专利名称：具有整体的减速齿轮组的电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及在混合动力车辆动力传动系中使用的牵引电动机。
背景技术：
具有电驱动能力的车辆的销售已经持续增长，因为消费者对增长的燃料价格和环境关注有所关注。混合动力车辆使用独特的动力传动系构造，以相对于完全依赖内燃机(作为动力源)的车辆优化燃料经济性。传统的混合动力传动系通常仅在电动车辆中或在EV模式中使用高电压牵引电动机，或在各种电辅助模式中与发动机结合使用。混合动力电动机必须有适当的尺寸且被放置在动力传动系中，以将足够水平的电动机扭矩传递到车辆变速器。典型的混合动力电动机的尺寸、重量和所需的支撑结构是设计上所关注的问题，不是总能仅经由混合动力电动机的偏轴(off-axis)设置而修正的。
发明内容
牵引电动机在此被披露，其可用于为具有混合动力传动系的车辆提供动力。混合动力电动机常规地定位在主轴线的变速器端部，并因此与各个变速器部件竞争封装空间。由此，除了当前常规用在道路上的混合动力电动机中的大量铜或钢以外，减小的封装空间会需要相对昂贵的和重的电动机/转子毂以用于支撑。这些重要的设计方面的问题可以在使用本发明的电动机涉及和组装方法的一些车辆后得到缓解。特别地，车辆被披露为具有变速器和牵引电动机。变速器包括在车辆的主轴线上的输入构件，且牵引电动机定位在主轴线或副轴线上。电动机包括转子，该转子绕连接到输入构件的转子轴外接，电动机还包括定子，该定子径向地定位在在转子以外。定子具有轴向延伸的端部绕组，空位或径向空间限定在端部绕组之间。电动机还包括减速齿轮组，其基本上定位在限定在端部绕组之间的空位或径向空间内。上述电动机也在此与组装其的方法一起披露。方法包括提供减速齿轮组、具有轴向延伸的端部绕组的定子和转子，转子绕转子轴外接，太阳齿轮连接到转子轴或与转子轴整体地形成。方法还包括将环齿轮连接到静止构件，从而环齿轮不能旋转，并将承架构件从牵引电动机的轴向侧插入到环齿轮中，直到减速齿轮组基本上定位在端部绕组之间的径向空间或空位中。在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解本发明的上述特征和优点以及其他的特征和优点。
图I是具有牵引电动机的车辆的示意图，该电动机具有整体的减速齿轮组如以上所述地构造和定位。图2是如图I所示的电动机和齿轮组的示意截面图。图3是描述示例方法的流程图，该方法用于组装图2的电动机和齿轮组。
具体实施例方式参考附图，其中，相同的附图标记在多个附图中对应相同或相似的部件，车辆10示意地如图I所示。车辆10被构造有混合动力电动力传动系(hybrid electricpowertrain)，并因此包括内燃机12和牵引电动机16。如以下所述，减速齿轮组40被用在电动机16的壳体中，即，基本上或完全定位在径向空间或空位50内，该空间或空位存在于电动机16的端部绕组36之间(见图2)。取决于操作模式，发动机12和/或电动机16可提供相应的发动机扭矩(箭头Te)和电动机扭矩(箭头Tm)，作为对变速器14的输入构件18的输入扭矩。变速器14的输出构件20将变速器输出扭矩(箭头Ttj)传递到一个或多个轮轴22，并最终传递到一组驱动车轮26，例如，经由如图所示的差速器28。发动机12和变速器14沿车辆10的主轴线11定位。电动机16被示出为定位在不同于主轴线11的副轴线19，S卩，电动机16是“偏轴的(Off-axis)”，该术语是本领域所熟 知的。尽管偏轴构造在图I的示例实施例中示出，但是电动机16可在替换实施例中定位在主轴线11上，而没有偏离本发明的范围。输入离合器15可选择性地脱离接合，以将发动机12的传动轴13从变速器14的输入构件18断开，例如在电动车辆(EV)操作模式期间。电动机16经由传递机构24连接到变速器14的输入构件18，例如，链系或齿轮驱动机构。电动机16在转子轴21上产生电动机扭矩(箭头Tm)。电动机扭矩(箭头Tm)在该具体实施例中经由驱动机构24传递到主轴线11。参考图2，本发明的牵引电动机16可被实施为多相感应电动机，其包括定子32和实心铁/含铁转子30。定子32和转子30相互限定最小的气隙(箭头47)。转子30被连接到转子轴21，为保持与图I的示例实施例一致，转子轴被示出为沿副轴线19取向。定子32被连接到静止构件34，并包括一组感应线圈，其具有轴向延伸的端部绕组36的形式。尽管为了简单而在图2中未示出，但是本领域的技术人员应该意识到端部绕组36可通过电池按照需要而被选择性地激励，以相对于定子32产生电磁场。所产生的场与实心铁转子30产生的场相反，由此导致转子轴21旋转。空位50被限定在径向空间中，在牵引电动机16的第一轴向端25处的端部绕组36之间。上述减速齿轮组40被基本上或完全定位在空位50内。电动机16特征还在于，在转子30和减速齿轮组40之间没有轴承。即，齿轮组40紧邻转子30，而在齿轮组40和转子30之间没有介入结构。在电动机16的第二轴向端27处，即，与第一轴向端25相反，轴承组件45可用于支撑转子轴21。类似的轴承组件(未示出)还可轴向地用在电动机16之外，即，在电动机16的壳体之外，以按照需要从第二轴向端27支撑电动机16的质量。在具体的非限制性实施例中，减速齿轮组40是行星齿轮组，其具有多个元件。元件可包括环齿轮42，其相对于静止构件34锁定或固定。减速齿轮组40包括具有小齿轮46的承载构件44，以及太阳齿轮48。太阳齿轮48可与转子轴21 —体地成形或连接到转子轴，从而太阳齿轮48与转子轴21 —起旋转。环齿轮42可定位为紧邻端部绕组36，S卩，如图所示轴向和径向紧邻。尽管为了简单，键槽被从示意图2省去，但是本领域的技术人员应意识到匹配的齿或键槽典型地用于行星齿轮组的接合元件之间，诸如本发明的减速齿轮组40，并因此可存在于环齿轮42和小齿轮46之间，以及小齿轮46和太阳齿轮48之间。承载构件44的轴向延伸部54可用作键连接或以其他方式连接动力取出(takeoff)机构64的平台，其适于接合图I所示的传动机构24，例如链系和一对链轮齿，相继接合的两个或更多外齿轮等的序列。可存在其他实施例，将减速齿轮组40的不同构件定位在指定位置中，只要减速齿轮组40保持定位为如图所示的基本或完全定位在空位50内并靠近转子30的轴向表面52。在非限制性示例实施例中，图2的牵引电动机16可被额定位大约50-Nm至大约 75-Nm,并可以大约26，000RPM旋转。减速齿轮组40可构造为3:1环/太阳(RS)行星齿轮组，其提供4:1的速度减速，其通过I. 5:1的无声链操作，以在偏轴实施例中在主轴线11处产生期望的速度和扭矩。其他实施例可以被容易地想到，而不偏离本发明的范围。参考图3，方法100被示出用于组装图2的牵引电动机16。方法100从步骤S102开始，其中，设置有定子32和转子30，例如，在一个可行的实施例中为实心铁或实心含铁转子。步骤S102可使得将转子轴21设置有整体形成的太阳齿轮48或以其他方式将该太阳齿轮48转子轴21。在步骤S104处，环齿轮42被连接到静止构件34，如图2所示。步骤S104可实现将环齿轮42布置为径向和轴向地邻近端部绕组36，并随后将环齿轮42键连接或以其他方式连接到静止构件34，从而环齿轮完全固定并且不能旋转。在步骤S106处，图2的承载构件44和小齿轮46被从牵引电动机16的第一轴向端25插入在环齿轮42中。步骤S106可实现将小齿轮46的齿与环齿轮42的匹配齿的接合，这再次从图2省略以便简洁。一旦减速齿轮组40被基本上定位在存在于端部绕组36之间的径向空间或空位(箭头50)内，本发明的方法100完成。电动机16可随后连接到如图I所示的车辆10的输入构件18。替换地，当电动机16被构造为偏轴电动机(如图I的示例实施例所示)时，方法100通过步骤S108继续。在可选的步骤S108中，当牵引电动机16被定位在副轴线19上，如图I所示，减速齿轮组40被经由承载件44的轴向延伸部54连接到图I的主轴线11。步骤S108可实现连接链系和一对链轮齿或相继接合的两个或更多外齿轮的序列、或任何其他动力传递机构，以将如图I所示的电动机扭矩(Tm)从副轴线19传递到主轴线11。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。
权利要求
1.一种车辆,包括 变速器，具有在主轴线上的输入构件；和 牵弓I电动机，定位在主轴线和副轴线的一个上，其中，牵弓I电动机包括 转子，绕连接到输入构件的转子轴外接； 定子，径向地定位在在转子以外，并具有轴向延伸的端部绕组；和 减速齿轮组，基本上定位在限定端部绕组之间的空位或径向空间内。
2.如权利要求I所述的车辆，其中，减速齿轮组是行星齿轮组，其具有被连接到转子轴或与转子轴整体形成的第一构件和定位为紧邻端部绕组的静止第二构件。
3.如权利要求2所述的车辆，还包括动力取出机构，其中，行星齿轮组包括具有轴向延伸部的第三构件，该轴向延伸部与动力输出机构驱动连接。
4.如权利要求3所述的车辆，其中，电动机定位在副轴线上,并且其中，动力输出机构经由以下中的一个被连接到变速器的输入构件和主轴线链系和一对链轮齿，和相继接合的两个或更多外齿轮序列。
5.如权利要求2所述的车辆，其中， 第一构件是太阳齿轮； 减速齿轮组还包括第三构件，该第三构件被构造为具有多个小齿轮的承载构件，所述多个小齿轮与太阳齿轮啮合；和 第二构件是静止环齿轮，其绕小齿轮和太阳齿轮外接。
6.如权利要求I所述的车辆，其中，电动机的特征在于，在转子和减速齿轮组之间不存在支撑轴承。
7.一种牵引电动机，包括 转子，绕转子轴外接，其中，该轴被构造用于连接到变速器的输入构件； 定子，径向地定位在在转子以外，并具有轴向延伸的端部绕组，端部绕组相对彼此限定空位或径向空间；和 减速齿轮组，基本上定位在存在于端部绕组之间的空位或径向空间内。
8.如权利要求7所述的牵弓I电动机，其中，减速齿轮组是行星齿轮组，其具有被连接到转子轴或与转子轴整体形成的第一构件和定位为紧邻端部绕组的静止第二构件。
9.如权利要求8所述的牵引电动机，还包括动力输出机构，其中，行星齿轮组包括具有轴向延伸部的第三构件，该轴向延伸部与动力输出机构驱动连接。
10.如权利要求9所述的牵引电动机，其中，电动机定位在副轴线上，并且其中，动力输出机构经由以下中的一个被连接到变速器的输入构件和主轴线链系和一对链轮齿，和相继接合的两个或更多外齿轮序列。
全文摘要
车辆包括变速器和电动机，变速器包括在主轴线上的输入构件，电动机定位在主轴线或副轴线上。电动机包括转子、定子和减速齿轮组，该转子外接连接到输入构件的转子轴，该定子具有轴向延伸的端部绕组。减速齿轮组基本上定位在空位或径向空间内，该空位或径向空间限定在端部绕组之间。齿轮组可包括转子轴上的第一构件和定位为紧邻端部绕组的静止第二构件。用于组装电动机的方法包括提供齿轮组、定子和转子；将环齿轮连接到静止构件；和将承架构件从牵引电动机的轴向侧插入到环齿轮中，直到减速齿轮组基本上定位在端部绕组之间的空位中。
文档编号H02K7/116GK102857024SQ20121022792
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月2日 优先权日2011年6月30日
发明者A.W.菲利普斯 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司