DE102018214928A1

DE102018214928A1 - Masseverbindungsstruktur für einen Elektro-Antriebsmotor

Info

Publication number: DE102018214928A1
Application number: DE102018214928.3A
Authority: DE
Inventors: Jung Shik KIM; Hyoungjun Cho; Sanghoon Moon; Kyungsoo Park; Suhyun Bae; Yong Jae Lee; Nyeonhan Hong; Jai Hak Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2019-06-13
Also published as: KR20190068972A; CN109904993A; US20190181729A1

Abstract

Es wird eine Masseverbindungsstruktur eines Antriebsmotors bereitgestellt. Die Masseverbindungsstruktur des Antriebsmotors bildet einen Strompfad eines Motorgehäuses und einer rotierenden Welle. Die Struktur enthält ein am Motorgehäuse befestigtes stromführendes Gehäuse und nimmt mindestens einen Endabschnitt der rotierenden Welle und ein leitfähiges stromführendes Medium auf, das in einem Innenraum des stromführenden Gehäuses enthalten ist.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsmotor für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, und insbesondere eine Masseverbindungsstruktur für einen Antriebsmotor, die einen Lagerschaden aufgrund eines Wellenstroms des Antriebsmotors verhindert.
Beschreibung der verwandten Technik
Vor kurzem ist ein rein elektrisch angetriebenes umweltfreundliches Fahrzeug wie ein Elektrofahrzeug oder ein Brennstoffzellenfahrzeug entwickelt worden. Ein Elektromotor als ein Antriebsmotor ist im elektrisch angetriebenen umweltfreundlichen Fahrzeug als Antriebsquelle eingebaut, um eine Rotationskraft durch elektrische Energie anstelle von innerer Verbrennung wie bei einem Verbrennungsmotor zu erhalten. Der Antriebsmotor enthält ein Motorgehäuse, einen im Motorgehäuse fest installierten Stator und einen um eine rotierende Welle, bei der es sich um die Antriebswelle handelt, rotierenden Läufer. Zwischen dem Stator und dem Läufer ist ein Spalt vorgesehen.
Insbesondere vom Antriebsmotor werden ein hoher Wirkungsgrad und eine hohe Leistungsdichte gefordert. Das Elektrofahrzeug muss die gesamte Leistung für das Fahrzeug vom Antriebsmotor erhalten, und deshalb müssen Drehmoment und Leistung weiter verbessert werden. Der Antriebsmotor muss kleiner bauend konzipiert sein und eine hohe Drehmoment- sowie Leistungsdichte aufweisen, um in einem begrenzten Fahrzeugraum ein hohes Drehmoment und eine hohe Leistung zu erzeugen. Damit kann der Antriebsmotor anfällig für elektromagnetische Interferenzen und Leckage aufgrund der intern im begrenzten Raum wirkenden höheren elektromagnetischen Energie sein.
Eines der Probleme in Zusammenhang mit elektromagnetischen Interferenzen und Leckage ist ein Wellenstrom. Wenn ein den Antriebsmotor antreibender Drehstrom-Inverter eine hochschnelle Schaltsteuerung ausführt, wird eine harmonische Rauschspannung (z. B. eine gemeinsame Spannung) erzeugt. Ein von der gemeinsamen Spannung hervorgerufenes elektrisches Feld bewegt ein freies Elektron der Stahlplatte des Läufers, das den Wellenstrom der rotierenden Welle erzeugt. Mit anderen Worten, die harmonische Rauschspannung induziert mittels eines parasitären Kondensators zwischen dem Stator und dem Läufer eine Spannung über die Läuferwelle, die den Wellenstrom erzeugt.
Der in der Läuferwelle erzeugte Wellenstrom verursacht eine Potentialdifferenz zwischen einem Innenlaufring und einem Außenlaufring eines Lagers, wenn der Wellenstrom entlang der Welle oder durch das Lager zum Motorgehäuse fließt, und ein Entlademechanismus im Innern des Lagers führt zu Erosion des Lagers. Die Erosion beeinträchtigt die Dauerhaftigkeit des Antriebsmotors erheblich und führt zu einem Lagerschaden. In den vergangenen Jahren hat die Stärke des im Antriebsmotor mit einer hohen Drehmomentdichte und einer hohen Leistungsdichte erzeugten Wellenstroms zugenommen. Folglich besteht auf dem einschlägigen Gebiet der Technologie ein Bedarf für die Entwicklung einer Masseverbindungsstruktur, die den in der rotierenden Wellen erzeugten Wellenstrom an das Motorgehäuse leitet, um den Wellenstrom in der rotierenden Welle des Antriebsmotors zu verringern.
Die obigen Ausführungen dieses Abschnitts dienen nur dem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und können deshalb Informationen enthalten, die nicht Bestandteil des hierzulande dem Durchschnittsfachmann bereits bekannten Standes der Technik bilden.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Masseverbindungsstruktur für einen Antriebsmotor bereit, die einen Strompfad zum Übertragen eines in einer rotierenden Welle erzeugten Wellenstroms an ein Motorgehäuse sicherstellen kann.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt die Masseverbindungsstruktur des Antriebsmotors bereit, die einen Strompfad des Motorgehäuses und der rotierenden Welle bildet und enthalten kann: ein stromführendes Gehäuse, das am Motorgehäuse befestigt ist und mindestens einen Endabschnitt der rotierenden Welle aufnimmt; und ein leitfähiges stromführendes Medium, das in einem Innenraum des stromführenden Gehäuses angeordnet ist.
Das stromführende Gehäuse kann die rotierende Welle drehbar lagern und von einem Lager getrennt sein, das die rotierende Welle drehbar lagert und mit dem Motorgehäuse gekoppelt ist. Das stromführende Gehäuse kann einen Gehäusekörper enthalten, der ein Metallleiter ist. Das stromführende Gehäuse kann enthalten: einen Gehäusekörper mit einer offenen Oberfläche; und einen mit der offenen Oberfläche des Gehäusekörpers gekoppelten und mit diesem einen Innenraum bildenden Verschlussdeckel. Der Gehäusekörper kann einen am Motorgehäuse befestigten Metallleiter enthalten. Der Verschlussdeckel kann aus einem Kunststoffmaterial bestehen.
Der Verschlussdeckel kann einen aus einem Gummimaterial bestehenden Dichtabschnitt enthalten, der an einem mit dem Gehäusekörper gekoppelten Abschnitt ausgebildet ist, und einen mit dem Endabschnitt der rotierenden Welle gekoppelten Abschnitt. Das stromführende Medium kann ein stromführendes Füllmaterial in einem Innenraum des stromführenden Gehäuses enthalten. Insbesondere kann das stromführende Füllmaterial ein stromführendes Fluid oder ein stromführendes Pulver enthalten. Alternativ kann das stromführende Füllmaterial ein Gemisch aus einem stromführenden Fluid und einem stromführenden Pulver enthalten. Der Endabschnitt der im stromführenden Gehäuse aufgenommenen rotierenden Welle kann einen Außendurchmesser haben, der kleiner ist als ein Außendurchmesser des übrigen Abschnitts der rotierenden Welle.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Masseverbindungsstruktur des Antriebsmotors bereitstellen, wobei eine rotierenden Welle und ein Motorgehäuse elektrisch verbunden sind. Der Antriebsmotor kann einen an einer Innenseite des Motorgehäuse befestigten Stator, einen drehbar mit dem Motorgehäuse über die rotierende Welle gekoppelten Läufer, wobei ein Spalt zwischen dem Läufer und dem Stator vorgesehen ist, und ein am Motorgehäuse befestigtes Lager, das die rotierende Welle drehbar lagert, enthalten. Die Masseverbindungsstruktur kann enthalten: ein stromführendes Gehäuse, das am Motorgehäuse in einer Richtung befestigt ist, in der das stromführende Gehäuse zum Lager weist, und mindestens einen Endabschnitt der rotierenden Welle in einem Innenraum des stromführenden Gehäuses aufnimmt; und ein stromführendes Füllmaterial, das zum Führen eines elektrischen Stroms zum Motorgehäuse konfiguriert ist, der in der rotierenden Welle erzeugt wird, und in den Innenraum des stromführenden Gehäuses gefüllt ist.
Das stromführende Füllmaterial kann ein stromführendes Medium sein und Wasser oder ein Frostschutzmittel enthalten. Insbesondere kann das stromführende Füllmaterial ein stromführendes Pulver und mindestens entweder Graphit, Aluminium oder Kupfer enthalten. Alternativ kann das stromführende Füllmaterial ein Gemisch aus einem stromführenden Fluid und einem stromführenden Pulver enthalten. Das stromführende Gehäuse kann enthalten: einen Gehäusekörper mit einer offenen Oberfläche und einem Metallleiter; und einen mit der offenen Oberfläche des Gehäusekörpers gekoppelten und mit diesem einen Innenraum bildenden Verschlussdeckel.
Der Verschlussdeckel kann aus einem Kunststoffmaterial bestehen und kann eine Kopplungsöffnung zur Kopplung mit dem Endabschnitt der rotierenden Welle enthalten. Der Verschlussdeckel kann einen aus einem Gummimaterial bestehenden Dichtabschnitt enthalten, der an einem mit dem Gehäusekörper gekoppelten Abschnitt und der Kopplungsöffnung ausgebildet ist. Der Endabschnitt der in die Kopplungsöffnung eingesetzten rotierenden Welle kann einen kleineren Außendurchmesser haben als ein Außendurchmesser des übrigen Abschnitts der rotierenden Welle.
Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann verhindern, dass ein Entlademechanismus in einem Lager Erosion des Lagers verursacht (z. B. die elektrolytische Korrosionserosion des Lagers), indem der in der rotierenden Welle erzeugte Wellenstrom über das stromführende Gehäuse und das stromführende Füllmaterial zum Motorgehäuse geführt wird. Ferner werden die Effekte, die durch das Ausführungsbeispiel erlangt oder durch die vorliegende Erfindung vorhergesagt werden, direkt oder implizit in der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung offenbart. Das heißt, verschiedene Effekte, die in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung vorhergesagt werden, werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung erläutert.
Figurenliste
Obwohl die Zeichnungen in Zusammenhang mit für derzeit als praktikabel geltenden Ausführungsbeispielen beschrieben werden, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Zeichnungen beschränkt ist.

1 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Antriebsmotors, bei dem eine Masseverbindungsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
2A-2B sind Schnittansichten der Masseverbindungsstruktur des Antriebsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine perspektivische Ansicht der Masseverbindungsstruktur des Antriebsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4A-4B sind Ansichten eines stromführenden Gehäuses, das bei der Masseverbindungsstruktur des Antriebsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
5A-5C sind Ansichten eines Beispiels eines stromführenden Füllmaterials, das bei der Masseverbindungsstruktur des Antriebsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
6 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung der Funktionsweise der Masseverbindungsstruktur des Antriebsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „fahrzeugtechnisch“ oder andere ähnliche hierin verwendete Begriffe allgemein Kraftfahrzeuge betreffen, wie Personenkraftwagen, einschließlich Komfort-Geländewagen (sports utility vehicles; SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wassermotorfahrzeuge einschließlich verschiedene Boote und Schiffe, Luftfahrzeuge und dgl. und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (an der Steckdose aufladbar), Fahrzeuge mit Wasserstoffantrieb und andere Fahrzeuge für alternative Kraftstoffe (z. B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) umfasst. Wie hierin verwendet ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug mit zwei oder mehr Antriebsquellen, z. B. Fahrzeuge sowohl mit Benzin- als auch Elektroantrieb.
Obwohl das Ausführungsbeispiel so beschrieben wird, dass es eine Mehrzahl Einheiten zur Ausführung des beispielhaften Prozesses verwendet, versteht es sich, dass die beispielhaften Prozesse auch von einem oder der Mehrzahl Module ausgeführt werden können. Außerdem versteht es sich, dass sich der Begriff Steuerung/ Steuereinheit auf ein Hardware-Gerät bezieht, das einen Speicher und einen Prozessor enthält. Der Speicher ist zum Speichern der Module konfiguriert und der Prozessor ist speziell zum Ausführen der Module konfiguriert, um einen oder mehrere der später beschriebenen Prozesse auszuführen.
Die hierin verwendete Terminologie hat den Zweck, nur bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben und soll die Erfindung nicht einschränken. Wie hierin verwendet sollen die Singularformen „einer, eine, eines“ und „der, die, das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes angibt. Außerdem versteht es sich, dass der Begriff „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein angegebener Merkmale, ganzzahliger Größen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile angibt, aber das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzzahliger Größen, Schritte, Operationen, Elemente, Bauteile und/oder Gruppen derselben /oder derselben nicht ausschließt. Wie hierin verwendet enthält die Formulierung „und/oder“ sämtliche Kombinationen einer oder mehrerer der aufgeführten Positionen.
Sofern nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Zusammenhang offensichtlich, ist der Begriff „etwa, ca.“ wie hierin verwendet so zu verstehen, dass er sich auf Werte innerhalb des normalen Toleranzbereichs der Technik bezieht, z. B. auf zwei Standardabweichungen vom Mittelwert. „Etwa“ oder „ca.“ kann als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01 % des angegebenen Wertes verstanden werden. Sofern aus dem Zusammenhang nicht anderweitig klar hervorgeht, sind alle hierin enthaltenen numerischen Werte durch den Begriff „etwa, ca.“ modifiziert.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, ausführlicher beschrieben. Für den Fachmann dürfte es auf der Hand liegen, dass die beschriebenen Ausführungsbeispiele in vielfältiger unterschiedlicher Weise modifiziert werden können, ohne von Geist oder Gültigkeitsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Auf Abschnitte ohne Beziehung zur Beschreibung wird nicht eingegangen, um die vorliegende Erfindung explizit zu beschreiben, und identische Bezugszeichen werden für gleiche oder ähnliche Elemente in der gesamten Beschreibung verwendet. In den Zeichnungen sind Größe und Dicke jedes Elements zum besseren Verständnis und der einfacheren Beschreibung wegen nur ungefähr dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist deshalb nicht auf die Zeichnungen beschränkt, und die Dicken von Schichten, Filmen, Paneelen, Bereichen usw. sind der Deutlichkeit halber übertrieben angegeben.
Ferner werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung Bezeichnungen von Bestandteilen, die die gleiche Beziehung haben, in „den/die/das ersten/erste/ erste“, „den/die/das zweiten/zweite/zweite“ und dgl., eingeteilt, aber die vorliegende Erfindung ist in der folgenden Beschreibung nicht auf diese Reihenfolge beschränkt. In der Beschreibung beziehen sich die Begriffe „...einheit“, „...mittel“, „...teil“ oder „...element“, wie in der Beschreibung offenbart, auf eine Einheit eines Bestandteils, die mindestens eine der Funktionen oder Operationen ausführt.
1 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Antriebsmotors, bei dem eine Masseverbindungsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Wie in 1 dargestellt kann die Masseverbindungsstruktur 100 des Antriebsmotors 1 bei einem Antriebsmotor eines rein umweltfreundlichen Fahrzeugs wie ein Elektrofahrzeug oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug eingesetzt werden.
Die Masseverbindungsstruktur 100 des Antriebsmotors 1 kann bei einem Antriebsmotor kleiner und mittlerer Größe eines Hybrid-Fahrzeugs (z. B. eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV) oder eines Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugs (PHEV)) verwendet werden, das die Antriebskraft eines Verbrennungsmotors und elektrische Energie nutzt. Der Antriebsmotor 1 kann z. B. einen Dauermagnet-Synchronmotor (PMSM) oder einen Synchronmotor mit gewickeltem Läufer (WRSM) enthalten. Allerdings versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf den Antriebsmotor des umweltfreundlichen Fahrzeugs beschränkt ist, und die technische Idee der vorliegenden Erfindung kann bei einem Antriebsmotor in verschiedenen industriellen Bereichen verwirklicht werden.
Der Antriebsmotor 1 kann insbesondere einen an einer Innenseite eines Motorgehäuses 3 befestigten Stator 2 und einen Läufer 6 enthalten, der zur Drehung um eine rotierende Welle 5, bei der es sich um eine Antriebswelle handelt, konfiguriert ist. Zwischen dem Stator und dem Läufer kann ein Spalt angeordnet sein. Der Antriebsmotor 1 kann z. B. ein Synchronmotortyp mit Innenläufer sein, bei dem der Läufer 6 im Innern des Stators 2 angeordnet ist. Eine Statorspule 4 kann um den Stator 2 gewickelt sein, und die rotierende Welle 5 kann über ein Lager 7 drehbar mit dem Motorgehäuse 3 gekoppelt sein. Die Masseverbindungsstruktur 100 des Antriebsmotors kann die rotierende Welle 5 und das Motorgehäuse 3 elektrisch verbinden. Die Masseverbindungsstruktur 100 des Antriebsmotors kann einen in der rotierenden Welle 5 erzeugten Wellenstrom an das Motorgehäuse 3 leiten und eine Erosion des Lagers aufgrund eines Entlademechanismus zwischen der rotierenden Welle 5, dem Lager 7 und dem Motorgehäuse 3 verhindern.
Die 2A bis 2B sind Schnittansichten der Masseverbindungsstruktur des Antriebsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Masseverbindungsstruktur des Antriebsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in den 1 bis 3 dargestellt kann die Masseverbindungsstruktur 100 des Antriebsmotors ein stromführendes Gehäuse 10 und ein stromführendes Medium 50 enthalten, die einen Strompfad (z. B. einen stromführenden Pfad) zwischen dem Motorgehäuse 3 und der rotierenden Welle 5 bilden.
Das stromführende Gehäuse 10 kann aus einem leitfähigen Metallmaterial bestehen. Insbesondere kann das stromführende Gehäuse 10 am Motorgehäuse 3 mit Presssitz getrennt vom Lager 7, dass mit dem Motorgehäuse 3 gekoppelt ist, befestigt sein. Das stromführende Gehäuse 10 kann am Motorgehäuse 3 in einer Richtung befestigt sein, in der das stromführende Gehäuse zum Lager 7 weist. Außerdem kann das stromführende Gehäuse 10 einen im Wesentlichen geschlossenen Innenraum bilden. Das stromführende Gehäuse 10 kann mindestens einen Endabschnitt der rotierenden Welle 5 im Innenraum enthalten. Mit anderen Worten, das stromführende Gehäuse 10 kann den Endabschnitt der rotierenden Welle 5 lagern und den Endabschnitt im Innenraum aufnehmen. Der Endabschnitt der rotierenden Welle 5 kann in das stromführende Gehäuse 10 durch eine Seite des stromführenden Gehäuses hindurch aufgenommen sein.
Wie in 1 dargestellt kann das stromführende Gehäuse 10 an nur einer Seite des Motorgehäuses 3 angebaut sein, um den Endabschnitt der rotierenden Welle 5 aufzunehmen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und das stromführende Gehäuse 10 kann an beiden Seiten des Motorgehäuses 3 angebaut sein, um beide Endabschnitte der rotierenden Welle 5 aufzunehmen.
Die 4A bis 4B sind Ansichten eines stromführenden Gehäuses, das bei der Masseverbindungsstruktur des Antriebsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Wie in 3 und in den 4A bis 4B dargestellt ist, kann das stromführende Gehäuse 10 einen Gehäusekörper 11 und einen Verschlussdeckel 15 enthalten, die miteinander in Eingriff gebracht werden können.
Eine Oberfläche des Gehäusekörpers 11 kann offen sein, und der Gehäusekörper kann rechteckig ausgebildet sein, wie in den 4A bis 4B gezeigt ist. Wahlweise kann der Gehäusekörper 11 kreisförmig sein. Der Gehäusekörper 11 kann einen am Motorgehäuse 3 befestigten Metallleiter enthalten. Der Verschlussdeckel 15 kann ein offenes Ende (z. B. eine offene Oberfläche) des Gehäusekörpers 11 verschließen und mit dem offenen Ende des Gehäusekörpers 11 gekoppelt sein, um einen abgedichteten Raum im Innern des Verschlussdeckels zu bilden.
Der Verschlussdeckel 15 kann aus einem Kunststoffmaterial bestehen und eine Kopplungsöffnung 17 für den Eingriff mit einem Endabschnitt der rotierenden Welle 5 ausbilden. Insbesondere kann der Verschlussdeckel 15 einen Dichtabschnitt 19 aus einem Gummimaterial enthalten. Am Verschlussdeckel 15 kann ein Abschnitt ausgebildet sein, der mit dem Gehäusekörper 11 in Eingriff kommt, und ein Abschnitt, der mit dem Endabschnitt der rotierenden Welle 5 in Eingriff kommt. Mit anderen Worten, ein erster Abschnitt des Verschlussdeckels 15 kann mit dem Gehäusekörper 11 und ein zweiter Abschnitt des Verschlussdeckels mit dem Endabschnitt der rotierenden Welle 5 in Eingriff kommen. Der Dichtabschnitt 19 kann an einem Randabschnitt des Verschlussdeckels 15 ausgebildet sein, der mit dem Gehäusekörper 11 in Eingriff kommt, und an einer Innenumfangsfläche der Kopplungsöffnung 17 ausgebildet sein. Der Dichtabschnitt 19 kann einen Kopplungsabschnitt zwischen dem Gehäusekörper 11 und dem Verschlussdeckel 15 und einen Abschnitt zwischen dem Endabschnitt der rotierenden Welle 5 und der Kopplungsöffnung 17 abdichten.
Wie in 2A dargestellt kann das stromführende Gehäuse 10 in einem Innenraum den Endabschnitt der rotierenden Welle 5 aufnehmen, der den gleichen Außendurchmesser hat wie die Öffnung durch die Kopplungsöffnung 17 des Verschlussdeckels 15. Wie in 2B dargestellt kann das stromführende Gehäuse 10 den Endabschnitt der rotierenden Welle 5 aufnehmen, dessen Außendurchmesser kleiner ist als ein Außendurchmesser des übrigen Abschnitts der rotierenden Welle 5 durch die Kopplungsöffnung 17 des Verschlussdeckels 15. Mit anderen Worten kann gemäß 2B der Abschnitt der rotierenden Welle 5, der im stromführenden Gehäuse 20 aufgenommen ist, einen kleineren Außendurchmesser haben als der Außendurchmesser des Abschnitts der rotierenden Welle 5, der nicht im stromführende Gehäuse 20 aufgenommen ist. Der im Innenraum des stromführenden Gehäuses 10 aufgenommene Endabschnitt der rotierenden Welle 5 kann einen kleineren Außendurchmesser haben als der Außendurchmesser des außerhalb des stromführenden Gehäuses 10 angeordneten Abschnitts, um einen Rotationsverlust des Antriebsmotors durch Minimieren der Reibung zwischen dem Endabschnitt der rotierenden Welle und dem Verschlussdeckel 15 zu verringern.
Wie in den 2A bis 2B dargestellt kann das stromführende Medium 50 in einem Innenraum des stromführenden Gehäuses 10 vorgesehen sein. Das stromführende Medium 50 kann die rotierende Welle 5, das stromführende Gehäuse 10 und das Motorgehäuse 3 elektrisch verbinden, um einen Strompfad für den Transport des Wellenstroms zu bilden. Das stromführende Medium 50 kann ein leitfähiges Medium zum Leiten des in der rotierenden Welle 5 erzeugten Wellenstroms an das Motorgehäuse 3 sein und ein in einen Innenraum des stromführenden Gehäuses 10 gefülltes stromführendes Füllmaterial 51 enthalten.
Die 5A bis 5C sind Ansichten eines Beispiels eines stromführenden Füllmaterials, das bei der Masseverbindungsstruktur des Antriebsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Wie in 5A dargestellt kann das stromführende Füllmaterial 51 ein in den Innenraum des stromführenden Gehäuses 10 gefülltes stromführendes Fluid 53 enthalten. Das stromführende Fluid 53 kann z. B. Wasser sein, das einen elektrischen Strom leiten kann, oder ein Fluid wie ein Frostschutzmittel, das den tiefen Temperaturen standhalten kann.
Wie in 5B dargestellt kann das stromführende Füllmaterial 51 ein in den Innenraum des stromführenden Gehäuses 10 gefülltes stromführendes Pulver 55 enthalten. Das stromführende Pulver 55 kann z. B. ein Pulver aus Graphit, Aluminium oder Kupfer mit einer relativ hohen Leitfähigkeit enthalten. Das stromführende Pulver 55 kann jedes der Materialien enthalten und ein Pulver enthalten, das mit anderen Materialien gemischt ist. Wie in 5C dargestellt kann das stromführende Füllmaterial 51 ein Gemisch aus dem stromführenden Fluid 53 und dem stromführenden Pulver 55 enthalten.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Masseverbindungsstruktur 100 des Antriebsmotors anhand der beiliegenden Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. 6 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung der Funktionsweise der Masseverbindungsstruktur des Antriebsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wenn wie in 6 dargestellt ist, ein zum Antreiben des Antriebsmotors 1 konfigurierter Inverter eine hochschnelle Schaltsteuerung ausführt, kann eine harmonische Rauschspannung erzeugt werden. Die harmonische Rauschspannung kann eine Spannung über die Welle 5 des Läufers 6 mittels eines parasitären Kondensators zwischen dem Stator 30 und dem Läufer 6 induzieren, so dass in der Welle 5 der Wellenstrom erzeugt wird.
Die Masseverbindungsstruktur 100 kann durch Aufnehmen des Endabschnitts der rotierenden Welle 5 in einem abgedichteten Innenraum des stromführenden Gehäuses 10 und durch Einfüllen des stromführenden Füllmaterials 51 in das stromführende Gehäuse 10 ausgebildet werden. Ein Strompfad kann zur elektrischen Verbindung der rotierenden Welle 5, des stromführenden Gehäuses 10 und des Motorgehäuses 3 mittels des stromführenden Füllmaterials 51 gebildet werden. Deshalb kann der in der rotierenden Welle 5 erzeugte Wellenstrom durch das stromführende Gehäuse 10 und das stromführende Füllmaterial 51 an das Motorgehäuse 3 geleitet werden. Folglich verhindert das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen abnormalen Strom aufgrund des Entlademechanismus im Lager 7.
Da in der verwandten Technik ein Strompfad zur elektrischen Verbindung einer rotierenden Welle und eines Motorgehäuses nicht sichergestellt ist, kann ein Entladephänomen auftreten, bei dem ein elektrischer Funke in einem Lager erzeugt wird, das sich der rotierenden Welle und dem Motorgehäuse am nächsten befindet, wodurch eine Erosion des Lagers verursacht wird. Da jedoch gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Strompfad für die rotierende Welle 5 und das Motorgehäuse 3 durch die Masseverbindungsstruktur 100 sichergestellt ist, kann die durch eine Potentialdifferenz zwischen der Lagerkugel und dem Innen- und Außenlaufring des Lagers verursachte Erosion des Lagers 7 verhindert werden.
Obwohl diese Erfindung in Zusammenhang mit für derzeit als exemplarisch geltenden Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen innerhalb von Geist und Gültigkeitsbereich der beigefügten Ansprüche abdecken soll.
Bezugszeichenliste

1:: Antriebsmotor
2:: Stator
3:: Motorgehäuse
4:: Statorspule
5:: rotierende Welle
6:: Läufer
7:: Lager
10:: stromführendes Gehäuse
11:: Gehäusekörper
15:: Verschlussdeckel
17:: Kopplungsöffnung
19:: Dichtabschnitt
50:: stromführendes Medium
51:: stromführendes Füllmaterial
53:: stromführendes Fluid
55:: stromführendes Pulver
100:: Massenverbindungsstruktur

Claims

Masseverbindungsstruktur eines Antriebsmotors, die einen Strompfad eines Motorgehäuses und einer rotierenden Welle bildet, aufweisend: ein stromführendes Gehäuse, das am Motorgehäuse befestigt ist und mindestens einen Endabschnitt der rotierenden Welle aufnimmt; und ein leitfähiges stromführendes Medium, das in einem Innenraum des stromführenden Gehäuses enthalten ist.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das stromführende Gehäuse die rotierende Welle drehbar lagert und von einem Lager getrennt ist, das die rotierende Welle drehbar lagert und mit dem Motorgehäuse gekoppelt ist.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das stromführende Gehäuse einen Gehäusekörper enthält, der ein Metallleiter ist.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das stromführende Gehäuse enthält: einen Gehäusekörper mit einer offenen Oberfläche; und einen mit der offenen Oberfläche des Gehäusekörpers gekoppelten und einen Innenraum bildenden Verschlussdeckel.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 4, wobei der Gehäusekörper einen am Motorgehäuse befestigten Metallleiter enthält, und wobei der Verschlussdeckel aus einem Kunststoffmaterial besteht.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 4, wobei der Verschlussdeckel einen Dichtabschnitt aus einem Gummimaterial enthält und mit einem ersten Abschnitt ausgebildet ist, der mit dem Gehäusekörper gekoppelt ist, und mit einem zweiten Abschnitt, der mit dem Endabschnitt der rotierenden Welle gekoppelt ist.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das stromführende Medium ein stromführendes Füllmaterial enthält, das in einen Innenraum des stromführenden Gehäuses gefüllt ist.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 7, wobei das stromführende Füllmaterial ein stromführendes Fluid enthält.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 7, wobei das stromführende Füllmaterial ein stromführendes Pulver enthält.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 7, wobei das stromführende Füllmaterial ein Gemisch aus einem stromführenden Fluid und einem stromführenden Pulver enthält.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei der Endabschnitt der im stromführenden Gehäuse aufgenommenen rotierenden Welle einen kleineren Außendurchmesser hat als ein Außendurchmesser eines Abschnitts der rotierenden Welle, der außerhalb des stromführenden Gehäuses angeordnet ist.
Masseverbindungsstruktur eines Antriebsmotors, die eine rotierende Welle und ein Motorgehäuse elektrisch verbindet, wobei der Antriebsmotor einen an einer Innenseite des Motorgehäuse befestigten Stator, einen drehbar mit dem Motorgehäuse über die rotierende Welle gekoppelten Läufer enthält, wobei ein Spalt zwischen dem Läufer und dem Stator vorgesehen ist, und ein am Motorgehäuse befestigtes Lager, das die rotierende Welle drehbar lagert, wobei die Masseverbindungsstruktur aufweist: ein stromführendes Gehäuse, das am Motorgehäuse in einer Richtung befestigt ist, in der das stromführende Gehäuse zum Lager weist, und mindestens einen Endabschnitt der rotierenden Welle in einem Innenraum des stromführenden Gehäuses aufnimmt; und ein stromführendes Füllmaterial, das zum Führen eines in der rotierenden Welle erzeugten elektrischen Stroms zum Motorgehäuse konfiguriert ist, und in den Innenraum des stromführenden Gehäuses gefüllt ist.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 11, wobei das stromführende Füllmaterial ein stromführendes Medium ist und Wasser oder ein Frostschutzmittel enthält.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 11, wobei das stromführende Füllmaterial ein stromführendes Pulver enthält und mindestens Graphit, Aluminium und/oder Kupfer enthält.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 11, wobei das stromführende Füllmaterial ein Gemisch aus einem stromführenden Fluid und einem stromführenden Pulver enthält.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 11, wobei das stromführende Gehäuse enthält: einen Gehäusekörper mit einer offenen Oberfläche und einem Metallleiter; und einen mit der offenen Oberfläche des Gehäusekörpers gekoppelten Verschlussdeckel, der einen Innenraum bildet.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 16, wobei der Verschlussdeckel aus einem Kunststoffmaterial besteht und eine Kopplungsöffnung zur Kopplung mit dem Endabschnitt der rotierenden Welle enthält.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 17, wobei der Verschlussdeckel einen Dichtabschnitt enthält, der aus einem Gummimaterial besteht, und an einem mit dem Gehäusekörper gekoppelten Abschnitt und der Kopplungsöffnung ausgebildet ist.
Masseverbindungsstruktur nach Anspruch 17, wobei der Endabschnitt der in die Kopplungsöffnung eingesetzten rotierenden Welle einen kleineren Außendurchmesser hat als ein Außendurchmesser eines Abschnitts der rotierenden Welle, der außerhalb des stromführenden Gehäuses angeordnet ist.