电动机或发电机的轴承装置的制作方法

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电动机或发电机的轴承装置的制作方法
本发明涉及电动机或发电机的轴承装置。

背景技术:
随着对环保车辆的关注越来越多,相应地对于用于向电动车辆提供驱动扭矩的电动机的使用的关注也越来越多。电动机的工作原理在于,当存在磁场时,载流导线将受到力的作用。当载流导线垂直于磁场放置时,载流导线上的受力与磁场的通量密度(fluxdensity)成正比。通常情况下,在电机中载流导线的受力形成为转矩。已知类型的电动机的例子包括感应电机、无刷永磁电机、开关磁阻电机以及滑环式同步电机,正如本领域技术人员所熟知的,所述电机具有转子和定子。在商业领域中,三相电动机是最常见的可用的电动机。三相电动机通常包括三个线圈组,其中将每个线圈组布置成以生成与交流电压的三相之一相关的磁场。为了增加在电动机内形成的磁极的数量,每个线圈组通常会具有多个子线圈组(coilsub-sets),所述子线圈组分布在电动机周围,所述多个子线圈组被驱动以产生旋转磁场。通常将三相电机的三个线圈配置为字母Δ结构或字母Y结构。具有直流电源的三相电动机的控制单元通常包括产生用于驱动电动机的三相电压源的三相桥式逆变器。每个相应的电压相被应用于电动机的各线圈组。通常,三相桥式逆变器将使用脉宽调制(PWM)电压控制的形式生成三相电压源。PWM控制通过使用电机电感来平均所施加的脉冲电源从而将所需电流驱动至电机线圈中。通过使用PWM控制将所施加的电源在多个电机线圈间切换。在该期间中,电流在电机线圈中以一个比例增加,该比例由它们的电感和所施加的电压决定。需要在电流改变太多之前将PWM电压控制断开,以便实现电流的精确控制。三相桥式逆变器包括多个开关装置,例如诸如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关之类的电力电子开关。在电动车辆电机的情况中,越来越受欢迎的驱动设计是集成的轮内电动机设计,其中电动机及其相关的控制系统集成在车辆的车轮内。然而,由于车辆的车轮可能的运行必要的环境条件,电动机及其相关的控制系统在车辆的车轮内的集成可能对电动机和相关的控制系统施加增加的环境要求。特别地,当使用将车轮安装到车辆的常规机构的螺栓将车轮安装到轮内电动机时,会使得形成在电动机中的螺栓孔成为污物、水和其他污染物的进入路径。将污染物的入口最小化的一个解决方案是使用盲螺栓孔,但是与通孔相比,使用盲螺栓孔可能对空间和封装产生不利的影响。期望对这种情况进行改善。根据本发明的一个方面,提供根据附带技术方案的电动机或发电机的轴承装置。所要求保护的本发明提供的优点是将污物和/或水和/或其他污染物向轮内电动机中的的进入最小化,同时对电动机或发电机的空间封装要求的影响最小。附图说明现在将参照附图通过示例的方式说明本发明,其中:图1示出了根据本发明一个实施例的电机的分解图;图2从另一角度示出了图1的电机的分解图;图3示出了根据本发明的一个实施例的轴承块;图4从另一角度示出了图3中的轴承块的视图;图5a和5b示出了根据本发明的一个实施例的电机的剖视图;图6示出了根据本发明的一个实施例的密封件的剖视图;图7示出了根据本发明的一个实施例的密封件;图8示出了根据本发明的一个实施例的密封件;图9示出了根据本发明的一个实施例的轴承装置;图10示出了根据本发明的一个实施例的轴承装置的剖视图;图11a和11b示出了根据本发明的一个实施例的轴承装置。具体实施方式图1和图2示出了根据本发明的包括具有轴承装置的电动机的电动机组件,其中电动机组件包括内置的电子设备,并且被配置为用作轮毂电机或收纳在车辆的车轮内的车轮电动机。然而,本发明可以包括任何形式的电动机。电动机也可以构造为发电机。图2从相反侧示出了与图1相同的组件的分解图。为了本实施例的目的,如图1和图2所示,优选地,轮内电动机包括定子组件252和转子组件240。定子组件252包括具有冷却通道的散热器253、多个线圈254、安装在用于对线圈进行驱动的定子的后部的电子模块255、以及安装于凹部257内的定子上的电容器(未图示),所述凹部257形成在定子的后部。在一个优选实施例中,电容器是环形电容器件。线圈254形成在定子齿叠片(starttoothlaminations)上以形成线圈绕组。定子盖256安装在定子252的后部,定子盖256包围电子模块255以形成定子组件252,定子组件252随后可固定到车辆并且在使用过程中不相对于车辆旋转。电子模块255包括两个控制装置400,其中每个控制装置400包括逆变器和控制逻辑,控制逻辑在本实施例中包括用于控制逆变器的运行的处理器。然而,电子模块255可以包括任何数量的控制装置。为了减小电感对逆变器的影响,当存在开关电流时,安装在定子上的电容器用作电动机逆变器的本地电压源。通过将电容器靠近逆变器布置,可以将与电压源相关的电感最小化。转子240包括形成盖子的前部220和圆筒部221,圆筒部221大体围绕定子组件252。转子包括围绕圆筒部221的内侧布置的多个永磁体242。为了本发明实施例的目的,32个磁体对安装在圆筒部221的内侧。然而,可以使用任何数量的磁体对。磁体紧邻定子252上的线圈绕组,以便使由线圈产生的磁场与围绕转子组件240的圆筒部221的内侧布置的磁体242相互作用,从而使转子组件240旋转。由于永磁体242用于产生用于驱动电动机的驱动转矩,所以永磁体通被常称为驱动磁体。转子240经由轴承装置安装到定子252,所述轴承装置包括轴承块223和密封件(未图示)轴承装置。轴承块223可以是如用于装配马达组件的车辆中所使用的标准的轴承块。如图3和图4所示,轴承块223包括两部分,布置成联结到转子的第一联结件300和布置成联结到定子的第二联结件310。虽然本实施例描述了布置成联结到定子的第二联结件310,但是第二联结件310也可以直接安装到用于安装轮内电动机和车轮的车辆上。为了本实施例的目的,例如通过将第二联结件310螺栓连接到散热器253上,将第二联结件310固定到定子散热器253的中心部。如下所述,将第一联结件300布置成固定到转子前部220的前部径向壁上的中心部。图4从相反侧示出了与图3相同的轴承块的视图。图5a和5b示出了安装到定子的轴承块223的剖视图,其中,图5b示出了轴承的分解图。优选地,在轴承块的第一联结件300和第二联结件310之间安装两个角接触球轴承,以允许第一联结件和第二联结件相对于彼此旋转。将两个角接触球轴承布置成面对面相配合的前角接触球轴承。角接触球轴承能够承受一个方向上的显著的轴向负荷以及径向负荷。作为其设计的结果,当施加径向负荷时,产生轴向力分量。因此,在能够承受径向负荷和轴向负荷两个方向上的负荷的情况下,例如,当作为轮毂电机用在车辆上时,最好使用两个角接触球轴承,例如相配合的角接触球轴承。第一联结件300和第二联结件310分别用作两个角接触球轴承的内圈和外圈。角接触球轴承的球(未图示)安装在置于球轴承内圈和外圈之间的保持架(未图示)内。虽然轴承块223被描述为具有相配合的多个角接触球轴承,但是可以使用其他类型的球轴承。如图3和图4所示,第一联结件300包括具有多个螺栓孔330的安装凸缘320,螺栓孔330用于允许电动机的转子和车轮安装于轴承块223。螺栓孔330位于安装凸缘320上以对应于形成在电动机的转子和车轮上的螺栓孔。将多个螺栓孔330的每个螺栓孔330布置成延伸穿过安装凸缘320以接收圆柱形螺栓。每个螺栓孔330的内表面包括螺纹,将该螺纹布置成与形成在螺栓上的相应的螺纹接合,以允许螺栓被拧入到螺栓孔330中。将螺栓布置成使转子和车轮安装于轴承块223,将该螺栓布置成经由形成在第一联结件的安装凸缘的前表面上的第一开口340而进入螺栓孔330。图4示出了形成在第一联结件的安装凸缘320的前表面上的多个螺栓孔330的每个螺栓孔330的第一开口340。虽然本实施例将安装凸缘320示出为具有五个螺栓孔,但是安装凸缘320可具有任何数量的螺栓孔。如上所述,如图3所示,螺栓孔330延伸穿过安装凸缘320,其中螺栓孔330具有形成在安装凸缘320的相对于第一开口340的相对表面上的第二开口350。为了防止污物、水和/或其他污染物进入电动机的转子和定子之间的空隙,将密封件置于形成在第一联结件的安装凸缘320中的第二开口350上,从而防止了污物、水和/或其它污染物在螺栓置于相应的螺栓孔的每个螺纹孔中之前经由螺栓孔330进入电动机中。安装在相应的螺栓孔第二开口350上的每个密封件优选地是具有凹部的橡胶盖的形式,其中图6中示出了密封件600的优选实施例的剖视图。对形成在密封件600中的凹部610的使用允许螺栓延伸穿过相应的螺栓孔而不与密封件600接触,从而避免当使用螺栓来安装轮内电动机时密封件600被移除。然而,如果将相应的螺栓布置成不延伸穿过整个螺栓孔,则密封件600可以安装成与第二开口350齐平而不具有凹部。尽管由于其良好的密封特性,橡胶是用于密封件600的优选材料,但可使用任何适合的材料。对于具有多个螺栓孔330的安装凸缘320,每个螺栓孔具有相关联的密封件600,为了便于组装,优选地每个密封件600经由联结件620连接,例如如图7和8所示的浇口。联结件620优选地在本质上是柔性的,以有助于相应的密封件600安装在相应的第二开口350上。将每个密封件600连接在一起使得用于电动机的所有的密封件600作为单一加工的一部分被制造。此外,将每个密封件600联结在一起使得在电动机的组装过程中更容易地追踪每个密封件600。为了便于将密封件600置于相应的第二开口350上,优选地每个密封件600包括形成于相应的密封件600的内表面上的键接合特征630,将密封件600布置成与安装凸缘320上的对应特征匹配。为了改进相应的密封件600和安装凸缘320之间的密封,优选地,在将相应的密封件600安装到安装凸缘320之前,将密封剂置于相应的密封件600的安装表面和安装凸缘320的表面之间。一旦将密封剂涂布到相应的密封件600的安装表面和/或安装凸缘320的表面,则相应的密封件600安装到安装凸缘320上,其中密封件600上的每个键接合特征630置于安装凸缘320上的对应的键接合特征中。图9示出了轴承块223的剖视图,其中,将密封件600置于形成在安装凸缘320中的螺栓孔330上,图10提供了根据本发明的一个实施例的轴承装置的剖视图,其中相应的密封件600防止了污物、水和/或其它污染物在转子和车轮安装到定子之前通过相应的螺栓孔的进入。如图11a和图11b所示,为了允许转子和车轮1100安装到轴承块223,并相应地安装到车辆/定子上,螺栓1110经由车轮和转子上的相应的螺栓孔插入,并拧入到形成在安装凸缘上的相应的螺栓孔中,其中图11a示出了安装到轴承块223的转子和车轮的剖视图,图11b示出了轴承的分解图。因此,转子可以通过转子前部220的前部径向壁上中心部处的轴承块旋转地固定到要被使用的车辆上。这具有以下优点:可以使用普通的车轮螺栓将车轮轮缘和轮胎在中心部固定到转子,从而将车轮轮缘固定到转子的中心部,并因此牢固地固定在轴承块的可旋转侧。车轮螺栓可以经由转子的中心部装配到轴承块本身中。这种布置的优点在于,可以通过移除车轮、轴承块和诸如制动配置的任何其它件而将电机组件40改装到现有车辆。随后可以将现有的轴承块装配到组件内,将整个轴承装置装配在定子侧的车辆上,并且将正常的轮缘和车轮装配到转子上,使得轮缘和车轮包围整个电机组件。因此,对现有车辆的改装变得非常简单。进一步的优点在于,在转子的外侧,特别是在内圆周上承载磁体的圆周壁221上没有用于支撑车辆的力。这是因为用于承载车辆的力直接(经由定子的中心部)从固定到轴承块一侧的悬架(经由转子壁的中心部分)传递到包围固定到轴承块的另一侧的转子的车轮的中心部。在转子的圆周壁221和定子的外缘之间设置V形密封件,从而对污物、水和/或其他污染物进入电动机提供进一步的保护。...
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