的中央支撑基部的电机 - Google Patents

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CN116325442A CN202180068185.8A CN202180068185A CN116325442A CN 116325442 A CN116325442 A CN 116325442A CN 202180068185 A CN202180068185 A CN 202180068185A CN 116325442 A CN116325442 A CN 116325442A
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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆驱动器的电机(1),该电机包括:‑主壳体本体(2);‑定子(4),该定子借助于至少一个紧固元件(6)而紧固至主壳体本体(2);以及‑转子(8),该转子连接至连接轴(7)以进行共同旋转;其中,连接轴(7)借助于主滚动元件轴承(9)来直接地被径向且轴向地支撑在主壳体本体(2)上或者借助于定子(4)来间接地被径向且轴向地支撑在主壳体本体(2)上。

Description

具有供定子、转子和连接轴所用的中央支撑基部的电机
技术领域
本发明涉及用于机动车辆驱动器的电机、优选地在机动车辆传动系的变速器的上游被连接的电机。机动车辆可以被实现为纯电动的或混合动力的机动车辆。
背景技术
在机动车辆传动系的应用领域中的电机的情况下,原则上要求保持转子相对于定子的位置在整个操作过程中尽可能恒定。这特别是由于机动车辆驱动器中的下述动态过程而变得更加困难:这些动态过程直接影响转子或与转子进一步连接的连接轴的轴向位置和径向位置。这可能导致转子相对于定子的轴向移位和/或径向移位和/或倾斜,特别是在机动车辆驱动器受到高负载时亦是如此。转子与定子之间的现有气隙发生的变化又导致电机的效率的损失。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种即使在机动车辆驱动器受到高动态负载时也具有最大可能效率的电机。
这根据本发明通过权利要求1的主题来实现。
一种用于机动车辆驱动器的电机具有:主壳体本体;定子,该定子借助于至少一个紧固元件而紧固至主壳体本体;以及转子,该转子与连接轴连接以进行共同旋转。连接轴也经由主滚动元件轴承来直接地被径向且轴向地支撑在主壳体本体上或者经由定子来间接地被径向且轴向地支撑在主壳体本体上。
由于定子紧固至主壳体本体并且连接轴同时安装在该区域中,具有转子的连接轴以更坚固的方式支撑以防止相对于定子移位并且倾斜。这显著地提高了电机的效率。
有利地,定子被直接地容置在定子壳体中,定子壳体的至少部分地径向延伸的支撑壁借助于至少一个紧固元件而紧固至主壳体本体,并且连接轴经由主滚动元件轴承直接地被紧固至主壳体本体或者经由支撑壁的径向内侧部间接地被径向且轴向地支撑至主壳体本体。
已经证明,如果共同刚性支撑基部在径向方向上尽可能向内移位并且以径向方式尽可能紧凑地被实现,则是特别优选的实施方式。在这方面,如果沿径向方向观察到,定子或支撑壁与主壳体本体之间的直接(轴向)抵接区域/接触区域以径向方式布置在定子或定子壳体的径向内半部的高度处,则是特别有利的。如果主滚动元件轴承又径向地布置在抵接区域/接触区域内,更优选地直接布置在定子或支撑壁或定子壳体或主壳体本体的径向内侧部上,则也是有利的。
其他有利实施方式在从属权利要求中要求保护并在下面进行更详细地说明。
因此,如果支撑壁与主壳体本体之间的直接抵接区域/接触区域布置成与定子/定子壳体轴向地偏移/轴向地相邻,则也是有利的。因此,抵接区域可以足够大,以实现定子壳体与主壳体本体的坚固的紧固。
此外,如果下述连接结构件在其刚度/强度方面比经由至少一个紧固元件所产生的连接弱,则是有利的:该连接结构件从支撑壁与主壳体本体之间的直接抵接区域偏移/间隔开并且在主壳体本体与定子壳体之间延伸,该连接结构件特别是电连接结构件和/或流体连接结构件。连接结构件被设计成特别是在其刚度、例如挠曲刚度、压缩刚度和/或扭转刚度方面例如以超过95%比经由至少一个紧固元件所产生的连接明显更易弯/更弱。这使得定子壳体能够偏移于紧固元件而进行一定径向且轴向的相对运动,这又导致转子与定子之间的较小相对运动。
有意义的是,将连接结构件的刚度设计得很低使得在紧固元件或主滚动元件轴承相对于主壳体本体上的对应连接结构件与主壳体本体紧固所在的点的位置发生变化(相对运动)时,至少65%的相对运动是由于连接结构件的位置变化(在连接结构件紧固至主壳体本体的位置与连接结构件紧固至定子的位置之间)而发生。当然,如果连接结构件中可以发生甚至85%或更多(越多越好)的相对运动,则甚至是更好的。例如,如上面提到的这种轴承变化可能是由于主壳体本体的弹性变形而引起的。
对于对应连接结构件的可能最易弯的设计,如果对应连接结构件被设计为波纹管、弯曲软管、能够在两侧倾斜且能够轴向移位的管部段、弯曲缆材、弹性汇流条或由许多细线材构成的电导体,则是特别有利的。
如果设置有优选地在周向方向上分布均匀的若干紧固元件,则定子壳体与主壳体本体之间的连接被进一步加强。
至少一个紧固元件优选地被实现为螺钉。这导致电机的简单组装。
此外,如果至少一个紧固元件在其纵向方向上或以其纵向轴线对准成与转子的旋转轴线平行,则是有利的。因此,紧固元件对于组装工具容易触及。
作为其替代方案,如果至少一个紧固元件在其纵向方向上或以其纵向轴线对准成与转子的旋转轴线垂直,则也是有利的。这导致轴向特别紧凑的实施方式。在这方面,如果主壳体本体具有下述贯通开口则是特别有利的:该贯通开口径向地或与旋转轴线垂直地延伸并且布置成与紧固元件对准,以有利于触及该紧固元件。
为了将连接轴可能最牢固地安装在主壳体本体上,如果主滚动元件轴承具有径向且轴向地(优选地在两侧上轴向地)固定至支撑壁的外环并且/或者具有径向且轴向地(优选地在两侧上轴向地)固定至连接轴的内环,则也是有利的。
在这方面,已经证明,如果主滚动元件轴承被设计为双列滚子轴承、例如双列滚珠轴承、优选地双列角接触滚珠轴承、或滚子轴承、优选地双列角接触滚子轴承,则也是有利的。
如果连接轴经由与主滚动元件轴承轴向间隔开的附加滚动元件轴承而被支撑在定子壳体上,则定子和转子的轴承在鲁棒性方面进一步增加。
如果主滚动元件轴承布置在转子的第一轴向侧部上并且附加滚动元件轴承布置在转子的背离第一轴向侧部的第二轴向侧部上,则具有该转子的连接轴以相对于定子尽可能小的倾斜而被支撑。
附加滚动元件轴承优选地安装成使得该附加滚动元件轴承可以传递径向力和轴向力两者。然而,作为其替代方案,如果该附加滚动元件轴承被设计为可轴向移位轴承或可径向移位轴承,则也是有利的。因此可以避免这两个轴承中的对应张力。
如果电机被设计为轴流式电机,则根据本发明的转子与定子之间的坚固支撑对电机的效率具有特别有效的影响。
因此,如果定子具有下述两个盘形定子半部则也是有利的:每个盘形定子半部具有线圈构件,其中,盘形转子轴向地布置在定子半部之间。
换言之,因此根据本发明设计了一种供电动马达(电机)的定子、转子和输出元件(连接轴)所用的共同中央支撑基部。在电机、优选地是电动轴流式电机中,电机的定子和转子两者连接至电机的共同坚固支撑基部,因为连接至电机的各个部件肯定在电机上、特别是在壳体、连接轴或输出轴上施加相对大的力。共同坚固支撑基部由两个结构单元组成,这两个结构单元通过至少一个轴承(主滚动元件轴承)与彼此在旋转方面断开联接。结构单元中的一者连接至电机的定子,并且另一结构单元连接至电机的转子。结构单元通过至少一个轴承彼此联接。至少一个轴承允许两个结构单元相对于彼此绕旋转轴线进行旋转。共同坚固支撑基部的两个结构单元相对于彼此的平移运动(径向运动和轴向运动)以及不希望的倾斜或不希望的旋转运动通过至少一个轴承而被阻止或限制至相对较小的比例。优选地,共同支撑基部在围绕电机的连接轴的最小可能直径上位于电机的有源部分(定子和转子)附近。优选地,转子与相邻电机单元之间以及定子与相邻电机单元之间的不通过中央共同支撑基部的所有其他连接结构件(例如:呈动力连接件和冷却流体连接件的形式)比中央共同支撑基部更易弯,并且比转子和定子的位于中央共同坚固支撑基部与电机的具有相邻单元的附加连接点之间的结构元件更易弯。
附图说明
现在将参照附图更详细地说明本发明,在附图中还示出了各种示例性实施方式。
在附图中:
图1示出了根据本发明的根据第一示例性实施方式的电机的纵向截面图,其中,所示的紧固元件为轴向对准其用于将定子壳体连接至主壳体本体,
图2示出了根据本发明的根据第二示例性实施方式的电机的纵向截面图,其中,紧固元件径向地对准,
图3示出了根据第三示例性实施方式的电机的纵向截面图的扩大区域,以及
图4示出了根据第四示例性实施方式的电机的纵向截面图的扩大区域。
附图本质上仅是示意性的并且仅用于理解本发明。相同的元件设置有相同的附图标记。各种示例性实施方式的不同特征也可以彼此自由地组合。
具体实施方式
在图1中可以特别清楚地看到根据本发明的电机1的基本结构。电机1用在混合动力或纯电力所驱动的机动车辆驱动器的优选应用区域中。
电机1具有壳体23,该壳体在操作期间连接至例如机动车辆驱动器的变速器的变速器壳体。壳体23具有主壳体本体2。主壳体本体2具有径向外壁24和从该外壁24径向向内突出的轴向中间壁25两者。
如下面更详细地说明的那样,定子壳体3紧固至中间壁25。定子壳体3又容纳定子4,该定子在此具有两个线圈构件18。
转子8相对于定子4以可旋转的方式安装。转子8紧固至连接轴7的径向外侧部。连接轴7和转子8因此一起布置成与中心旋转轴线14同轴。连接轴7和转子8形成刚性、特别是挠曲刚性的结构单元。
为了完整起见,应该指出的是,在此使用的方向信息、即轴向的/轴向方向、径向的/径向方向以及周向方向都与该中心旋转轴线14有关。因此,轴向的被理解为沿着旋转轴线14的方向,径向的被理解为垂直于旋转轴线14的方向,并且周向的被理解为沿着围绕旋转轴线14同中心地延伸的圆形线的方向。
关于连接轴7,还可以在图1中看到的是,该连接轴突出穿过中间壁25的中央开口,并且在壳体23的外部与传动系的其他部件连接,优选地经由齿轮连接26与传动系的其他部件连接。这些部件可以是差动齿轮或齿轮箱的输入轴。
关于电机1,在图1中还可以看到的是该电机被设计为轴流式电机。因此,定子4和转子8各自构造为基本上呈盘形形状并且布置成在轴向方向上彼此相邻。定子4具有两个盘形的定子半部19a、19b,这些定子半部中的每一者形成线圈构件18。两个定子半部19a、19b的宽度基本上相同。盘形转子8布置成轴向位于两个线圈构件18之间,并且在操作期间以通常的方式与定子半部19a、19b相互作用以驱动该转子8。
定子4、即定子半部19a、19b牢固地容置在定子壳体3中。定子壳体3从外侧径向地并且从内侧径向地以及从背离转子8的侧部沿轴向方向围绕相应的定子半部19a、19b。此外,定子壳体3靠近定子4的/定子半部19a、19b的径向外侧部被封闭。
定子壳体3的与主壳体本体2的中间壁25面向的部分轴向地形成支撑壁5。该支撑壁5基本上平行于中间壁25延伸并且因此从定子4的外径沿径向方向延伸至内径。支撑壁5直接形成定子壳体3的下述部段:该部段从外侧径向地、从内侧径向地并且在背离转子8的轴向侧部上围绕第一定子半部19a。
根据本发明,支撑壁5紧固至主壳体本体2于中央支撑基部22处。支撑壁5和中间壁25既在轴向方向上利用它们的端面又在径向方向上经由居中延伸部27来搁置在彼此上。在该实施方式中,轴向突出的居中延伸部27形成在支撑壁5上,并且被推动到主壳体本体2的凹部28/凹部肩部中。换句话说,支撑壁5与主壳体本体2之间的直接抵接区域11布置成相对于定子4轴向偏移。
为了将支撑壁5固定/连接至主壳体本体2以及/或者将支撑壁与主壳体本体固定/连接,设置有沿周向方向分布的若干个紧固元件6,图1中图示了这些紧固元件中的一个紧固元件6。紧固元件6被设计为螺钉。相应的紧固元件6突出穿过主壳体本体2的通孔31。每个紧固元件6还具有螺纹区域29,该螺纹区域旋拧到支撑壁5中的内螺纹孔30中。紧固元件6利用头部40被支撑在主壳体本体2上。
由于定子4借助于紧固元件6与主壳体本体2的相应连接,这些部件形成了另一结构单元。
支撑壁5还在紧固元件6的径向内部形成轴承轴颈32。轴承轴颈32在轴向方向上从内侧径向突出到定子4中、即突出到第一定子半部19a中。用于连接轴7的并且因此用于转子8的径向且轴向支撑的主滚动元件轴承9从径向内侧而被容置在轴承轴颈32上。因此,主滚动元件轴承9用于在支撑壁5的径向内侧部10上轴向地且径向地支撑连接轴7。
关于主滚动元件轴承9,可以看到主滚动元件轴承9的(径向)外环15在两侧上沿径向方向和轴向方向两者固定至轴承轴颈32/支撑壁5。在第一轴向方向上/靠近外环15的第一轴向侧部,该主滚动元件轴承搁置抵靠轴承轴颈32的径向肩部33;在第二轴向方向/外环15的第二轴向侧部上,该主滚动元件轴承搁置抵靠固定环34,该固定环卡扣到轴承轴颈32中。
主滚动元件轴承9的(径向)内环16沿径向方向和轴向方向两者固定在连接轴7的两侧上。内环16在第一轴向方向上/在其第一轴向侧部上通过插入(第一)抵接元件35a(在此是抵接盘)而支撑在连接轴7的径向肩部41上,并且在第二轴向方向上/在其第二轴向侧部上经由呈螺母形式的固定元件36而被固定。还可以看出,内环16被分成两部分。
主滚动元件轴承9还被实现为双列滚子轴承。主滚动元件轴承9特别地被设计为双列角接触滚珠轴承。然而,在其他实施方式中,主滚动元件轴承9可以以不同的方式被实现,例如被实现为两个单列角接触滚珠轴承、或者被实现为双列锥形滚子轴承或两个单列锥形滚子轴承、或者被实现为角接触滚珠轴承与锥形滚子轴承的组合。
换句话说,主滚动元件轴承9位于紧固元件6的径向内侧,并且在轴向上至少部分地处于与紧固元件6相同的高度处。同时,主滚动元件轴承9径向布置在定子4内侧,并且在轴向方向上处于与定子、特别是第一定子半部19a相同的高度处。替代性地,根据其他实施方式,主滚动元件轴承9也可以被设计为单列轴承(例如深凹槽滚珠轴承)。在另一实施方式中,主滚动元件轴承9也可以直接支撑在主壳体本体2上。主滚动元件轴承9也可以完全地或部分地沿轴向方向布置在与中间壁相同的高度处。
支撑基部22也被设计成使得支撑壁5/定子4与主壳体本体2之间的抵接区域11处于定子4/定子壳体3的径向内半部的径向高度处。
因此,具有转子8和连接轴7的结构单元相对于具有定子4和主壳体本体2的结构单元而借助于主滚动元件轴承9以刚性/非倾斜的方式被支撑。
提供附加滚动元件轴承17,以相对于定子4进一步支撑连接轴7/转子8。在该实施方式中,附加滚动元件轴承17实现为(单列)滚珠轴承,即角接触滚珠轴承,但是在其他实施方式中,该附加滚动元件轴承也可以以不同的方式设计。
当主滚动元件轴承9布置在转子8的第一轴向侧部20a上时,附加滚动元件轴承17布置在转子8的背离第一轴向侧部20a的第二轴向侧部20b上。附加滚动元件轴承17一方面直接安置在连接轴7上,并且另一方面被支撑在定子壳体3上(处于第二定子半部19b的轴向高度处)。
在该实施方式中,附加滚动元件轴承17联接至定子壳体3,使得定子壳体3能够相对于附加滚动元件轴承17的外环42径向移动。然而,在其他实施方式中,附加滚动元件轴承17以通常的方式形成,该附加滚动元件轴承可以执行相对轴向运动或者既不执行径向相对运动也不执行轴向相对运动。附加滚动元件轴承17的内环43又以径向固定的方式附接至连接轴7。
还可以看出,附加滚动元件轴承17通过其内环43仅在轴向上在一侧支撑在连接轴7上,其中,插置有(第二)抵接元件35b、此处是抵接盘。附加滚动元件轴承17的外环42与内环43的支撑轴向相对地支撑在定子壳体3上。
背离共同刚性支撑基部22布置在第二定子半部19b/定子壳体3上的附加滚动元件轴承17因此被设计为单列角接触滚珠轴承,并且在外环42与第二定子半部19b的轴承座之间具有间隙配合。附加滚动元件轴承17与第二定子半部19b之间的间隙配合的径向间隙确保了附加滚动元件轴承17能够执行足够大的径向移位,以便能够使其自身与由双列角接触滚珠轴承(主滚动元件轴承9)设定的旋转轴线14对准。附加滚动元件轴承17轴向搁置在第二定子半部19b的轴承座上,该轴承座在该示例性实施方式中被设计为单独的套筒44。通过选择套筒44的材料或表面涂层,附加滚动元件轴承17可以与定子4的其余部分电绝缘,以及/或者在外环42与形成轴承座的套筒44之间的接触点处产生的摩擦系数可以以期望的方式具有减小的影响。单列角接触滚珠轴承轴向支撑在第二定子半部19b的轴承座和转子轴(连接轴7)的轴承座两者上,并且因此可以传输轴向力。双列角接触滚珠轴承在任何情况下均轴向固定在外环15和内环16两者上、连接至第一定子半部19a/定子壳体3和转子轴、并且因此甚至可以在两个方向上传输轴向力。因此,轴向力可以被从一个定子半部19a、19b经由转子轴传输至另一定子半部。因此,轴承和转子轴可以有助于使两个定子半部在径向内侧相对于彼此对准,使得这两个定子半部在轴向上精确地间隔开,并且从而精确地设定转子与定子之间的两个气隙,并使这两个气隙保持一致。
在图1中所示出的示例性实施方式中,单列角接触滚珠轴承与位于转子8的另一侧部上的双列角接触滚珠轴承的滚珠滚道(在图1中,这是直接邻近转子8的滚珠滚道)一起形成X形布置结构,在该布置结构上方,由于磁力而将朝向彼此移动的两个定子半部可以彼此轴向支撑。因此,这种轴承布置结构防止了将使定子半部朝向彼此移动的所有磁力需要经由定子的机械结构被径向支撑在围绕转子的外侧部上。因此,在转子和转子轴两侧的轴承滚道的X形布置结构减小了定子结构上的机械应力,并且从而实现了更小、更轻且更具成本效益的马达设计。双列角接触滚珠轴承也可以被替换为O形布置结构中的锥形滚子轴承。
还可以看出,定子壳体3布置在共同中央支撑承基部22的外部,与主壳体本体2和整个壳体23轴向和径向间隔开。只有呈流体连接结构件12和电连接结构件13形式的单独的连接结构件12、13,这些连接结构件间接地将定子壳体3和壳体23相互联接。
在第一示例性实施方式中,存在两个流体连接结构件12和一个电连接结构件13。流体连接结构件12、13主要用于引入和移除液体,特别是引入和移除冷却液;电连接结构件13主要用于传输电能。连接结构件12、13一方面必须附接至主壳体本体2,并且另一方面必须附接至定子壳体3/定子4。
连接结构件12、13以有针对性的方式被设计成比支撑基部22更易弯(更易挠曲、更有弹性)。为此目的,在该实施方式中,电连接结构件13被设计为弯曲的缆材,但是在其他实施方式中,这也可以以其他方式实现。两个流体连接结构件12例如被设计为波纹管。因此,流体连接结构件12和电连接结构件13两者在轴向方向和径向方向上都是弹性和挠性的。
最后,结合图2,图示了根据本发明的电机1的第二示例性实施方式,该第二示例性实施方式在其基本结构方面对应于第一示例性实施方式。因此,为了简洁起见,下面仅描述这两个示例性实施方式之间的差异。
在图2中可以看出,紧固元件6不是平行于旋转中心轴线14而是垂直于该旋转中心轴线对准。紧固元件6可以经由支撑壁5与中间壁25之间的轴向间隙被从外侧径向触及,并且该中间壁位于支撑基部22的径向外侧。为此目的,在主壳体本体2的径向外壁24中为每个紧固元件6制造贯通开口21,其中,贯通开口21设置成与紧固元件6对准。组装后,使用盖37封闭贯通开口21。
由于紧固元件6的径向定向,中间壁25也适于位于支撑基部22侧上。中间壁25具有径向穿透紧固元件6的轴向突出部38。该突出部38从外侧径向搁置在支撑壁5的居中延伸部27上。
此外,紧固元件6当然通过其螺纹区域29旋拧到居中延伸部27的径向延伸的内螺纹孔30中。可以看出,内螺纹孔30(至少部分地)布置在主滚动元件轴承9的轴向高度处。因此,紧固元件6又在轴向方向上处于与主滚动元件轴承9相同的高度处。
此外,可以看出,第二示例性实施方式中的连接轴7不再直接从壳体23突出,而是形成轴部段,该轴部段在主滚动元件轴承9的内侧(经由锯齿部)径向连接至另一输出轴39,其中,该输出轴39然后从壳体23突出。
图3示出了根据第三实施方式的电机的纵向截面图的放大区域。
更具体地,图3示出了放大部分,该放大部分示出了图1的滚动元件轴承装置9,该滚动元件轴承装置处于与图1中所示出的构型不同的构型。
除了滚动元件轴承装置9的该另一实施方式之外,第三示例性实施方式与图1中所示出的第一示例性实施方式相同,使得上面关于第一示例性实施方式给出的解释也适用于第三示例性实施方式。
同样地,滚子体布置结构9的另一种构型可以应用于图2中所示出的第二示例性实施方式,使得上面关于第二示例性实施方式给出的解释也适用于第三示例性实施方式。
如果连接轴7刚性地连接至另一以可旋转的方式安装的部件(例如,输出轴39或变速器输入轴),使得滚动元件轴承装置9不需要单独使转子8的旋转轴线稳定,则滚子体布置结构9的滚子体滚道46a、46b、46c、46d布置成使得滚动元件轴承装置9的两个滚子体48、49定位在X形布置结构中。因为X形布置结构在较小程度上稳定了轴,所以X形布置结构降低了下述风险:滚动元件轴承装置9与刚性连接至连接轴7的部件的轴承之间的同心度偏差将导致轴承的不期望的应力并且因此降低轴承使用寿命。
在X形布置结构中的滚动元件轴承装置9的情况下,滚动元件轴承装置9也实现为双列滚动元件轴承或彼此相邻布置的两个单列滚动元件轴承。滚动元件轴承装置9特别地被设计为双列角接触滚珠轴承。外环15然后形成两个滚子体滚道46a、46c,正如前面针对图1或图2中的O形布置结构的双列角接触滚珠轴承所描述的那样,并且内环16也形成两个滚子体滚道46b、46d。这些滚子体滚道46a、46b、46c、46d的布置不同于O形布置结构的布置。如果想象在图3中从左到右行进穿过X形布置结构中的双列滚动元件轴承装置9,首先会遇到外环15上的滚子体滚道46a,该滚子体滚道位于分布在圆周上的第一滚子体48的轴向前方和径向外侧。在该第一滚子体48的另一侧,在内环上设置有滚子体滚道46b,该滚子体滚道位于第一滚子体48的轴向后方和径向内侧。如果接着在图3中从左向右进一步沿相同方向轴向行进穿过X形布置结构中的双列滚动元件轴承装置9,则会遇到内环上的滚动元件轴承滚道46d,该滚动元件轴承滚道位于分布在圆周上的第二滚子体49的轴向前方和径向内侧。在第二滚子体49的另一侧,在外环上设置有滚子体滚道46c,该滚子体滚道位于第二滚子体49的轴向后方和径向外侧。
滚动元件轴承装置9以X形布置结构的方式实现(作为双列角接触滚珠轴承),使得该滚动元件轴承装置的滚子体滚道46a、46b、46c、46d在X形布置结构中相对于彼此定位,即,第一滚子体48与外环15上的滚子体滚道46a的接触点以及与内环16上的滚子体滚道46b的接触点之间的连接线和第二滚子体49与内环16上的滚子体滚道46d的接触点以及与外环15上的滚子体滚道46c的接触点之间的连接线形成径向向外开口V。在滚动元件轴承装置9中,内环15和/或外环16可以被设计成多个部分。在X形布置结构中的滚动元件轴承装置9的情况下,外环15特别地可以被设计成两个部分,使得外环15由两个环形成,这两个环中的每个环形成滚动元件轴承滚道。
如果滚动元件轴承装置9以X形布置结构实现,则也存在先前所描述的可能性,即两个定子半部经由附加滚动元件轴承17、连接轴7(转子轴)和滚动元件轴承装置9在轴向方向上在径向内侧彼此支撑,并且因此可以更好地承受作用在其上的磁力。
由于其被设计为单列角接触球轴承,参见图1和图2,附加滚动元件轴承17在该附加滚动元件轴承的(第三)滚子体50与外环42的第一滚子体滚道47a的接触点以及与内环43的第二滚子体滚道47b的接触点之间具有倾斜的连接线,即相对于旋转轴线14成小于90°且大于0°的角度。如果如图3中所示出的滚动元件轴承装置9以X形布置结构实现,则附加滚动元件轴承17的连接线形成,其中滚动元件轴承组件9的连接线以径向向外打开的V形延伸穿过第二滚子体49,这也对应于X形布置结构。这种由附加轴承17和滚动元件轴承装置9以X形布置结构构成的轴承布置结构,正如先前所描述的由附加轴承17和滚动元件轴承装置9以O形布置构成的轴承布置结构一样,因此可以防止将使定子半部19a、19b朝向彼此移动的所有磁力必须经由定子4的机械结构被径向支撑在围绕转子8的外侧部上。因此,两个定子半部19a、19b可以经由以X形布置结构布置的滚子体49、50将轴向力沿相反方向传输至连接轴7(转子轴),并且因此经由该连接轴在径向内侧彼此支撑。轴向作用在定子半部19a、19b上并且将使定子半部19a、19b朝向彼此移动的磁力中,一部分经由定子4的机械结构径向支撑在转子8的外侧部上,并且另一部分经由连接轴7支撑在该转子的外侧部上。转子8和连接轴(转子轴)7两侧的X形布置结构因此减少了定子结构(径向外侧)上的机械负载,并且因此实现了更小、更轻且更具成本效益的马达设计。
图4示出了根据第四示例性实施方式的电机的纵向截面图的放大区域。
更具体地,图4示出了下述放大部分:该放大部分示出了呈与图1所示的构型不同构型的图1的附加滚动元件轴承17。
除了附加滚动元件轴承17的该另一实施方式之外,第四示例性实施方式与图1中所示的第一示例性实施方式相同,使得上面关于第一示例性实施方式给出的解释也适用于第四示例性实施方式。
类似地,附加滚动元件轴承17的其他构型可以应用于图2所示的第二示例性实施方式和图3所示的第三示例性实施方式,使得上面关于第二示例性实施方式和第三示例性实施方式所做的解释也适用于第四示例性实施方式。
在附加滚动元件轴承17的该变型中,其中,外环44连接至连接轴7(转子轴)并且内环43连接至定子4,还存在两个定子半部可以经由附加滚动元件轴承17被连接的可能性,连接轴7(转子轴)和滚动元件轴承装置9在轴向方向上在径向内侧彼此支撑,并且因此可以更好地承受作用于其上的磁力。附加滚动元件轴承17特别地设计为单列角接触滚珠轴承。为了使与附加滚动元件轴承17的内环43接触并且能够至少传递轴向力的定子半部能够被支撑在连接轴7(转子轴)上,内环43具有滚动元件轴承滚道47b,该滚动元件轴承滚道在力的方向(从定子半部到轴的力传递的方向)上延伸,该滚动元件轴承滚道位于附加滚动元件轴承17的滚子体50的前方和径向内侧。外环44连接至连接轴7(转子轴)并且还具有滚动元件轴承滚道47a,如在力的方向上观察,该滚动元件轴承滚道位于附加滚动元件轴承17的滚子体50的轴向后方和径向外侧。附加轴承17的滚子体50与外环44上的滚子体滚道47a的接触点以及与内环43上的滚子体滚道47b的接触点之间的连接线在该变型中相对于之前描述的示例性实施方式相反地定向。由于内环43和外环44对定子(定子半部)和转子(连接轴7)的分配是相反的,因此滚动元件轴承滚道47a、47b的对准也必须相反,这改变了滚子体50与外环44上的滚子体滚道47a的接触点以及与内环43上的滚子体滚道47b的接触点之间的连接线的对准,使得定子半部与附加轴之间的轴向力传递方向可以保持不变。在此处所描述的示例性实施方式中,附加滚动元件轴承17因此与滚动元件轴承装置9的两个滚子体(48或49)中的一个滚子体形成O形布置。(附加滚动元件轴承17的滚子体50与外环44上的滚子体滚道47a的接触点以及与轴承内环43上的滚子体滚道47b的接触点之间的连接线与滚动元件轴承装置9的滚子体48或49与其在内环16上的滚子体滚道46b、46d的接触点以及与其在外环15上的滚子体滚道46、46c的接触点之间的连接线形成径向向内的开口V)。这些在转子的两侧以O形布置定向的滚子体48、49、50使得能够经由附加滚动元件轴承17、连接轴7(转子轴)和滚动元件轴承装置9在两个定子半部之间进行轴向动力传递。结果,两个定子半部可以在轴向方向上、在马达的径向内侧彼此支撑,从而更好地承受作用在其上的磁力。在该变型中,附加滚动元件轴承17的内环43和外环44也可以分别在轴向和径向上连接至它们的相邻部件,或者它们仅能够以可移位的方式在轴向和径向上连接至它们的相邻部件。在该变型中,特别可能的是,外环44在径向和轴向上牢固地连接至连接轴7,而内环43在轴向上牢固地连接至定子(定子半体)(使得力可以至少在一个轴向方向上传递),并且内环43可以相对于定子进行径向运动。
换句话说,在用于机动车辆的电动马达的实际设计中,使电动马达(电机1)的结构特别刚性的需要经常与在车辆构造中一直存在的紧凑设计、低重量、高功率密度和低成本的要求相矛盾。
代替将所有负载轴承部件设计成是特别刚性、坚固且大的,通常更有意义的是采取附加的措施或在合适的点提供附加的部件,以确保相邻部件上的载荷减少。因此,本说明书提出了用于布置和紧固电动马达的原理,其中,从外部作用在电动马达上的力和位移总是导致定子和转子在相同方向上的相同大小的位移。因此,即使电动马达作为整体移位,转子相对于定子的位置也保持不变。这可以通过共同刚性支撑基部(支撑壁/定子壳体与主壳体本体之间的支撑区域与转子/连接轴的轴承经由相对于主壳体本体的主滚动元件轴承结合)来实现,定子、转子以及连接至转子(连接轴)的输出元件被支撑或安装在该支撑基部上。定子和转子仅刚性地连接至共同支撑基部,或者连接至共同支撑基部和同样刚性地连接至该支成基部的元件连接。由于定子和转子没有刚性地连接至经受位移或变形的周围部件,而是刚性地连接至共同刚性支撑基部,因此也不存在下述外部约束力或约束变形:所述外部约束力或约束变形能够使定子或转子的结构在定子和转子上变形到不可接受的程度,并且将例如导致气隙中所不允许的较大变化。
为了使转子相对于定子的支承通过共同支撑基部得到改善,共同支撑基部不允许在其用于转子的连接点与其用于定子的连接点之间有任何显著的变形。为了使共同支撑基部即使在不使用对于车辆构造来说太昂贵和太重的极端材料的情况下也是足够刚性的,将使得共同支撑基部为紧固至其的部件或组件提供的紧固点布置成尽可能靠近在一起是有意义的。因此,对于电动马达、特别是轴向通量马达,有意义的是将共同刚性支撑基部在围绕下述部件的最小可能的直径上布置在马达的有源部件的侧向(/轴向)附近和/或径向下方:该部件将转子与能够由马达驱动的单元(例如,轴)连接,以用于扭矩传递的目的。此处的有源部件是电机的马达部件,磁场通过这些部件在定子与转子之间产生扭矩。
共同刚性支撑基部包括两个结构单元(部件或组件),这两个结构单元通过至少一个轴承(至少主滚动元件轴承)在旋转方面断开联接。所述组件中的一个组件连接至电动马达的定子(共同刚性支撑基部的在旋转方面固定的组件),并且所述两个组件中的另一个组件连接至电动马达的转子(共同刚性支撑基部的可旋转组件)。两个结构单元通过至少一个轴承彼此紧固。至少一个轴承使得两个结构单元能够围绕旋转轴线相对于彼此旋转。共同刚性支撑基部的两个结构单元相对于彼此的平移运动被至少一个轴承阻止或者被限制在非常小的程度。这尤其适用于两个单元相对于彼此径向或轴向移位。两个结构单元的不会围绕轴承的旋转轴线发生的倾斜或旋转运动也被至少一个轴承阻止或者被限制在非常小的程度。共同刚性支撑基部的连接至定子的组件可以例如由定子和电动马达壳体(具有支撑壁的定子壳体)形成,或者由连接至定子和/或电动马达壳体的一个或更多个部件形成。将共同刚性支撑基部的两个结构单元相互连接的轴承可以紧固至分配给定子的部件和/或分配给壳体(主壳体本体)的部件。如果在共同刚性支撑基部的两个结构单元之间布置有若干个轴承,则这些轴承均可以被紧固至与定子相关联的部件或与壳体相关联的部件。至少一个轴承也可以紧固至分配给定子的部件,并且至少一个轴承紧固至分配给壳体的部件。
共同刚性支撑基部的与转子连接的另一结构单元可以例如包括转子(例如,转子轴/连接轴)或与转子连接的部件以及扭矩传递元件,该扭矩传递元件将转子连接至可以由电动马达驱动以用于进行扭矩传递的单元(例如,轴)、或者连接至可以由与转子连接的部件驱动的单元。将共同刚性支撑基部的两个结构单元相互连接的轴承可以紧固至分配给转子的部件和/或分配给扭矩传递元件的部件。如果在共同刚性支撑基部的两个结构单元之间布置有若干个轴承,则所述轴承均可以紧固至分配给转子的部件或分配给三扭矩传递元件的部件。至少一个轴承也可以紧固至分配给转子的部件,并且至少一个轴承也可以紧固至分配给扭矩传递元件的部件。
重要方面在于(共同中央支撑基部):
电动马达的定子和转子以及邻近马达的对马达施加相当大的力的部件(例如,壳体和连接轴或输出轴)均紧固至电动马达的共同刚性支撑基部。
共同刚性支撑基部包括两个结构单元,这两个结构单元通过至少一个轴承在旋转方面断开联接。所述单元中的一个单元连接至电动马达的定子,并且两个单元中的另一单元连接至电动马达的转子。这两个结构单元通过至少一个轴承彼此紧固。至少一个轴承使得两个结构单元能够围绕旋转轴线相对于彼此旋转。共同刚性支撑基部的两个结构单元相对于彼此的平移运动(径向和轴向)和不希望的倾斜或旋转运动被所述至少一个轴承防止或限制在非常小的程度。
共同支撑基部围绕电动马达的输出轴在最小可能直径上被方便地布置成侧向邻近(轴向邻近)和/或径向邻近电动马达的有源部件。
转子与相邻电动马达单元之间以及定子与相邻电动马达单元之间的并非经由中央共同刚性支撑基部实现的任何附加连接件(例如,电力连接件或冷却流体连接件)应当比中央共同刚性支撑基部以及转子和定子的位于中央共同刚性支撑基部与同电动马达的邻近集合体连接的附加连接点之间的结构元件更易弯曲,使得在中央共同刚性支撑基部与附加连接件之间相对发生的移位仅导致在附加连接点处使用的连接元件的变形,而不会导致转子或定子的变形。
描述了一种电动马达装置,特别是用于机动车辆的电动轴的电动马达装置:
图1示出了用于机动车辆中的电动轴的电动马达装置。在该示例性实施方式中,电动马达被设计为轴向通量马达。该马达包括转子和定子。
定子包括在径向外侧彼此连接的两个定子半部,这两个定子半部在径向内侧经由轴承点以在旋转方面断开联接的方式连接至转子轴。转子紧固至转子轴并且包括在定子3的两个定子半部之间径向向外延伸的盘形部段。电机的轴向磁通量延伸穿过的气隙位于定子的两个定子半部与转子之间。马达的磁性弹簧产生作用在转子上并且然后被引入到转子轴中的扭矩。转子轴在轴向方向上从马达伸出并且在其端部处具有齿部,马达的扭矩可以通过齿部传递至相邻单元。该相邻单元例如可以是变速器(在图1中由正齿轮级表示)、差速器、轴或机动车辆的车轮。
面向变速器的定子半部在径向内侧连接至围绕电动马达的壳体。为此,壳体具有侧壁或中间壁,该侧壁或中间壁被旋拧至该定子半部。围绕圆周布置若干个螺钉是有意义的。在该螺钉连接点的径向内侧布置有轴承(在该示例性实施方式中设计为呈O形布置的双列角接触滚珠轴承),并且该轴承将定子半部以在旋转方面断开联接的方式连接至转子轴。该轴承将转子轴在轴向和径向上与定子的半部连接并且还防止转子轴关于偏离马达的旋转轴线的轴线倾斜,其意味着转子和定子相对于彼此被充分支承以形成功能单元。在图1中可以看到的包括轴承和螺纹连接的区域为所有重要的主要部件形成了共同刚性支撑基部。
轴承:
在示例性实施方式中,附加轴承(附加滚动元件轴承)可选地布置在马达的背离共同刚性支撑基部的一侧,该附加轴承将附加定子半部连接至转子轴。该轴承可以设计或安装成使得其能够传递径向力和轴向力,或者该轴承可以设计为可轴向移位的轴承(轴承主要传递径向力)或可径向移位的轴承(轴承主要传递轴向力)。如果轴承传递径向力,则转子轴可以在定子半部上被支承在转子的任一侧。这使得转子轴可以非常牢固地安装,但是两个轴承点必须非常精确地同心对准,以防止两个轴承变形。如果不能保证轴承足够精确地对准以防止轴承翘曲和相关联的轴承过载,那么有意义的是:将轴承在马达的背离共同刚性支撑基部的一侧安装成使得该轴承可以径向移动,或者选择已经允许两个轴承侧之间的径向补偿的轴承类型。转子轴的旋转轴线于是仅由定子的另一半部上的双列角接触滚珠轴承决定。在图1所示的示例性实施方式中,背离共同刚性支撑基部地布置在定子半部上的轴承被设计为单列角接触滚珠轴承,该单列角接触滚珠轴承在外环与定子半部的轴承座之间具有间隙配合部。轴承与定子半部之间的间隙配合部的径向间隙确保轴承能够进行足够大的径向移位,从而能够使其自身与由双列角接触滚珠轴承限定的旋转轴线对准。轴承轴向地搁置在定子半部的轴承座上,该轴承座在该示例性实施方式中被设计为单独的套筒。通过选择套筒的材料或表面涂层,轴承可以与定子的其余部分电绝缘,并且/或者,在轴承外环与形成轴承座的套筒之间的接触点处具有的摩擦系数可以以期望的方式受到影响。(在高摩擦系数的情况下,径向转子轴振动可以被特别有效地抑制,而在低摩擦系数的情况下,转子轴与双列角接触滚珠轴承所指定的旋转轴线能够特别快速且精确地对准。)单列角接触滚珠轴承轴向搁置在定子半部的轴承座和转子轴的轴承座两者上,并且因此可以传递轴向力。双列角接触滚珠轴承在任何情况下都以轴向固定的方式在外环和内环两者上连接至定子半部和转子轴,并且因此甚至可以在两个方向上传递轴向力。因此,轴向力可以经由转子轴从一个定子半部传递至另一定子半部。因此,轴承和转子轴可以有助于使两个定子半部在径向内侧相对于彼此对准,使得这两个定子半部在轴向上精确地间隔开,并且从而精确地设定转子与定子之间的两个气隙,并使这两个气隙保持一致。在图1所示的示例性实施方式中,单列角接触滚珠轴承与位于转子的另一侧的双列角接触滚珠轴承的滚珠滚道(在图1中,这是直接邻近转子的滚珠滚道)一起形成X形布置,通过该布置,由于磁力而朝向彼此移动的两个定子半部可以轴向地彼此支承。因此,这种轴承布置结构防止了将使定子半部朝向彼此移动的所有磁力需要经由定子的机械结构被径向支撑在围绕转子的外侧部上。因此,在转子和转子轴两侧的轴承滚道的X形布置结构减小了定子结构上的机械应力,并且从而实现了更小、更轻且更具成本效益的马达设计。
共同刚性支撑基部:
所有零件的精确对准对于电动马达的功能非常重要,马达的磁场通过所有零件的精确对准而流动。即使是零件的位置的微小偏差也会对发动机的性能和效率具有重大影响。转子与定子之间的气隙宽度的意外变化对电动马达的特性具有特别大的负面影响。因此,电动马达必须设计成连接至该电动马达的相邻单元,使得电动马达内部产生的力和从外部作用在电动马达上的力不会导致气隙宽度发生不被允许的较大变化。为了能够有效且廉价地支承电动马达的内部力,本说明书中提出了一种两个定子半部与转子轴之间的特殊轴承装置。为了使电动马达不易受到从外部作用在电动马达上的力和位移的影响,本说明书中提出了一种中央共同刚性支撑基部。作用在电动马达上的外力和位移例如可以由电动轴壳体或电动马达壳体在机动车辆被驱动时发生的弹性变形引起。作用在电动马达上的外部轴向力的另一原因通常为与电动马达邻近的单元中的螺旋齿轮传动装置。例如,如果电动马达连接至变速器的话,如图1和图2中所示。当扭矩变化时,螺旋齿轮施加在该螺旋齿轮的轴承、轴和壳体上的轴向反作用力也会发生变化。由于变速器的支承元件(特别是支承壁或侧壁/主壳体本体和中间壁)从来都不是绝对刚性的,并且始终具有一定的弹性,因此由于螺旋齿轮传动装置而产生的在电动马达与车辆的车轮之间的传动系中传递的扭矩的变化几乎不可避免地导致传动系的部件、比如电动马达与齿轮箱之间的连接轴或者壳体的支承壁或侧壁(主壳体本体的中间壁)的不希望的弹性移位。
这些移位对马达造成的主要风险是:一方面,由于不断变化的外力和变形,电动马达结构中可能会出现疲劳强度问题,或者该结构从一开始就必须设计成用于较高的机械强度,这以牺牲功率密度和效率优化为代价。另一方面,两个部件之间的在磁性方面具有意义的气隙的形状可以因转子和/或定子的变形而改变,因此降低马达的性能和效率。另外,如果必须提供较大的最小间隙宽度,使得两个部件在操作期间中永不接触,则马达在电方面和在磁性方面的最佳设计会受到严重限制,因为预期该气隙会在操作期间不断变化。
如果电动马达的转子和定子紧固至执行不同位移的部件或者操作性地连接至这些部件,或者定子或转子所紧固的部件或者与定子或转子操作性连接的部件可能对电动马达施加力,则电动马达的结构会经受不被允许的高负载并且/或者气隙宽度会发生不被允许的变化。因此,电动马达壳体在其中电动马达紧固至壳体的区域中的位移以及/或者电动马达与变速器之间的轴(或不同设计的扭矩传递连接元件)的位移(或不同设计的电动马达接纳单元的扭矩)不会导致转子和定子的有效零件之间的相对位移(马达的有效零件是用于产生必要磁场的所有部件或被必要磁场流动所穿过的所有部件),或者不会导致作用在马达上的外力,从而不会对电动马达的结构元件施加不是为此设计的载荷,此处在示例性实施方式中提出的电动马达全部具有中央共同刚性支撑基部,电动马达的定子和转子两者以及邻近于马达的会对马达施加显著的力的部件(例如壳体以及连接轴或输出轴)都紧固至该中央共同刚性支撑基部。在图1和图2中,可以清楚地看到中央共同刚性支撑基部的区域。在图1中,中央共同刚性支撑基部由两个结构单元构成,所述两个结构单元能够围绕电动马达转子的轴线相对于彼此旋转,但是另一方面通过双列角接触滚珠轴承牢固地连接至彼此。一个结构单元由定子半部的径向内部部分构成,定子半部的径向内部部分旋拧至壳体支承壁的径向内部部分,壳体支承壁的径向内部部分也形成结构单元的一部分。中央共同刚性支撑基部的另一结构单元由转子轴构成,该转子轴也通过整体并入到变速器输入轴中而形成电动马达的输出轴。由于发动机的所有部件都支承在中央共同刚性支撑基部上,并且仅以其他方式彼此支承,或者经由高度弹性的连接元件连接至其他相邻部件,因此作用在电动马达上的所有外力和位移都会影响中央共同刚性支撑基部。由此,共同刚性支撑基部可以通过变速器输入轴(或以另一种方式设计的另一扭矩传递连接元件)将从外部施加在发动机上的力传递至壳体的支承壁,而电动马达的不属于中央共同刚性支撑基部的结构元件不会因这些力而置于不被允许的负载下。壳体的支承壁(或不同设计的承载电动马达的元件的紧固轮廓)和变速器输入轴(或不同设计的扭矩传递连接元件)也通过中央共同刚性支撑基部连接至彼此,使得它们的空间位移彼此耦合。因此,壳体的支承壁(或不同设计的承载电动马达的元件的紧固轮廓)和变速器输入轴(或不同设计的扭矩传递连接元件)只能执行相同的位移(同时执行相同的运动方向和相同的位移距离)。因此,中央共同刚性支撑基部始终执行与牢固连接至电动马达的相邻部件相同的位移,从而以相同的方式使转子和定子执行位移。因此,转子和定子只能执行相同的位移,这意味着转子与定子之间不存在会使气隙宽度改变的显著的相对位移。变速器输入轴的轴向位移对于具有常规轴承的轴向通量马达而言是特别成问题的,因为变速器输入轴的轴向位移可以使转子相对于定子轴向移位,并且因此对气隙宽度具有直接影响;在这种轴向通量马达中,具有中央共同刚性支撑基部意味着中央共同刚性支撑基部被轴向移位,并且因此使转子和定子一起移动,这对气隙宽度没有影响。
为了使中央共同刚性支撑基部的功能原理很好地发挥作用,共同支撑基部应当具有足够的刚性,使得该共同支撑基部可以传递力,而支撑基部为紧固至该支撑基部的部件或组件提供的连接轮廓或连接元件不会在显著程度上变形或相对于彼此变形。因此,将形成中央共同刚性支撑基部的所有部件或部件区域设计为尽可能刚性的并将它们以紧邻的方式紧凑地布置是有意义的。将支撑基部为紧固至该支撑基部的部件或组件提供的连接轮廓或连接元件布置得越靠近在一起,则它们之间发生的变形就越小。因此,在示例性实施方式中,共同支撑基部围绕变速器输入轴布置在与电动马达的有效部分相邻的一侧,以将共同支撑基部必须彼此连接的所有重要部件在尽可能小的空间中集合在一起。这也实现了共同支撑基部的两个结构单元之间的刚性轴承以及定子与壳体之间的径向内部连接(螺钉连接)的紧邻布置。定子与壳体之间的径向靠近轴承上方的连接点、定子与转子轴之间的连接点、或者壳体与转子轴之间的连接点的布置在技术上特别有用。在示例性实施方式1的情况下,壳体与定子之间的这种螺钉连接通过壳体的侧壁或支承壁轴向地进行。为了防止油通过这种螺钉连接穿透电动马达,在定子与壳体之间于螺钉连接区域的径向内侧和径向外侧布置有O形环。替代性地,在螺钉头部下方或螺钉杆上也可以布置有密封件,这些密封件防止油流动通过侧壁或支承壁中的螺钉连接所必需的孔。另外,定子中的螺纹孔被密封。
为了使中央共同刚性支撑基部正常地发挥作用,转子和定子应当能够自由地遵循由中央共同刚性支撑基部赋予转子和定子的位移。因此,转子与电动马达的相邻单元之间以及定子与电动马达的相邻单元之间的并非经由中央共同刚性支撑基部实现的所有附加连接件应当比中央共同刚性支撑基部以及转子和定子的在中央共同刚性支撑基部与和电动马达的相邻单元连接的附加连接点之间的结构元件更易弯曲,使得在中央共同刚性支撑基部与附加连接点之间相对发生的位移仅导致在附加连接点处所使用的连接元件变形,而不会导致转子或定子变形。因此,在图中,所指示的用于冷却流体和电流的连接元件被描绘为挠性连接元件(以弯曲的方式铺设的波纹管和线缆)。替代性地,例如,也可以使用设计成能够在两侧倾斜且能够轴向移位的软管或管道部段来在定子与提供冷却流体的单元之间输送冷却流体。替代性地,也可以使用由许多细线构成的弹性汇流条或电导体来传输电流。
在图1中,在邻近于单列角接触滚珠轴承的左侧,定子半部紧固有转子位置传感器45,该传感器对转子轴的角位置进行检测。这允许相对于定子中的磁体确定安装在转子中的磁体的角位置。该信息用于控制马达。
在图1中,在转子与双列角接触滚珠轴承之间布置有轴接地元件。该轴接地元件可以防止在轴承外环与轴承内环之间建立相当大的电压,该相当大的电压可能导致轴承损坏。
图2示出了另一示例性实施方式,其中,壳体壁(中间壁)与定子之间的连接点是通过径向螺钉连接实现的。在该示例性实施方式中,其中,设计为用于电动马达的支承壁的壳体壁连接有齿轮箱,这种径向螺钉连接使得电动马达能够在无需使用工具来达到齿轮箱的壳体区域的情况下进行组装或拆卸。(这在图1的示例性实施方式中是必要的,因为轴向布置在那里的螺钉穿透壳体的支承壁,并且必须从变速器侧进行组装或拆卸。)为了组装图2中所示的电动马达,将螺钉轴向地插入到马达壳体中并推动到支承壁的对中座部上,直到定子的轴向作用的止挡表面搁靠支承壁的对应止挡表面为止。定子的周向取向使得定子中的径向螺纹孔与支承壁的紧固轮廓中的径向通孔相匹配,并且使得电连接部和冷却流体连接部也位于正确位置。然后,将紧固螺钉从外部通过马达壳体中的贯通开口径向地插入到马达壳体中,该紧固螺钉随后可以用盖封闭并被旋拧到螺纹孔中。在示例性实施方式中,螺钉配备有特别高的头部,使得螺钉可以用工具很好地保持并可靠地组装和拆卸(而不会落入马达壳体中)。为避免待在支承壁与定子之间的筒形对中座部上旋拧在一起的两个部件的不希望的张紧,应当将径向组装游隙限制在对于借助于精确且紧密的配合进行的组装而言绝对必要的尺寸。如果组装过程允许,则略微过大的尺寸也是有用的(例如,过渡配合或压配合)。
在图2所示的示例性实施方式中,转子轴通过花键(替代性地,该花键也可以是用于传动系的吸收发动机的扭矩的单元的不同设计的扭矩传递连接元件)连接至变速器输入轴。该变速器输入轴可以经由转子轴沿径向方向支承在共同刚性支撑基部上。只要在花键中传递高扭矩,转子轴与变速器输入轴之间的花键就可以假定为是准刚性的,因为随后作用在齿面上的接触力非常高。为了能够使变速器输入轴相对于转子轴轴向移动,因此必须克服非常高的轴向摩擦力。因此,同样在图2的示例性实施方式中,变速器输入轴可能将不希望的力和位移传递至转子。同样在该示例性实施方式中,中央共同刚性支撑基部确保这些力和位移不会对转子与定子之间的气隙产生负面影响。在图2的示例性实施方式中,转子轴与变速器输入轴之间的连接点在功能上是中央共同刚性支撑基部的一部分。
在图2的示例性实施方式中,电动马达通过支承壁与转子轴之间的径向轴密封环以及将转子轴中的轴向内部贯通开口封闭的盖而被保护免受变速器油的影响。这种密封构思也可以转移至图1中的示例性实施方式。
注意:
在示例性实施方式中,电动马达的支承壁与转子之间的连接点已经布置在最小可能直径上,以示出可以如何创建尽可能刚性的支撑基部,其中,在连接至支撑基部的部件或部件区域之间只会发生最小的可忽略的弹性变形。如果在结构上无法将马达壳体的支承壁(主壳体本体的中间壁)径向向内牵拉得很远(例如,因为所需的安装空间不可用,或者支承壁因此变得太易弯曲),则也可以使用定子与壳体之间的连接点(螺钉连接)进一步径向向外。这增大了下述各者之间的距离:定子与壳体之间的连接点(螺钉连接);以及支撑基部的两个结构单元之间的支承。这使支撑基部略微更具弹性,但是在真实的电动马达连接的整体背景下,这绝对可以是技术上合理的折衷方案。在极端情况下,定子与壳体之间的连接点(螺钉连接)可以径向向外移动成靠近定子的外径。
示例性实施方式中示出的单列角接触滚珠轴承和双列角接触滚珠轴承始终仅被示出为具有这些特性的轴承的示例。在所有示例性实施方式中,始终可以使用具有不同设计的轴承,这些轴承可以对要在该承载点上传递的径向力、轴向力和/或倾斜力矩进行传递。为了实现共同刚性支撑基部所需的承载刚性,双列角接触滚珠轴承也可以由呈O型布置的两个锥形滚子轴承来代替,呈O型布置的两个锥形滚子轴承由于设计而具有更大的刚性。
在此提出的用于转子轴的共同刚性支撑基部和轴承装置对于轴向通量马达而言特别有用,因为这些电动马达由于该电动马达的较薄的盘形设计而对作用在该电动马达上的轴向力特别敏感。然而,用于转子轴的共同刚性支撑基部和轴承装置也可以用于所有其他的电动马达,以减少电动马达的结构上的轴向力载荷。
在本说明书中,“传动系”被理解为是指机动车辆的产生用于驱动该机动车辆的动力并将该动力经由车轮传递至道路的所有部件。
尽管上面已经根据实施方式对本发明进行了描述,但是应当理解,在不脱离所附权利要求书中限定的本发明的范围的情况下可以进行各种修改和改变。
关于本发明的其他特征和优点,明确参考附图中的公开内容。
附图标记列表
1电机
2主壳体本体
3定子壳体
4定子
5支撑壁
6紧固元件
7连接轴
8转子
9主滚动元件轴承
10内侧部
11抵接区域
12流体连接结构件
13电连接结构件
14旋转轴线
15主滚动元件轴承的外环
16主滚动元件轴承的内环
17附加滚动元件轴承
18线圈构件
19a第一定子半部
19b第二定子半部
20a第一轴向侧部
20b第二轴向侧部
21贯通开口
22支撑基部
23壳体
24外壁
25中间壁
26齿轮连接
27居中延伸部
28凹部
29螺纹区域
30内螺纹孔
31通孔
32轴承轴颈
33轴承轴颈的肩部
34固定环
35a第一抵接元件
35b第二抵接元件
36固定元件
37盖
38突出部
39输出轴
40头部
41连接轴的肩部
42附加滚动元件轴承的外环
43附加滚动元件轴承的内环
44套筒
45转子位置传感器
46a滚动元件轴承装置的第一滚子体滚道
46b滚动元件轴承装置的第二滚子体滚道
46c滚动元件轴承装置的第三滚子体滚道
46d滚动元件轴承装置的第四滚子体滚道
47a附加滚动元件轴承的第一滚子体滚道
47b附加滚动元件轴承的第二滚子体滚道
48第一滚子体
49第二滚子体
50第三滚子体。

Claims (11)

1.一种用于机动车辆驱动器的电机(1),所述电机具有:主壳体本体(2);定子(4),所述定子借助于至少一个紧固元件(6)而紧固至所述主壳体本体(2);以及转子(8),所述转子与连接轴(7)连接以进行共同旋转,所述连接轴(7)经由主滚动元件轴承(9)来直接地被径向且轴向地支撑在所述主壳体本体(2)上或者经由所述定子(4)来间接地被径向且轴向地支撑在所述主壳体本体(2)上。
2.根据权利要求1所述的电机(1),其特征在于,所述定子(4)直接地容置在定子壳体(3)中,所述定子壳体(3)的至少部分地径向延伸的支撑壁(5)借助于所述至少一个紧固元件(6)被紧固到所述主壳体本体(2)上,并且所述连接轴(7)经由所述主滚动元件轴承(9)直接地被径向且轴向地支撑在所述主壳体本体(2)上,或者经由所述支撑壁(5)的径向内侧部(10)间接地被径向且轴向地支撑在所述主壳体本体(2)上。
3.根据权利要求2所述的电机(1),其特征在于,所述支撑壁(5)与所述主壳体本体(2)之间的直接抵接区域(12)布置成相对于所述定子(4)轴向偏移。
4.根据权利要求3所述的电机(1),其特征在于,存在连接结构(12,13),所述连接结构与所述支撑壁(5)和所述主壳体本体(2)之间的所述直接抵接区域(12)偏移并且在所述主壳体本体(2)与所述定子壳体(3)之间延伸,所述连接结构被设计成在刚性方面比经由所述至少一个紧固元件(6)形成的连接部更易弯。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电机(1),其特征在于,沿周向方向分布有多个紧固元件(6)。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电机(1),其特征在于,所述至少一个紧固元件(6)在所述至少一个紧固元件的纵向方向上对准成与所述转子(8)的旋转轴线(14)平行或垂直。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电机(1),其特征在于,所述主滚动元件轴承(9)具有外环(15)和/或内环(16),所述外环径向且轴向地固定在所述定子(4)或所述主壳体本体(2)上,所述内环径向且轴向地固定至所述连接轴(7)。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的电机(1),其特征在于,所述连接轴(7)经由与所述主滚动元件轴承(9)轴向间隔开的附加滚动元件轴承(17)而被支撑在所述定子(4)上。
9.根据权利要求8所述的电机(1),其特征在于,所述主滚动元件轴承(9)布置在所述转子(8)的第一轴向侧部(20a)上,并且所述附加滚动元件轴承(17)布置在所述转子(8)的第二轴向侧部(20b)上,所述第二轴向侧部与所述第一轴向侧部(20a)背离并且向外。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的电机(1),其特征在于,所述电机(1)被设计为轴向通量型机器。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的电机(1),其特征在于,所述定子(4)具有两个盘形的定子半部(19a、19b),每个定子半部具有线圈构件(18),其中,盘形的所述转子(8)布置成轴向地位于所述定子半部(19a、19b)之间。
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