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电机

电机

本发明公开了一种电机,该电机具有独立的端盖热交换器,其中有液体冷却剂通过。在一个示例性实施例中,在具有内燃机的混合动力汽车中,电机是牵引电动机或电动发电机。此外,在一个实施例中,热交换器具有低温冷却剂回路,被配置为用于从电机冷却剂中提取能量。所述电机可被安装在各种车辆中或其他具有较大差异的冷却需求的应用中。通过在端盖中布置热交换器和控制组件,可通过选择具有合适的传热特性的端盖以及控制组件来改变电机的冷却能力,以提供期望的冷却。因此,单个电机连同各种端盖选择可用于各种应用中。

为了克服为每个应用重新设计整个电机系统的难题,公开了一种电机,该电机具有与其结合的端盖,该端盖具有多个组件,所述多个组件致力于为所述电机提供期望的冷却。例如,所述端盖可包括热交换器,该热交换器具有高温冷却剂通道、低温冷却剂通道、使高温冷却剂通过高温冷却剂通道进行循环的栗以及用于液压控制和热控制的相关组件,例如电子阀,温度传感器和压力传感器及电控单元。在一个实施例中,设置机械式调温阀来控制通过高温冷却剂回路的流量。在另一实施例中,在高温冷却剂回路中设置电控阀,该阀门由电控单元ECU控制。在一个实施例中,所述ECU被设置在所述端盖中,所述ECU基于来自与其电连接的温度传感器和/或压力传感器的信号控制阀门的位置。在一个实施例中,所述电机的输出轴穿过所述端盖。在该实施例中,所述端盖包括轴封和轴承。所述端盖还可具有液压蓄压器(hydraulicaccumulator),注油口和排油口及用于将所述端盖结合至所述电机的紧固件。基于本申请和期望的冷却级别,结合至所述电机的端盖包括用于冷却系统的合适的控制组件、用于流体的浮雕(boss)以及电输入/输出等。通过在所述端盖中包括这些组件,所述电机连同包括在所述端盖中的所有必要的改变能够作为所有应用的标准,所述所有必要的改变用于兼容各种应用所需的冷却速度和液压流速。

图11是部分干式电机的侧视图,其中,定子通过在其罩内的流体循环来冷却;

Description

图8是连接至内燃机冷却系统的电机冷却系统的简图;

图2,图3和图5示出了具有液-液热交换器的端盖12,12',和12〃。图7中示出了另一选择,其中,端盖12'η的外表面为气-液热交换器,气-液热交换器具有一排排布置在端盖12'〃外部的散热片40。

在液-气热交换器的实施例中,所述端盖的外表面具有散热片。在液-液热交换器的实施例中,所述热交换器具有结合至所述端盖外部的低温冷却剂回路的低温冷却剂通道。在一个实施例中,低温冷却剂回路具有自动调温器,自动调温器通常包含热致动阀。在一个例子中,高温冷却剂通道和低温冷却剂通道在所述端盖中形成交错的螺旋。

在图9中的另一示例性实施例中,电机1具有其自身的低温冷却剂循环系统(自带栗(未显示))和外部热交换器62。在一个实施例中,低温冷却剂栗与端盖12集成为一体。在一个实施例中,低温流体为水基冷却剂,或者,在另一实施例中,低温流体为油。

图1和图1O中示出的实施例设想冷却剂在电机1(10D的内部晃动和四处喷洒。在这些实施例中,冷却剂可以是为转子、定子、齿轮箱(图10中的元件64)及电机10的其他任何组件提供润滑和冷却的润滑液压油。在图11中示出了另一结构,其中,组件66包括转子22'和定子20'ο定子20'在罩68的内部被提供润滑剂。在图11中,冷却剂通过入口70提供并通过出口72返回。在该实施例中,电机内部是干燥的,冷却剂仅仅提供给定子201。

图4是部分电机截面的侧视图;

图12是根据本发明的一个实施例的端盖的等轴测视图;

在图1中示出了具有端盖12的电机10。电机10具有定子20及插入定子20的转子22。输出轴24连接至转子22ο输出轴24的一端穿过端盖12。取决于期望的结构,输出轴24可仅在电机10的一端伸出或在电机10的两端伸出。端盖12具有密封和轴承26,密封和轴承26可以是集成组件或分离的组件。电机10具有在其内部循环的液体冷却剂,液体冷却剂与定子和转子均接触或只与定子接触。在一个实施例中,液体为油。通过冷却剂循环从电机1中提取热能。通过由轴24驱动的栗34进行栗送,冷却剂在30处进入端盖12并在32处离开端盖12。栗34具有在电机10的底部的冷却剂传感器31。在端盖12的内部为液-液热交换器,在36处供应第二液体冷却剂并在38处移除。在一个实施例中,第二液体冷却剂可以是水基冷却剂。在另一选择中,栗34位于在转子22的另一端的轴上并被包含在端盖组件中。在另一选择中,栗34为不与轴24相连接的电栗。在图1所示的结构中,轴24穿过带有密封和轴承组件26的端盖12,密封和轴承组件26防止液体渗漏到电机10外并支撑轴24。

图2是以截面显示的端盖的端视图,示出了内部冷却通道;

电机

本发明涉及一种电机和一种运行该电机的方法,该电机尤其是用作电动工具的驱动马达或者用作汽车的起动器发电机。该电机包括由永久磁铁激励的转子(18)和载有多相绕组的定子(10)。它可以通过在一个直流电压源(20)上的逆变器(22)在电压控制的、较低的转速范围中运行。它也可以通过场减弱在较高的转速范围中运行,其中,为了减弱所述场,可以通过减小在转子(18)和定子(10)之间的磁链改变电机的结构。优选地,通过断开绕部分或通过将它们在串联和并联之间进行切换来实施对电机结构的改变。

图8是一个四极电机的定子绕组的实施例,包括在12个槽中的三个相,其中分线圈用两个并列的导线绕成。

图1是一台电机的电路图,该电机构造成由直流电压网经逆变器供电的EC马达,该马达具有包括可断开的分线圈的三相定子绕组,

发明的公开

附图简述

在图2中,切换是通过六极的开关装置24实施的。在此处各有一个切换触头持久地与接头U2和U3,V2和V3以及W2和W3连接。开关装置24的可切换的触头或者连接接头U2和U3,V2和V3以及W2和W3或者它们由接头U2,V2和W2形成一个新的中点26并且同时将接头U3,V3和W3分别与接头Ul,Vl和Wl连接,从而分线圈U3/4,V3/4和W3/4被并联到分线圈Ul/2,V1/2和W1/2。中点14和26对应于点划线27被相互连接起来。

按照图2,图3和图4的电机的电路配置基本上是与按照图1的配置相同地构造的,其中相同的部件具有相同的附图标记。区别在于各单个分线圈的切换方式和它们在逆变器22上的连接。

所建议的电机设计构造的另一个有利的应用可能性在于汽车领域中的起动器发电机的领域,作为电子换向的电机的结构形式同样非常好地适合于起动器发电机并且可以利用供使用的大的转速范围。由于在此情况下出现的高的转速,此时适合的是具有更高极数的转子结构形式,例如12极或16极的配置。相应的情况适用于定子相的数目。三相的设计结构原则上可以实现一种简单和低成本的电机结构,而更高相的定子绕组在磁场噪声和空气隙噪声方面具有优点,这些噪声尤其是在汽车中的连续运行情况下令人感到干扰。但是在每种应用中,重要的是在相应减小的转速情况下提供高的负荷力矩的可能性或可供使用的高的转速,如果所要求的负荷力矩允许这种高转速的话。

附图简述

在按照图3的电路配置中,在逆变器22的输出端上有一个三极开关装置28,它在附图所示的位置上将串联的分线圈U1/2和U3/4,V1/2和V3/4以及W1/2和W3/4作为具有中点14的串联电路与逆变器22连接。在分线圈接头U2/3,V2/3和W2/3之间此时引出抽头30,32和34并且与在附图中开关装置28的自由接头连接,从而在它们切换时分线圈Ul/2,V1/2和W1/2被与电压源分开并且只有具有中点14的分线圈U3/4,V3/4和W3/4与相应于它们的分匝数减小的分线圈一起形成在(磁)场减弱运行中的定子绕组10。与按照图1的断开不同,此时分线圈的中点14没有被移位并且只需要在分线圈之间分别设置一个抽头。

按照本发明设计构造的电机或提出的运行这种电机的方法允许在采用简单的手段同时没有附加损耗情况下在恒定的和确定地设定的电压源上以显著提高的空载转速运行。与具有在转子18的d轴上的场减弱的定子电流分量的常规配置相反,所提出的配置不降低电机的效率,其中转速的改变可以选择地通过切换或断开线圈组来实现。该配置可以特别有利地应用于蓄电池驱动的马达中或蓄电池驱动的电动工具中,由此省去了通常存在的机械的切换齿轮机构。电机由此可以构造得更紧凑更轻以及价格更低,其中全部已知的开关元件可以适合用作开关装置12,24,28和36的开关元件,即不仅包括机械式开关或继电器而且包括电子式开关元件。对开关装置的操作可以或者直接地由使用者实施或者通过电子组件例如微处理机实施。此外,开关装置可以或者设计成独立的切换器,其类似于通常的机械式齿轮机构切换,或者在结构上集成到同时起转速传感器作用的工具开关中,从而如果使用者要求高的转速,则切换可以被自动地一起操作。此外也可以实现依赖于负载力矩的自动的切换。

图8是一个四极电机的定子绕组的实施例,包括在12个槽中的三个相,其中分线圈用两个并列的导线绕成。

图5是一个四极电机的定子绕组的实施例,包括在12个槽中的三个相,具有引出的分线圈的始端和末端,

图1中示出了一台电机的原理上的电路配置,该电机被设计成电子换向的和永磁激励的三相马达,该马达例可以应用于电动工具的驱动马达。此时只示出了马达的定子10的三相绕组,其中各个绕组相(分支)被划分成分线圈U1/2和U3/4,V1/2和V3/4以及W1/2和W3/4。相应地,分线圈的末端用U1-U4,V1-V4和W1-W4表示。在相U,V,W的分线圈之间是一个三极开关装置12,通过该开关装置将各单个相的分线圈可选择地与中点(星形结点)14串联连接或者替换地将分线圈U3/4,V3/4和W3/4分开并将分线圈Ul/2,V1/2和W1/2连接成一个新的中点16。

图4是一台对应于图1的电机,其中定子绕组的分线圈用并列的导线绕成并且可选择地在串联或并联下运行,

电机

本发明涉及一种电机(8),尤其是电动机,其适用于借助外力操作来调整汽车零部件,尤其用作转向助力驱动装置,并且包括转子(7)和轴(10)。转子(7)具有多个叠片(5),所述叠片(5)单独预装或作为叠片组(6)预装或借助多个叠片组(6)预装并且被装配到轴(10)上。叠片(5)具有弹性突起(3),用于固定叠片(5)和/或叠片组(6)于轴(10)上。而且,在叠片(5)或叠片组(6)包括对中凸起(1),对中凸起用于相对轴(10)径向对中叠片组(6),定子(15)可以被安装在外壳部(16)中,其中在叠片组(6)的多个叠片(5)上的对中凸起(1)用于相对轴(10)对中该定子(15)的叠片组(6)。

在结合图1描述的第一实施例中有以下优点,轴10可以没有或者具有减少的阶梯面。在结合图2描述的第二实施例中有以下优点,外壳部16的内表面25至少在叠片组6的区域内可以无阶梯面的形式构成。此时,弹性突起3可以在外壳部16的内表面25区域内16除了引入力锁合连接外,还引入形状配合连接。

本发明的任务还在于提供一种电机,其包括定子和至少一个外壳部,该定子具有包括多个叠片的叠片组并且该定子至少间接地与该外壳部连接,在至少一个叠片上形成至少一个弹性突起,该弹性突起用于至少间接固定叠片组于外壳部上,并且在该叠片和/或在至少另一个叠片上形成对中凸起,该对中凸起用于相对轴至少基本上径向对中叠片组。

电机,其特征是,弹性突起在朝外的径向上具有递减的刚性。

而且,弹性突起3只有一个顶点45。顶点45此时是弹性突起3的、在装配到轴10上时在表面33上沿其滑动的点。此外,弹性突起3在顶点45区域内大致截平构成也是可行的。 图6表示穿过按照本发明第四实施例的、装配到轴10上的叠片组6的简明示意剖面。此时,在叠片5旁边还示出了多个叠片5E、5F、5G、5H、5I、5J。不过,叠片组6也可以具有不同数量的叠片5、5E-5J,尤其是多许多的叠片。叠片5具有弹性突起3,其朝向轴10以基本均勻一致的曲率弯曲,在这里,弹性突起3具有凹弯形的端面46,该端面与装配方向47相反地取向。弹性突起3的顶点45此时处于与轴10表面33的接触当中。叠片5E和5F具有弹性突起3E和3F,该弹性突起按照与弹性突起3相应的方式朝向轴10以基本一致的曲率弯曲。

电机,其特征是,在叠片组的多个叠片上形成弹性突起,并且至少在轴向上在一个弹性突起的后面设有空隙。

此外,可以想到以下解决方案,叠片具有刻槽和/或凸起。在压装由带刻槽的叠片构成的叠片组时,在装配部位出现牢固连接。在此实施方案中,在可被用于构成转子的叠片组相对轴的共轴性方面出现较大误差,这是因为刻槽本身无规律变形并且在装配部位一般不存在产生叠片组相对轴的共轴性的区域。

附图说明

电机,其特征是,弹性突起在朝外的径向上具有递减的切向宽度。

按照有利的方式,多个叠片的至少基本前后相继布置的多个弹性突起的切向位置是变化的。这样一来,弹性突起在装配到轴或装入外壳时对两个或更多轨迹施压,因而减小了在装配时产生碎屑的危险。特别是,多个叠片的弹性突起的切向位置可以如此可变地设计,即基本前后相继布置的多个弹性突起中的(几乎)每个弹性突起在装配到轴上或者装入外壳时具有自己独特的轨迹。

电机

一种电机,包括:在设于定子铁心的多个凸极上分别卷绕有线圈的定子;以及在转子铁心上沿周向以等间隔配置有数量多于所述凸极数的多个永久磁铁,所述凸极,由卷绕有施加同相的电压的线圈并相互邻接,同时将相互邻接的凸极的线圈的卷绕方向呈反向的多个凸极组成的多个凸极组所构成,并且,将凸极的总数作为T,将永久磁铁的总数作为P,通过将各凸极组内的凸极的配置角度θs(deg)设定成满足下列关系的任意角度,360/P(deg)≤θs≤360/T(deg)。本发明可提供一种高扭矩、感应电压波形的歪斜小、并可按照对控制性和齿槽效应扭矩的特性要求来实现最佳化的电机。

在各凸极组I、II、in内相邻凸极2之间的角度9s(deg)如图l所示,将永久磁铁5的极数作为P,将凸极2的总数作为T,可设定成与永久磁铁5的配置角度9mg(deg)一致的360/P(deg)和沿定子铁心1全周等间隔配置凸极2时的角度360/T(deg)之间的任意角度。图1的图示例中,表示的是将相邻凸极2之间的角度9s(deg)作为与永久磁铁5的配置角度9mg(deg)相等的360/P(deg)的状态,图2的图示例,表示的是将相邻凸极2的之间的角度9s(deg)作为沿定子铁心1全周等间隔配置凸极2的360/T(deg)的状态。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row>

图1为表示本发明第1实施例的电机概略结构的剖面图。图2为表示同一实施例的电机的另一例的概略结构的剖面图。图3为表示本发明第2实施例的电机概略结构的剖面图。图4为本发明第3实施例的电机的要部放大剖面图。

采用这种结构,凸极组I、II、III内的凸极2的配置角度9s(deg)与永久磁铁5的配置角度9mg(deg)相等,并且,使凸极组I、II、III间的凸极2、2之间的开槽角度os2(deg)小于凸极组I、II、III内的凸极2、2之间的开槽角度osl(deg),故可缓和永久磁铁5所引起的磁通的磁路的磁导变化,可缓和磁场能量的变化,既可维持高控制性,又可减小齿槽效应扭矩。即,在凸极组I、II、III间的凸极2的脚6各自不伸长的场合,因凸极组I、II、III内的凸极2的配置角度9s(deg)与永久磁铁5的配置角度emg(deg)相等,故在凸极组I、11、111间的凸极2、2之间产生间隙,该中间的开槽角度os2(deg)变大,当转子12产生回转、永久磁铁5通过该开槽角度os2(deg)时,有可能会出现磁路的磁导变化增大和齿槽效应扭矩变大的现象,但在上述的结构中,可以减小齿槽效应扭矩。另外,凸极组I、II、in内的凸极2的配置角度9s(deg),也可成为永久磁铁5的配置角度9mg(deg)与360/T(deg)之间的任1角度,并且,在定子铁心1的全周上的所有凸极2的前端部,对凸极2的前端部的脚6进行调整,使该配置间隔在将总凸极数T作为T时成为360/T(deg)。在此场合,前端部的脚6的长度既可以长,也可以短。采用这种结构,可进一步减小齿槽效应扭矩。(第3实施例)

另外,在以上的实施例中,对定子11的内部配置有回转自如的转子12的内转子型的电机例子作了说明,本发明的电机,也可适用于定子的外周配置有回转自如的环状转子的外转子型的电机,并且,显然它具有相同的作用效果。

另外,在以上的实施例中,对定子11的内部配置有回转自如的转子12的内转子型的电机例子作了说明,本发明的电机,也可适用于定子的外周配置有回转自如的环状转子的外转子型的电机,并且,显然它具有相同的作用效果。

鉴于上述传统的问题,本发明目的在于,提供一种高扭矩、感应电压波形的歪斜小,并可按照对控制性和齿槽效应扭矩(-¥>7卜A々)的特性要求来实现最佳化的电机。

图4中,本实施例中,当各凸极组I、II、in内的凸极2的配置角度9s(deg)与永久磁铁5的配置角度(360/P(deg))不一致即、360/P(deg)<9s(deg)《360/T(deg)的场合,为了消除各凸极组I、II、III内的凸极2、2间的相位差异引起的磁通密度的差异,将各凸极2的线圈3的巻绕部分的剖面积形成以下形态即、使位于前方侧的凸极2的剖面积w2小于位于转子12的回转方向后方侧的凸极1的剖面积wl,且将位于更前方侧的凸极2的剖面积w3做成更小。

采用这种结构,可使各凸极组I、II、III内的各凸极2的磁通密度均匀化,可使巻绕于各凸极2的线圈3所发生的感应电压恒定,故可提高控制性。另外,剖面积变小的凸极2上,线圈3的绕线直径变大,可相应减少铜损,可提高效率。(第4实施例)

另外,当各凸极组内的凸极的配置角度与在定子铁心的全周等间隔配置凸极时的角度不相同的场合,由于各凸极组之间夹着开槽相互邻接的凸极的前端部分别伸长,故可缓和永久磁铁所引起的磁通的磁路的磁导变化,减小齿槽效应扭矩,可抑制定子铁心和转子铁心中的铁损发生,并且还可抑制转子铁心的永久磁铁中的涡电流发生,减轻热发生,可抑制永久磁铁的减磁,故可实现效率高且减小齿槽效应扭矩的电机。

更加减小齿槽效应扭矩。

本发明涉及电机,特别是涉及可适用于电瓶车(PEV)、复合动力汽车(HEV)、燃料电池汽车(FCEV)等以及家电电器、机器人等的电机。

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