全封闭式电动机的制作方法

本发明涉及一种全封闭式电动机，更具体地，涉及一种通过电动机的简化的结构变化来防止电动机中发生凝结的全封闭式电动机。

背景技术：

一般地，混合动力车辆或者电动车辆使用以电能产生扭矩的电动发动机(以下称为“电动机”)来产生驱动扭矩。例如，使用电动机的动力在电动车辆(EV)模式中驱动混合动力车辆，或者是，同时使用发动机和电动机扭矩作为动力在混合动力电动车辆(HEV)模式中驱动混合动力车辆。

更进一步地，普通的电动车辆使用电动机的扭矩作为动力源来驱动。因此用作混合动力车辆的动力源的电动机包括定子和转子，并且定子安装在电动机外壳中，并且转子通常以预定的间隙设置在定子内部。具体地，定子可包括由电工钢片制成的定子铁芯，以及缠绕在定子铁芯上的线圈，其中响应于加至线圈的交流(AC)电流而产生大量的热，并且由于AC电流和通过旋转磁体产生的磁通量的变化而导致的反电动势电压在定子铁芯中产生涡电流。

因此，安装在混合动力车辆中的电动机具有因电流而引起的在定子铁芯中产生的大量的热。更进一步地，转子通常包括永磁体。然而，取决于电动机的类型，定子也可包括永磁体并且线圈也可缠绕在转子上。

一般地，在驱动电动机后在电动机外壳的内部产生热的主要部件是线圈和永磁体。同时，全封闭式电动机是一种电动机外壳完全包围电动机从而防止电动机周围的空气被引入至电动机并在电动机中循环的电动机。因此，全封闭式电动机可防止电动机外壳的内部由于外部异物而被污染，但不能通过外部空气的引入和循环被冷却，因此需要单独的用于冷却的热交换机。

具体地，在现有全封闭式电动机中，其内部空气中的水分将被凝 结，并且因此将在电动机外壳的内表面或者内部部件的表面上发生凝结。因此，电动机内的高压功率线、传感器信号线等将会短路，电线和连接器将会被腐蚀等，并且因此，将会发生电动机的故障出现和性能劣化。这将造成车辆的稳定性和耐久性的降低，因此应当必须加以改善。

在本部分所公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，并且因此其可包含不形成本领域的普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明提供一种全(例如，完全)封闭式电动机，其具有无需增加成本而通过电动机的简化的结构变化防止在内部部件或者内部部件周围发生可引起故障和性能劣化的凝结的优点。

本发明的示例性实施例提供一种全封闭式电动机，其可包括形成容纳电动机的电动机空间的外壳；电动机单元，其包括转子、定子和转子轴；以及位置传感器单元，其配置成测量转子的角位置，其中电动机空间可被气密地分隔形成包围电动机单元的第一空间和包围位置传感器单元的第二空间。

上述全封闭式电动机可进一步包括电线束，其配置成向电动机单元供电，其中该电线束可设置在第一空间内。全封闭式电动机可进一步包括第二空间中的电子元件。上述电线束可包括三相母线，并且电动机空间可通过在母线和位置传感器单元之间形成的隔板被气密地分隔。此外，对于第二空间可在外壳处省去通风孔。此外，对于第二空间，可在外壳处省去透气材料，并且可在第二空间内省去主动加热装置。

附图说明

本发明的上述及其他目的、特征和其他优势从以下结合附图的详细描述中将得以更清晰地理解，其中：

图1是示意性地示出根据现有技术的已知的全封闭式电动机驱动前和驱动后的已知的全封闭式电动机的内部空间的图示；

图2是示出根据现有技术的全封闭式电动机驱动前和驱动后的内部空气的状态变换的饱和蒸汽压力线图；

图3是示出根据现有技术的通过抑制内部压力增加来防止凝结的情况的饱和蒸汽压力线图；

图4是示出根据现有技术的通过增加接触面温度来防止凝结的情况的饱和蒸汽压力线图；

图5是示意性示出根据现有技术的已知的全封闭式电动机驱动前的内部空间的图示；

图6是示意性示出根据现有技术的现有的全封闭式电动机驱动后的内部空间的图示；

图7是示意性示出根据本发明示例性实施例的全封闭式电动机驱动前的内部空间的图示；

图8是示意性示出根据本发明示例性实施例的全封闭式电动机驱动后的内部空间的图示；以及

图9是根据本发明示例性实施例的全封闭式电动机的剖视图。

具体实施方式

应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他相似术语总体上包括机动交通工具，例如包括运动型多用途车(SUV)、公交车、卡车、各式商用车辆在内的乘用车辆，包括各种艇和船在内的水运工具，以及航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、内燃车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其他代用燃料(例如，从石油以外的资源取得的燃料)车辆。

尽管示例性实施例被描述成使用多个单元来执行示例性过程，但应当理解的是，所述示例性过程也可通过一个或者多个模块执行。此外，应当理解的是，术语“控制器/控制单元”可指代包括存储器和处理器的硬件设备。所述存储器配置成存储模块，并且所述处理器特别地配置成执行上述模块从而执行一个或者多个下文进一步描述的过程。

本文所使用的专有名词仅是为了说明特定实施例的目的，而非意在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚表明，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在也包括复数形式。还应理解的是，当在本 说明书中使用时，词语“包括”和/或“包含”指的是所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何或全部组合。

在下文中，将详细描述本发明的示例性实施例从而使本领域的技术人员能够容易地参考附图执行本发明的示例性实施例。

所述示例性实施例是本发明的一个示例性实施例，并且由本领域的技术人员以各种形式进行实施，并且因此本发明的范围不限制于下文将描述的实施例。本发明的整个说明书中，除非特别相反说明，“包含”任意组件应理解成，意味着包括其他元件而不是排除其他任意元件。更进一步地，组件的名称不限制对应组件的功能。

图1是示意性示出根据现有技术的现有的全封闭式电动机驱动前和驱动后的内部空间的图示。图1中的左图是全封闭式电动机在驱动前的内部样貌，并且图1的右图是全封闭式电动机在驱动后的内部样貌。参考图1，区域包括电动机的三相母线和接线盒，并且区域包括位置传感器和位置传感器的信号线连接器。如右图所示，在电动机驱动后，内部空气中的水分将在区域中凝结，并且因此发生凝结。

当定子和转子的温度由于电动机的驱动而升高时，电动机外壳内的空气的温度将由于对流传热而升高，并且由于完全密封的结构(例如：全密封结构)内部空气不能流通(例如，排放)至外部，从而使内部空气的温度和压力都升高。温度和压力都升高的内部空气具有高于初始状态的露点温度，并且内部空气冷却至低于露点的温度，因此在区域的部件的温度相对低的表面上发生凝结。

图2是示出根据现有技术的全封闭式电动机驱动前和驱动后的内部空气的状态变换的饱和蒸汽压力线图。如图2所示，图1中区域中的空气在电动机驱动前处于不饱和区域，并且随后通过电动机驱动使温度和压力同时升高，从而使得其变化成b1至b2的状态。更进一步地，在图1中区域中的空气可变化成a1至a2的状态。此外，由于设置在区域中的三相母线在电动机驱动后被供给电流电因而温度升高，因此区域和区域中的部件的表面温度彼此不同，同时设置在区域中的位置传感器和位置传感器的信号线连接器呈现最小温度 变化。因此，如图2所示，区域中的电动机外壳部件和三相母线的表面温度将高于区域中的电动机外壳部件和位置传感器的表面温度。

换句话说，区域中的内部空气和部件之间的接触面温度可大于区域中的内部空气和部件之间的接触面温度。因此，处于b1状态的内部空气接触到具有低于露点的温度的部件，并且因此处于过饱和状态，在接触面上会发生凝结。另一方面，在相同压力状态下处于具有相对更高温度的b2、a1和a2状态的内部空气处于不饱和状态，因此不会发生凝结。

图3是示出根据现有技术通过抑制内部压力增加来防止凝结的情况的饱和蒸汽压力线图。图4是示出根据现有技术通过升高接触面温度来防止凝结的情况的饱和蒸汽压力线图。图3和4示出用于在全封闭式电动机运行后在发生凝结的部件周围生成不饱和状态的内部空气从而防止发生凝结的方法。

如图3所示，为了抑制内部压力的增加，需要增加电动机内部和外部之间的透气性。因此，可在电动机外壳上加工通风孔或是可在电动机外壳的一部分粘附透气材料。然而，在电动机外壳上加工可经其吸、排空气的孔的方法会降低全封闭式电动机的防水性能，并且在电动机外壳上粘附透气材料难以保证充分的透气性从而防止凝结。

如图4所示，为了升高内部空气和部件之间的接触面温度，需要额外的升温装置。换句话说，需要额外的功率消耗来升高电动机外壳的内表面或者其他部件表面的温度，这会引起产品价格上升并且燃料消耗会增加。

图5是示意性示出根据现有技术的现有全封闭式电动机驱动前的内部空间的图示。图6是示意性示出根据现有技术的现有的全封闭式电动机驱动后的内部空间的图示。图5和图6示出将全封闭式电动机100的前盖分离后的外观。尽管未示出，在图5和图6中示出的全封闭式电动机100可包括转子、定子、缠绕在转子和定子中至少一者上的线圈、以及安装在转子和定子中至少一者上的永磁体。

一般地，根据电动机的类型，可改变元件的配置。电动机外壳20的内部空间30包括三相母线和接线盒，以及位置传感器单元40(例如， 位置传感器)，并且三相母线所在的空间和位置传感器单元40所在的空间彼此连通。对于本领域的技术人员显而易见的是，线圈/永磁体连接路径的内部包括转子和定子。

参考图6，现有全封闭式电动机驱动后，在虚线示出的区域中会发生凝结。三相母线在电动机驱动后被供给电流，并且因此其温度将升高，凝结最低程度地发生，并且在接线盒侧将发生最小量的凝结。因此，三相母线和接线盒所在的空间是故障风险最小的空间。然而，位置传感器单元40所在的空间具有相对低的温度变化，并且因此会发生相对更大量的凝结，并且位置传感器和位置传感器的信号线连接器由于水分都会具有故障及失灵风险，并且因此位置传感器单元40所在的空间具有更大的故障风险。

图7是示意性示出根据本发明示例性实施例的全封闭式电动机驱动前的内部空间的图示。图8是示意性示出根据本发明示例性实施例的全封闭式电动机驱动后的内部空间的图示。图9是根据本发明示例性实施例的全封闭式电动机的剖视图。参考图7、8和9，根据本发明示例性实施例的全封闭式电动机100可包括具有转子110和定子120的电动机单元。转子110可包括转子轴130和固定在转子轴130上的永磁体115，转子轴130通过轴承140可旋转地安装在外壳20上。定子120可包括在定子120中缠绕的线圈125。

尽管示出线圈125在定子120上形成，但值得注意的是，线圈也可在转子上形成或是在转子和定子上都形成。根据电动机的结构，永磁体也可设置在定子上或者在定子和转子上都设置。值得注意的是本发明不限于电动机单元的特定结构。全封闭式电动机100可进一步包括电线束，例如三相母线，以及配置成测量转子110的角位置的位置传感器单元40，所述电线束配置成向电动机单元的线圈供电。位置传感器单元40可包括位置传感器和配置成将位置传感器的信号传输至外部(例如，传输至外部组件或者控制器或者车辆的另一个控制器)的信号线连接器。电动机单元、位置传感器单元40、三相母线可被包围在外壳20的内部空间30内。

根据本发明的示例性实施例，外壳可被气密地隔开，或者例如通过隔板10被分隔成第一空间30a和第二空间30b。因此，第一空间30a 和第二空间30b中的空气不会流通(例如，各空间彼此密封)，并且可防止在第一空间30a和第二空间30b之间通过对流传热。因此，第一空间30a和第二空间30b的压力和温度可保持不同。

第一空间30a可配置成包围电动机单元和三相母线，并且第二空间30b可配置成包围位置传感器单元40。第二空间30b可进一步地包围电子元件45，例如电子控制器或者信号处理器，上述电子元件易受潮并且因此在发生凝结时通常具有更大的故障风险。由于电动机单元配置成在运行过程中产生大量的热，第一空间30a可在全封闭式电动机运行过程中被高度加热，因此导致第一空间30a的压力升高。

然而，由于第二空间30b与第一空间30a气密地隔开，因而第二空间30b的温度和压力不会被第一空间30a的温度和压力的升高所影响。因此，在第二空间30b中形成凝结的概率将减少，因此可通过防止位置传感器单元40和电子元件45暴露在因凝结引起的水和水分当中而保护所述45。甚至当在全封闭式电动机的运行过程中在第一空间30a中发生了凝结，也能防止水分进入与第一空间30a隔开的第二空间30b中。

值得注意的是，隔板10可以是多个，因此内部空间30可被气密地分隔成三个或者更多的空间。此外，值得注意的是，也可通过其他形式来实现将内部空间30气密隔离或者是分隔成第一空间30a和第二空间30b，例如，增加在电动机内用来将第二空间30b从包围电动机单元的第一空间30a中隔开的部件的尺寸。

现已知的是，为了防止凝结，可以减小压力或者升高温度。对于全封闭式电动机，可在外壳20上形成通风孔或透气材料来允许空气可经其流通，从而减少外壳内部的压力或温度。然而，根据本发明，由于可通过将第二空间30b从第一空间30a隔开来防止在第二空间30b中发生凝结，因此对于第二空间30b可从外壳20上省去通风孔或透气材料。此外，用于升高内部空间温度的主动加热装置，例如，电加热器，可在现有技术中用来防止凝结。然而，根据本示例性实施例，由于可通过将第二空间30b从第一空间30a隔开来防止在第二空间30b中的发生凝结，因此可从第二空间30b中省去主动加热装置。

如上所述，根据本发明的示例性实施例，能够防止在全封闭式电 动机内的特定空间和特定部件中发生凝结，并且在无需额外的升温装置和额外的功率以及增加成本的情况下，可提高全封闭式电动机的稳定性和耐久性。

尽管已结合目前被认为是示例性实施例的内容对本发明进行了描述，应当理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施例，相反，本发明意图覆盖包括在权利要求所限定的精神和范围中的各种修改和等同布置。