CN111106707A - 适用于新能源汽车的电机轴 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种适用于新能源汽车的电机轴，电机轴包括分别位于电机轴两端的第一轴承安装部和第二轴承安装部以及位于电机轴中部的转子连接部，第一轴承安装部、第二轴承安装部及转子连接部所对应的电机轴内部分别沿轴线方向设置有第一柱状空腔，各第一柱状空腔的内径均不等，且第一轴承安装部、第二轴承安装部及转子连接部的外周面直径与所对应的第一柱状空腔的内径差值d1均相等。本发明所公开的适用于新能源汽车的电机轴，通过在电机轴轴线方向设置多个内径不等的柱状空腔，空腔的轴向长度与各个安装段的长度相等，同时保证各个安装段的壁厚均相等，由此实现了整个电机轴轻量化设计，有利于降低整车油耗，减少成本，同时提升产品竞争力。

Description

适用于新能源汽车的电机轴

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，尤其涉及汽车领域的电机轴，特别涉及一种适用于新能源汽车的电机轴。

背景技术

电机轴是汽车传动***中电机的重要组成部件，带动电机内的转子进行运动，起着传递扭矩以及承受载荷的作用，以此实现电能与机械能之间的相互转换；并连接减速器和差速器的输出轴，以此控制汽车运行，它是决定汽车驱动性能和运行稳定性的关键零部件。

为了合理分配和承担电机轴载荷如扭矩、转矩和弯矩，同时为了优化结构、减轻零件质量，现有的电机轴多采用电机轴来代替传统的实心轴，但现有的空心电机轴结构空腔直径保持一致，在一定程度上没有达到节约材料降低成本的目的，无法适应新能源汽车轻量化发展的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种轻量化电机轴，在减轻重量，节省成本的基础上，还可以承载电机轴较大转矩，以此适应新能源汽车轻量化发展的需求。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种适用于新能源汽车的电机轴，所述电机轴包括分别位于电机轴两端的第一轴承安装部和第二轴承安装部以及位于电机轴中部的转子连接部，所述第一轴承安装部、第二轴承安装部及转子连接部所对应的电机轴内部分别沿轴线方向设置有第一柱状空腔，各所述第一柱状空腔的内径均不等，且第一轴承安装部、第二轴承安装部及转子连接部的外周面直径与所对应的第一柱状空腔的内径差值d1均相等。

进一步的，所述电机轴靠近第一轴承安装部的一端从下往上依次设置有用于安装减速器的第一连接部以及用于安装差速器的第二连接部。

更进一步的，所述第一连接部及第二连接部所对应的电机轴内部分别沿轴线方向设置有第二柱状空腔，各所述第二柱状空腔的内径不相等，第一连接部及第二连接部的外周面直径与所对应的第二柱状空腔的内径差值d2相等，且d1和d2也相等。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述第一连接部外周面均匀分布有斜花键，斜花键的螺旋角为21°51′-22°,斜花键的齿宽为42-43mm。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述第二连接部外周面均匀分布有直花键，直花键的齿宽为16-17mm。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述第一轴承安装部与所述转子连接部的连接处形成有第一轴肩，所述第一轴承安装部与所述第一连接部的连接处形成有第二轴肩，所述第二轴承安装部与所述转子连接部之间形成有第三轴肩和第四轴肩，第二轴承安装部以第三轴肩及第四轴肩为界，形成由里向外直径依次减小的两个同心轴。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述电机轴材料采用25CrMo4合金结构钢。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

本发明所公开的适用于新能源汽车的电机轴，通过在电机轴轴线方向设置多个内径不等的柱状空腔，空腔的轴向长度与各个安装段的长度相等，同时保证各个安装段的壁厚均相等，由此实现了整个电机轴轻量化设计，有利于降低整车油耗，减少成本，同时提升产品竞争力。与传统的通腔内径相等的空心电机轴相比，该电机轴更加轻便，较大的节省了成本，同时能保证较大的转矩，具有更高的临界转速和使用寿命，同时具有较好的经济效益和广阔的市场前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所公开的电机轴的结构示意图；

图2为本发明所公开的电机轴平面剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，结合图2，本发明实施例公开了一种适用于新能源汽车的电机轴，该电机轴包括位于电机轴的一端的第一轴承安装部1、位于电机轴的另一端的第二轴承安装部以及位于电机轴的中部的转子连接部。第一轴承安装部1、第二轴承安装部2及转子连接部3所对应的电机轴内部分别沿轴线方向设置有第一柱状空腔4，各第一柱状空腔4的内径D₀₁均不等，且第一轴承安装部1、第二轴承安装部2及转子连接部3的外周面直径D_X1与所对应的第一柱状空腔4的内径差值d1均相等。通过采用上述技术方案，在实现本发明电机轴为空心轴的同时，保证了安装部和连接部所在的电机轴壁厚均等。从而实现了整个电机轴轻量化设计，继而由电机轴带动电机内的转子进行转动，起着传递扭矩以及承受载荷的作用，以此实现电能与机械能之间的相互转换，此种电机轴有利于降低整车油耗，减少成本，同时提升产品竞争力。与传统的通腔内径相等的空心电机轴相比，该电机轴更加轻便，较大的节省了成本，同时能保证较大的转矩，具有更高的临界转速和使用寿命，同时具有较好的经济效益和广阔的市场前景。

具体的，电机轴靠近第一轴承安装部1的一端从下往上依次设置有用于安装减速器的第一连接部5以及用于安装差速器的第二连接部6。通过在电机轴的第一连接部5上安装减速器，主要起到减小转速、增大扭矩的功能。通过在电机轴的第二连接部6上安装差速器，满足汽车转弯时，两侧车轮转速不同的要求。

在本实施例中，第一连接部5外周面均匀分布有斜花键51，斜花键51的螺旋角为21°51′-22°,斜花键51的齿宽为42-43mm。通过斜花键51的设置，可以提高电机轴与减速器配合精度，有利于增加电机轴的刚度，从而延长电机轴的使用寿命。

在本实施例中，第二连接部6外周面均匀分布有直花键61，直花键61的齿宽为16-17mm。通过直花键61的设置，可以提高电机轴的承载能力，进一步提高电机轴与差速器的安装精度。

在本实施例中，第一连接部5及第二连接部6所对应的电机轴内部分别沿轴线方向设置有第二柱状空腔7，各第二柱状空腔7的内径D₀₂不相等，第一连接部5及第二连接部6的外周面直径D_X2与所对应的第二柱状空腔7的内径差值d2相等，且d1和d2也相等。采用上述技术方案，可以实现整个电机轴各个安装段的壁厚均相等，进一步实现电机轴轻量化设计，降低了成本。同时在相同的外力矩情况下，本发明的电机轴采用等壁厚空心设计，要比与传统的通腔内径相等的空心轴更加省材料。有利于电机轴的轻量化，提高轴类零件的扭转刚度。

第一轴承安装部1与转子连接部3的连接处形成有第一轴肩8，在将轴承安装入第一轴承安装部1时，轴承紧靠第一轴肩8。第一轴承安装部1与第一连接部5的连接处形成有第二轴肩9，在将减速器装入第一连接部5时，减速器紧靠第二轴肩9。所述第二轴承安装部2与所述转子连接部3之间形成有第三轴肩10和第四轴肩11，第二轴承安装部2以第三轴肩10及第四轴肩11为界，形成由里向外直径依次减小的两个同心轴。在将轴承安装入第二轴承安装部2时，轴承紧靠第三轴肩10。

40Cr属于中碳合金钢，适用于中等精度而转速较高的轴类零件，淬火性能并不好，只可淬硬至HRC45～52。但作为新能源汽车电机里的转轴，其硬度不够，磨损快，不适合高速重载的工作条件。且本发明采用的等壁厚空心电机轴，在新能源汽车上使用，其要求具有电机轴具有更强的硬度，在防止断轴的条件下，还可以达到较大的扭矩，显然，现有的40Cr根本无法满足要求。

对本发明作出实质性贡献的发明人，经过大量的工艺试验，率先使用25CrMo4渗碳钢，作为电机转轴的材料，达到了很好的效果。

25CrMo4属于合金结构钢，钢中加入合金元素，提高了钢的淬透性，保证钢经过热处理后获得良好的综合机械性能，具有高的强度和足够的韧性。含碳量为0.22％～0.29％的低碳钢。

经过大量的工艺试验，对材料为25CrMo4的空心电机轴进行表面强化热处理，即空心电机轴整体渗碳淬火和回火，要求表面强化层连续，从空心电机轴表面计算，渗碳深度为0.2-0.7mm，由于达到了一定的表面强化层深度，同时辅以好的回火控制，获得了高疲劳强度空心电机轴，空心电机轴表面的有效淬火范围应满足最小硬度为HRC57.8，空心电机轴芯部最小硬度为HRC31。而40Cr只可淬硬至HRC45～52，所以25CrMo4综合性能更强，防止空心电机轴出现断轴现象，更适合在高速情况下工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于新能源汽车的电机轴，所述电机轴包括分别位于电机轴两端的第一轴承安装部(1)和第二轴承安装部(2)以及位于电机轴中部的转子连接部(3)，其特征在于：所述第一轴承安装部(1)、第二轴承安装部(2)及转子连接部(3)所对应的电机轴内部分别沿轴线方向设置有第一柱状空腔(4)，各所述第一柱状空腔(4)的内径均不等，且第一轴承安装部(1)、第二轴承安装部(2)及转子连接部(3)的外周面直径与所对应的第一柱状空腔(4)的内径差值d1均相等。

2.如权利要求1所述的一种适用于新能源汽车的电机轴，其特征在于：所述电机轴靠近第一轴承安装部(1)的一端从下往上依次设置有用于安装减速器的第一连接部(5)以及用于安装差速器的第二连接部(6)。

3.如权利要求2所述的一种适用于新能源汽车的电机轴，其特征在于：所述第一连接部(5)及第二连接部所(6)对应的电机轴内部分别沿轴线方向设置有第二柱状空腔(7)，各所述第二柱状空腔(7)的内径不相等，第一连接部(5)及第二连接部(6)的外周面直径与所对应的第二柱状空腔(7)的内径差值d2相等，且d1和d2也相等。

4.如权利要求3所述的一种适用于新能源汽车的电机轴，其特征在于：所述第一连接部(5)外周面均匀分布有斜花键(51)，斜花键(51)的螺旋角为21°51′-22°,斜花键(51)的齿宽为42-43mm。

5.如权利要求3所述的一种适用于新能源汽车的电机轴，其特征在于：所述第二连接部(6)外周面均匀分布有直花键(61)，直花键(61)的齿宽为16-17mm。

6.如权利要求2所述的一种适用于新能源汽车的电机轴，其特征在于：所述第一轴承安装部(5)与所述转子连接部(3)的连接处形成有第一轴肩(8)，所述第一轴承安装部(5)与所述第一连接部(5)的连接处形成有第二轴肩(9)，所述第二轴承安装部(2)与所述转子连接部(3)之间形成有第三轴肩(10)和第四轴肩(11)，第二轴承安装部(2)以第三轴肩(10)及第四轴肩(11)为界，形成由里向外直径依次减小的两个同心轴。

7.如权利要求1所述的一种适用于新能源汽车的电机轴，其特征在于：所述电机轴材料采用25CrMo4合金结构钢。

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