CN114258624A

CN114258624A - 用于将电机布置在传动机构上的方法和驱动装置

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Publication number: CN114258624A
Application number: CN202080059059.1A
Authority: CN
Inventors: I·福本; M·拉德万斯基
Original assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2020-08-19
Publication date: 2022-03-29
Also published as: US20220173643A1; EP4018535A1; WO2021032762A1; DE102019212534A1

Abstract

本发明涉及一种用于将电机布置在传动机构上的方法，所述方法具有以下步骤：‑提供定子壳体（12），所述定子壳体具有至少一个筒形地构造的内周面（14）和接纳开口（16）；‑将空心筒形地构造的定子（10）装入到所述定子壳体（12）中，使得所述定子（10）抗扭转地布置在所述定子壳体（12）中；‑将定心销（20）经由所述定子壳体（12）的接纳开口（16）导入到所述空心筒形地构造的定子（10）的定子空腔（22）中并且将所述定心销（20）在所述定子空腔（22）中夹紧；‑使所述定子壳体（12）在传动机构（30）上定向，使得在所述传动机构（30）中得到支承的传动机构输入轴（32）的纵轴线（34）与布置在所述定子（10）中的定心销（20）的纵向方向（36）同轴地定向；‑将所述定子壳体（12）固定在所述传动机构（30）上；‑将所述定心销（20）从定子空腔（22）中取出；‑将具有转子空心轴（50）的转子（44）装入到所述定子（10）中；‑将所述转子（44）与传动机构输入轴（32）固定在一起；‑将具有支承芯轴（80）的轴承盖（78）安放到所述定子壳体（12）的接纳开口（16）上，其中所述支承芯轴（80）嵌合到转子空心轴（50）的转子空腔（82）中并且嵌合到布置在转子空腔（50）中的以能转动铰接的方式连接的轴承装置（54）中，使得所述转子（44）以能围绕其转子纵轴线旋转的方式得到支承。

Description

用于将电机布置在传动机构上的方法和驱动装置

本发明涉及一种用于将电机布置在传动机构上的方法，其中将所述电机如此布置在传动机构上，从而能够实现在所述电机的转子与定子之间的减小的气隙。通过这种方式能够提高所述电机的功率密度。此外，本发明涉及一种具有传动机构和电机的驱动装置，其中所述电机借助于按本发明的方法布置在所述传动机构上。

用于至少部分地用电驱动的机动车的电机原则上是已知的。这样的电机由于高于12,000转/分钟的高转速而承受大的负荷。此外，这样的电机应该噪声小，以便第三方或驾驶员也不会以不必要的方式被电马达的噪声所打扰。此外，力求尽可能轻地制造所述电机，以便能够提高机动车的整体性能。减轻电机的重量的努力可能引起以下结果，即：所述电机的构件、尤其是转子轴能够更精细地构造并且由此能够具有得到提高的弹性。

此外努力实现尽可能大的功率密度，这引起的结果是，使在所述电机的转子与定子之间的气隙最小化。然而，如果所述转子由于重量减轻而具有得到提高的弹性时，这就可能是有问题的。因此，一个目标是如此优化所述电机在传动机构上的布置，使得在传动机构输入轴与转子的转子轴之间的公差得到减小和/或补偿，以便使在定子与转子之间的气隙最小化。

本发明的任务是，提供一种用于将电机布置在传动机构上的方法，该方法能够实现在电机的转子与定子之间的减小的气隙。

该任务通过权利要求1的主题来解决。本发明的优选的改进方案在从属权利要求以及下面的说明和附图中得到说明，其中每个特征不仅能够单个地而且能够组合地代表着本发明的一个方面。

根据本发明，提供一种用于将电机布置在传动机构上的方法，该方法包括以下步骤：

-提供定子壳体，该定子壳体具有至少一个筒形地构造的内周面和接纳开口；

-将空心筒形地构造的定子装入到所述定子壳体中，使得所述定子抗扭转地布置在所述定子壳体中；

-将定心销经由所述定子壳体的接纳开口导入到所述空心筒形地构造的定子的定子空腔中并且将所述定心销在所述定子空腔中夹紧；

-使所述定子壳体在传动机构上定向，使得在所述传动机构中得到支承的传动机构输入轴的纵轴线与布置在所述定子中的定心销的纵向方向同轴地定向；

-将所述定子壳体固定在所述传动机构上；

-将所述定心销从定子空腔中取出；

-将具有转子空心轴的转子装入到所述定子中；

-将所述转子与传动机构输入轴固定在一起；

-将具有支承芯轴的轴承盖安放到所述定子壳体的接纳开口上，其中所述支承芯轴嵌合到转子空心轴的转子空腔中并且嵌合到布置在转子空腔中的、以能转动铰接的方式连接的轴承装置中，使得所述转子以能围绕其转子纵轴线旋转的方式得到支承。

换言之，本发明的一个方面在于，提供一种用于将电机布置到传动机构上的方法，其中首先提供定子壳体，所述定子壳体具有柱形地构造的内周面。此外，所述定子壳体包括接纳开口，其中所述接纳开口优选关于定子壳体的纵轴线沿着轴向方向来构成。

在所述定子壳体中布置了空心筒形地构造的定子。该定子能够优选地通过接纳开口被导入到定子壳体中并且与其抗扭转地连接。优选所述定子被压入到定子壳体中，从而产生与所述定子壳体的抗扭转的连接。“抗扭转”意味着，在所述电机的运行期间，所述定子沿着周向方向不经受相对于定子壳体的移位或者扭转。

在所述定子已经被布置在定子壳体中之后，将定心销经由所述定子壳体的接纳开口导入到空心筒形地构造的定子的定子空腔中并且夹紧在那里。所述夹紧优选以这样的方式和方法来进行，使得所述定心销的直径至少局部地变大。

紧接着将所述定子壳体安放到传动机构上，其中使被支承在传动机构中的传动机构输入轴的纵轴线与布置在定子中的定心销的纵向方向同轴地定向。精确的定向是第一步骤，以用于减小在转子与定子之间的气隙。在所述精确的定向之后，将所述定子壳体固定或者稳固在传动机构上。这优选传力锁合地通过相应的连接螺栓或者说螺钉来进行。

在所述定子壳体已经被固定在传动机构上之后，将所述定心销从定子空腔中取出。为此而松开所述定心销的夹紧状态。由此，优选伴随着所述定心销的直径的减小，使得所述定心销能够以简单的方式从定子空腔中取出。

在另一个步骤中，将具有转子空心轴的转子装入到所述定子空腔中并且与所述传动机构输入轴连接起来。由于所述转子被构造为空心轴，所以所述转子能够具有减小的重量。所述转子与传动机构输入轴的固定优选通过螺纹连接来进行。

在所述转子与传动机构输入轴已经被固定之后，将轴承盖安置到所述定子的接纳开口上，以便封闭该接纳开口。所述轴承盖具有支承芯轴，该支承芯轴伸入到转子轴的转子空腔中并且嵌合到布置在转子空腔中的、以转动铰接的方式连接的轴承装置中，使得所述转子以能围绕着其转子纵轴线转动的方式得到支承。由制造引起的公差或者来自在支承芯轴与传动机构输入轴之间的纵向方向的轻微偏差能够通过所述以转动铰接的方式连接的轴承装置来得到补偿，从而能够减小在转子与定子之间的气隙。此外，通过这种补偿能够降低在电机运行中的不受欢迎的噪声，并且能够提高所述电机的使用寿命。

所述转子空心轴优选地被浇铸和/或被成形到转子的空心筒形地构造的叠片组上。被浇铸到所述叠片组上的转子空心轴优选由铝铸件构成。被成形到所述叠片组上的转子空心轴优选具有铝合金。所成形的转子空心轴优选是所锻造的转子空心轴，其通过锻造工具被成形到所述转子上并且由此抗扭转地与叠片组相连接。所锻造的转子空心轴相对于所浇铸的转子空心轴能够具有得到提高的刚度或者得到降低的弹性，由此能够减小在转子与定子之间的气隙。

原则上，所述定子如此布置在定子壳体中，使得该定子抗扭转地构成。这意味着，所述定子相对于定子壳体在电机的运行期间不经受沿着定子的周向方向的扭转。在本发明的一种有利的改进方案中规定，将所述定子压入到定子壳体中并且/或者材料锁合地与定子壳体连接起来。通过这种方式能够确保在定子与定子壳体之间的可靠的抗扭转的连接。

在本发明的一种有利的改进方案中规定，在使所述定子壳体在传动机构上定向之前，将所述定子壳体以背向接纳开口的端侧如此插装到法兰上并且与该法兰抗扭转地连接起来，使得所述定子的纵轴线垂直于法兰的法兰面来定向，在将定子壳体安装在传动机构上时该法兰面面向所述传动机构。优选在将定子壳体安装在传动机构上时所述法兰的法兰面垂直于传动机构输入轴的纵轴线来定向。通过法兰和定子壳体的分开的构造，能够以简单的方式制造空心筒形地构造的定子壳体。此外，而后将所述优选具有用于与传动机构相固定的固定装置的法兰布置到定子壳体上，并且与该定子壳体传力锁合地、形状锁合地和/或材料锁合地连接起来。由此，能够降低所述定子壳体的制造成本。

在该上下文中，本发明的一种有利的改进方案在于，将所述法兰和定子壳体以材料锁合的方式相互连接起来。材料锁合的连接优选能够是粘合连接和/或焊接连接。在将所述法兰与定子壳体以材料锁合的方式连接起来时要注意，要将对于所述法兰和尤其对于所述定子壳体的热作用保持得尽可能如此小，以便避免所述定子壳体和/或法兰的材料削弱和/或材料变形。

根据本发明的一种优选的改进方案来规定，为了使所述定子壳体在传动机构上定向，在所述定心销的轴向端部上构造的凸起被嵌合并且/或者被导入到传动机构轴的凹部中，使得所述定心销的纵轴线与传动机构输入轴的纵轴线同轴地定向。通过所述定心销与在传动机构输入轴中的凹部的形状锁合，在使所述定子壳体在传动机构上定心时能够获得得到提高的精度。这引起的结果是，能够减小在所述定子与所述在紧接着取出定心销之后被导入到转子空腔中的转子之间的气隙。通过这种方式能够提高所述电机的功率密度。

原则上，所述定心销能够如此被放入且被夹紧到定子空腔中，使得该定心销以位置可靠的且在定子空腔中定心的方式来布置或构造。本发明的一种有利的改进方案在于，将所述定心销沿着径向方向相对于定子空腔的内周面夹紧。所述定心销的夹紧能够优选通过以下方式来进行，即：扩大所述定心销的直径并且所述定心销的外周面至少局部地朝定子空腔的内周面夹紧。通过这种方式能够确保，所述定心销的纵轴线基本上与所述筒形地构造的定子壳体的纵轴线相同。

在本发明的一种有利的改进方案中规定，将所述以转动铰接的方式连接的轴承装置通过空心轴开口***到转子中并且通过保险环加以固定，所述空心轴开口被构造在背向传动机构输入轴的一侧上。为此，在所述空心轴开口中构造了轴承座，以便能够将所述轴承装置布置到轴承座中。所述轴承装置通过保险环沿着轴向方向得到固定。

根据本发明的一种优选的改进方案来规定，所述轴承装置具有接纳环和能够以转动铰接的方式布置到接纳环中的轴承，其中将所述轴承通过平移运动和摆动运动布置到接纳环中。通过这种方式，能够以简单的方式提供能成本低廉地制造的、以转动铰接的方式构造的轴承。

最后，本发明的一种优选的改进方案在于，将所述轴承盖材料锁合地和/或形状锁合地与所述壳体连接起来。

此外，本发明涉及一种用于至少部分地用电驱动的机动车的驱动装置，其包括传动机构，所述传动机构则具有布置在该传动机构上的电机，其中所述电机根据按本发明的方法在所述传动机构上定向和布置。

本发明的其它特征由从属权利要求以及以下实施例得出。所述实施例不应该被理解为是限制性的，而应该被理解为示范性的。它们应该使本领域的技术人员能够执行本发明。本申请人保留下述权利：将在实施例中公开的特征中的单个的或多个特征用作权利要求的主题或者将这样的特征接纳在现有的权利要求中。根据附图来详细地解释所述实施例。

在这些附图中：

图1示出了定子在定子壳体中的布置；

图2示出了穿过定子壳体的剖面，其中定子布置在所述定子壳体中；

图3示出了用于布置到法兰上的定子壳体的视图；

图4至6示出了用于布置在传动机构上的具有法兰的定子壳体的视图；

图7和8示出了如何将定子固定在传动机构上的视图；

图9示出了如何将轴承装置装入到转子中的视图；

图10至12示出了如何将轴承导入在轴承装置的接纳环中的视图；

图13示出了如何将转子装入到定子中并且轴承端盖如何封闭定子壳体的视图；

图14示出了穿过电机的剖面。

由图1可知，如何将空心筒形地构造的定子10装入到定子壳体12中。所述定子壳体12在沿着径向方向向内指向的一侧上具有内周面14。此外，所述定子壳体12具有接纳开口16，其沿着所述筒形地构造的定子壳体12的轴向方向来构造。将所述空心筒形地构造的定子10沿着定子壳体12的纵向方向压入到定子壳体12中的接纳开口16中，使得所述定子10抗扭转地布置在定子壳体12中。“抗扭转”意味着，所述定子10沿着周向方向相对于定子壳体12的扭转被禁止。

图2示出了贯穿所述定子壳体12的剖面，由图1所描述的定子10被压入在所述定子壳体12中。

图3至6示出了将所述定子壳体12布置到法兰18上的情况。为此，在第一步骤中，将定心销20通过定子壳体12的接纳开口16导入到所述空心筒形地构造的定子10的定子空腔22中，并且朝所述定子10的沿着径向方向向内指向的内周面24夹紧。在第二步骤中，将所述定子壳体12插装到法兰18上。

由图4可得知，在将所述定子壳体12插装到法兰18上之前，首先将所述定心销20导入到定子空腔22中并且夹紧。所述定心销20在面向法兰18的一侧上具有凸起40，该凸起突出穿过法兰18或者能够通过法兰18内部的开口26来引入，以便将法兰18定心在定子壳体12上。

图5示出了如何将所述定子壳体12插装到法兰18上的视图。所述法兰18具有多个固定孔28，固定器件38能够通过所述固定孔被穿入并且与传动机构30连接起来。

图6示出了所述定子壳体12在法兰18的区域中的细节剖面。所述法兰18***装到定子壳体12上并且材料锁合地与所述定子壳体12相连接。在本实施例中，所述材料锁合的连接29是焊接连接。

图7至8示出了所述定子壳体12在传动机构30上的固定和定向。所述传动机构30具有传动机构输入轴32。将所述定子壳体12通过定心销20如此布置在传动机构30上，使得所述传动机构输入轴32的纵轴线34与布置在定子10中的定心销20的纵向方向36同轴地定向。使所述定子壳体12相对于传动机构30精确的定向是第一步骤，以用于减小在能够装入在定子空腔中的转子44与定子10之间的气隙。因此，所述气隙沿着径向方向被构造在转子44与定子10之间。在精确定向之后，将所述定子壳体12固定或稳固在传动机构30上。这在本实施例中通过呈螺钉的形式的固定器件38传力锁合地来进行，所述螺钉被从法兰18的固定孔28中穿过并且与传动机构30拧紧在一起。

图8示出了穿过被安放到所述传动机构30上的定子壳体12的剖面。因此可以得知，所述定心销20的凸起40被嵌合到或者被导入到所述传动机构输入轴32的接纳部42中，以便使所述定心销20的纵向方向36与传动机构输入轴32的纵轴线34同轴地定向。

图9示出了用于布置到定子空腔22中的转子44的视图。所述转子44具有空心筒形地构成的叠片组46，该叠片组包括多个沿轴向方向先后布置的叠片组分段。沿着轴向方向，在端侧在所述叠片组46上分别布置了盖片48。在所述空心筒形地构成的叠片组46的内周面上成形和/或浇铸有转子空心轴50。相对于传统的轴或者转子，具有转子空心轴50的转子具有降低的重量。所述转子空心轴50在一个轴向端部上具有空心轴开口52，轴承装置54通过所述空心轴开口52被***到空心轴中并且在所述空心轴中通过保险环56被固定在构造在转子空心轴50中的轴承座58中。所述轴承装置54以转动铰接的方式来构造。

图10至12示出了所述轴承装置54的构造，该轴承装置由接纳环60并且由布置在该接纳环60中的轴承62构成。

由图10可以得知，所述接纳环60在沿着接纳环60的轴向方向定向的端侧64上具有两个彼此隔开地布置的、用于接纳所述轴承62的接纳槽66。所述轴承62通过平移运动被引入到接纳环60中。在此，所述轴承62的纵轴线68垂直于接纳环60的纵轴线70来布置。

此外可以看出，所述轴承62在沿着径向方向向外指向的周面72上具有凸出的造型。所述接纳环在沿着径向方向向内指向的内侧面74上具有凹入的造型。

图11示出，所述轴承62已经通过平移运动经由接纳槽66被引入到接纳环60中。现在，通过摆动运动使所述轴承62如此偏转，使得所述轴承62的纵轴线68与所述接纳环60的纵轴线70相同。

图12示出了在接纳环60中偏转的轴承62，其中所述轴承62的纵轴线68与所述接纳环60的纵轴线70相同。通过这种方式来提供球形轴承62，其能够补偿在传动机构输入轴32的纵轴线34与转子44的转子纵轴线之间的轴向公差。

图13示出了被固定在传动机构30上的定子壳体12的视图，所述转子44经由接纳开口16朝所述定子壳体12中被***到定子空腔22中并且通过螺钉76与传动机构输入轴32传力锁合地连接。接着，将轴承盖78安放到所述定子壳体12上，以便封闭接纳开口16。所述轴承盖78在朝向转子44的一侧上具有支承销80，该支承销嵌合到转子空心轴50的转子空腔82中并且嵌合到布置在转子空腔82中的以转动铰接的方式连接的轴承装置54中，使得所述转子44以能围绕着其转子纵轴线转动的方式得到支承。

图14示出了穿过所述传动机构30和包括定子壳体12的电机的剖面。通过使所述定子壳体12关于传动机构输入轴32的纵轴线34精确定向并且将所述球形的轴承装置54布置在转子44的转子空心轴50中这种方式，能够补偿公差，从而能够减小沿着径向方向在转子44与定子10之间的气隙，从而能够提高所述电机的功率密度。

Claims

1.用于将电机布置在传动机构上的方法，包括以下步骤：

-提供定子壳体（12），所述定子壳体具有至少一个筒形地构造的内周面（14）和接纳开口（16）；

-将空心筒形地构造的定子（10）装入到所述定子壳体（12）中，使得所述定子（10）抗扭转地布置在所述定子壳体（12）中；

-将定心销（20）经由所述定子壳体（12）的接纳开口（16）导入到所述空心筒形地构造的定子（10）的定子空腔（22）中，并且将所述定心销（20）在所述定子空腔（22）中夹紧；

-使所述定子壳体（12）在传动机构（30）上定向，使得在所述传动机构（30）中得到支承的传动机构输入轴（32）的纵轴线（34）与布置在所述定子（10）中的定心销（20）的纵向方向（36）同轴地定向；

-将所述定子壳体（12）固定在所述传动机构（30）上；

-将所述定心销（20）从定子空腔（22）中取出；

-将具有转子空心轴（50）的转子（44）装入到所述定子（10）中；

-将所述转子（44）与传动机构输入轴（32）固定在一起；

-将具有支承芯轴（80）的轴承盖（78）安放到所述定子壳体（12）的接纳开口（16）上，其中所述支承芯轴（80）嵌合到转子空心轴（50）的转子空腔（82）中并且嵌合到布置在转子空腔（50）中的以能转动铰接的方式连接的轴承装置（54）中，使得所述转子（44）以能围绕其转子纵轴线旋转的方式得到支承。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定子（10）被压入到所述定子壳体（12）中并且/或者材料锁合地被装入到所述定子壳体（12）中并且与所述定子壳体相连接。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述定子壳体（12）在所述传动机构（30）上定向之前，将所述定子壳体（12）以背向接纳开口（16）的端侧如此插到法兰（18）上并且与该法兰抗扭转地连接起来，使得所述定子（10）的纵轴线垂直于所述法兰（18）的法兰面定向，在将所述定子壳体（12）安装到所述传动机构（30）上时所述法兰面面向所述传动机构（30）。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述法兰（18）和所述定子壳体（12）材料锁合地相互连接起来。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了使所述定子壳体（12）在传动机构（30）上定向，在所述定心销（20）的轴向端部上构造的凸起（40）嵌合到所述传动机构输入轴（32）的凹部和/或接纳部（42）中，使得所述定心销（20）的纵轴线与所述传动机构输入轴（32）的纵轴线（34）同轴地定向。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述定心销（20）沿着径向方向朝所述定子空腔（22）的内周面（24）夹紧。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将以转动铰接的方式连接的所述轴承装置（54）通过空心轴开口（52）***到所述转子（44）中并且通过保险环（56）位置可靠地进行固定，所述空心轴开口（52）被构造在背向所述传动机构输入轴（32）的一侧上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述轴承装置（54）具有接纳环（60）和能够以转动铰接的方式布置到所述接纳环（60）中的轴承（62），其中将所述轴承（62）通过平移运动和摆动运动布置到所述接纳环（60）中。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述轴承盖（78）材料锁合地并且/或者形状锁合地与所述定子壳体（12）连接起来。

10.用于机动车的驱动装置，包括传动机构（30），所述传动机构具有布置在该传动机构（30）上的电机，其中所述电机根据按照前述权利要求所述的方法在所述传动机构（30）上定向和布置。