CN106329868B - 电机及具有该电机的电动车辆、混合动力车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机以及具有这种电机的电动车辆或者混合动力车辆，该电机包括一包括一电机轴(30)、一转子(10)和一定子(20)，其中，所述电机轴(30)包括：一轴本体(31)，其用于支承所述转子(10)，以及一安装轴(32)，其能够与所述轴本体(31)同轴地固定于所述轴本体(31)的一非输出端(318)处，其中，所述电机(100)的一编码器(40)的转子部分(41)能够固定在所述安装轴(32)上。

Description

电机及具有该电机的电动车辆、混合动力车辆

技术领域

本发明涉及一种电机，尤其是具有空心电机轴的牵引电机，以及还涉及具有该电机的电动车辆和混合动力车辆。

背景技术

在电动汽车或者混合动力汽车上，驱动电机的电机轴的输出端与减速箱的输入轴之间通常会采用键或者花键等方式进行连接。另一方面，电机轴的非输出端与编码器，特别是旋转编码器的转子部分通常采用紧配合连接。随着电动汽车的发展，对驱动电机的功率密度要求和成本要求越来越高。在电机轴的尺寸增加时，为电机轴匹配的旋转编码器的尺寸就需要相应地变大，由此需要更大的安装空间，以及甚至需要设置更大的壳体。

发明内容

为了解决上述一个或多个问题，本发明首先提供一种电机，包括：一电机轴、一转子和一定子，其中所述电机轴包括：一轴本体，其用于支承所述转子；以及一安装轴，其能够与所述轴本体同轴地固定于所述轴本体的一非输出端处，其中，所述电机的一编码器的转子部分能够固定在所述安装轴上。通过将电机轴设计为分别的两个部件，使得轴本体可以用于牢固地支承电机的转子，而独立的安装轴则用于支承编码器的转子部分，这样可以使用直径很小的编码器，而无需受到电机的轴本体的直径限制而采用大直径的编码器，由此可以在保证对电机主要部件的支承的条件下，减少安装空间，尤其是编码器的安装空间。

根据一种有利的实施方式，所述轴本体为空心轴，其包括：一空腔部，其沿所述轴本体的轴向延伸穿透所述轴本体的非输出端以及沿轴向与所述非输出端对置的一输出端，从而分别形成一第一开口，其位于所述输出端处；以及一第二开口，其位于所述非输出端处，其中，在所述第一开口的周向内表面上设有内花键。通过将轴本体设计为空心轴，能够提供更大的功率输出。而且依据本发明的这种实施方式，由于单独设计有用于安装编码器的安装轴，可以使空心轴的空腔部形成沿着轴向延伸的通孔结构，这区别于传统的一体式电机轴的盲孔结构。在为盲孔结构时，对电机轴的输出端的内花键加工需要通过插削方式进行，这样成本较高而效率较低。当将轴设计为两件式结构，并将轴本体的空腔设计为通孔结构时，就可以利用轴本体的非输出端的开口对输出端的内花键进行拉削加工，这能够提供效率和精度并降低成本。

根据一种有利的实施方式，所述安装轴包括：一第一端，其能够被压入到所述轴本体的第二开口中，形成紧配合。这样的设计能够以简单的方式实现安装轴与轴本体的固定连接。而且由于安装轴仅承受对编码器的转子部分的支承，因此紧配合的连接已足够。

根据一种有利的实施方式，所述安装轴还包括：一直径缩小部，其设置在沿所述安装轴的轴向与所述第一端对置的第二端，其中该直径缩小部用于安装编码器的转子部分。直径缩小部可以根据选用的编码器的转子部分的尺寸而设计具体的直接。由于可以独立进行设计，可以选用尺寸很小的编码器，由此节省了编码器的安装空间，这样电机后端盖的设计也可以更加灵活、节约空间。

根据一种有利的实施方式，所述安装轴还包括：一限位凸缘，其沿着所述安装轴的径向突出，位于所述第一端与所述直径缩小部之间。该限位凸缘可以用于限制安装轴***到轴本体中的轴向位置。

根据一种有利的实施方式，所述安装轴还包括：一限位凸台，其设置在所述直径缩小部的远离第二端的一端。这个限位凸台可以用于限制编码器的转子部分相对于安装轴的轴向位置。

根据一种有利的实施方式，所述轴本体在所述输出端与所述非输出端处分别设有用于设置轴承的凹台。由此对整个电机轴的支承也分布在轴本体上，从而使得安装轴的设计可以更为灵活，即可以根据所要采用的小尺寸的编码器的尺寸进行设计，而无需过多顾虑对电机轴的转动支承。

根据一种有利的实施方式，所述轴本体还包括：一定位面，其沿所述轴向在所述轴本体的外周面延伸，用于与所述电机的转子定位连接。该定位面通常可以通过对轴本体的外周面的材料去除得到，这样的定位面与电机的转子内的一定位面相互配合，用于限制电机的转子相对于电机轴的转动。

本发明还涉及车辆，特别是电动车辆或者混合动力车辆，其包括如上述各实施方式中任意一项所述的电机。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1以剖视图示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的电机的一部分；

图2以剖视图示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的电机轴与编码器的转子部分；

图3以***图示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的电机轴与编码器的转子部分。

附图标记列表：

10 转子

20 定子

30 电机轴

31 轴本体

32 安装轴

34 空腔部

35 电机轴的输出端

36 电机轴的非输出端

40 编码器、旋转编码器

41 编码器的转子部分

42 编码器的定子部分

51、52 轴承

60 电机端盖

70 定子壳体

100 电机

311 凹台

312 凹台

313 第一开口

314 倒角

315 第二开口

316 阶梯孔

318 轴本体的输出端

319 轴本体的非输出端

321 安装轴的第一端

322 限位凸台

323 安装轴的第二端

325 限位凸缘

326 直径缩小部

412 安装孔

3193 定位面

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

图1以剖视图示意性地示出了依据本发明的一种实施方式的电机100的一部分。电机100可以是电动机也可以是发电机。该电机100包括一个电机轴30，电机轴30的轴线x方向通常也是电机100的轴向x。电机轴30的径向外表面上通过紧配合设有电机100的转子10。在转子10的径向外周上环绕有电机100的定子20。在该定子20的径向外周还设有定子壳体70。电机轴30在其输出端35一侧和非输出端36一侧分别通过轴承51、52以可转动的方式被支承。

在电机轴30的非输出端36上还设有电机100的编码器40，在此实施方式中为旋转编码器。编码器40的转子部分41固定在电机轴30的非输出端36处，随着电机轴30转动；其定子部分42与电机的壳体部分或者电机的端盖60固定连接。编码器40的工作原理在此不再赘述。

在现有的设计中，电机的电机轴通常被设计为是一体的。其在电机轴的非输出端侧(在轴向相对于输出端对置的一侧)通常是封闭的，这样编码器的转子可以环套在电机轴的该非输出端侧上，随着电机轴一起转动。然而，当为了提供更大的输出功率而需要采用空心轴设计时，在这种设计方式下，即使使得电机轴的输出端开口用于设计内花键，这样形成的一个空腔部也是在电机轴的内部形成的朝输出端开口的一个盲孔，而不是通孔。因此，当对输出端的内花键进行加工时，就需要进行插削加工(因非输出端封闭)，造成加工效率较低以及精度较低，而且成本也相对较高。为了解决这个问题，依据本发明的该实施方式将电机轴设计为包括一个轴本体31和一个安装轴32。

为了进一步地对依据本发明的该实施方式的电机轴30进行描述，图2以剖视图分别示意性地示出了该电机轴30与编码器40的转子部分41的构造。如图所示，电机轴30包括一个轴本体31和一个安装轴32。轴本体31与安装轴32在装配在一起之前是两个独立的、分别的部件(非一体式的)。轴本体31的输出端318对应于电机轴30的输出端35，其还有一个沿着轴向x与该输出端318对置的非输出端319。轴本体31的输出端318通常为电机100的电机轴30与减速器的输入轴(图中未示出)相连接的一端。输出端318与减速器的输入轴可以通过键连接、花键连接等多种方式进行连接。为了实现更大的输出功率，依据本发明，将轴本体31设计为一个空心轴31，其具有一个同样沿着轴向x延伸的空腔部34，这个空腔部可以为多个与轴向x同轴设置的通孔构成。空腔部34贯穿轴本体31的两个轴向端部，形成沿着轴向x延伸的通孔结构，并分别在输出端318处形成一个第一开口313，以及在非输出端319处形成一个第二开口315。其中，为了实现电机轴30与减速器的输入轴的连接，在空腔部34的靠近第一开口313的周向内表面上设有内花键317，其能够与减速器的输入轴上的外花键形成花键副，从而实现动力的传递。当然，在加工内花键317时通常会在第一开口313处形成倒角部314。由于将轴设计为具有通孔式的空腔部34的轴本体，轴本体31的非输出端319处也形成开口，由此可以采用拉削的方式对内花键进行加工，这相比于对盲孔采用的插削加工可以高效率、低成本的实现对内花键的加工。

另一方面，为了在轴本体31的非输出端319侧上安装电机的编码器40，特别是通常旋转编码器的转子部分41，在依据本发明的该实施方式中，设有用于安装编码器的转子部分41的安装轴32。安装轴32与轴本体31是分别的两个部件。如图2所示，安装轴32具有一个第一端321，其在装配时朝向轴本体31的第二开口315设置，用于压紧到该第二开口315中，使得安装轴32与轴本体31同轴地装配。为了更好的定位，在安装轴32上设有一个沿着安装轴的径向突出的限位凸缘325。限位凸缘325沿着轴向x位于安装轴32的第一端321与第二端323(安装轴32的在轴向x上与第一端321对置的另一端)之间。在安装轴32的第二端323处设有一个直径缩小部326，其相对于用于***到轴本体31的第二开口315中的第一端321可以具有明显更小的直径，或者说横截面积。编码器40的转子部分41可以环设于该直径缩小部326的径向外表面上。具体而言，转子部分41可以具有安装孔412，该安装孔412可以紧配合于直径缩小部326的周向外表面。当然，为了转子部分41的定位，还可以在直径缩小部326的远离第二端323的一侧设有一个直径大于该直径缩小部326的限位凸台322，使得转子部分41的朝向该安装轴32的垂直于轴向x的一个端面可以抵靠在该限位凸台322上。

图3以从电机轴30的非输出端的方向看去的视角，以立体的***图示出了电机轴30与编码器40的转子部分41。其中结合图1可以看到在轴本体31上，还在轴本体31的输出端318和非输出端319处分别各设有一个在周向上成环状的凹部3191、3192。这两个凹部3191、3192形成设置电机轴30的轴承51、52的安装部，即可以将轴承51、52环设于凹部3191、3192处。此外，在轴本体31上沿着轴向x设有一个定位面3193，其可通过沿着轴向x在所述轴本体的外周面上通过去除材料的方式形成的一个面构成。这个近似长方形的定位面3193用于与电机100的转子10进行装配时进行定位。电机100的转子10和定子20的轴向长度上的支承均由轴本体31提供，即安装轴32作为独立于轴本体31的部件基本上仅用于对编码器40的转子部分42提供支承。在图3中还可以看到在第二开口315内的一个阶梯孔的阶梯部或者阶梯孔316，其也可以用于对安装轴32进行限位。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.电机(100)，包括：一电机轴(30)、一转子(10)和一定子(20)，其特征在于，所述电机轴(30)包括：

一轴本体(31)，其用于支承所述转子(10)；以及

一实心的安装轴(32)，其能够与所述轴本体(31)同轴地固定于所述轴本体(31)的一非输出端(319)处，其中，

所述电机(100)的一编码器(40)的转子部分(41)能够固定在所述安装轴(32)上，并且

所述安装轴(32)包括一第一端(321)，所述第一端(321)能够被压入到所述轴本体(31)的第二开口(315)中，形成紧配合，

其中，所述轴本体(31)在所述输出端(318)与所述非输出端(319)处分别设有用于设置轴承(51、52)的凹台(3191、3192)，

所述安装轴(32)还包括：

一直径缩小部(326)，其设置在沿所述安装轴(32)的轴向与所述第一端(321)对置的第二端(323)，其中该直径缩小部(326)用于安装编码器的转子部分(41)，

一限位凸缘(325)，其沿着所述安装轴(32)的径向突出，位于所述第一端(321)与所述直径缩小部(326)之间；以及

一限位凸台(322)，其设置在所述直径缩小部(326)的远离第二端(323)的一端以位于所述限位凸缘(325)与所述直径缩小部(326)之间。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述轴本体(31)为空心轴，其包括：

一空腔部(34)，其沿所述轴本体(31)的轴向(x)延伸穿透所述轴本体(31)的非输出端(319)以及沿该轴向(x)与所述非输出端(319)对置的一输出端(318)，从而分别形成：

一第一开口(313)，其位于所述输出端(318)处；以及

一第二开口(315)，其位于所述非输出端(319)处，

其中，在所述第一开口(313)处的周向内表面上设有内花键(317)。

3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述轴本体(31)还包括：

一定位面(3193)，其沿所述轴向(x)在所述轴本体(31)的外周面延伸，用于与所述电机(100)的转子定位连接。

4.车辆，其包括如上述权利要求1-3中任意一项所述的电机。

5.如权利要求4所述的车辆，其特征在于，所述车辆为特别是电动车辆或者混合动力车辆。

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