专利名称：用于电机的中间罩轴承支架的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及电子整流电机，更具体地说，涉及一种用于电机的中间罩轴承支架。
背景技术：
已知的电子整流电机具有相联合的多级绕组部件和磁性部件以产生相对旋转。该多级绕组部件的各级绕组具有预设的通电次序，包括至少一级绕组不通电，在该绕组中产生感应的反电动势。当随着时间推移累计至预定值时，上述感应反电动势显示，这时多级绕组部件与磁性部件之间的相对角位置适于下一绕组级的相继转换。
电子整流电机的电子线路通常包括一电源电路、一调节电路以及一控制电路。所述电源电路具有固体的开关器件，用于转换供给电子整流电机的电能以使电机通电。所述调节电路包括各种固体元件，用于保持供给电子整流电机的电能基本不变。所述控制电路，有时也称之为控制单元，具有多个固体元件，用于控制上述开关器件的电导率。
用于电子整流电机的某些固体元件，譬如晶体管，需要相对较大以承受必须流经于其的电流。大的晶体管会产生相当多的热量，这些热量应该被耗散以保持晶体管功能正常。本领域众所周知地，为促进热量耗散，可以将电子整流电机的电子线路连接于散热器并布置在电机端罩的外壁或表面附近。然而，由于需要另外的隔离件来保护电子线路，这样增加了成本。此外维修此类电机时也增加了复杂性，因为端罩的拆除通常意味着此类电机的绕组及旋转轴与电机机壳不再保持定位。
发明内容
一方面，本发明提供一种电机。该电机包括一电机机壳；一电机轴承组件，该组件被设定为处于所述电机机壳内并具有一根轴从其延伸；以及一电机控制单元，该控制单元的一部分被设定为处于所述电机机壳内。所述电机还包括一中间罩和一轴承。所述中间罩被设定为处于所述电机机壳内位于所述电机控制单元与所述电机轴承组件之间，并与所述轴相接合。所述轴承被设定为处于所述中间罩内并提供所述轴与所述中间罩之间至少一部分的接合。
另一方面，本发明提供一种组装电机的方法，其中所述电机包括一电机机壳、一电机轴承组件、一轴承、一中间罩以及一电机控制单元。该方法包括在所述电机机壳的内圆周上形成多个罩定位缺口；将所述电机轴承组件插入所述电机机壳；将所述轴承插入所述中间罩中的轴承孔；将所述中间罩插入所述电机机壳，所述轴承接合所述电机轴承组件的轴，所述中间罩的机壳接合构件处在所述罩定位缺口上；以及将所述电机控制单元的一部分插入所述电机机壳，所述中间罩处于所述电机轴承组件与所述电机控制单元之间。
另一方面，本发明提供一种用于电机的中间罩。该中间罩包括一圆形中间部分，该中间部分被设定为接合所述电机的轴；多个从所述中间部分向外延伸的腿部，每个腿部具有与所述中间部分相对向的一端部；以及一机壳接合构件，该构件处于所述腿部的各个端部。
另一方面，本发明提供一种电机，该电机包括一电机机壳、一电机轴承组件、一中间罩以及一轴承。所述电机轴承组件被设定为处于所述电机机壳内并具有一根轴从其延伸。所述中间罩被设定为处于所述电机机壳内并毗邻所述电机轴承组件。所述中间罩还被设定为与所述轴相接合，且其布置为其它电机元件的插入在所述电机机壳内提供了一个空间。所述轴承被设定为处于所述中间罩内。
图1是包括一中间罩的电子整流电机(ECM)的分解端视图。
图2显示了从电机机壳拆除的中间罩。
图3是图2中所示中间罩的电机轴接合侧的平面图。
图4是电机机壳的平面图，显示图2中所示中间罩接合于机壳内。
图5是显示图1中所示电机机壳，电机控制单元一端的视图。
图6是显示图1中所示电机机壳，电机绕组部件一端的视图。
图7是电机控制单元的元件侧的透视图。
图8是图7中所示电机控制单元的另一透视图，显示其与一散热器相连。
图9是电机控制单元的底盘的端视图，该底盘具有一范例性电路板并有元件装配其上。
具体实施例方式
图1是电子整流电机100的分解端视图。电机100包括一电机机壳102以及一电机控制单元104，该控制单元被设定为与电机机壳102相连接。电机控制单元104的底盘105用作电机100的一个端罩106。电机机壳102还包括一切口108，该切口与形成于底盘105中的散热器109相接合，这一点会在下文进一步说明。虽然电机控制单元104包括底盘105，电机100被设定为电机机壳102基本上提供电机控制单元104所有的外壳。在电机机壳102内部是电机100的绕组110和中间罩120，该中间罩被设定为处于绕组110与电机控制单元104之间。在此进一步说明，中间罩120有时被称之为X形中间罩。
中间罩120的位置及构造允许了电机100的电机控制单元104能够被拆除和置换，而不会破坏或偏移包含电机100的绕组110的电机绕组部件122。如图所示地，考虑到整体的外壳构造，电机机壳102被设定为与端罩106一起形成电机控制单元104外壳的一部分。中间罩120还被设定为符合施加于电机100的任何气流、电压间隙和组装高度限制。
在一个实施例中，如图所示地，中间罩120相应于电机100的中心线130精确地安装并与穿过电机控制单元104的端罩106的两个螺栓132对准，以将中间罩120和电机控制单元104夹住并固紧在电机机壳102内。这种对准和对称即使当包含电机控制单元104的电子设备的底盘105被拆除时也得以保持。由于在应用中降低了电机控制单元104的置换成本，保持机壳102中的上述对准和对称是重要的。中间罩120还有助于降低电机100的材料成本，因为通过中间罩120，如图1中所示电机机壳102被用作一部分电机控制单元104的局部封闭外壳。在一个实施例中，比较于底盘105的铸铝，电机机壳102由钢制造，由此降低了电机100的总体成本。
中间罩120的应用允许了电机控制单元104能够从机壳102拆除而不会妨碍其它的电机组件，譬如绕组110。通过使用中间罩120，这种无妨碍被获得以保护与电机100的电机轴(图1中未显示)相接合的轴承。由此，机壳102被另外设定为提供电机100的电子元件(譬如电机控制单元104)任何所需的间隙，以允许电机控制单元104从电机100拆除。
图2显示了从电机机壳102拆除的中间罩120。在一个实施例中，中间罩120具有大体上呈“X”的形状，且包括一圆形中间部分150和四个腿部152。在该实施例中，腿部152以近似90度的彼此间隔从中间部分150延伸，结果形成上述的“X”形状。在一个替换实施例中，相邻腿部152之间的间隔度数取决于元件延伸通过其间隔所需的空间。在与中间部分150相对向的端部154，每个腿部152包括一机壳接合构件156，该构件具有贯穿于其的罩定位孔158。机壳接合构件156的尾部160被制造成具有曲度或半径，以当中间罩120插入机壳时提供与机壳102内圆周170的紧密配合。
如图所示地，机壳102被形成具有延伸到电机机壳102中的罩定位凸出172，以便为中间罩120插入电机机壳102时提供接合区域。在一个实施例中，优选螺钉或螺栓的连接构件，譬如类似螺栓132(图1中所示)的螺栓，穿过电机绕组部件122(图1中所示)并螺纹接合于罩定位孔158。在另一个实施例中，电机绕组部件122被挤压配合于电机机壳102中，螺栓132穿过电机绕组部件以相应于电机机壳102将中间罩120保持在特定的位置。此外，上述连接构件的接合使得中间罩120相对于凸出172固紧，这样中间罩120保持其位置及相对于电机机壳102的对准。
图2中还显示了轴承180和垫圈182，它们被设定为位于中间罩120内部并与电机100的轴(图2中未显示)相接合，这一点会在下文进一步说明。
中间罩120被设定为具有两个不同的侧面如图2中所示的电机控制单元接合侧190以及如图3中所示的电机轴接合侧200。具体来说，图3显示了中间罩120的电机轴接合侧200。中间部分150包括轴孔202以及同轴的轴承孔204。轴孔202要深于轴承孔204，并具有比轴承孔204小的直径。当中间罩120被安装于电机机壳102中时，电机100(图1中所示)的轴(图3中未显示)嵌入轴孔202并通过处于轴承孔204中的轴承(图3中未显示)。在一个实施例中，中间罩120由铝-锡-镍合金制成并具有加强肋206，该加强肋在中间部分150与机壳接合构件156之间沿着腿部154延伸。
每个机壳接合构件156包括两个贯穿于其的罩定位孔。每个构件156的圆周限定孔158是带螺纹的。第一孔158被用来螺纹接合穿过电机控制单元104的底盘105的连接构件，以将电机控制单元保持在合适的位置。每个构件156的第二孔158具有同样为螺纹的圆周以接合穿过电机绕组部件122(在图1中部分示出)的连接构件(譬如螺栓)的周边，从而相对于电机机壳102将中间罩120保持在合适的位置。
图4是电机机壳102的端视图，显示相对于中间罩120的孔204处于分解形态的轴承180和垫圈182。图4还显示了当中间罩120被安装于电机机壳102中时，机壳接合构件156与罩定位凸出172之间的接合。对于罩定位凸出172，它们将中间罩120相对于四个电机螺栓(连接构件)以及电机100的中心线精确地定位。
轴承孔204为电机轴承180提供精确且刚性的支承。轴承180，当被置入轴承孔204时被设定为容纳电机轴的一端，且在一个实施例中是球轴承。中间罩120为轴承180提供刚性的支承，同时还允许气流通过电机100。轴承孔204的一部分包括一精密加工的套口220，该套口被设定为沿其中心线与轴承180精确配合以防止未对准。在一个实施例中，垫圈182被安装在轴承180与中间罩120之间，这样垫圈182与轴承180嵌入轴承孔204，随后是套口220。垫圈182为轴承180的正常运行提供所需的预加载。
图5是显示电机100另外一个电机控制单元端的视图。如图所示地，中间罩120相对于凸出172被定位在电机机壳102中，电机绕组部件122已经插入电机机壳102。借助于穿过电机绕组部件122并螺纹固紧于中间罩120中的连接构件(譬如螺栓)，中间罩120被保持就位。这些螺栓的一端被显示为略微延伸穿过中间罩120的相应罩定位孔158。在一个替换实施例中，由于所述螺栓贯穿罩定位孔158，可以使用螺帽来啮紧它们。在任一实施例中，所述连接构件与中间罩120的接合产生施加给中间罩120的力以使它紧密接合于电机机壳102的凸出172，由此将中间罩120和电机线圈组件122都相对于电机机壳102保持固定。
图6是电机绕组部件122被拆除后电机100的电机绕组部件一端的视图。虽然电机绕组部件122在图6中未显示，但显示了通常贯穿电机绕组部件122的连接构件250。容易看出，将连接构件250插过电机绕组部件的操作是如何导致中间罩120更紧密地接合于电机机壳102的凸出172。电机控制单元104同时被设置在电机机壳102中，图5和图6显示了中间罩120相对于电机控制单元104及电机绕组部件122的各自定位。图5和图6还显示了中间罩120是如何提供电机控制单元104与电机绕组部件122之间的分隔以及电机控制单元104在电机机壳102中的保持。如上所述地，连接构件(譬如图1中所示的螺栓132)穿过电机控制单元104的底盘105，避开了电机控制单元104的元件。连接构件152接着与形成在中间罩120的相应罩定位孔的圆周中的螺纹相接合。作为结果，中间罩120为电机控制单元104提供机构以保持它在电机机壳102中的相应位置，同时还在电机控制单元104与电机线圈组件122之间提供分隔。
此外，如上所述地，中间罩120配合于电机机壳102的内部并帮助维持电机100所需的整体高度。具体来说，中间罩120在电机机壳102中精确地密接并对准四个连接构件250(譬如螺栓)以便夹住并固紧电机100的中间罩。此外，电容器252从控制单元104伸出。中间罩120还被设定为允许电容器252至少部分延伸到中间罩120的腿部152之间的间隔256中，以减小电机100的长度。
由于电机控制单元104中的电路板空间受到限制，中间罩120中的上述间隔256是重要的。受限的空间通常导致联结至这种电路板上的电容器直径较小。为了提供期望的电容值，上述较小直径的电容器被制作成较高。为了维持或减小电机100的长度，中间罩的上述构造允许那些较高的电容器252延伸到间隔256中，在某些实施例中是穿过间隔256。对于已知的电子整流电机(ECM)构造，所述电机控制单元被密封，由此电容器高度的增加导致电机控制单元的高度、进而电机的高度增加。
在一个实施例中，中间罩120是刚性的，因为它如上所述利用铝-锡-镍合金铸成。腿部154之间的材料省去使得中间罩120变轻，为电机控制单元104的电容器252提供了空间以缩短电机100的整体长度，并且节省了材料成本。在一个实施例中，尽管电容器252延伸到间隔256中，那些电容器252与电机绕组部件122之间仍保持有足够的距离，这样电机100符合国内和欧洲安全机构标准间隔要求(Domesticand European safety agency standards spacing requirements)。在一个实施例中，电容器252仅仅延伸到两个间隔256中。其余的间隔256由此允许来自电机绕组部件122的旋转部的气流经过电机控制单元104，从而提供对电机控制单元104的电子元件的冷却。此外，即使在电容器252延伸到的间隔256中，空气在电容器252周围流动，这样也提供了对电机控制单元104的元件的冷却。
图7是电机控制单元104元件侧面的视图，还显示了包含电容器252在内的电机控制单元104的一部分元件。电容器252的高度与其他元件相比较很容易区分，因为它们延伸到由中间罩120的构造所产生的间隔256中。在一个实施例中，所述元件被装配到底盘105内处于一电路板(图中未显示)上，该电路板在所述元件安装其上后被封装材料300覆盖。封装材料300保护电路板上的元件，这些元件中的大多数并不能在图7中见到。封装材料300还为所述电路板提供支承。至少一个绝缘体(图中未显示)用于将所述电路板上的电连接从底盘105绝缘。
在一个实施例中，底盘105具有形成于其中的散热器302，它在一个实施例中被设定为与电机机壳102的一端相接合。底盘105具有基本为杯形的外形，这样构造底盘105以便容纳封装材料300，该封装材料如上所述地用于密封电机控制单元104的元件，其中多个元件被装配在所述电路板上。
如图7中所示，底盘105包括一内套筒310，该内套筒形成延展了底盘105的基座314的圆周环312的一部分。内套筒310被设定为在内密接于电机机壳102的圆周。随着内套筒310插入电机机壳102，圆周环312的边沿316与电机机壳102的端部相接合。如图所示地，圆周环312、内套筒310以及边沿316以相同的方式，延伸至与电机机壳102的切口108相接合的散热器302。
图8是电机控制单元104另一元件侧的视图，显示了接线盒320以及连接至散热器302的元件322。在一个实施例中，接线盒320被设定为与电机机壳302中的切口及圆周环312相接合。底盘105中的洞或孔326允许连接构件(图8中未显示)的穿过，这样它们可以如上所述地接合中间罩120并对准底盘105、中间罩120以及电机机壳102。图9是底盘105的端视图，该底盘带有一范例性电路板330并在增加封装材料之前具有元件装配其上。图9还显示了在密封之前从电路板300到接线盒320的电连接。
因此，本文描述的中间罩120与以前的电子整流电机的端罩设计相比，被设定为与控制单元104的电子控制结合更紧密，并达到了气流、电间隙以及降低成本的目标。例如，以前的端罩被连接至电机机壳并利用端罩面上的槽切口和螺丝孔来使控制单元固定于此。这样电机控制单元基本上与电机机壳相隔开，并且在很多方面是两个分隔且不同的单元，两者之间仅仅轻度联结。
在电机机壳102中设立中间罩120，允许了电机机壳102既可被用作电机绕组部件122(图1中所示)的外壳又可用作电机控制单元104的外壳，并提供整体式电机100。这样，与结合已知的端罩以及上述外部连接的电机控制单元的电机相比，中间罩120降低了电机控制单元104在应用中的置换成本且易于在电机机壳102中进行置换。最后，由于电机控制单元104被容纳在电机机壳102中，中间罩120降低了电子整流电机100的制造成本。通常用钢制造电机机壳102并用铸铝制造底盘105来降低成本。而现有的电子整流电机使用钢的电机机壳、铸铝的端罩以及外铸外壳的电机控制单元。
虽然本文描述的中间罩用于电子整流电机的环境，本公开不应当被认为局限于此。本文描述的中间罩概念同样适用于任何电机，例如变速感应电机以及磁阻转换电机，其中在密封端部空间的单个电机机壳内，容纳除了电机绕组部件之外的元件(譬如控制器或转换开关)是合乎需要的。
虽然通过多个特定实施例对本发明进行了描述，本领域的普通技术人员会认识到本发明在其权利要求的要旨和范围内作出修改也可实施。
权利要求
1.一种电机，包括电机机壳；电机轴承组件，该组件被设定为处于所述电机机壳内并具有一根轴从其延伸；电机控制单元，该控制单元的至少一部分被设定为处于所述电机机壳内；中间罩，该中间罩被设定为处于所述电机机壳内位于所述电机控制单元与所述电机轴承组件之间，所述中间罩还被设定为与所述轴相接合；以及被设定为处于所述中间罩内的一轴承。
2.如权利要求1所述的电机，其中所述轴承包括球轴承。
3.如权利要求1所述的电机，还包括垫圈，该垫圈被设定为处于所述中间罩与所述轴承之间。
4.如权利要求1所述的电机，其中所述垫圈被设定为沿着所述轴提供容限。
5.如权利要求1所述的电机，其中所述中间罩包括一精密加工的套口，该套口被设定用于所述轴承的插入。
6.如权利要求5所述的电机，其中所述轴承被设定为沿着所述电机轴承组件的中心线接合所述电机轴承组件。
7.一种组装电机的方法，所述电机包括一电机机壳、一电机轴承组件、一轴承、一中间罩以及一电机控制单元，所述方法包括在所述电机机壳的内圆周上形成多个罩定位缺口；将所述电机轴承组件插入所述电机机壳；将所述轴承插入所述中间罩中的轴承孔；将所述中间罩插入所述电机机壳，所述轴承接合所述电机轴承组件的轴，所述中间罩的机壳接合构件处于所述罩定位缺口上；以及将所述电机控制单元的一部分插入所述电机机壳，所述中间罩处于所述电机轴承组件与所述电机控制单元之间。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括一垫圈被设定为处于所述轴承孔中位于所述中间罩与所述轴承之间。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包括设定所述垫圈为所述轴提供容限。
10.如权利要求7所述的方法，进一步包括为所述中间罩配备一精密加工的套口，该套口被设定用于容纳所述轴承。
11.如权利要求10所述的方法，其中将所述中间罩插入所述电机机壳的步骤进一步包括沿着所述电机轴承组件的中心线将所述轴承与所述中间罩相接合。
12.一种用于电机的中间罩，包括圆形中间部分，该中间部分被设定为接合所述电机的轴；多个从所述中间部分向外延伸的腿部，每个所述腿部具有与所述中间部分相对向的一端部，以及处于所述腿部的各个端部处的机壳接合构件。
13.如权利要求12所述的中间罩，其中所述中间部分被设定为在其中具有同轴的孔，一第一孔被设定为接合所述轴。
14.如权利要求13所述的中间罩，其中所述中间部分被设定为具有第二孔，所述第二孔具有比所述第一孔大的直径，所述第二孔被设定用于放置一轴承。
15.如权利要求13所述的中间罩，其中所述第二孔被设定为具有容纳一垫圈和所述轴承插入的深度，所述垫圈处于所述中间罩与所述轴承之间。
16.一种电机，包括电机机壳；电机轴承组件，所述电机轴承组件被设定为处于所述电机机壳内并具有一根轴从其延伸；中间罩，所述中间罩被设定为处于所述电机机壳内并毗邻所述电机轴承组件，并被设定为与所述轴相接合，所述中间罩的布置在所述电机机壳内为其他电机元件的插入提供了一个空间；以及被设定为处于所述中间罩内的一轴承。
17.如权利要求16所述的电机，进一步包括一垫圈，该垫圈被设定为处于所述中间罩与所述轴承之间。
18.如权利要求16所述的电机，其中所述垫圈被设定为沿着所述轴提供容限。
19.如权利要求16所述的电机，其中所述中间罩包括一精密加工的套口，该套口被设定用于所述轴承的插入。
20.如权利要求19所述的电机，其中所述轴承被设定为沿着所述电机轴承组件的中心线接合所述电机轴承组件。
全文摘要
一种电机，包括一电机机壳、一电机轴承组件、一电机控制单元、一中间罩以及一轴承。所述电机轴承组件被设定为处于所述电机机壳内并具有一根轴从其延伸。所述电机控制单元的一部分被设定为处于所述电机机壳内。所述中间罩被设定为处于所述电机机壳内位于所述电机控制单元与所述电机轴承组件之间，并被设定为接合所述轴。所述轴承被设定为处于所述中间罩内，并提供所述轴与所述中间罩之间的至少一部分接合。
文档编号H02K5/16GK1893226SQ20061008772
公开日2007年1月10日 申请日期2006年5月31日 优先权日2005年5月31日
发明者威廉·A·阿切尔, 菲利普·W·约翰逊, 斯科特·A·孔罗德, 甘隆·M·赖特, 唐纳德·E·贝尔 申请人:雷加尔-贝洛伊特公司