CN220273446U - 电机和驱动单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及包含转子轴组件的电机，该转子轴组件包括转子轴(1)、用于支承转子轴的第一轴承(3)和用于容纳第一轴承的第一轴承座(4)，该转子轴沿轴向方向包括第一端(11)和与该第一端相对的第二端(12)，第一轴承的内圈紧配合在转子轴的第一端上，第一轴承的外圈的第一端面(33)沿轴向方向抵靠第一轴承座(4)的端壁内表面，其特征在于，该转子轴组件还包括第一卡环(10)，该第一卡环为楔形卡环，该第一卡环容纳在第一轴承座的第一周向沟槽(41)内并沿轴向方向抵靠第一轴承的外圈的第二端面(34)。由于楔形的第一卡环，至少可以防止了转子轴在轴向方向上的窜动。本实用新型还涉及包括该电机的驱动单元。

Description

电机和驱动单元

技术领域

本实用新型涉及新能源电驱动技术领域，尤其是涉及包括转子轴组件的电机以及包括该电机的驱动单元。

背景技术

随着电动汽车的发展，对电机转速的要求也越来越高。对于高转速电机，高速旋转的转子轴可能会产生轴向窜动和周向晃动，这会产生振动、噪声并加速部件的磨损。为了运行平稳，希望电机的转子轴在轴向和周向上尽量减少窜动和晃动。

另外，高转速电机在运行过程中会产生大量的热，尤其是在定子绕组处。如果热量无法及时散发，就会影响电机的运行效率，甚至烧坏电机。

为此，存在对电机的结构进行改进的需求。

另外，为了使得电机适于驱动其他设备，通常设置减速器来减速。因此，也存在对减速器进行相应改进的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷中的至少一个方面。

为此，本实用新型涉及一种包含转子轴组件的电机，该转子轴组件包括：

转子轴，该转子轴沿轴向方向包括第一端和与该第一端相对的第二端；

第一轴承，该第一轴承用于支承所述转子轴的所述第一端，所述第一轴承的内圈紧配合在所述转子轴的所述第一端上，所述第一轴承的内圈沿轴向方向包括第一端面和与所述内圈的所述第一端面相对的第二端面，所述第一轴承的外圈沿轴向方向包括第一端面和与所述外圈的所述第一端面相对的第二端面；

第一轴承座，所述第一轴承的外圈容纳在所述第一轴承座内，所述外圈的所述第一端面沿轴向方向抵靠所述第一轴承座的端壁内表面；

该转子轴组件还包括第一卡环，该第一卡环容纳在所述第一轴承座的第一周向沟槽内，该第一卡环为楔形卡环，该第一卡环包括平直面和斜坡面，从所述第一卡环的外周朝向内周测量，所述平直面与所述斜坡面之间的沿轴向方向的距离逐渐增大，所述第一卡环借助于所述平直面沿轴向方向抵靠所述外圈的所述第二端面，所述斜坡面与所述第一周向沟槽的斜坡面互补配合。

通过设置楔形的第一卡环，第一轴承的外圈沿轴向方向被压紧在第一轴承座的端壁内表面与第一卡环之间，这可以防止转子轴在轴向方向上的窜动，降低了电机运行的振动和噪声，提高了电机运行的平稳性和电机的寿命。

在一个优选实施例中，所述第一卡环包括本体部和斜坡部，该本体部呈开口圆环的形式，该斜坡部从所述本体部的外周朝向内周以沿轴向方向厚度逐渐增大的方式延伸。

在一个优选实施例中，所述转子轴的所述第一端设置有第一轴肩和周向沟槽，所述内圈的所述第二端面沿轴向方向抵靠所述第一轴肩，该转子轴组件还包括第二卡环，该第二卡环呈开口圆环的形式，该第二卡环容纳在所述转子轴的所述周向沟槽内，该第二卡环沿轴向方向抵靠所述内圈的所述第一端面。通过设置第二卡环，可以进一步防止转子轴在轴向方向上的窜动。

在一个优选实施例中，该转子轴组件还包括柔性件，所述第一轴承的外圈的外周面上设置有周向沟槽，所述第一轴承座的内周面上设置有第二周向沟槽，所述柔性件容纳并被挤压在所述第一轴承的所述周向沟槽与所述第一轴承座的所述第二周向沟槽之间。通过在第一轴承的外周面与第一轴承座的内周面之间设置柔性件，可以防止第一轴承的外圈在周向方向上蠕动或甚至跟随转子轴旋转。这进一步降低电机运行的振动和噪声，降低了对第一轴承座的磨损，从而进一步提高了电机运行的平稳性和电机的寿命。

在一个优选实施例中，所述转子轴的所述第二端插入在减速器输入轴的第一端的容纳孔内，所述转子轴的所述第二端设置有第二轴肩，所述转子轴组件还包括压缩弹簧，所述压缩弹簧被压缩在所述容纳孔的轴向端面与所述第二轴肩之间。通过压缩弹簧在转子轴的第二端施加预紧力，第一轴承受到轴向预紧力，这有利于转子轴的轴向固定，从而进一步提高了电机运行的平稳性。

在一个优选实施例中，所述转子轴包括轴向孔和与该轴向孔流体连通的径向孔，所述转子轴的所述轴向孔从所述转子轴的所述第二端朝向所述转子轴的所述第一端延伸，所述径向孔朝向电机的定子绕组开口。这种布置允许冷却液通过转子轴内部并甩到定子绕组上，起到冷却定子绕组和轴承的作用，这提高了电机的寿命。

本实用新型还涉及一种驱动单元，其特征在于，该驱动单元包括减速器和上述电机，所述减速器的减速器输入轴的第一端与所述电机的转子轴的第二端联接。

在一个优选实施例中，所述转子轴的所述第二端插入在所述减速器输入轴的所述第一端的容纳孔内，所述转子轴的所述第二端设置有外花键，所述减速器输入轴的所述第一端设置有内花键，所述减速器输入轴的所述第一端与所述转子轴的所述第二端通过所述外花键和所述内花键之间的配合实现联接。

在一个优选实施例中，所述减速器输入轴的所述第一端通过第二轴承支承，所述减速器输入轴的沿轴向方向与所述减速器输入轴的所述第一端相对的第二端通过第三轴承支承。

通过以上布置，允许在转子轴的第二端和减速器输入轴的第一端处，通过单个轴承实现转子轴和减速器输入轴两者的支承，这一方面降低了驱动单元的成本和重量，另一方面允许转子轴和减速器输入轴之间的良好轴向对齐。

在一个优选实施例中，所述转子轴包括轴向孔和与该轴向孔流体连通的径向孔，所述转子轴的所述轴向孔从所述转子轴的所述第二端朝向所述转子轴的所述第一端延伸，所述径向孔朝向所述电机的定子绕组开口，所述减速器输入轴包括轴向孔，所述减速器输入轴的所述轴向孔连接到外部冷却液源并与所述转子轴的所述轴向孔流体连通。该布置允许冷却液在转子轴和减速器输入轴内流动时对轴承和定子绕组进行冷却，这提高了整个驱动单元的寿命。

附图说明

下面参照附图经由非限制性实施例对本实用新型进行详细描述，其中：

图1是根据本实用新型的转子轴与减速器输入轴相联接的示意图；

图2是第一卡环的立体图；

图3是第一卡环的侧面图以及圆圈圈出部分的放大图。

这些图仅是示意性的，且并不一定按比例绘制，仅示出为了阐明本实用新型所必需的那些部分，而其它部分可能被省略或仅简单提及。即，除了图中所示的部件外，本实用新型还可以包括其它部件。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本实用新型。但是，对于所属技术领域内的技术人员来说明显的是，本实用新型的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本实用新型并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本实用新型，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

在本文中，使用了术语“第一”、“第二”、“第三”来描述部件或部分，这些术语仅用于区分各个部件或部分，并非用于限制这些部件或部分的顺序或数目。

如本领域技术人员所熟知的，电机包括定子和转子，定子固定在壳体内，转子固定在转子轴上，转子轴通过轴承支承在壳体上，电机通电后，在定子中产生磁场，该磁场作用于转子，使转子旋转，进而带动转子轴旋转，将电能转化为机械能。由于通常转子轴的转速很高，为了使得电机适于驱动其他设备，通常设置减速器来减速。转子轴的输出端与减速器输入轴的输入端相联接。减速器内设置有多个具有不同齿数的齿轮。通过齿轮之间的啮合，可以将转子轴的高转速降低为适于驱动其他设备的低转速。电机和减速器的组合通常称作驱动单元。

图1是根据本实用新型的转子轴与减速器输入轴相联接的示意图。如图1所示，转子轴1沿轴向方向包括第一端11和与该第一端11相对的第二端12，减速器输入轴2沿轴向方向包括第一端21和与该第一端21相对的第二端22。转子固定在转子轴1的第一端11与第二端12之间的部分上。用于减速的其中一个齿轮固定在减速器输入轴2的第一端21与第二端22之间的部分上。

转子轴1的第一端11通过第一轴承3支承在第一轴承座4上。第一轴承座4可以是电机壳体的端盖。转子轴1的第二端12插入在减速器输入轴2的第一端21的容纳孔23内。转子轴1的第二端12设置有外花键17。减速器输入轴2的第一端21设置有内花键27。转子轴1的第二端12与减速器输入轴2的第一端21通过外花键17和内花键27之间的配合实现联接。

转子轴1的第二端12邻近外花键17在远离第二端12的端面一侧具有配合外周面18。减速器输入轴2的第一端21的容纳孔23在相应的位置处具有配合内周面28。配合外周面18与配合内周面28用于转子轴1的第二端12与减速器输入轴2的第一端21之间的径向定位配合。配合外周面18与配合内周面28之间为小间隙配合，以便一方面实现转子轴1的第二端12与减速器输入轴2的第一端21之间的径向定位配合，并且另一方面允许转子轴1的第二端12插入到减速器输入轴2的容纳孔23内。

减速器输入轴2的第一端21通过第二轴承5支承在第二轴承座6上。减速器输入轴2的第二端22通过第三轴承7支承在第三轴承座8上。第二轴承座6可以是减速器的第一壳体。第三轴承座8可以是减速器的第二壳体。

在转子轴1的第二端12和减速器输入轴2的第一端21处，通过单个第二轴承5实现转子轴1和减速器输入轴2两者的支承，一方面降低了驱动单元的成本和重量，另一方面允许转子轴1和减速器输入轴2之间的良好轴向对齐。

减速器输入轴2包括第一轴肩25和第二轴肩26。第二轴承5沿轴向方向抵靠在第二轴承座6的端壁内表面与第一轴肩25之间。第三轴承7沿轴向方向抵靠在第二轴肩26与第三轴承座8的端壁内表面之间。

在一个未示出的实施例中，还设置有第四轴承，用于支承转子轴1的第二端12。

在另一未示出的实施例中，转子轴1的第二端12与减速器输入轴2的第一端21通过联轴器实现联接。在该实施例中，转子轴1的第二端12未插入到减速器输入轴2的第一端21的容纳孔23内，转子轴1的第二端12通过第四轴承支承。

下面参考图1的左侧详细地描述转子轴1的第一端11的支承情况。第一轴承3包括内圈和外圈。内圈沿轴向方向包括第一端面31和与第一端面31相对的第二端面32。外圈沿轴向方向包括第一端面33和与第一端面33相对的第二端面34。第一轴承3的内圈紧配合在转子轴1的第一端11上。第一轴承3的外圈容纳在第一轴承座4内。

第一轴承3的外圈的第一端面33沿轴向方向抵靠第一轴承座4的端壁内表面。第一轴承座4设置有第一周向沟槽41。第一卡环10容纳在第一周向沟槽41内，比如可以通过过盈配合或紧配合的方式，第一卡环10固定容纳在第一周向沟槽41内。第一卡环10为楔形卡环。第一卡环10沿轴向方向抵靠第一轴承3的外圈的第二端面34。由于楔形的第一卡环10的作用，第一轴承3的外圈沿轴向方向被压紧在第一轴承座4的端壁内表面与第一卡环10之间，这基本防止了转子轴1在轴向方向上的窜动。

图2示出第一卡环10的立体图，图3示出第一卡环10的侧面图以及圆圈圈出部分的放大图。结合图1至图3可知，第一卡环10包括本体部101和斜坡部102，本体部101呈开口圆环的形式，斜坡部102从本体部101的外周朝向内周以沿轴向方向厚度逐渐增大的方式延伸。第一卡环10包括平直面103和斜坡面104。从第一卡环10的外周朝向内周测量，平直面103与斜坡面104之间的沿轴向方向的距离逐渐增大。第一卡环10借助于平直面103沿轴向方向抵靠第一轴承3的外圈的第二端面34，斜坡面104与第一周向沟槽41的斜坡面互补配合/相适应配合，以使得第一卡环10与第一周向沟槽41过盈配合/紧配合，进而使得第一卡环10固定于第一轴承座4。

第一卡环10的两个端部均具有用于供卡环安装工具(例如夹钳)夹持的夹持孔106。在夹持孔106处，形成有朝径向内侧延伸的加厚部105，夹持孔106设置在加厚部105上，这允许不降低或者甚至提高第一卡环10在夹持孔106处的强度，防止卡环安装工具夹持第一卡环10时在夹持孔106处造成变形或甚至破坏。

图2和图3示出了第一卡环10的优选实施例。但是，应该理解，第一卡环10也可以具有任何合适的形状，只要其能起到楔子的作用即可。例如，可以不设置本体部101，即，在楔形部位处，代替梯形的横截面形状，可以具有三角形的横截面形状。第一卡环10例如可以由弹簧钢制成。

为了进一步防止转子轴1在轴向方向上的窜动，转子轴1的第一端11设置有第一轴肩13和周向沟槽16，第一轴承3的内圈的第二端面32沿轴向方向抵靠第一轴肩13，第二卡环20容纳在周向沟槽16内并沿轴向方向抵靠内圈的第一端面31。优选地，第二卡环20呈开口圆环的形式。应该理解，第二卡环20也可以具有任何合适的形状，只要其能起到止挡卡环的作用即可。第二卡环20例如可以由弹簧钢制成。

更进一步地，为了防止转子轴1在高速旋转时第一轴承3的外圈在周向方向上蠕动或甚至跟随转子轴1旋转，在第一轴承3与第一轴承座4之间还可以设置柔性件30。具体地，第一轴承3的外圈的外周面上设置周向沟槽35，第一轴承座4的内周面上设置有第二周向沟槽42，柔性件30容纳并被挤压在第一轴承3的周向沟槽35与第一轴承座4的第二周向沟槽42之间。在图1中，示出两个周向沟槽35和两个第二周向沟槽42。周向沟槽35和第二周向沟槽42可以具有长方形的横截面形状。应该理解，也可以设置更多或更少个周向沟槽35和第二周向沟槽42，它们也可以具有任何合适的横截面形状，例如圆形、椭圆形等。柔性件30可以选择例如橡胶圈或者尼龙圈等。

通过设置第一卡环10、第二卡环20、柔性件30，消除了转子轴1在轴向方向上的窜动和周向方向上的晃动，提高了电机运行的平稳性和电机的寿命。

为了进一步提高电机运行的平稳性，可以使用压缩弹簧40在转子轴1的第二端12施加预紧力。如图1所示，转子轴1的第二端12设置有第二轴肩19，压缩弹簧40被压缩在容纳孔23的轴向端面24与第二轴肩19之间。由此，第一轴承3受到轴向预紧力，这有利于转子轴1的轴向固定。

在图1所示的实施例中，转子轴1的第二端12插入在减速器输入轴2的容纳孔23内并通过花键与减速器输入轴2的第一端21联接，这不占用转子轴1和减速器输入轴2的内部空间，从而允许在转子轴1和减速器输入轴2内部设置冷却液通道。

具体地，如图1所示，转子轴1包括轴向孔14和与该轴向孔14流体连通的径向孔15。该轴向孔14从转子轴1的第二端12朝向第一端11延伸，且优选地在第一端11处形成盲孔。径向孔15朝向电机的定子绕组开口。优选地，在转子轴1的对应于定子绕组的两个轴向位置处分别设置有四个径向孔15，这些径向孔15沿转子轴1的周向方向均匀地间隔开。显然，应该理解，也可以设置更多个或更少个径向孔15。

减速器输入轴2包括轴向孔29。轴向孔29为贯通孔。轴向孔29连接到外部冷却液源(例如泵)并与转子轴1的轴向孔14流体连通。

术语“轴向孔”这里是指孔存在轴向分量，以便允许冷却液从轴的一端流到另一端，因此并非一定完全沿轴向方向延伸。

优选地，轴向孔14沿转子轴1的中心轴线延伸，轴向孔29沿减速器输入轴2的中心轴线延伸，以便提高轴的强度、轴旋转的平稳性并提供均匀一致的冷却。

术语“径向孔”这里是指孔存在径向分量，以便允许冷却液在转子轴旋转时从转子轴的内部甩到定子绕组上。

在图1所示的实施例中，如图1中的箭头所示，来自泵的冷却液进入减速器输入轴2的轴向孔29，从减速器输入轴2的第二端22流到第一端21，然后进入转子轴1的轴向孔14，在转子轴1旋转时冷却液经由径向孔15甩到定子绕组上，对定子绕组进行冷却，冷却液在轴向孔14和轴向孔29内流动时也会对第一轴承3、第二轴承5和第三轴承7进行冷却。这提高了整个驱动单元的寿命。

虽然本实用新型以较佳实施例披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内所作的各种变动与修改，均应纳入本实用新型的保护范围内，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求书所限定的范围为准。

附图标记列表

1 转子轴

11 第一端

12 第二端

13 第一轴肩

14 轴向孔

15 径向孔

16 周向沟槽

17 外花键

18 配合外周面

19 第二轴肩

2 减速器输入轴

21 第一端

22 第二端

23 容纳孔

24 轴向端面

25 第一轴肩

26 第二轴肩

27 内花键

28 配合内周面

29 轴向孔

3 第一轴承

31 内圈的第一端面

32 内圈的第二端面

33 外圈的第一端面

34 外圈的第二端面

35 周向沟槽

4 第一轴承座

41 第一周向沟槽

42 第二周向沟槽

5 第二轴承

6 第二轴承座

7 第三轴承

8 第三轴承座

10 第一卡环

101 本体部

102 斜坡部

103 平直面

104 斜坡面

105 加厚部

106 夹持孔

20 第二卡环

30 柔性件

40 压缩弹簧

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，包括转子轴组件，该转子轴组件包括：

转子轴(1)，该转子轴(1)沿轴向方向包括第一端和与该第一端相对的第二端；

第一轴承(3)，该第一轴承(3)用于支承所述转子轴(1)的所述第一端，所述第一轴承(3)的内圈紧配合在所述转子轴(1)的所述第一端上，所述第一轴承(3)的内圈沿轴向方向包括第一端面和与所述内圈的所述第一端面相对的第二端面，所述第一轴承(3)的外圈沿轴向方向包括第一端面和与所述外圈的所述第一端面相对的第二端面；

第一轴承座(4)，所述第一轴承(3)的外圈容纳在所述第一轴承座(4)内，所述外圈的所述第一端面沿轴向方向抵靠所述第一轴承座(4)的端壁内表面；

该转子轴组件还包括第一卡环(10)，该第一卡环(10)容纳在所述第一轴承座(4)的第一周向沟槽(41)内，该第一卡环(10)为楔形卡环，该第一卡环(10)包括平直面(103)和斜坡面(104)，从所述第一卡环(10)的外周朝向内周测量，所述平直面(103)与所述斜坡面(104)之间的沿轴向方向的距离逐渐增大，所述第一卡环(10)借助于所述平直面(103)沿轴向方向抵靠所述外圈的所述第二端面，所述斜坡面(104)与所述第一周向沟槽(41)的斜坡面互补配合。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一卡环(10)包括本体部(101)和斜坡部(102)，该本体部(101)呈开口圆环的形式，该斜坡部(102)从所述本体部(101)的外周朝向内周以沿轴向方向厚度逐渐增大的方式延伸。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的电机，其特征在于，所述转子轴(1)的所述第一端设置有第一轴肩(13)和周向沟槽，所述内圈的所述第二端面沿轴向方向抵靠所述第一轴肩(13)，该转子轴组件还包括第二卡环(20)，该第二卡环(20)呈开口圆环的形式，该第二卡环(20)容纳在所述转子轴(1)的所述周向沟槽内，该第二卡环(20)沿轴向方向抵靠所述内圈的所述第一端面。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的电机，其特征在于，该转子轴组件还包括柔性件(30)，所述第一轴承(3)的外圈的外周面上设置有周向沟槽，所述第一轴承座(4)的内周面上设置有第二周向沟槽(42)，所述柔性件(30)容纳并被挤压在所述第一轴承(3)的所述周向沟槽与所述第一轴承座(4)的所述第二周向沟槽(42)之间。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的电机，其特征在于，所述转子轴(1)的所述第二端插入在减速器输入轴(2)的第一端的容纳孔(23)内，所述转子轴(1)的所述第二端设置有第二轴肩(19)，所述转子轴组件还包括压缩弹簧(40)，所述压缩弹簧(40)被压缩在所述容纳孔(23)的轴向端面(24)与所述第二轴肩(19)之间。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的电机，其特征在于，所述转子轴(1)包括轴向孔和与该轴向孔流体连通的径向孔(15)，所述转子轴(1)的所述轴向孔从所述转子轴(1)的所述第二端朝向所述转子轴(1)的所述第一端延伸，所述径向孔(15)朝向电机的定子绕组开口。

7.一种驱动单元，其特征在于，该驱动单元包括减速器和根据权利要求1至6中任一项所述的电机，所述减速器的减速器输入轴(2)的第一端与所述电机的转子轴(1)的第二端联接。

8.根据权利要求7所述的驱动单元，其特征在于，所述转子轴(1)的所述第二端插入在所述减速器输入轴(2)的所述第一端的容纳孔(23)内，所述转子轴(1)的所述第二端设置有外花键(17)，所述减速器输入轴(2)的所述第一端设置有内花键(27)，所述减速器输入轴(2)的所述第一端与所述转子轴(1)的所述第二端通过所述外花键(17)和所述内花键(27)之间的配合实现联接。

9.根据权利要求8所述的驱动单元，其特征在于，所述减速器输入轴(2)的所述第一端通过第二轴承(5)支承，所述减速器输入轴(2)的沿轴向方向与所述减速器输入轴(2)的所述第一端相对的第二端通过第三轴承(7)支承。

10.根据权利要求8或9所述的驱动单元，其特征在于，所述转子轴(1)包括轴向孔和与该轴向孔流体连通的径向孔(15)，所述转子轴(1)的所述轴向孔从所述转子轴(1)的所述第二端朝向所述转子轴(1)的所述第一端延伸，所述径向孔(15)朝向所述电机的定子绕组开口，所述减速器输入轴(2)包括轴向孔，所述减速器输入轴(2)的所述轴向孔连接到外部冷却液源并与所述转子轴(1)的所述轴向孔流体连通。