CN111030328A - 具有减小的壳体谐振的电机 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“具有减小的壳体谐振的电机”。一种电机，包括圆柱形定子芯和圆柱形壳体，所述圆柱形壳体具有内径。所述芯具有外表面和从其延伸的多个突起。所述芯的在直径上相对的突起的尖端之间测量到的外径大于所述内径。所述芯设置在所述壳体中，其中所述尖端接合所述内径以在所述芯与所述壳体之间形成干涉配合来减小壳体谐振。

Description

具有减小的壳体谐振的电机

技术领域

本公开涉及电机，并且更具体地，涉及减小壳体的谐振的定子和壳体设计。

背景技术

电机典型地包括定子和转子，定子和转子协作以将电能转换成机械运动，或将机械运动转换成电能。定子可以包括芯和绕组，并且转子支持在定子内旋转。

电机可以用于含有牵引电池总成来充当电机的能量源的车辆，诸如电池电动车辆和混合动力电动车辆。牵引电池总成例如电连接到向驱动轮提供扭矩的电机。牵引电池总成可以包括有助于管理车辆性能和操作的部件和***。

发明内容

根据一个实施例，一种电机包括圆柱形定子芯和圆柱形壳体，所述圆柱形壳体具有内径。所述芯具有外表面和从其延伸的多个突起。所述芯的在直径上相对的突起的尖端之间测量到的外径大于所述内径。所述芯设置在所述壳体中，其中所述尖端接合所述内径以在所述芯与所述壳体之间形成干涉配合来减小壳体谐振。

根据另一个实施例，一种组装电机的方法包括提供多个叠片，所述多个叠片具有外周向表面和从其径向地延伸的突起。所述方法还包括将所述叠片堆叠，其中相邻叠片的所述突起相对于彼此周向地偏移以形成具有呈交错布置的所述突起的定子芯，以及将所述芯***圆柱形壳体中，其中所述突起与所述壳体的内径接合。

根据又一个实施例，一种电机包括壳体和定子。所述定子包括堆叠的叠片，每个叠片限定向外延伸的突起，所述向外延伸的突起相对于彼此周向地间隔。所述叠片中的相邻叠片的所述突起相对于彼此周向地偏移以在所述定子的外表面上形成所述突起的交错布置。所述定子设置在所述壳体中，其中所述突起接合所述壳体以减小壳体谐振。

附图说明

图1是电机的横截面侧视图，其中未示出壳体。

图2是电机的定子芯和壳体的横截面端视图。

图3是示出不包括本公开的改进的电机的壳体谐振的示意图。

图4是根据本公开的一个实施例的定子芯的局部透视图。

图5是根据本公开的另一个实施例的定子芯的局部透视图。

图6是梯形突起的端视图。

图7是示出用于制造电机的方法的流程图。

具体实施方式

本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅是示例，并且其他实施例可以采用各种形式和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅作为教导本领域的技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解，参考附图中的任一个示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示的特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，特定应用或实现方式可能期望与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。

参考图1和图2，示例电机20包括具有多个叠片24的定子22。(为了清楚起见，叠片24的厚度在图1中被放大。)叠片24典型地是钢。叠片24中的每一个包括正面和背面。当堆叠时，正面和背面抵靠相邻的正面和背面设置，以形成定子芯26。叠片24中的每一个可以是圈环形的并限定中空中心。每个叠片24还包括外径(或外壁)28和内径(或内壁)30。外径28协作以限定定子芯26的外表面40，并且内径30协作以限定腔32。

每个叠片24包括朝向内径30径向向内延伸的多个齿部34。相邻齿部34协作以限定狭槽36。每个叠片24的齿部34和狭槽36与相邻叠片对准以限定在相对端部38之间延伸穿过定子芯26的定子狭槽42。多个绕组(也被称为线圈、接线或导体)44缠绕在定子芯26周围并设置在定子狭槽42内。绕组44可以设置在绝缘材料(未示出)中。绕组44的部分大体沿定子狭槽42在轴向方向上延伸。在定子芯的端部38处，绕组44弯曲以围绕定子芯26的端部38周向地延伸，从而形成端部绕组。端部38限定芯26的相对端部并可以由定子芯26的第一个叠片和最后一个叠片形成。虽然被示出为具有分布型绕组，但是绕组也可以是集中型、发夹型或其他类型的。

转子46设置在腔32中。转子46固定到轴48，该轴可操作地连接到齿轮箱或其他传动系部件。当电流被供应到定子22时，形成磁场，以致使转子46在定子22内转动来产生供应到轴48的扭矩。电机20还被配置为在使发电机起作用时将轴48上的扭矩转换成电力。

定子22和转子46可以支撑在壳体50内。壳体50可以是圆柱形的并具有被配置为接纳定子22的直径。壳体50典型地由铝形成。定子22可以包括用于将定子22附接到壳体50的安装凸角52。壳体可以限定沟槽54，该沟槽接纳凸角52的端部部分。凸角52中的每一个可以限定开口56，该开口被配置为接纳杆(诸如螺栓)从中穿过。杆延伸穿过壳体50的端部(未示出)以固定定子22。

参考图3，将描述与电机相关联的一个问题。电机60包括壳体62和定子芯64。定子芯64明显比壳体62更坚硬。例如，定子芯64可以由钢形成，并且壳体可以由铝形成。与定子芯66相比，壳体62的相对更低刚度导致在电机操作时在附接件之间的区域中发生壳体谐振。虚线68和70示出了因谐振引起的壳体62的放大的移动。这个移动可能产生不可接受的噪声和振动。本公开描述了减小壳体谐振以提供电机的更可接受的噪声和振动的定子设计。

参考图2和图4，定子芯26可以包括设置在外表面40上的多个突起80。突起80可以与叠片24一体地形成并可以包括附接到外径28的基部82、以及尖端84。突起80可以是棱柱状的，并且当在电机的轴向方向上观察时可以具有矩形横截面。突起80可以延伸叠片24的厚度81。突起80位于限定在相邻凸角52之间的外径28的周向表面上。周向表面中的不同的周向表面可以包括不同量的突起80。例如，周向表面86可以包括六个突起80，周向表面88可以包括七个突起，周向表面90可以包括六个突起，并且周向表面92可以包括七个突起。在所示的实施例中，直径上相对的周向表面具有相同数量的突起，并且突起位于相同位置，但是并不需要总是如此。突起80的所示的放置和量仅是说明性的而非限制性的。

突起80被配置为与壳体50接合以在凸角52之间支撑壳体并减小壳体谐振。经由突起的干涉接触改进了整个定子-壳体总成的刚度。这有助于降低在操作频率范围内的总成谐振。突起80的尺寸可以被设定为与壳体50形成干涉配合(压配合)。可以通过将内部部件***外部部件中来形成干涉配合，该外部部件具有小于内部部件的外径的内径。干涉配合的紧密度是基于干涉量(内径与外径之间的尺寸差异)。

电机20可以包括突起80的尖端84与壳体50的内径94之间的干涉配合。通过使芯的外径96(在突起80的直径上相对的尖端84之间测量)大于内径94来形成干涉配合。干涉量可以取决于电机的尺寸以及其他设计具体细节，诸如材料和形状。作为一个示例，0.1毫米(mm)至0.5mm干涉可以用于具有236mm直径的定子。

定子芯26的外表面40可以具有突起80的交错布置。突起80可以周向地交错，也就是说，突起80中的轴向地相邻的突起彼此不对准。与其中突起轴向地对准的线性布置相比，交错布置可以对壳体50提供更好的支撑，这还可以减小壳体谐振。叠片中的相邻叠片的突起80可以相对于彼此周向地偏移，即，旋转，以产生突起80的交错布置。在图4的所示的实施例中，相邻叠片的突起80偏移，使得叠片中的一个叠片的突起80与在另一个叠片的突起80之间的间隙98的中点对准。

交错布置可以通过使用多种不同类型的叠片或者用相同的叠片形成，相同的叠片相对于彼此旋转以产生交错布置。在图4的所示的实施例中，所有叠片24是相同的。本文使用的“相同”是指被设计为相同的部件，并且应认识到，两个部件因制造限制而很少完全相同。通过使第二叠片24b和第四叠片24d相对于第一叠片24a和第三叠片24c旋转90度来产生交错布置。这样做时，在凸角52之间的突起的数量在定子芯26的轴向方向(纵向)上在六个或七个突起之间交替，从而产生交错布置。使用相同的叠片可以降低制造成本和组装复杂性。

参考图5，另一个定子芯100可以包括突起102的部分交错布置。在该实施例中，每个突起102与一个相邻突起轴向地对准并相对于另一个相邻突起周向地偏移。例如，叠片104b上的突起102b与叠片104c的突起102c轴向地对准并相对于叠片104a的突起102a周向地偏移。这产生了部分交错布置，其中突起的周向位置每隔两个叠片改变(这可以被称为2-2图案)。在其他实施例中，可以将三个(3-3图案)、四个(4-4图案)或更多个叠片分组以具有相同的突起图案。另外，分组不需要具有一致数量的叠片。例如，定子可以包括1-2图案，其中第一叠片具有第一突起图案，第二叠片和第三叠片具有第二突起图案，并且四个突起重复该序列并具有与第一叠片匹配的突起图案。当然，也设想2-3图案等。

类似于定子22，可以通过使用不同叠片或通过使用相对于彼此旋转的相同叠片来产生部分交错布置。在图5的所示的实施例中，叠片104中的每一个是相同的，并且叠片104b和104c相对于叠片104a和104d旋转90度以产生部分交错布置。

参考图6，在不同的实施例中，突起可以具有不同的轴向横截面。在上述实施例中，突起具有矩形轴向横截面。然而，在图6的实施例中，突起120具有梯形轴向横截面，其中突起的基部122比尖端124宽。梯形形状可以减小局部应力。

图7示出了组装被设计为减小壳体谐振的具有交错突起的电机的示例方法200。在步骤202处，提供多个叠片。叠片中的每一个可以具有外周向表面和从其径向向外延伸的突起。叠片中的每一个可以是相同的。在204处，将叠片堆叠，其中相邻叠片的突起相对于彼此周向地偏移以形成具有呈交错布置的突起的定子芯。在其中叠片是相同的实施例中，将叠片堆叠还可以包括将相邻叠片放在不同的旋转位置，使得相邻叠片的突起是交错的。在一些实施例中，这涉及使选择叠片相对于其他叠片旋转90度。

在步骤206处，将导体安装到定子芯中以产生电机的绕组。在步骤208处，将转子安装在定子的腔内以形成子总成。在步骤210处，通过***定子芯使得突起与壳体的内径接合来将子总成安装在壳体中。叠片可以包括在突起处的直径，该直径大于壳体的内径，以在突起与壳体之间产生干涉配合，从而减小壳体谐振。定子芯也可以通过紧固件等附接到壳体。

应当理解，所示的方法200不是用于完全地组装电机的步骤的详尽列表，而是着重于与本公开的特定改进有关的步骤和其他主要组装步骤。为了简洁起见，尚未讨论许多熟知的组装步骤，但是本公开设想了这些步骤。此外，方法200不限于所示的步骤的特定顺序，并且在一些实现方式中可以省略一些步骤。

尽管上面描述了示例性实施例，但是这些实施例不旨在描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的字词是描述性字词而非限制性字词，并且应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。如前所述，可以组合各种实施例的特征以形成本发明的可能未明确地描述或示出的另外实施例。尽管各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望的特性方面相较其他实施例或现有技术实施方式来说提供优点或是优选的，但是本领域的普通技术人员将认识到，一个或多个特征或特性可以折衷以实现期望的总体***属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。由此，就一个或多个特性方面被描述为相较其他实施例或现有技术实现方式来说不如期望的实施例并非在本公开的范围外，并且可能是特定应用所期望的。

在本发明的一个方面，叠片的在突起的尖端之间测量到的外径大于壳体的内径，使得在定子与壳体之间形成干涉配合。

在本发明的一个方面，所述突起是棱柱状的。

在本发明的一个方面，所述突起具有梯形横截面。

在本发明的一个方面，所述叠片包括协作以限定轴向地延伸的狭槽的齿部，并且还包括设置在所述狭槽中的绕组。

Claims (15)

1.一种电机，所述电机包括：

圆柱形壳体，所述圆柱形壳体具有内径；以及

圆柱形定子芯，所述圆柱形定子芯具有外表面和从其延伸的多个突起，其中所述芯的在所述突起的尖端之间测量到的外径大于所述内径，并且所述芯设置在所述壳体中，其中所述尖端接合所述内径以在所述芯与所述壳体之间形成干涉配合来减小壳体谐振。

2.如权利要求1所述的电机，其中所述突起周向地交错。

3.如权利要求1所述的电机，其中所述芯包括多个堆叠的叠片，所述多个堆叠的叠片各自具有在其上形成的所述突起的子组，其中所述叠片被布置成使得所述叠片中的相邻叠片的所述子组的突起相对于彼此周向地偏移以使所述突起交错。

4.如权利要求3所述的电机，其中所述叠片是相同的。

5.如权利要求1所述的电机，其中所述突起是棱柱状的。

6.如权利要求5所述的电机，其中所述突起具有梯形横截面。

7.如权利要求1所述的电机，其中所述芯包括多个堆叠的叠片，每个叠片具有：

至少三个安装凸角，所述至少三个安装凸角径向向外突出并限定孔，

第一周向表面，所述第一周向表面限定在所述凸角中的第一凸角与第二凸角之间并具有在其上形成的所述突起的第一子组；以及

第二周向表面，所述第二周向表面限定在所述凸角的第二凸角与第三凸角之间并具有在其上形成的所述突起的第二子组，其中所述第一子组包括比所述第二子组更多的突起。

8.如权利要求7所述的电机，其中所述突起中的每一个延伸所述叠片中的相关联的叠片的整个厚度。

9.如权利要求7所述的电机，其中所述内径限定轴向地延伸的凹部，所述轴向地延伸的凹部在其中接纳所述凸角。

10.一种组装电机的方法，所述方法包括：

提供多个叠片，所述多个叠片具有外周向表面和从其径向地延伸的突起；

将所述叠片堆叠，其中相邻叠片的所述突起相对于彼此周向地偏移以形成具有呈交错布置的所述突起的定子芯；以及

将所述芯***圆柱形壳体中，其中所述突起与所述壳体的内径接合。

11.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括将导体安装在所述定子芯上。

12.如权利要求10所述的方法，其中所述叠片是相同的，并且其中将所述叠片堆叠还包括将相邻叠片放在不同的旋转位置，使得所述相邻叠片的所述突起交错。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述相邻叠片相对于彼此旋转90度。

14.如权利要求10所述的方法，其中所述叠片的在所述突起的尖端之间测量到的外径大于所述壳体的内径。

15.一种电机，所述电机包括：

壳体；以及

定子，所述定子包括堆叠的叠片，每个叠片限定向外延伸的突起，所述向外延伸的突起相对于彼此周向地间隔，其中所述叠片中的相邻叠片的所述突起相对于彼此周向地偏移以在所述定子的外表面上形成所述突起的交错布置，其中所述定子设置在所述壳体中，其中所述突起接合所述壳体以减小壳体谐振。

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