电机组件以及具有其的电动总成和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及变压器技术领域，尤其是涉及一种电机组件以及具有其的电动总成和车辆。


背景技术：

2.传统的电励磁同步电机转子绕组是通过电刷和滑环进行供电的。电刷在长时间运行之后会磨损，产生碳粉，且电机长时间运行之后需要更换碳刷，增加维护成本。此外，电机高速旋转时，滑环可能会产生火花，影响电机的安全运行。目前主要的解决方法是通过非接触的旋变组件来进行能量传输，变压器的原边产生交变的电压和电流，副边感应出交变的电压和电流，经过整流电路得到转子绕组所需的直流电。但是，目前的变压器转子绕组由于与整流板之间的间隙较小，转子绕组与整流板连接较困难。本技术提出一种电机组件以及具有其的电动总成和车辆，以解决上述问题。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电机组件。本实用新型所涉及的电机组件，转子绕组与整流板插接，可进一步减小转子绕组与整流板之间的间隙，减小电机组件的体积，使其结构更加紧凑，节省空间。
4.本实用新型还提出了一种电动总成，包括前述的电机组件。
5.本实用新型还提出了一种车辆，包括前述的电动总成。
6.根据本实用新型的一些实施例，所述电机组件包括：旋变组件；转子绕组，所述转子绕组设置有绕组出线端；以及整流板，所述整流板设置于所述旋变组件的壳体上，所述旋变组件、所述整流板与所述转子绕组在轴向上依次排布，所述整流板上设置有接插件，所述绕组出线端与所述接插件插接配合。
7.本实用新型所涉及的电机组件，转子绕组靠近整流板的一端设置有绕组出线端，整流板朝向转子绕组的一侧设置有接插件，出线端可直接插入接插件内实现转子绕组与整流板的连接，无需为焊接预留较大间隙，可进一步减小转子绕组与整流板之间的间隙，减小电机组件的体积，使其结构更加紧凑，节省空间。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述接插件设置在所述整流板靠近所述转子绕组的端面上，且所述接插件具有接插孔，所述接插孔的开口方向朝向所述转子绕组的端面，所述转子绕组的所述出线端位于所述转子绕组朝向所述整流板的端面上。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述旋变组件包括：原边机壳和副边机壳，所述原边机壳与所述副边机壳在轴向上正对，所述整流板设置于所述副边机壳上；以及原边绕组和副边绕组，所述原边绕组和所述副边绕组分别与所述原边机壳和所述副边机壳固定。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述原边机壳与所述副边机壳均包括：底板，所述底板设置有在轴向上贯通的绕组连接孔；所述原边绕组与所述副边绕组上分别设置有穿过
所述绕组连接孔的原边绕组出线端和副边绕组出线端，所述原边绕组出线端和所述副边绕组出线端分别在所述原边绕组和所述副边绕组在背离彼此的端面上远离彼此且在轴向上延伸。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述电机组件还包括：连接轴，所述连接轴的至少部分设置于所述转子绕组内且适于在所述转子绕组的电磁力驱动下转动；其中，所述底板构造为环绕于所述连接轴的环形。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述连接轴包括：第一轴段，所述第一轴段适于与电机的转子连接；以及第二轴段，所述第一轴段套设于所述第二轴段固定连接，所述第一轴段内形成有第一冷却液流道，第二轴段内形成有与所述第一冷却液流道连通的第二冷却液流道。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述第二冷却液流道包括：轴向流道段，所述轴向流道段与所述第二轴段旋转轴的延伸方向一致，所述轴向流道段的一端与所述第一冷却液流道连通；以及径向流道段，所述径向流道段的一端与所述轴向流道段，所述径向流道段的另一端在径向上延伸并贯通所述第二轴段外周壁，并在所述第二轴段的外周壁上形成连通孔。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述径向流道段构造为在所述第二轴段的周向上间隔布置的多个。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述电机组件还包括：第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯和所述第二磁芯分别设置于所述原边机壳和所述副边机壳内，所述第一磁芯和所述第二磁芯上分别形成有容纳所述原边绕组和所述副边绕组的绕组容纳槽，且所述第一磁芯与所述第二磁芯结构相同。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述第一磁芯和所述第二磁芯上分别形成有在轴向上贯通的绕组贯穿孔，所述绕组贯穿孔与所述绕组连接孔正对，所述绕组贯穿孔适于所述原边绕组的出线端和/或所述副边绕组的出线端穿过。
17.本实用新型还提出了一种具有前述电机组件的电动总成，所述电动总成具有前述的电机组件所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，至少具有体积小、故障率低、散热效果好、使用寿命长的优点。
18.本实用新型还提出了一种具有前述电动总成的车辆，所述车辆具有前述的电动总成所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，至少具有体积小、故障率低、散热效果好、使用寿命长的优点。
19.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
20.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1是相关技术中非接触变压器径相方案示意图；
22.图2是相关技术中非接触变压器轴向方案示意图；
23.图3是本实用新型一个实施例的电机组件的结构示意图；
24.图4是本实用新型一个实施例的副边机壳的结构示意图；
25.图5是本实用新型一个实施例的副边机壳与整流板的结构示意图；
26.图6是本实用新型另一个实施例的电机组件的剖面图图；
27.图7是本实用新型另一个实施例的电机组件的一个视角的结构示意图；
28.图8是图7中电机组件的另一个视角的结构示意图；
29.图9是本实用新型一个实施例的第二冷却液流道的结构示意图。
30.附图标记：
31.10：电机组件；1000：旋变组件；1100：原边机壳；1200：第一磁芯；1300：原边绕组；1310：原边绕组出线端；1400：副边绕组；1410：副边绕组出线端；1500：第二磁芯；1600：副边机壳；1700：整流板；1800：连接轴；1610：第一环形壁；1620：第二环形壁；1630：第三环形壁；1110：第一磁芯容纳槽；1640：第二磁芯容纳槽；1650：整流板容纳槽；1660：通孔；1810：第一轴段；1820：第二轴段；1821：第一连接段；1822：第二连接段；100：第一冷却液流道；200：第二冷却液流道；210：轴向流道段；220：径向流道段；230：连通孔；1210：绕组容纳槽；1120：底板；1900：绕组出线端；1710：接插件；1611：平衡孔。
具体实施方式
32.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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
33.目前，主流的非接触旋变组件主要有径向和轴向两种方案，径向方案如图1所示，轴向方案如图2所示。其中径向方案为第一磁芯1200和第二磁芯1500嵌套的结构，第一磁芯1200和第二磁芯1500内设置有原边绕组1300和副边绕组1400，此种结构的非接触旋变组件的气隙距离约为1mm，对第一磁芯1200和第二磁芯1500的加工和装配精度要求很高。此外，径向方案的磁芯在制造时无法一体成型，需要对多个磁芯进行拼接，增加制造成本。轴向方案的气隙为纯平面结构，第一磁芯1200设置于第二磁芯1500的上方，第一磁芯1200和第二磁芯1500内设置有原边绕组1300和副边绕组1400，此种方式的非接触式变压器加工简单且精度高，磁芯可一体成型，因此磁芯的成本相比径向方案有所下降。该方案的主要缺点就是对机壳的加工精度要求高，但是机壳的加工难度远低于磁芯的加工难度。在运行过程中，对变压器原边绕组1300施加交变的电压和电流，此时副边绕组1400感应出相应的交变电压和电流，感应出的交变电压和电流经过整流板后，变成直流电，从而在不接触转子的情况下实现对转子的励磁。但是，目前的变压器转子绕组与整流板连接较困难。
34.下面参考图3-图9描述根据本实用新型实施例的电机组件10。
35.根据本实用新型的一些实施例，参考图3、图6～图8，该电机组件10包括：旋变组件1000；转子绕组，转子绕组设置有绕组出线端1900；整流板1700，整流板1700设置于旋变组件1000的壳体上，旋变组件1000、整流板1700与转子绕组在轴向上依次排布，整流板1700上设置有接插件1710，绕组出线端1900与接插件1710插接配合。
36.本实用新型所涉及的电机组件10，转子绕组靠近整流板1700的一端设置有绕组出线端1900，整流板1700朝向转子绕组的一侧设置有接插件1710，绕组出线端1900可直接插
入接插件1710内实现转子绕组与整流板1700的连接，无需为焊接预留较大间隙，可进一步减小转子绕组与整流板1700之间的间隙，减小电机组件10的体积，使其结构更加紧凑，节省空间。
37.根据本实用新型的一些实施例，参考图3、图6～图8，接插件1710设置在整流板1700靠近转子绕组的端面上，接插件1710具有接插孔，接插孔的开口方向朝向转子绕组的端面，比如接插孔可以为轴线与整流板1700的轴线平行的圆孔；转子绕组的绕组出线端1900位于朝向整流板1700的端面上且转子绕组在轴向上延伸，此处的轴向是指转子绕组的轴向。由此，更加便捷的将转子绕组的绕组出线端1900插接到接插件1710上。
38.根据本实用新型的一些实施例，参考图3、图6～图8，旋变组件1000包括：原边机壳1100和副边机壳1600，原边机壳1100与副边机壳1600在轴向上正对，整流板1700设置于副边机壳1600上；以及原边绕组1300和副边绕组1400，原边绕组1300和副边绕组1400分别与原边机壳1100和副边机壳1400固定。具体地，原边绕组1300设置在原边机壳1100的一侧，副边绕组1400设置在原边绕组1300背离原边机壳1100的一侧，副边机壳1600设置在副边绕组1400背离原边绕组1300的一侧，原边作为电压的输入端，产生交变的电压和电流，副边感应出交变的电压和电流作为电压输出端，经过整流板1700将交变的电压和电流转换成所需的直流电。
39.需要说明的是，此处所指的“原边机壳1100与副边机壳1400在轴向上正对”中的轴向指的是：电机组件10的连接轴1800的延伸方向。原边机壳1100与副边机壳1400在轴向上正对是指原边机壳1100与副边机壳1400在轴向上的投影至少部分重叠。根据本实用新型的一些实施例，原边机壳1100与副边机壳1400构造为环形。
40.根据本实用新型的一些实施例，参考图3、图5和图6，原边绕组1300与副边绕组1400上分别设置原边绕组出线端1310和副边绕组出线端1410，原边绕组出线端1310和副边绕组出线端1410分别在原边绕组1300和副边绕组1400在背离彼此的端面上远离彼此且在轴向上延伸。具体地，原边绕组出线端1310穿过原边机壳1100的绕组连接孔与外部电控连接，副边绕组出线端1410穿过副边机壳1600的绕组连接孔与整流板1700连接。由此，即可避免原边绕组出线端1310和副边绕组出线端1410在机壳的内部出现，影响变压器轴的设计。
41.本领域技术人员熟知的是，整流板1700包括整流板本体和设置在整流板本体上的器件，由于器件的安装位置不均匀，整流板1700各处的重量并不统一，导致整流板1700整体的重量分布不均匀，副边机壳1400在高速旋转的过程中会出现动平衡的问题，容易发生故障。
42.根据本实用新型的一些实施例，参考图3和图4，副边机壳1600的另一端的外周沿形成有第一环形壁1610，副边机壳1600的一端形成有环绕一端外周沿的第二环形壁1620，第一环形壁1610的表面或内部形成有平衡孔1611，第一环形壁1610的壁厚大于第二环形壁1620的壁厚。当副边机壳1600高速旋转出线动平衡问题时，可在厚度较大的第一环形壁1610上设置平衡孔1611，具体地，在重量较大的位置设置平衡孔1611，以进行减重，进而维持副边机壳1600质量分布的均匀性，防止电机组件10在高速旋转的过程中出现抖动，以缓解副边绕组1400在高速旋转过程中出线的动平衡问题，降低电机组件10的故障率，提高电机组件10的安全性和使用寿命。
43.根据本实用新型的一些实施例，平衡孔1611的位置、形状、数量不受限制，只要满
足减重的需求即可，具体到本技术，平衡孔1611可以构造为在第一环形壁1610的径向和/或轴向上延伸。需要说明的是，在不影响副边机壳1610的功能的前提下，平衡孔1611的深度、数量均可根据具体的减重需求进行设计。
44.根据本实用新型的一些实施例，参考图4，副边机壳1600的一端形成有环绕一端外周沿的第二环形壁1620，第二环形壁1620内限定出适于容纳副边磁芯(即本技术的第二磁芯1500)的第一磁芯容纳槽1110，第一环形壁1610的壁厚大于第二环形壁1620的壁厚。由此，可更加便捷的在第一环形壁1610上形成平衡孔1611，例如，平衡孔1611可以在第一环形壁1610上沿轴线方向延伸。
45.根据本实用新型的一些实施例，参考图6，第一环形壁1610在远离副边机壳1600的一端的方向上壁厚度逐渐增加。由此，第一环形壁1610的制作更加简单，降低磨具成本，同时，还可防止由于第一环形壁1610的厚度突然增加使副边机壳1600在高速旋转过程中产生额外的阻力。
46.根据本实用新型的一些实施例，参考图3，副边机壳1600的另一端的端面上形成有第三环形壁1630，第三环形壁1630设置于第一环形壁1610的内周并与第一环形壁1610同轴，第一环形壁1610与第三环形壁1630之间形成用于容纳整流板1700的整流板容纳槽1650。具体地，第一环形壁1610围绕第三环形壁1630，且第一环形壁1610与第三环形壁1630之间形成有底板1120，底板1120与第一环形壁1610、第三环形壁1630共同限定出整流板容纳槽1650，整流板1700形成于整流板容纳槽1650内。
47.根据本实用新型的一些实施例，参考图4，当副边机壳1600同时含有第一环形壁1610和第三环形壁1630时，为了更好的保持副边机壳1600重量的均匀性，平衡孔1611的位置可进一步设置在第一环形壁1610的端面和/或第三环形壁1630的端面上，使平衡孔1611的位置有更多的选择性。
48.根据本实用新型的一些实施例，参考图3，电机组件10还包括连接轴1800，连接轴1800的至少部分设置于转子绕组内且适于在转子绕组的电磁力驱动下转动；其中，原边机壳1100与副边机壳1600均包括底板1120，底板1120构造为环绕于连接轴1800的环形，底板1120设置有在轴向上贯通的绕组连接孔。具体地，底板1120、第一环形壁1610与第三环形壁1630共同限定出容纳整流板1700的整流板容纳槽1650，底板1120与第二环形壁共同限定出副边磁芯的容纳槽。原边绕组1300穿过原边机壳1100的绕组连接孔与外部的电控连接，副边绕组1400穿过副边机壳1600的绕组连接孔与整流板1700连接。即可避免副边绕组1400和整流板1700在变压器内部连接，影响第二轴段1820的设计。
49.根据本实用新型的一些实施例，参考图3，副边机壳1600内部还设置有以轴线为圆心的通孔1660以容纳连接轴1800，第三环形壁1630适于套设在连接轴1800的外周，以使副边机壳1600固定在连接轴1800上。当连接轴1800发生转动时，便可带动副边机壳1600进行高速旋转。
50.根据本实用新型的一些实施例，参考图3，连接轴1800包括：第一轴段1810和第二轴段1820，第一轴段1810适于与电机的转子连接，第一轴段1810套设于第二轴段1820的至少部分外周并与第二轴段1820固定连接，第一轴段1810内形成有第一冷却液流道100，第二轴段1820内形成有与第一冷却液流道100连通的第二冷却液流道200(参考图7)。具体地，连接轴1800包括变压器轴和电机转子轴，即变压器轴和电机转子轴为两段式结构。第一轴段
1810为电机转子轴，电机转子轴内部形成有沿轴线方向延伸的空腔作为第一冷却液流道100；第二轴段1820为变压器轴，变压器轴包括第一连接段1821和第二连接段1822，第一连接段1821的内径小于第二连接段1822的内径。第二轴段1820可通过热胀冷缩套在第一连接段1821的外周，具体地，第一轴段1810受热后膨胀，空腔的内径增大，第一连接段1821伸入到空腔内，当电机转子轴冷却后收缩，空腔的内径减小，即可紧紧套设在第一连接段1821的外周。同时，第二连接段1822的内径较大可发挥限位功能，防止变压器轴过渡伸入到电机转子轴内。空腔即可作为第一冷却液流道100，冷却液由第一冷却液流道100流入第二冷却液流道200，以对旋变组件1000和电机转子进行冷却。
51.根据本实用新型的一些实施例，参考图3和图9，为了更好的实现冷却效果，第二冷却液流道200包括：轴向流道段210和径向流道段220，轴向流道段210与第二轴段1820旋转轴的延伸方向一致，轴向流道段210的一端与第一冷却液流道100连通，径向流道段220的一端与轴向流道段210的另一端连通，径向流道段220的另一端在径向上延伸并贯通第二轴段1820外周壁，并在第二轴段1820的外周壁上形成连通孔230。也即是说，冷却液由第一冷却液流道100流入到轴向流道段210，再经轴向流道段210流入到径向流道段220，经径向流道段220的连通孔230喷出，以对变压器和电机转子进行冷却。
52.根据本实用新型的一些实施例，径向流道段230的数量不受特别限制，可以为在第二轴段1820的周向上间隔布置的多个，冷却液即可在第二轴段1820上间隔分布的多个连通孔230上喷出，以对整流板1700进行均匀降温，防止局部过热，提高冷却效果。
53.根据本实用新型的一些实施例，参考图3，电机组件10还包括：第一磁芯1200和第二磁芯1500，第一磁芯1200和第二磁芯1500分别设置于原边机壳1100和副边机壳1600内，第一磁芯1200和第二磁芯1500上分别形成有容纳原边绕组1300和副边绕组1400的绕组容纳槽1210，且第一磁芯1200与第二磁芯1500结构相同。具体地，原边机壳1100的一侧形成有第一磁芯容纳槽1110，第一磁芯1200设置于第一磁芯容纳槽1110内，第一磁芯1200背离原边机壳1100的一侧也形成有绕组容纳槽1210，原边绕组1300设置于绕组容纳槽1210内，副边机壳1600朝向原边机壳1100的一侧形成有第二磁芯容纳槽1640，第二磁芯1500设置于第二磁芯容纳槽1640内，第二磁芯1500朝向原边机壳1100的一侧也形成有绕组容纳槽1210，副边绕组1400同样设置于绕组容纳槽1210内。由此，第一磁芯1200和第二磁芯1500结构相同，在满足动平衡的需求的前提下，进一步降低模具成本。
54.根据本实用新型的一些实施例，第一磁芯1200和第二磁芯1500上分别形成有在轴向上贯通的绕组贯穿孔，绕组贯穿孔与绕组连接孔正对，绕组贯穿孔适于原边绕组出线端1310和/或副边绕组出线端1410穿过。具体地，原边绕组出线端1310依次穿过第一磁芯1200的绕组贯穿孔、原边机壳1100的绕组连接孔与外部电控连接，副边绕组出线端1410依次穿过第二磁芯1500的绕组贯通孔、副边机壳1600的绕组连接孔与整流板1700连接。由此，即可避免原边绕组出线端1310和副边绕组出线端1410在机壳的内部出线，影响变压器轴的设计。需要说明的是，此处所指的“绕组贯穿孔与绕组连接孔正对”，是指绕组贯穿孔与绕组连接孔在电机组件10轴向上具有重合的区域，可以是部分重合，也可以是完全重合。
55.综上所述，本实用新型提出的电机组件10具有以下优点：
56.(1)转子的绕组出线端1900与整流板1700插接，结构更加紧凑，可进一步减小变压器与电机转子之间的间隙，减小电机组件10的占用空间；
57.(2)当副边机壳1600高速旋转出现动平衡问题时，可在第一环形壁1610和/或第三环形壁1630上设置平衡孔1611，以维持副边机壳1600质量分布的均匀性，防止电机组件10在高速旋转的过程中出现抖动，以缓解副边绕组1400在高速旋转过程中出现的动平衡问题，降低电机组件10的故障率，提高电机组件10的安全性和使用寿命；
58.(3)电机转子和旋变组件1000单独做动平衡，可有效降低变压器动平衡设计的余量；
59.(4)第一环形壁1610的壁厚大于第二环形壁1620的壁厚，便于在第一环形壁1610上设置平衡孔1611；
60.(5)原边绕组1300依次穿过第一磁芯1200和原边机壳1100与外部电控连接，副边绕组1400依次穿过第二磁芯1500和副边机壳1600与整流板1700连接，绕组的出线方式不会对变压器轴的设计和安装造成影响；
61.(6)电机转子轴和变压器轴采用两段式结构，冷却液可同时为变压器和电机转子进行喷油冷却，有效降低旋变组件1000和电机转子的温度。
62.本实用新型还提出了一种电动总成，具有前述的电机组件10。由此，该电动总成具有前述的电机组件10所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，至少具有故障率低、安全性高、散热效果好、寿命长的优点。
63.本实用新型还提出了一种车辆，包括前述的电动总成。由此，该车辆具有前述的电动总成所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，至少具有故障率低、安全性高、散热效果好、寿命长的优点。
64.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
65.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。