CN110168873B - 在热沉和支承件之间设置有电绝缘体的旋转电机 - Google Patents
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Abstract
本发明主要涉及一种旋转电机(10)，特别是用于机动车辆，包括：‑用于控制所述旋转电机的电控制模块(40)；‑与所述电控制模块(40)相关的热沉(44)；‑支承件(17)，其布置成支撑旋转地支撑旋转电机的轴的滚动轴承，其特征在于，所述旋转电机包括介于所述支承件(17)和热沉(44)之间的电绝缘体(101)，所述电绝缘体(101)布置成使热沉(44)相对于支承件(17)电绝缘。
Description
技术领域
本发明涉及一种在热沉和支承件之间设置有电绝缘体的旋转电机。本发明具有特别有利但非排他性的应用，具有联接到诸如变速箱减速器的元件的高功率可逆电机，其可以在交流发电机模式和电动机模式下操作。
背景技术
以已知的方式，旋转电机包括定子和与轴一体的转子。定子装配在壳体中，该壳体配置成通过滚子轴承使轴在支承件上旋转。
转子包括由一叠金属板片形成的主体，这些金属板片借助于适当的固定系统以一组的形式保持。转子包括极，其例如由容纳在设置于转子的磁性块中的腔中的永磁体形成。可替代地，在所谓的“突出”极结构中，极由缠绕在转子臂上的线圈形成。
此外，定子包括由一叠形成冠部的薄金属板构成的主体，其内面设置有朝向内部敞开的凹口，以便接收相绕组。相绕组例如由覆盖有瓷漆的连续导线获得，或者由通过焊接彼此连接的销的形式的导电元件获得。这些绕组是多相绕组，它们以星形或三角形的形式连接，其输出端连接到电控制模块。
在某些类型的机动车辆牵引系中，所述牵引系确保机械动力从热力发动机传递到车辆的车轮，高功率可逆旋转电机联接到车辆的变速箱。然后，电机可以在交流发电机模式下操作，特别是为了向电池和车辆的车载网络提供能量，并且可以在电动机模式下操作，不仅是为了确保启动热力发动机，而且还单独地或与热力发动机结合地参与车辆的牵引。
在某些配置中，可能存在对控制电子器件和定子的电接地电位进行控制的问题。事实上，在给定电压(例如约12V)下操作的控制电子器件的接地电位可被在较高电压(例如约48V)下操作的电机的定子的接地电位扰乱。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种特别是用于机动车辆的旋转电机来有效地消除该缺点，包括：
-用于旋转电机的电控制模块；
-与电控制模块相关的热沉；
-支承件，其设计成支撑使旋转电机的轴旋转的滚子轴承，
其特征在于，所述旋转电机包括轴向介于支承件和热沉之间的电绝缘体，所述电绝缘体设计成使热沉相对于支承件电绝缘。
因此，本发明使得可以确保电控制模块和电机的有源部件之间的电绝缘，有源部件不具有相同的电接地电位。
根据一实施例，电绝缘体由扁平密封件构成。
根据一实施例，电绝缘体覆盖热沉和支承件之间的接触表面的至少80％。
根据一实施例，电绝缘体遵循热沉的外周。这使得可以使热沉和支承件之间的所有接触表面绝缘。
根据一实施例，所述旋转电机包括冷却室，该冷却室设计成允许冷却液的流通以冷却热沉。
根据一实施例，冷却室设置在热沉内。
根据一实施例，冷却室由热沉的轴向端面和面向电绝缘体的面限定。因此，绝缘体也形成冷却室的密封件。这也使得可以在冷却室设置在热沉内的情况下通过消除冷却室的壁来减小电机的轴向尺寸。
根据一实施例，电绝缘体包括围绕通道的通孔，该通道设计成用于使液体从冷却室通向电机的内部，或者通向第二冷却室以冷却定子。
根据一实施例，冷却室包括至少一个开口，以允许在旋转电机的内容积部的内部中的冷却液体通过。因此，这使得可以改善冷却性能，同时允许通过设置在冷却室中的开口直接润湿有源部件。
根据一实施例，开口通向喷嘴，该喷嘴带间隙地装配在轴中的孔的端部中，该轴设置有用于润湿定子的孔。
根据一实施例，冷却室包括多个开口，所述多个开口与定子的轴向端面相对地敞开，用于冷却定子的绕组。
轴可包括肋状端部。这使得可以通过调整套管的类型使电机的机械连接接口适应外部元件(小齿轮或带)，该套管包括设置在内周中的肋，用于与轴的肋状端部配合。实际上，该套管可在其外周上包括齿，用于与小齿轮或皮带轮接合，以与相应的带配合。套管配置的选择取决于应用，特别是取决于机器配合的元件的配置。
附图说明
通过阅读以下描述并检查伴随它的附图，将更好地理解本发明。这些图纯粹是为了说明而提供的，且不以任何方式限制本发明。
图1是根据本发明的旋转电机的透视图；
图2是联接到减速器的根据本发明的旋转电机的纵向剖视图；
图3是示出根据本发明的旋转电机的定子和互连器的透视图；
图4是根据本发明的旋转电机的后部的透视图；
图5是根据本发明的旋转电机的后部的纵向剖视图；
图6a至6c是示出根据本发明的密封件的装配步骤的透视图；
图7a和7b是示出本发明实施例的热沉的透视图，其中示出为透明的冷却室具有至少一个用于朝向旋转电机的内容积部的液体的开口。
具体实施方式
相同、相似或类似的元件在各个图中保持相同的附图标记。在下文的描述中，考虑从前到后的取向，在图2中是从左到右的定向。因此，“前”元件是指位于电机的轴的肋状端部73侧的元件，而“后”元件是指位于相对侧即在电控制模块40侧的元件。
图1和图2示出了旋转电机10，其包括多相定子11，多相定子11围绕装配在轴13上的转子12，轴13的轴线X对应于电机的轴线。定子11围绕转子12，在定子11的内周和转子12的外周之间存在空气间隙。定子11装配在壳体15中，壳体15设置有前支承件16和后支承件17。
该电机10设计成联接到图2所示的变速箱减速器20。该机器可以在交流发电机模式下操作，特别是为了向电池和车辆的车载网络提供能量，以及在电动机模式下操作，不仅为了确保启动车辆的热力发动机，而且还单独地或与热力发动机结合地参与车辆的牵引。电机的功率可以例如在15kW和50kW的范围内。
更具体地，转子12包括呈一组金属板形式的主体22。永磁体23被植入主体22中的腔中。根据应用和电机所需的功率，磁体23可以由稀土或铁氧体制成。此外，转子12包括两个凸缘26，每个抵靠着转子12的轴向端面放置。这些凸缘26确保磁体23的轴向保持，并且还用于平衡转子12。
此外，定子11包括由一组金属板构成的主体27以及绕组28。主体27由一叠金属板片形成，这些金属板片通过适当的固定系统保持成一组形式。
图3中所示的定子主体27设置有齿30，齿30从环形轭31的内周延伸，并且成对地限定凹口32，用于装配定子11的绕组28。因此，两个连续的凹口32被齿30分开。凹口32轴向地敞开到轴向端面中，并且径向地朝向定子主体27的内部。
绕组28包括一系列相绕组33，其穿过凹口32并形成在定子主体27的两侧突出延伸的凸起36。在这种情况下，相绕组33由销的形式的导电元件获得，这些销例如通过焊接相互连接。这些绕组33例如是以星形连接的双三相绕组。
为此，相绕组33的一端通过中性棒38连接到中性点，确保不同相绕组33的中性点之间的连接。这些绕组33的另一端37(称为相输出端)设计成通过互连器41连接到电控制模块40。
如图4中可见，电控制模块40包括热沉44，在该热沉44上特别地固定有功率模块45，例如通过螺纹。这些功率模块45以已知的方式包含开关，其例如是MOS型晶体管的形式，因此可以确保在电动机模式或交流发电机模式下控制旋转电机10。电控制模块40经由热沉44装配成抵靠着后支承件17的横向壁46的后表面放置。
为此，如图3所示，互连器41(其在这种情况下具有全局环形形式)包括设计成连接到相输出端37的端子48以及设计成电连接到功率模块45的凸耳50的连接端子49。因此，互连器41使得可以建立相输出端37和功率模块45的凸耳50(其相对于相输出端37成角度地偏移)之间的对应关系。
为此，端子48通过轨道52(参见图5)电连接到连接端子49，在轨道52上包覆有由绝缘材料(比如塑料)制成的主体53。由其获得连接端子49的包覆成型部件54相对于互连器41的环形部分轴向突出延伸。
互连器41借助于插入件57固定在后支承件17的横向壁46的前表面上，插入件57设计成接收相应的固定单元，例如螺钉。因此，互连器41定位成与定子主体11间隔开，这极大地限制了其发热。
另外，为了允许互连器41的端子49定位成面向功率模块45的凸耳50，后支承件17包括设置在其横向壁46中的开口61，用于连接端子49的通过，如图5所示。这些开口61定位成面向设置在电控制模块40的热沉44中的相应开口63。
如图2中可见，电机10配置成使得轴13的肋状端部73与具有相应形式的套管75的肋状内周74接合。因此，这使得可以将轴13旋转连接到套管75。套管75还可包括设置在其外周上的螺旋齿76，其设计成与减速器20的相应小齿轮的齿配合。
为了确保轴13相对于前支承件16的旋转装配，滚子轴承77径向介于电机10的轴13和从前支承件16的横向壁88获得的突出鼻部85的内周之间。滚子轴承77例如可以是滚珠轴承或滚针轴承。而且，如图2所示，后滚子轴承103装配在后支承件17的相应的容纳部104中。
另外，如图5所示，电绝缘体101轴向介于后支承件17和热沉44之间。该电绝缘体101设计成使热沉44相对于支承件17电绝缘。如图6b所示，电绝缘体101由扁平密封件构成，该扁平密封件覆盖热沉44和支承件之间的接触表面的至少80％。优选地，电绝缘体101在与支承件17的接口处遵循热沉44的外周。
如图6a至6c所示，一旦扁平密封件101装配成抵靠着支承件17的横向支承件46的后表面放置，热沉44就固定在后支承件17上，以便形成室112。这两个元件之间的该固定可以通过固定单元比如螺钉来实现，其穿过从热沉44径向延伸的穿孔耳状物102，并且设计成与设置在后支承件17(参见图6a)的外周中的相应螺纹孔107配合。
热沉44可包括从其横向壁获得的井108，电控制模块的电容器装配在该井108中，如图6c所示。热沉44还包括孔110，用于固定电控制模块40的部件，特别是功率部件。
另外，如图5中特别可见，提供冷却室112，以允许冷却液体(比如基于水或油的液体)的流通，用于冷却热沉44。室112通过设置在热沉44中的输入端111供应冷却液体。冷却室112由设置在热沉44的中空区域中的热沉44的轴向端面和电绝缘体101的面向热沉44的轴向端面的面限定。因此，绝缘体101也形成用于冷却室的密封件。
电绝缘体101包括图6b中所示的通孔113，通孔113围绕通道115，通道115设置用于使液体从冷却室112通向第二冷却室114以冷却定子11。为此，通道115首先通向散热器44的室112，然后通向由前支承件16和后支承件17限定的室114。
更具体地，如图2所示，冷却室114由前支承件16的侧壁125的外周和后支承件17的侧壁117的内周限定。该冷却室114在其轴向端部通过O形环类型的两个密封件128封闭。定子11装配在前支承件16内，以便在定子主体11的外周与前支承件16的侧壁的内周之间建立紧密接触。
通道115设置在后支承件17的侧壁117中，即限定通道115的壁与后支承件17的侧壁117成一体。通道115例如可以通过模制或者通过加工后支承件17的侧壁117而获得。
液体在围绕定子11延伸的室114中流通以便使其围绕约360°冷却之后，通过图1和图6a-6c中所示的液体输出端121排出。
作为变型，如图7a和7b所示，室112可以集成在热沉44中，即室112可以在热沉44的模制或加工期间产生，以便在热沉44的内部限定中空容积部。因此，室112由热沉44的内表面限定。
冷却室112还可包括至少一个开口116，以允许在由支承件16和17限定的电机的内容积部的内部中的冷却液体的通过。因此，这使得可以通过允许经由设置在冷却室中的开口直接润湿有源部件而改善冷却性能。
在图7a的实施例中，开口116通向喷嘴118，喷嘴118带间隙地装配在轴13中的孔的端部中。轴13设置有用于润湿定子11的孔。密封件101因此具有用于喷嘴118通过的相应开口。喷嘴118可以与热沉44成一体，或者被添加成固定在热沉44上。
在图7b的实施例中，冷却室112包括多个开口116，其与定子11的轴向端面相对地敞开以冷却绕组28。
为了确保电机10的密封，图1和2中所示的密封件131由鼻部85的外周支撑，以防止颗粒或液体经由滚子轴承77渗入电机。该密封件131径向设置在鼻部85的外周与设置在减速器20的壳体98中的相应容纳部123的内周之间。
此外，例如三唇型的密封件135也可以径向地定位在套管75的外周和限定用于套管75通过的开口的壳体98的面之间，如图2所示。密封件135轴向地定位在确保套管75相对于减速器20的壳体98旋转引导的滚子轴承136与旋转电机10的前滚子轴承77之间。
应当理解，前面的描述纯粹是作为示例提供的，并不限制本发明的领域，通过用任何其他等同物替换不同的元件不偏离本发明的范围。
另外，本发明的不同特征、变型和/或实施例可以根据不同组合而彼此相关，只要它们不是不相容的或相互排斥的。
Claims (9)
1.一种旋转电机(10)，包括：
-用于所述旋转电机的电控制模块(40)；
-与所述电控制模块(40)相关的热沉(44)；
-支承件(17)，其设计成支撑使旋转电机的轴(13)旋转的滚子轴承(103)，
其特征在于，所述旋转电机(10)包括轴向介于所述支承件(17)和热沉(44)之间的电绝缘体(101)，所述电绝缘体(101)设计成使热沉(44)相对于支承件(17)电绝缘；
其中，所述旋转电机包括冷却室(112)，所述冷却室(112)设计成允许冷却液的流通以冷却所述热沉(44)，且所述冷却室(112)由所述热沉(44)的轴向端面和所述电绝缘体(101)的面向所述热沉的轴向端面的面限定。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述电绝缘体(101)由扁平密封件构成。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述电绝缘体(101)覆盖所述热沉(44)和支承件(17)之间的接触表面的至少80％。
4.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述电绝缘体(101)遵循所述热沉(44)的外周。
5.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述冷却室(112)称为第一冷却室(112)，所述电绝缘体(101)包括围绕通道(115)的通孔(113)，所述通道(115)设计成用于使液体从所述第一冷却室(112)通向所述电机的内部，或通向第二冷却室(114)以冷却定子(11)。
6.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，所述第一冷却室(112)包括至少一个开口(116)，以允许在所述旋转电机(10)的内容积部的内部中的冷却液体通过。
7.根据权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，所述开口(116)通向喷嘴(118)，所述喷嘴(118)带间隙地装配在所述轴(13)中的孔的端部中，所述轴(13)设置有用于润湿所述定子(11)的孔。
8.根据权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，所述第一冷却室(112)包括多个开口(112)，所述多个开口(112)与定子(11)的轴向端面相对地敞开，用于冷却所述定子(11)的绕组(28)。
9.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，所述旋转电机用于机动车辆。
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