CN116964911A - 压力平衡装置以及电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于机动车的电机(10)的腔室(22)的压力平衡装置(28)，在该压力平衡装置中，排气管(30)连接到待排气的腔室(22)上，为了压力平衡，气体可以通过该排气管从腔室(22)中流出，该排气管(30)的自由端部(32)从下方伸入由一个构件(34)提供的、向上封闭的凹部(36)中，在该凹部中在水位升高时聚集气泡，排气管(30)的自由端部(32)以排气口(38)伸入所述气泡中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的电机的腔室的压力平衡装置以及一种用于机动车的电机。
背景技术
由DE 10 2017 223 491 A1已知一种电机装置，该电机装置包括两个分别具有壳体的电机。每个壳体包括带有转子-定子组件的电机空间和转换器空间区段，该转换器空间区段是在电机空间之间形成的、相对于电机空间密封的转换器空间的一部分。在电机装置中设置有多个配设给电机空间和转换器空间的压力平衡元件。这些压力平衡元件(通过它们可以为电机空间排气)沿电机装置的竖直方向看设置在涉水线(Watlinie)之上。
发明内容
本发明的任务是提供一种解决方案，该解决方案能够实现在水侵入电机腔室中的危险特别小的情况下特别可靠地给电机的腔室排气。
根据本发明，该任务通过独立权利要求的技术方案来解决。本发明的其它可能的实施方式在从属权利要求、说明书和附图中公开。
本发明涉及一种用于机动车的电机的腔室的压力平衡装置。借助于该电机能以电能来驱动机动车。在压力平衡装置中规定，排气管连接到待排气的腔室上，为了压力平衡，气体可以通过该排气管从腔室中流出。排气管的自由端部从下方伸入由一个构件提供的、向上封闭的凹部中，在水位升高时气泡聚集在该凹部中。排气管的自由端部以排气口伸入该气泡中。因此，该另外的构件提供了一种用于排气口的潜水钟，以确保在围绕电机的水位升高时，排气管的排气口可靠地设置在凹部中的气泡中，由此可以至少基本上避免水经由排气管的排气口流入腔室中。所述构件在机动车中的安装位置中设置在腔室之上，以便在用于形成潜水钟的凹部中可靠地包围向上连接到待排气的腔室上的排气管。由于排气管的自由端部设置在凹部中，排气管的自由端部向上被凹部像被潜水钟一样包围并且因此被保护以免水侵入。通过气体经由排气口流入腔室或从腔室中流出，可以实现腔室中的压力平衡。由此，压力平衡装置能实现通过排气口确保腔室的压力平衡，通过将排气管设置在构件的凹部中同时特别好地保护腔室免受水经由排气管侵入。在此排气管构成一种特别简单且稳固的、用于腔室的压力平衡的解决方案。
在本发明的另一种实施方式中规定，所述排气口设置在预定涉水线之上。该涉水线定义了机动车可以驶过的最大涉水深度并且因此定义了机动车设计的涉水深度。通过将排气口设置在预定涉水线之上，可以在水位相对于电机上升直至预定涉水线时限制作用于气泡上的压力，由此可以确保通过排气管实现对于腔室的足够的压力平衡。
在本发明的另一种实施方式中规定，腔室是电机的电刷室。因此，在电刷室中，电刷元件可以与旋转元件、如轴电接触，以便能够通过电刷元件传输电能。在此电刷室例如可以构造成干燥的，这与电机的邻接腔室的其它区域相反，所述其它区域例如可以是油润滑的或油冷却的。如果在腔室中出现负压，则油可以基于负压从邻接腔室的区域被吸入到腔室中并且因此污染腔室。通过排气管的排气口可以实现腔室的压力平衡，从而可以限制或尤其是避免腔室中的负压。因此，至少可以基本上避免油或其它污染物从电机的与腔室相连的区域进入腔室中。
在本发明的另一种实施方式中规定，电刷室配设于电机的驱动轴。通过电刷室的电刷元件可以提供用于驱动电机的驱动轴的电能。因此，对于驱动轴的可靠驱动尤为有利的是，作为电机的电刷室的腔室没有污染物、如灰尘和油，以便能够可靠且安全地驱动所述驱动轴。
在本发明的另一种实施方式中规定，所述构件是绝缘构件。该绝缘构件尤其可以是所谓的声学封装件(Akustikkapsel)。该绝缘构件在安装位置中设置在电机的上侧上。因此，绝缘构件至少局部地设置在待排气的腔室之上并且提供向上包围排气管的凹部。在绝缘构件中设置凹部使得能够借助唯一的构件实现特别多的不同功能，在当前例如电机的隔音和/或隔热以及防止水经由排气管流入腔室中。因此可以避免在电机中为相应的功能设置多个不同的构件。
在本发明的另一种实施方式中规定，所述构件由泡沫制成，构件的限定凹部的壁构造成气密且防水的。通过由泡沫提供构件，构件特别轻并且可以附加地具有隔离特性。例如构件可以在注塑成型方法的范围内由泡沫制成。构件的气密和防水地构造的、限定凹部的壁确保了可以以特别高的可靠性避免水经由构件、尤其是经由构件的限定凹部的壁侵入由围绕排气管的自由端部的凹部构成的潜水钟中。由此特别好地保护排气管的排气口以免水侵入并且同时防止气泡逸出。
在本发明的另一种实施方式中规定，构件的凹部通过构件的钻孔提供。因此，通过将钻孔引入构件中能够特别简单地提供凹部。由此，能够以特别少的耗费提供凹部并且因此特别可靠地保护腔室免受水侵入。
在本发明的另一种实施方式中规定，排气管拧接或压紧在电机的限定腔室的轴承盖上。在此排气管可以向外部突出于限定腔室的盖和/或轴承盖并且通过拧接或通过压紧特别可靠地保持在该盖和/或轴承盖上。由此，排气管特别可靠地在其定向中固定在安装位置中，由此在安装压力平衡装置时排气管的自由端部又可以特别简单地设置在构件的凹部中。
此外，本发明涉及一种用于机动车的电机，该电机设置用于以电能驱动机动车。该电机包括腔室，所述腔室具有连接在待排气的腔室上的排气管和提供向上封闭的凹部的构件。为了压力平衡，气体可以通过排气管从腔室流出。此外，为了压力平衡，气体可以通过排气管流入腔室。排气管的自由端部从下方伸入凹部中，设置在排气管的自由端部上的排气口如此远地伸入凹部中，使得排气口在水位升高时设置在聚集于凹部中的气泡中。因此，电机具有压力平衡装置，如已经结合根据本发明的压力平衡装置所描述的。根据本发明的压力平衡装置的优点和有利的扩展方案可以视为电机的优点和有利的扩展方案，并且反之亦然。
在本发明的另一种实施方式中规定，所述腔室是电机的电刷室并且电机构造为湿运行的电动机。在此，电机的电刷室在电机运行时是干燥的。电机的湿区域可以直接连接到电刷室上。为了防止基于电机的湿区域和电刷室之间的压力差而使液体、特别是油从电机的湿区域侵入到干燥的电刷室中，设有排气管，该排气管能实现电刷室的压力平衡。因此，可以限制、尤其是避免在电机的湿区域和电刷室之间的压力差。通过将排气管设置在构件的凹部中，还可以避免水经由排气管的排气口侵入电刷室中。由此，电刷室被特别好地保护以防污染，从而可以实现电机的特别高的使用寿命。
附图说明
本发明的其它特征可以从权利要求书、附图和附图说明中得出。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以在分别给出的组合中、而且也可以在其它组合中或单独地使用，而不脱离本发明的范围。
附图如下：
图1示出电机的示意性剖视图，该电机具有壳体、连接到壳体上的轴承盖以及壳体盖，壳体盖包围作为腔室的电刷室，该腔室构造成干燥的并且通过径向轴密封环相对于湿运行的转子-定子室密封；
图2示出电机的示意性透视图，该电机具有保持在轴承盖上的排气管，该排气管连接到待排气的腔室、在当前是电刷室上，通过排气管可以实现腔室的压力平衡并且排气管的自由端部伸入电机的绝缘构件的在安装位置中向下敞开且向上封闭的凹部中，由此根据潜水钟原理保护设置在排气管的自由端部上的排气口免受水侵入；
图3a和图3b示出设置在轴承盖上的排气管的示意性透视图以及示意性剖视图，该排气管从下方伸入绝缘构件的凹部中；和
图4示出保持在轴承盖上的、从下方伸入构件的凹部中的排气管的另一示意性剖视图，通过该排气管可以实现腔室的压力平衡。
具体实施方式
在附图中，相同和功能相同的元件设有相同的附图标记。
在图1中以示意性剖视图示出电机10。电机10包括在图1中未示出的转子以及定子，它们设置在湿运行的转子-定子室12中。该转子-定子室12由电机10的壳体14限定。此外，电机10具有驱动轴16，该驱动轴以其一个端部通入电机10的电刷室18中。在该电刷室18中，驱动轴16可以通过电刷元件被电接触。电刷室18通过由电机10的壳体盖20限定的腔室22形成。该电刷室18是干运行的。为了避免损坏电刷元件，应防止油或其它液体从转子-定子室12进入电刷室18。
为了使电刷室18相对于转子-定子室12密封，在当前设有包围驱动轴16的径向轴密封环24。该径向轴密封环24在当前设置在B轴承盖26中。该B轴承盖26设置在壳体14和壳体盖20之间。壳体盖20因此经由B轴承盖26支撑在壳体14上。为了能够避免油或液体基于电刷室18中出现的负压而从转子-定子室12侵入电刷室18中，设置有压力平衡装置28，该压力平衡装置能实现腔室22与电机10环境的压力平衡。
压力平衡装置28在图2中可见，在其中透视性地示出电机10。在此可以看出，排气管30从B轴承盖26伸出。排气管30在当前由铝制成。该排气管30沿着安装方向向上从B轴承盖26向上伸出。排气管30连接到待排气的腔室22上并且与该腔室流体连接。如在图2中可见，排气管30的自由端部32伸入绝缘构件34中，在当前绝缘构件是所谓的声学封装件。该绝缘构件34在噪音和/或热量方面向上隔离电机10的壳体14。绝缘构件34在当前由聚氨酯泡沫制成。在图3a中放大地示出压力平衡装置28。在图3b中以示意性剖视图示出压力平衡装置28。在此可以看出，与待排气的腔室22流体连接的排气管30以其自由端部32伸入绝缘构件34的凹部36中。该凹部36向上包围排气管30的自由端部32。排气管30因此从下方沉入绝缘构件34的凹部36中。在围绕电机10的水位升高时，在凹部36中基于潜水钟原理聚集气泡。排气管30的自由端部32这样设置，使得当水位升高时自由端部32设置在聚集于凹部36中的气泡中。因此，即使在围绕电机10的水位升高时，由于自由端部32设置在聚集于凹部36中的气泡中，也可以通过排气管30的自由端部32继续实现腔室22的压力平衡。排气管30的设置在自由端部32上的排气口38设置在凹部36的区域中，在该区域中在水位升高时聚集气泡。为了避免水经由绝缘构件34的限定凹部36的壁40侵入以及避免聚集于凹部36中的气泡逸出而规定，限定凹部36的壁40构造成气密且防水的。凹部36可以在制造绝缘构件34时例如在注塑成型方法范围中就已经被提供或在提供绝缘构件34之后被引入绝缘构件34中，尤其是以钻孔的形式。在以注塑成型提供绝缘构件34时，绝缘构件34可以作为泡沫构件被注塑成型。
为了确保排气管30特别牢固地保持在B轴承盖26上和因此排气管30相对于绝缘构件34的精确定向，排气管30可以与B轴承盖26拧接和/或压紧和/或粘接。
在图4中以另一示意性剖视图示出压力平衡装置28。在此可以看出，排气口38在当前设置在电机10的预定涉水线42之上。
所描述的压力平衡装置28基于以下认识：发动机系统、尤其是内燃机以及电动机都要满足来自车辆项目的要求和因此更高级的系统特性。在此必须能够实现机动车的定义的涉水深度，即必须能够实现在不损坏系统的情况下驶过直至一定深度的水。这是一项与客户相关的要求，这意味着，这在实践中出现在客户手中。此外，必须满足IP-7密封性测试，这在一些国家中可能是许可条件。如果应对腔室、在当前对腔室22——其在电机10运行时可被加热，由此位于腔室22中的空气膨胀——进行排气，则必须基于情况(situativ)满足上述条件、如IP-7密封性测试以及允许定义的涉水深度。为了达到该涉水要求，可以将腔室的排气口38和因此腔室22向外的永久开口设置在通过涉水深度预定的特定高度之上，从而在涉水行驶时水不能到达排气口38。在IP-7密封性测试中，要将整个电机10浸入水中，从而为满足该前提而将排气口38进一步上移显得没有意义。取而代之，在现有技术中为了实现该IP要求使用在预定水位时关闭的浮球阀或使用单向阀与膜片的组合。如果使用这些阀，则必须保护它们免受自外部的灰尘和来自待排气的腔室22的灰尘或将它们设计得足够稳固。阀或膜片通常集成在可插装的适配器中，这些适配器在结构空间中需要附加的空间。相应地设计的适配器基于结构空间问题经常具有特殊几何形状并且因此不是标准件，这大大地增加了用于这些部件的成本。
在压力平衡装置28中使用声学封装件和因此绝缘构件34，所述绝缘构件在其下侧上具有凹部36，该凹部是窝槽。绝缘构件34借助该凹部36提供帽或潜水钟，用于排气管30的从下方插入凹部36中的自由端部32，所述自由端部32容纳在凹部36中。由此可以产生围绕设置在自由端部32上的排气口38的潜水钟，该潜水钟实现在IP-7密封性测试的范围中在将电机10浸入水中时至少基本上没有水侵入腔室22中。借助所建议的解决方案，可以在不使用附加构件和现有结构空间的情况下实现腔室22的适合IP-7的排气。尤其是与具有阀-膜片-设计的解决方案相比，所描述的压力平衡装置28特别稳固。
牵引单元、在当前为电机10的电刷室18的排气通过直立安装的排气管30进行。排气口38在安装位置中设置在预定涉水线42处或之上。在声学封装件中设有窝槽、在当前为凹部36，排气管30的自由端部32容纳在该凹部中。如果电机10浸入水下，则根据潜水钟原理防止水经由排气口38进入排气管30。排气管30从腔室22的上侧向上突出。排气管30的自由端部32从下方侵入声学封装件的原有结构空间中。但在该区域中，声学封装件设有所述的凹部36，以便能够实现使排气管30的自由端部32沉入凹部36中。声学封装件尤其是用作隔音件以及用于电机壳体14的保温。由此，基于电机10的绝缘，可以实现特别好的效率并且可以特别好地调节电机10的热平衡。
借助于径向轴密封环24将湿的转子轴相对于电刷室18密封。在电刷室18中作为电刷元件尤其是设置有碳块，这些碳块在电机10运行时会产生碳末(Abrieb)。如果该碳末与油接触，则电机10会短路。借助于压力平衡装置28可以特别可靠地防止油从转子-定子室12侵入电刷室18中。
总之，本发明示出声学封装件、在当前为绝缘构件34如何为压力平衡元件、在当前为排气管30提供集成的围壁(Einhausung)、在当前为凹部36。
附图标记列表
10电机
12转子-定子室
14壳体
16驱动轴
18电刷室
20壳体盖
22腔室
24径向轴密封环
26B轴承盖
28压力平衡装置
30排气管
32自由端部
34绝缘构件
36凹部
38排气口
40壁
42涉水线
Claims (10)
1.用于机动车的电机(10)的腔室(22)的压力平衡装置(28)，在该压力平衡装置中，排气管(30)连接到待排气的腔室(22)上，为了压力平衡，气体能通过该排气管从腔室(22)中流出，所述排气管(30)的自由端部(32)从下方伸入由一个构件(34)提供的、向上封闭的凹部(36)中，在水位升高时气泡聚集在所述凹部中，所述排气管(30)的自由端部(32)以排气口(38)伸入所述气泡中。
2.根据权利要求1所述的压力平衡装置(28)，其特征在于，所述排气口(38)设置在预定涉水线(42)之上。
3.根据权利要求1或2所述的压力平衡装置(28)，其特征在于，所述腔室(22)是电机(10)的电刷室(18)。
4.根据权利要求3所述的压力平衡装置(28)，其特征在于，所述电刷室(18)配设于电机(10)的驱动轴(16)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的压力平衡装置(28)，其特征在于，所述构件(34)是绝缘构件。
6.根据前述权利要求中任一项所述的压力平衡装置(28)，其特征在于，所述构件(34)由泡沫制成，所述构件(34)的限定凹部(36)的壁(40)构造成气密和防水的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的压力平衡装置(28)，其特征在于，所述构件(34)的凹部(36)通过构件(34)的钻孔提供。
8.根据前述权利要求中任一项所述的压力平衡装置(28)，其特征在于，所述排气管(30)拧接或压紧在电机(10)的限定腔室(22)的轴承盖(26)上。
9.用于机动车的电机(10)，所述电机具有腔室(22)、连接到待排气的腔室(22)上的排气管(30)和提供向上封闭的凹部(36)的构件(34)，为了压力平衡，气体能通过所述排气管从腔室(22)中流出，其中，排气管(30)的自由端部(32)从下方伸入凹部(36)中，在水位升高时气泡聚集在所述凹部中，排气管(30)的自由端部(32)以排气口(38)伸入所述气泡中。
10.根据权利要求9所述的电机(10)，其特征在于，所述腔室(22)是电机(10)的电刷室(18)，并且电机(10)构造为湿运行的电动机。
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