CN116848006A - 集成的轴驱动装置和机动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于至少部分电驱动的机动车辆(12)的集成的轴驱动装置(10)，其具有：电机(14)，该电机具有能够围绕转子轴线(20)旋转地支承的转子(22)；与电机(14)耦接的传动机构(16)；布置在传动机构(16)上的逆变器(18)，该逆变器与电机(14)导电地连接，其中传动机构(16)布置在电机(14)和逆变器(18)之间；多件式构造的转子位置传感器(36)，其具有旋转固定地布置和/或构造在转子(22)上的传感器目标件(38)和经过一段相对于传感器目标件(38)的空气间隙布置在电机(14)的轴承盖(40)上的传感器电路板(42)，其中，承载传感器电路板(42)的轴承盖(40)布置在传动机构(16)与转子(22)之间，且传感器电路板(42)与逆变器(18)导电连接。

Description

集成的轴驱动装置和机动车辆
技术领域
本发明涉及一种用于至少部分电驱动的机动车辆的集成的轴驱动装置。所述轴驱动装置包括至少一个电机、传动机构和逆变器，其中，传动机构布置和/或构造在电机和逆变器之间。转子位置传感器布置在电机和传动机构之间并且与逆变器导电连接。本发明还涉及一种具有根据本发明的轴驱动装置的机动车辆。
背景技术
集成的轴驱动装置原则上是已知的。已知的轴驱动装置通常具有电机、传动机构和逆变器。在此，所述逆变器在相对于电机的转子轴的切向方向上布置和/或取向。还已知的是，这种集成的轴驱动装置具有转子位置传感器，以便检测转子的转动位置。在此设置的是，转子位置传感器布置在电机的背离传动机构的侧部上。这样做的优点是，能够容易地定位和布置转子位置传感器。转子位置传感器的电缆从电机的壳体被导引出来并且与逆变器导电连接。对于转子位置传感器的已知布置方案而言缺点在于，转子位置传感器必须根据电机的功率进行适配，所述电机的功率能够主要通过电机的转子长度来确定。转子位置传感器的到逆变器的电缆长度则尤其根据所选的转子长度而变化。由于被导引到壳体之外的部分的电缆长度增加，转子位置传感器或者信号线路所遭受的电磁影响增加。
发明内容
本发明的任务是提供一种用于至少部分电驱动的机动车辆的具有转子位置传感器的集成的轴驱动装置，其中，转子位置传感器的布置方案和/或构造方案能够具有针对电磁影响的增强的稳健性。
该任务通过独立权利要求的主题来解决。本发明的优选改型方案和/或设计方案是从属权利要求的主题。在此，只要在说明书中没有明确地表明相反的情况，每个特征既能单独地、也能组合地代表本发明的一个方面。
根据本发明，设置了一种用于至少部分地电驱动的机动车辆的集成的轴驱动装置，其具有：电机，该电机具有能够围绕转子轴线旋转地支承的转子；与电机耦接的传动机构；以及布置在传动机构上的逆变器，该逆变器与电机导电连接，其中，传动机构布置在电机和逆变器之间；多件式构造的转子位置传感器，其具有旋转固定地布置和/或构造在转子上的传感器目标件和经过一段相对于传感器目标件的空气间隙布置在电机的轴承盖上的传感器电路板，其中，承载传感器电路板的轴承盖布置在传动机构和转子之间，并且传感器电路板与逆变器导电连接。
换言之，本发明的一个方面是提供一种用于至少部分电驱动的机动车辆的集成的轴驱动装置。因此，轴驱动装置优选地布置在机动车辆的动力总成系统中。其被设立和/或构造用于驱动所述机动车辆。
集成的轴驱动装置具有电机、传动机构和逆变器。所述电机包括至少一个能够围绕转子轴线旋转地支承的转子，其中所述电机，尤其是转子的转子轴，与传动机构机械地耦接。逆变器布置在传动机构的背离电机的侧部上并且与电机导电地连接。
此外设置的是，电机具有转子位置传感器。转子位置传感器(优选感应式传感器)被多件式地构造并且包括被旋转固定地布置和/或构造在转子上的传感器目标件和经过一段相对于传感器目标件的空气间隙布置在电机的轴承盖上的传感器电路板。承载传感器电路板的轴承盖布置在传动机构和转子之间或者在传动机构和电机之间。换言之，轴承盖能够构造成位于传动机构和电机之间的间隔壁。因此，轴承盖优选地能够是电机的壳体的组成部分和/或传动机构的壳体的组成部分。传感器电路板与逆变器导电连接。通过以短路径将传感器电路板和逆变器进行连接，能够减少对转子位置传感器的导电连接的电磁影响，使得该转子位置传感器具有提高的准确度。此外，转子位置传感器的所选的在电机和传动机构之间的位置对转子长度伸缩没有影响，以便提高或降低电机的功率。以这样的方式，通过转子位置传感器的所选布置方案来减少在电机的功率变化时的接口影响。
优选地，传感器目标件沿转子的周向方向具有多个沿径向方向向内或向外指向的区段和/或突出部。这些区段和/或突出部能够布置和/或构造在圆环上。
本发明的有利改型方案在于，用于将逆变器与传感器电路板导电连接的电缆被导引穿过传动机构的传动机构壳体。换言之，电缆不是在集成的轴驱动装置的多件式壳体之外被导引，而是以直接的路径被导引穿过传动机构壳体或者它的壁。以这种方式，所述电缆(优选为逆变器和传感器电路板之间的信号线路)具有针对外部电磁影响的提高的稳健性。
在这方面，本发明的优选设计方案在于，在传动机构壳体之内构造与实际的传动机构容纳部以介质密封的方式分隔开的电缆穿引部，电缆(优选为信号线路)通过该电缆穿引部在逆变器和传感器电路板之间被导引。换言之，电缆或信号线路不是被导引穿过实际的、充满油的并且具有传动齿轮的传动腔，而是被导引穿过与传动腔介质密封地分隔开的电缆穿引部。以这样的方式，能够减少对电缆或信号线路及其插接件的外部影响，由此能够增加逆变器和传感器电路板之间的电连接部的寿命。此外，由于能够省去增加电缆和/或插接件的介质密封性，因此能够降低电缆的成本。
本发明的一种有利的改型方案在于，传感器电路板以介质密封的方式构造。换言之，所述传感器电路板如此被构造，使得其针对侵蚀性的环境介质、例如冷却介质或油具有提高的抵抗力。传感器电路板的介质密封性能够优选地通过对传感器电路板进行封装或注塑包覆来实现。注塑包覆也称为二次成型(Overmolden)。在注塑包覆时，对传感器电路板和可能布置在其上的电气元器件至少部分地、优选完全地用塑料、尤其用热塑性塑料或热固性塑料来进行注塑包覆。优选地，塑料能够是碳纤维强化塑料(CFK)或碳纤维强化塑料(CFC)。
传感器电路板能够以使其位置可靠地固定的方式布置在轴承盖上。本发明的有利改型方案在于，传感器电路板力锁合地和/或材料锁合地布置在轴承盖上。力锁合连接应理解为，传感器电路板通过至少一个螺纹连接件、螺栓连接件和/或铆接连接件布置在电机的轴承盖上和/或电机与传动机构之间的间隔壁上。材料锁合连接优选理解为黏附连接或粘合连接。粘合剂能够是单组分粘合剂或多组分粘合剂。
传感器目标件(该传感器目标件优选也可以称为传感器靶)旋转固定地布置在转子上。在本发明的优选设计方案中设置的是，转子具有转子轴，并且传感器目标件旋转固定地布置在转子轴上。转子轴能够构造为连贯的轴、空心转子轴或者也可以构造为组装的(gebaute)转子轴。可以设想的是，传感器目标件旋转固定地布置在转子轴的外周上。传感器目标件例如能够以压配合的方式安装在转子轴上。以这种方式，传感器目标件能够以简单的方式后续地布置在转子上。
在本发明一种优选的改型方案中设置的是，转子具有至少一个端盘，并且传感器目标件布置在端盘上或者是端盘的整体的组成部分。通过端盘能够将转子的叠片组沿转子的纵向方向夹紧。因此，端盘沿转子的轴向方向限界转子的叠片组。传感器目标件能够布置或构造在端盘的背离叠片组的侧部上，即端盘的朝向轴承盖或传动机构的侧部上。以这样的方式能够节省空间地布置传感器目标件。
可以设想的是，传感器目标件力锁合地和/或材料锁合地布置在端盘上。优选地，传感器目标件在端盘上的力锁合地连接理解为螺纹连接、螺栓连接和/或铆接连接。优选地，材料锁合地连接理解为传感器目标件在端盘上的粘合连接。
作为传感器目标件在端盘上的材料锁合和/或力锁合的布置方案的替代方案，能够设置的是，传感器目标件是端盘的整体的组成部分。换言之，能够设置的是，传感器目标件构造在端盘中。因此可以设想的是，传感器目标件和端盘一体地构造和/或制造。
本发明的一种有利的改型方案在于，端盘由金属构造，优选地由铝构造。以这样的方式，能够价格低廉且重量减轻地制造端盘和传感器目标件。
按照本发明的一种优选设计方案设置的是，电机具有定子，该定子带有定子绕组头，并且温度传感器布置在传感器电路板上和/或与其导电连接，其中所述温度传感器与定子绕组头热接触。温度传感器与定子绕组头的热接触能够理解为温度传感器相对于定子绕组头的无接触的布置方案或者温度传感器与定子绕组头的间接或直接的物理接触。在温度传感器相对于定子绕组头无接触的布置方案中，通过温度传感器与定子绕组头之间的空气来实现热接触。为了提高温度检测的准确度，温度传感器要么紧挨着地(即直接地)与定子绕组头物理接触，要么间接地(即通过连接元件)与定子绕组头物理接触。通过温度传感器在传感器电路板上具体的布置方案能够以容易和/或节省空间的方式检测电机的温度。转子在其长度方面的可能的转子伸缩(Rotorskalierung)对温度传感器的位置没有影响。因此，通过温度传感器的所选布置方案能够减少在电机的功率变化时的接口影响。此外，通过被集成在传感器电路板上的温度传感器能够降低部件成本。
在这方面，本发明的一种优选设计方案设置的是，温度传感器通过弹簧元件压紧到定子绕组头上。以这样的方式能够提供温度传感器到定子绕组头上可靠的、自调整的且持久的热接触。
本发明还涉及一种具有根据本发明的集成的轴驱动装置的机动车辆。优选地，机动车辆是至少部分电驱动的机动车辆。因此也可以设想的是，机动车辆完全以电来驱动。轴驱动装置处在机动车辆的动力总成系统中并且被设立用于驱动机动车辆。
附图说明
本发明另外的特征和优点由从属权利要求以及下面的实施例得出。这些实施例不应理解为限制性的、而是应理解为示例性的。它们应使本领域技术人员能够实施本发明。申请人保留将实施例中公开的特征中的单个和/或多个特征作为权利要求的主题或者将这些特征纳入到现有的权利要求中。借助附图对这些实施例进行详细阐述。
其中：
图1示出了穿过集成的轴驱动装置的剖面；
图2示出了穿过集成的轴驱动装置的剖面，其中，用于检测定子温度的温度传感器被集成在用于检测转子位置的转子位置传感器中；
图3示出了转子在具有集成的传感器目标件的端盘的区域中的三维视图的局部图；
图4示出了具有集成的轴驱动装置的机动车辆。
具体实施方式
图1示出了用于至少部分电驱动的机动车辆12的集成的轴驱动装置10的剖面。集成的轴驱动装置10具有电机14、传动机构16和逆变器18。
电机14包括能够围绕转子轴线20旋转地支承的转子22。转子22具有转子轴24，该转子轴带有布置在转子轴24上的叠片组26。叠片组26通过端盘28沿转子22的轴向方向被夹紧。此外，电机14具有定子30，该定子沿转子22的径向方向通过空气间隙与转子22间隔开地布置。定子30的绕组在端侧被导引超过定子叠片组32并且构造成定子绕组头34。
转子22的转子轴24与传动机构16机械地耦接(未被示出)，传动机构16优选与机动车辆12的半轴直接连接。
逆变器18布置在传动机构16的背离电机14的侧部上并且与电机14导电地连接。通过这种方式，给出一种在多件式壳体中的紧凑的、集成的轴驱动装置10。
此外设置的是，集成的轴驱动装置10具有转子位置传感器36。在该实施例中，转子位置传感器36被构造为感应式传感器。感应式转子位置传感器36包括旋转固定地布置在转子22上、在这里尤其布置在转子轴24上的传感器目标件38，以及经过一段相对于传感器目标件38的空气间隙布置在电机14的轴承盖40上的传感器电路板42。承载传感器电路板42的轴承盖40布置在传动机构16和转子22之间或者布置在传动机构16和电机14之间。换言之，轴承盖40能够被构造为传动机构16(尤其是用于容纳传动机构的齿轮的传动腔)与电机14之间的间隔壁。传感器电路板42通过电缆44与逆变器18导电地连接，该电缆也可以称为信号线路。在此设置的是，在传动机构壳体46内构造电缆穿引部48，所述电缆穿引部与实际的传动机构容纳部或传动腔介质密封地分隔开，电缆44通过该电缆穿引部在逆变器18和传感器电路板42之间被导引。换言之，电缆44不是被导引通过实际的、充满油的并且具有传动齿轮的传动腔，而是被导引穿过与传动腔介质密封地分隔开的电缆穿引部48。通过这种方式能够减少对电缆44及其插接件的外部影响，由此能够增加逆变器18和传感器电路板42之间的电连接部的耐久性。此外，由于能够省去电缆44和/或插接件的提高的介质密封性，因此能够降低电缆44的成本。此外，通过将传感器电路板42与逆变器18直接地电连接，能够减少对电缆44的电磁影响，使得传感器定位具有提高的准确性。此外，转子位置传感器36在电机14和传动机构16之间的所选位置对转子长度伸缩没有影响，以便增加或减少电机14的功率。以这样的方式，通过转子位置传感器36的所选布置方案来减小在电机14的功率改变时的接口影响。
图2示出了已经来自图1的集成的轴驱动装置10的剖面。与图1不同，图2所示的集成的轴驱动装置10具有转子位置传感器36，其中，在传感器电路板42上布置有温度传感器50。温度传感器50通过弹簧元件52压靠在定子30的定子绕组头34上。以这种方式，能够提供温度传感器50在定子绕组头34上的可靠的、自调整的和持久的热接触。此外，通过集成在传感器电路板42上的温度传感器50能够降低集成的轴驱动装置10的部件成本。此外，因为温度传感器50的位置对转子长度没有影响，所以通过温度传感器50的所选布置方案能够减小在电机14的功率改变时的接口影响。
图3示出了转子22在端盘28的区域中的三维视图的局部图。传感器目标件38集成在端盘28中并且包括圆环56，该圆环带有多个沿转子22的径向方向向外指向的区段58和/或突出部。
换言之，端盘28和传感器目标件38一体地构造。在当前情况下，端盘28和传感器目标件38由铝制成。通过将端盘28和传感器目标件38整体地构造，能够减小在转子22的轴向方向上的构造空间。通过对材料进行选择能够减小转子22的重量。通过端盘28和传感器目标件38的整体的构造方式能够减少工作步骤，并且因此也能够降低轴驱动装置10的制造成本。
图4示出了至少部分电驱动的机动车辆12的示意性俯视图。机动车辆12具有集成的轴驱动装置10，该集成的轴驱动装置与机动车辆12的电池54导电地连接。传动机构16与机动车辆12的半轴60耦接。

Claims (11)

1.集成的轴驱动装置(10)，其用于至少部分电驱动的机动车辆(12)，所述集成的轴驱动装置具有：
电机(14)，所述电机具有能够围绕转子轴线(20)旋转地支承的转子(22)；
与所述电机(14)耦接的传动机构(16)；
布置在所述传动机构(16)上的逆变器(18)，所述逆变器与所述电机(14)导电地连接，其中，所述传动机构(16)布置在所述电机(14)与所述逆变器(18)之间；
多件式构造的转子位置传感器(36)，所述转子位置传感器具有旋转固定地布置和/或构造在所述转子(22)上的传感器目标件(38)以及相对于所述传感器目标件(38)经过一段空气间隙布置在所述电机(14)的轴承盖(40)上的传感器电路板(42)，其中，承载所述传感器电路板(42)的轴承盖(40)布置在所述传动机构(16)和所述转子(22)之间，并且所述传感器电路板(42)与所述逆变器(18)导电地连接。
2.根据权利要求1所述的集成的轴驱动装置，其特征在于，用于将所述逆变器(18)与传感器电路板(42)导电连接的电缆(44)被导引穿过所述传动机构(16)的传动机构壳体(46)。
3.根据权利要求2所述的集成的轴驱动装置，其特征在于，在所述传动机构壳体(46)内构造有电缆穿引部(48)，所述电缆穿引部与实际的传动机构容纳部以介质密封的方式分隔开，所述电缆(44)通过所述电缆穿引部在所述逆变器(18)与传感器电路板(42)之间导引。
4.根据前述权利要求中任一项所述的集成的轴驱动装置，其特征在于，所述传感器电路板(42)力锁合地和/或材料锁合地布置在所述轴承盖(40)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的集成的轴驱动装置，其特征在于，所述转子(22)具有转子轴(24)，并且所述传感器目标件(38)旋转固定地布置在所述转子轴(24)上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的集成的轴驱动装置，其特征在于，所述转子(24)具有至少一个端盘(28)，并且所述传感器目标件(38)布置在所述端盘(28)上或者是所述端盘(28)的整体的组成部分。
7.根据前述权利要求中任一项所述的集成的轴驱动装置，其特征在于，所述端盘(28)由金属构造，优选地由铝构造。
8.根据前述权利要求中任一项所述的集成的轴驱动装置，其特征在于，所述电机(14)具有定子(30)，所述定子带有定子绕组头(34)，并且温度传感器(50)布置在所述传感器电路板(42)上并且/或者与该传感器电路板导电连接，其中，所述温度传感器(50)与所述定子绕组头(34)热接触。
9.根据权利要求8所述的集成的轴驱动装置，其特征在于，所述温度传感器(50)通过弹簧元件(52)压紧到所述定子绕组头(34)上。
10.根据前述权利要求中任一项所述的集成的轴驱动装置，其特征在于，所述转子位置传感器(36)是感应式传感器。
11.机动车辆(12)，其具有根据前述权利要求中任一项所述的集成的轴驱动装置(10)。
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