一种导出电机轴电流的结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种导出电流的结构，具体涉及一种导出电机轴电流的结构。


背景技术：

2.新能源汽车的电机在工作中电机轴两端或者电机轴与壳体之间存在电势差即轴电压，轴电压通过某些导通路径产生电流，即为轴电流。在新能源电机的工作中，由于存在轴电流，其中流经电机轴轴承的轴电流会对轴承产生电腐蚀，使轴承工作不稳定，继而导致轴承温度升高而过早失效，一般表现为轴承保持架磨损或者轴承滚道出现麻点甚至凹坑。轴承电腐蚀失效严重影响了电机的使用寿命，而这与市场对新能源汽车越来越高的可靠性和使用寿命需求不符。
3.目前市场上处理轴电流的方法主要有两种，一种是将电机轴两端的轴承绝缘设计，则可以阻断轴电流经过轴承，阻止轴电流对轴承的损害；另一种是将轴电流引出并接地，通过导电体（通常为碳刷）将轴电流直接引导出去而保护轴承不受损害。引出轴电流的方法更利于电机运行的稳定，其将存在的轴电流导出电机，从根本上避免了轴电流对电机运行的不利影响。但利用碳刷将轴电流直接引出的形式存在一定缺陷，为导出轴电流则碳刷必然需要与电机轴和壳体接触，则碳刷会与电机轴或壳体间发生摩擦，且摩擦形式为滑动摩擦，考虑到电机轴的转速较高，碳刷在高强度的滑动摩擦下会很快磨损，影响轴电流的导出。
4.一些发明人针对碳刷直接引出轴电流方案中碳刷易磨损的问题提出了一些解决方案，例如公开号为cn109314445a公开的名称为“电动机转子放电保护”的发明专利，其在电机轴内安装了一个滚动轴承，滚动轴承外圈与电机轴接触，在壳体上设置了一个弹性导电片，导电片与滚动轴承内圈圆柱面接触，则将轴电流经滚动轴承和导电片导出，通过设置滚动轴承，将导电体与接触部件的滑动摩擦转换为滚动轴承内的滚动摩擦，明显减小了摩擦强度，延缓了轴电流导出结构的磨损，进而延长了电机的使用寿命。但这种结构存在一定不足，为使导电线路畅通，则弹性导电片会压紧滚动轴承内圈，即在接触位置给内圈施加向外的径向力，从受力分析（图3）可知，这导致滚动轴承内的滚动体仅有部分与滚动轴承内、外圈可靠接触，这一方面使得导出轴电流的截面积减小，不利于轴电流的导出，另一方面导致滚动体的电负荷增加，加剧了滚动轴承的损耗。


技术实现要素：

5.本实用新型是为了提供一种导出电机轴电流的结构，一方面其通过设置滚动轴承延缓了轴电流导出结构的磨损，另一方面其能充分利用滚动轴承内的各滚动体导出轴电流，有利于提高轴电流导出的可靠性，且能延缓滚动轴承的损耗。
6.本实用新型的技术方案是：
7.一种导出电机轴电流的结构，包括：
8.电机轴，电机轴尾端开有安装孔，安装孔底部设有第一限位台阶；
9.滚动轴承，滚动轴承外圈与安装孔配合，滚动轴承外圈内侧端面与第一限位台阶抵靠；
10.转接轴，转接轴与滚动轴承内圈配合，转接轴上设有第二限位台阶，第二限位台阶与滚动轴承内圈外侧端面抵靠；
11.弹簧，弹簧一端顶在转接轴上，弹簧另一端顶在电机壳体内壁上，弹簧用于将转接轴顶紧在滚动轴承内圈上。
12.本方案的导出电机轴电流的结构，滚动轴承外圈与安装孔配合，滚动轴承外圈内侧端面与第一限位台阶抵靠，转接轴与滚动轴承内圈配合，转接轴上设有第二限位台阶，第二限位台阶与滚动轴承内圈外侧端面抵靠，转接轴在弹簧的作用下顶紧在滚动轴承内圈上，则轴电流通过转接轴和弹簧导出。通过设置滚动轴承将导电体与接触部件的滑动摩擦转换为滚动轴承内的滚动摩擦，延缓了轴电流导出结构的磨损；滚动轴承内的各滚动体在滚动轴承内圈轴向力作用下抵靠滚动轴承外圈（图4），使各滚动体均与滚动轴承内、外圈可靠接触，增大了导出轴电流的截面积，提高了轴电流导出的可靠性，且原本由部分滚动体承担的电负荷分配给了全部滚动体，能延缓滚动轴承的损耗。
13.作为优选，所述弹簧顶在转接轴上的一端卡紧在转接轴上，弹簧顶在电机壳体内壁上的一端卡紧在电机壳体内壁上。弹簧一端卡紧在转接轴上，弹簧另一端卡紧在电机壳体内壁上，则滚动轴承内圈在滚动体带动下产生转动趋势时，通过卡紧在转接轴和电机壳体内壁上的弹簧可以将滚动轴承内圈转动的趋势转化为弹簧的扭转势能，避免了由于发生相对滑动导致转接轴和弹簧的磨损，延长了轴电流导出结构的寿命。
14.作为优选，所述转接轴由铝合金制成。铝合金相比于铁碳合金，导电性能好，有利于轴电流导出；导热性能好，能加快电机轴上的热导出；质地轻，有利于减轻电机总成的重量。
15.作为优选，所述第二限位台阶的高度为滚动轴承内圈厚度的0.6~1倍。第二限位台阶与滚动轴承内圈外侧端面抵靠，其施加压紧力至滚动轴承内圈，需保证材料表面不被压溃，第二限位台阶的高度应综合考虑压紧力的大小及铝合金强度取相对大的值，同时设计上第二限位台阶的高度不应大于滚动轴承内圈厚度。
16.作为优选，所述第一限位台阶的高度为滚动轴承外圈厚度的0.4~1倍。滚动轴承外圈内侧端面与第一限位台阶抵靠，第一限位台阶施加压紧力至滚动轴承外圈，考虑第一限位台阶直径较大，根据电机轴材料的强度第一限位台阶的高度可以取相对小的值，同时设计上第一限位台阶的高度不应大于滚动轴承外圈厚度。
17.作为优选，所述弹簧另一端顶在电机壳体中尾端盖的内壁上，尾端盖通过螺纹组件与电机壳体主体连接。弹簧另一端顶在电机壳体中尾端盖的内壁上，尾端盖通过螺纹组件与电机壳体主体连接，如此便于安装弹簧。
18.作为优选，所述滚动轴承外圈与安装孔过盈配合。滚动轴承外圈与安装孔过盈配合使得滚动轴承外圈与电机轴充分接触，有利于轴电流的导出，且由于过盈配合电机轴给滚动轴承外圈施加径向夹紧力，减少了电机轴速度突变时（如启动时）电机轴与滚动轴承外圈的摩擦，延缓了滚动轴承的磨损。
19.作为优选，所述滚动轴承内圈与转接轴过盈配合。滚动轴承内圈与转接轴过盈配合使得滚动轴承内圈与转接轴充分接触，有利于轴电流的导出，且由于过盈配合滚动轴承
内圈给转接轴施加径向夹紧力，减少了电机轴速度突变时滚动轴承内圈与转接轴的摩擦，延缓了滚动轴承和转接轴的磨损。
20.作为优选，所述转接轴与弹簧的接触端面设有环形槽，环形槽宽度与弹簧的簧丝直径匹配，用于容纳部分弹簧。环形槽宽度与弹簧的簧丝直径匹配，用于容纳部分弹簧，可以削弱弹簧受系统振动影响产生的跳动，保证轴电流导出通路的可靠性。
21.作为优选，所述滚动轴承的滚动体表面镀有耐磨金属镀层。本方案的导出电机轴电流的结构，其大部分摩擦由滚动轴承内的滚动体承担，因此滚动体易磨损，在滚动体表面镀耐磨金属镀层能延缓滚动体磨损。
22.本实用新型的有益效果是：通过设置滚动轴承将导电体与接触部件的滑动摩擦转换为滚动轴承内的滚动摩擦，延缓了轴电流导出结构的磨损；充分利用滚动轴承内的各滚动体导出轴电流，有利于提高轴电流导出的可靠性，且能延缓滚动轴承的损耗。
附图说明
23.图1为本实用新型在电机总成中位置的一种示意图。
24.图2为本实用新型的一种示意图。
25.图3为公开号为cn109314445a公开的发明专利中的滚动轴承的滚动体受力示意图。
26.图4为本实用新型中的滚动轴承的滚动体受力示意图。
27.图中：
28.电机轴1；
29.安装孔2；
30.第一限位台阶3；
31.滚动轴承4；
32.转接轴5；
33.第二限位台阶6；
34.弹簧7；
35.尾端盖8；
36.环形槽9。
具体实施方式
37.为使本实用新型技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施例的技术方案进行清楚地解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，而不是全部实施例。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
38.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本方案，而不能解释为对本实用新型方案的限制。
39.参照下面的描述和附图，将清楚本实用新型的实施例的这些和其他方面。在这些
描述和附图中，具体公开了本实用新型的实施例中的一些特定实施方式来表示实施本实用新型的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本实用新型的实施例的范围不受此限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
40.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。
41.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体:可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
42.具体实施例一：如图1和图2所示，一种导出电机轴电流的结构，包括：
43.电机轴1，电机轴1尾端开有安装孔2，安装孔2底部设有第一限位台阶3；
44.滚动轴承4，滚动轴承4外圈与安装孔2配合，滚动轴承4外圈内侧端面与第一限位台阶3抵靠；
45.转接轴5，转接轴5与滚动轴承4内圈配合，转接轴5上设有第二限位台阶6，第二限位台阶6与滚动轴承4内圈外侧端面抵靠；
46.弹簧7，弹簧7一端顶在转接轴5上，弹簧7另一端顶在电机壳体内壁上，弹簧7用于将转接轴5顶紧在滚动轴承4内圈上。
47.本实施例的导出电机轴电流的结构，滚动轴承4外圈与安装孔2配合，滚动轴承4外圈内侧端面与第一限位台阶3抵靠，转接轴5与滚动轴承4内圈配合，转接轴5上设有第二限位台阶6，第二限位台阶6与滚动轴承4内圈外侧端面抵靠，转接轴5在弹簧7的作用下顶紧在滚动轴承4内圈上，则轴电流通过转接轴5和弹簧7导出，通过设置滚动轴承4将导电体与接触部件的滑动摩擦转换为滚动轴承4内的滚动摩擦，延缓了轴电流导出结构的磨损；滚动轴承4内的各滚动体在滚动轴承4内圈轴向力作用下抵靠滚动轴承4外圈，使各滚动体均与滚动轴承4内、外圈可靠接触，增大了导出轴电流的截面积，提高了轴电流导出的可靠性，且原本由部分滚动体承担的电负荷分配给了全部滚动体，能延缓滚动轴承4的损耗。
48.进一步的，弹簧7顶在转接轴5上的一端卡紧在转接轴5上，弹簧7顶在电机壳体内壁上的一端卡紧在电机壳体内壁上。弹簧7一端卡紧在转接轴5上，弹簧7另一端卡紧在电机壳体内壁上，则滚动轴承4内圈在滚动体带动下产生转动趋势时，通过卡紧在转接轴5和电机壳体内壁上的弹簧7可以将滚动轴承4内圈转动的趋势转化为弹簧7的扭转势能，避免了由于发生相对滑动导致转接轴5和弹簧7的磨损，延长了轴电流导出结构的寿命。
49.进一步的，转接轴5由铝合金制成。铝合金相比于铁碳合金，导电性能好，有利于轴电流导出；导热性能好，能加快电机轴1上的热导出；质地轻，有利于减轻电机总成的重量。
50.进一步的，第二限位台阶6的高度为滚动轴承4内圈厚度的0.6~1倍。第二限位台阶
6与滚动轴承4内圈外侧端面抵靠，其施加压紧力至滚动轴承4内圈，需保证材料表面不被压溃（铝合金强度相对较低），第二限位台阶6的高度应综合考虑压紧力的大小及铝合金强度取相对大的值，同时设计上第二限位台阶6的高度不应大于滚动轴承4内圈厚度。
51.进一步的，第一限位台阶3的高度为滚动轴承4外圈厚度的0.4~1倍。滚动轴承4外圈内侧端面与第一限位台阶3抵靠，第一限位台阶3施加压紧力至滚动轴承4外圈，考虑其直径较大，根据电机轴1材料的强度第一限位台阶3的高度可以取相对小的值，同时设计上第一限位台阶的高度不应大于滚动轴承外圈厚度。
52.进一步的，所述弹簧7另一端顶在电机壳体中尾端盖8的内壁上，尾端盖8通过螺纹组件与电机壳体主体连接。弹簧7另一端顶在电机壳体中尾端盖8的内壁上，尾端盖8通过螺纹组件与电机壳体主体连接，如此便于安装弹簧7。
53.进一步的，滚动轴承4外圈与安装孔2过盈配合。滚动轴承4外圈与安装孔2过盈配合使得滚动轴承4外圈与电机轴1充分接触，有利于轴电流的导出，且由于过盈配合电机轴1给滚动轴承4外圈施加径向夹紧力，减少了电机轴速度突变时（如启动时）电机轴1与滚动轴承4外圈的摩擦，延缓了滚动轴承4的磨损。
54.进一步的，所述滚动轴承4内圈与转接轴5过盈配合。滚动轴承4内圈与转接轴5过盈配合使得滚动轴承4内圈与转接轴5充分接触，有利于轴电流的导出，且由于过盈配合滚动轴承4内圈给转接轴5施加径向夹紧力，减少了电机轴1速度突变时滚动轴承4内圈与转接轴5的摩擦，延缓了滚动轴承4和转接轴5的磨损。
55.进一步的，转接轴5与弹簧7的接触端面设有环形槽9，环形槽9宽度与弹簧7的簧丝直径匹配，用于容纳部分弹簧7。环形槽9宽度与弹簧7的簧丝直径匹配，用于容纳部分弹簧7，可以削弱弹簧7受系统振动影响产生的跳动，保证轴电流导出通路的可靠性。
56.进一步的，滚动轴承4的滚动体表面镀有耐磨金属镀层。本实施例中大部分摩擦由滚动轴承4内的滚动体承担，因此滚动体易磨损，在滚动体表面镀耐磨金属镀层能延缓滚动体磨损。
57.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围。