电机的制作方法

1.本公开涉及电机，具体是被配置为推进电动或混合动力车辆的电机。


背景技术：

2.混合动力/电动车辆可由从电池汲取电力的电机推进。


技术实现要素：

3.一种电机包括壳体、定子芯、油膜、第一密封件和第二密封件。所述壳体具有限定中心腔体的内表面。所述定子芯具有第一纵向端和第二纵向端。所述定子芯还具有在所述第一纵向端与所述第二纵向端之间延伸的外周表面。所述定子芯设置在所述中心腔体内，使得所述内表面围绕所述外周表面径向定位。所述油膜被设置在被限定在所述内表面与所述外周表面之间的间隙内。所述第一密封件沿着所述定子芯的所述第一纵向端设置并且被配置为将所述油膜沿着所述定子芯的所述第一纵向端保持在所述间隙内。所述第二密封件沿着所述定子芯的所述第二纵向端设置并且被配置为将所述油膜沿着所述定子芯的所述第二纵向端保持在所述间隙内。
4.一种电机包括壳体、定子芯、第一密封系统和第二密封系统。所述壳体具有开口端、内部底表面和在所述开口端与所述内部底表面之间延伸的内部径向表面。所述内部底表面和所述内部径向表面共同地限定内部腔体。所述开口端限定通向所述腔体的开口。所述定子芯具有在第一端与第二端之间延伸的外部径向表面。所述定子芯设置在所述内部腔体内，使得在所述内部径向表面与所述外部径向表面之间限定间隙。所述第一密封系统接合所述壳体的所述开口端和所述定子芯的所述第一端，以将所述间隙沿着所述定子芯的所述第一端与外部环境隔离。所述第二密封系统接合所述壳体的所述内部底表面和所述定子芯的所述第二端，以将所述间隙沿着所述定子芯的所述第二端与所述外部环境隔离。
5.一种电机包括壳体、定子、油膜和至少一个第一密封件。所述壳体具有限定内部腔体的内表面。所述定子具有外周表面并且设置在所述内部腔体内，使得在外周表面与所述内表面之间限定间隙。所述油膜设置在所述间隙内并且与所述内表面和所述外周表面接触。所述至少一个第一密封件沿着所述定子的第一端设置并且被配置为将所述油膜沿着所述定子的所述第一端保持在所述间隙内。
附图说明
6.图1是电动车辆的代表性动力传动系统的示意图；
7.图2是具有壳体和壳体盖的电机的等距俯视图，其中壳体盖的一部分被剖开；
8.图3是电机的壳体盖和第一密封系统的分解视图；
9.图4是电机的壳体和第二密封系统的分解视图；
10.图5是沿着图2中的线5-5截取的局部剖视图；以及
11.图6是沿着图2中的线5-5截取的局部横截面视图。
具体实施方式
12.本文描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅是示例并且其他实施例可以采用不同和替代的形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以不同方式采用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任何一个示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中示出的特征进行组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，符合本公开教导的特征的各种组合和修改对于特定的应用或实施方式可能是期望的。
13.参考图1，示出了根据本公开的实施例的电动车辆10的示意图。图1示出了部件之间的代表性关系。部件在车辆内的物理布局和定向可以变化。电动车辆10包括动力传动系统12。动力传动系统12包括电机，诸如电动马达/发电机(m/g)14，其驱动变速器(或齿轮箱)16。更具体地，m/g 14可以可旋转地连接到变速器16的输入轴18。变速器16可以经由变速器挡位选择器(未示出)而置于prndsl(驻车挡、倒挡、空挡、行驶挡、运动挡、低速挡)中。变速器16可以具有固定的齿轮传动关系，所述关系在变速器16的输入轴18与输出轴20之间提供单个齿轮比。变矩器(未示出)或起步离合器(未示出)可以设置在m/g 14与变速器16之间。替代地，变速器16可以是多级传动比自动变速器。相关联的牵引电池22被配置为向m/g 14输送电力或从所述m/g接收电力。
14.m/g 14是用于电动车辆10的驱动源，所述驱动源被配置为推进电动车辆10。m/g 14可以由多种类型的电机中的任一种来实施。例如，m/g 14可以是永磁同步马达。电力电子器件(pe)24按照m/g 14的要求来调节由电池22提供的直流电(dc)电力，如下面将要描述的。例如，电力电子器件24可以向m/g 14提供三相交流电(ac)。
15.如果变速器16是多级传动比自动变速器，则变速器16可以包括齿轮组(未示出)，所述齿轮组通过选择性地接合诸如离合器和制动器(未示出)的摩擦元件而选择性地置于不同的齿轮比中，以建立期望的多个离散或阶梯传动比。摩擦元件可通过换挡计划来控制，所述换挡计划连接和断开齿轮组的某些元件以控制变速器输出轴20与变速器输入轴18之间的传动比。变速器16由相关联的控制器(诸如动力传动系统控制单元(pcu))基于各种车辆和环境工况而自动从一个传动比换挡到另一个传动比。来自m/g 14的动力和扭矩可以被输送到变速器16并由所述变速器接收。然后，变速器16将动力传动系统输出动力和扭矩提供给输出轴20。
16.应当理解，可以与变矩器(未示出)联接的液压控制变速器16仅仅是齿轮箱或变速器布置的一个示例；接受来自动力源(例如，m/g 14)的一个或多个输入扭矩并且然后以不同传动比向输出轴(例如，输出轴20)提供扭矩的任何多传动比齿轮箱与本公开的实施例一起使用是可接受的。例如，变速器16可以由自动化机械(或手动)变速器(amt)来实施，所述自动化机械(或手动)变速器包括一个或多个伺服马达，以沿着换挡导轨平移/旋转换挡拨叉，从而选择期望的齿轮比。如本领域普通技术人员通常所理解，amt可以用于例如具有较高扭矩需求的应用中。
17.如图1的代表性实施例所示，输出轴20连接到差速器26。差速器26经由连接到差速器26的相应车桥30驱动一对驱动轮28。差速器26向每个车轮28传输大致相等的扭矩，而诸
如当车辆转弯时允许轻微的速度差异。可以使用不同类型的差速器或类似装置来将扭矩从动力传动系统分配到一个或多个车轮。在一些应用中，扭矩分配可以取决于例如特定的操作模式或工况而变化。
18.动力传动系统12还包括相关联的控制器32，诸如动力传动系统控制单元(pcu)。尽管示出为一个控制器，但控制器32可以是较大的控制系统的一部分并且可以由遍及车辆10的各种其他控制器(诸如车辆系统控制器(vsc))控制。因此应当理解，动力传动系统控制单元32和一个或多个其他控制器可以统称为“控制器”，所述控制器响应于来自各种传感器的信号而控制各种致动器，以控制诸如操作m/g 14以提供车轮扭矩或为电池22充电、选择或安排变速器换挡等功能。控制器32可以包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(cpu)。计算机可读存储装置或介质可以包括例如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和保活存储器(kam)中的易失性和非易失性存储装置。kam是可用于在cpu断电时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以使用许多已知存储器装置中的任一种来实施，所述存储器装置诸如prom(可编程只读存储器)、eprom(电prom)、eeprom(电可擦除prom)、快闪存储器或能够存储数据的任何其他电、磁性、光学或组合存储器装置，所述数据中的一些表示由控制器用于控制发动机或车辆的可执行指令。
19.控制器32经由输入/输出(i/o)接口(包括输入信道和输出信道)与各种车辆传感器和致动器通信，所述输入/输出接口可以实施为提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单个集成接口。替代地，可以在将特定信号供应给cpu之前使用一个或多个专用硬件或固件芯片来调节和处理所述特定信号。如图1的代表性实施例中总体上所示，控制器32可以将信号传送到m/g 14、电池22、变速器16、电力电子器件24以及动力传动系统12中的可以包括但未在图1中示出的任何另一个部件(即，可以设置在m/g 14与变速器16之间的起步离合器)和/或从其接收信号。尽管未明确示出，但本领域普通技术人员将认识到在上文标识的子系统中的每一者内可以由控制器32控制的各种功能或部件。可以使用由控制器32执行的控制逻辑和/或算法直接或间接致动的参数、系统和/或部件的代表性示例包括诸如交流发电机的前端附件驱动(fead)部件、空调压缩机、电池充电或放电、再生制动、m/g 14操作、变速器齿轮箱16的离合器压力或作为动力传动系统12的一部分的任何其他离合器等。通过i/o接口传送输入的传感器可以用于指示例如轮速(ws1、ws2)、车速(vss)、冷却剂温度(ect)、加速踏板位置(pps)、点火开关位置(ign)、环境空气温度(例如，环境空气温度传感器33)、变速器挡位、传动比或模式、变速器油温(tot)、变速器输入和输出速度、减速或换挡模式(mde)、电池温度、电压、电流或荷电状态(soc)。
20.由控制器32执行的控制逻辑或功能可以由一个或多个附图中的流程图或类似的图来表示。这些附图提供了可以使用一个或多个处理策略(诸如，事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)来实施的代表性控制策略和/或逻辑。因而，示出的各种步骤或功能可以按示出的序列执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。尽管没有总是明确示出，但是本领域普通技术人员将认识到，根据所使用的特定处理策略，可重复执行示出的步骤或功能中的一者或多者。类似地，处理的顺序不一定是实现本文所描述的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。控制逻辑可以主要以由基于微处理器的车辆和/或动力传动系统控制器(诸如控制器32)执行的软件实施。当然，根据特定应用，控制逻辑可以在一个
或多个控制器中以软件、硬件或软件与硬件的组合实施。当以软件实施时，控制逻辑可提供在一个或多个计算机可读存储装置或介质中，所述计算机可读存储装置或介质存储有表示由计算机执行以控制车辆或车辆子系统的代码或指令的数据。计算机可读存储装置或介质可以包括使用电存储、磁性存储和/或光学存储来保存可执行指令和相关校准信息、操作变量等的若干已知物理装置中的一种或多种。
21.车辆的驾驶员使用加速踏板34来向动力传动系统12(或更具体地，m/g 14)提供用于推进车辆的所需扭矩、动力或驱动命令。通常，踩下和释放加速踏板34会生成加速踏板位置信号，所述加速踏板位置信号可以由控制器32分别解释为需要增大的动力或减小的动力。车辆的驾驶员还使用制动踏板36来提供需求制动扭矩以使车辆减速。通常，踩下和释放制动踏板36会生成制动踏板位置信号，所述制动踏板位置信号可以由控制器32解释为需要降低车速。基于来自加速踏板34和制动踏板36的输入，控制器32向m/g 14和摩擦制动器38命令扭矩和/或动力。控制器32还控制变速器16内的换挡正时。
22.m/g 14可用作马达并且为动力传动系统12提供驱动力。为了用m/g 14驱动车辆，牵引电池22通过接线40将存储的电能传输到电力电子器件24，所述电力电子器件可以包括例如逆变器和整流器电路。电力电子器件24的逆变器电路可将来自电池22的dc电压转换成将由m/g 14使用的ac电压。电力电子器件24的整流器电路可以将来自m/g 14的ac电压转换成将由电池22存储的dc电压。控制器32命令电力电子器件24将来自电池22的电压转换为提供给m/g 14的ac电压以向输入轴18提供正扭矩或负扭矩。
23.m/g 14还可以用作发电机并将来自动力传动系统12的动能转化成电能以存储在电池22中。更具体地，m/g 14可以在再生制动时间期间用作发电机，在再生制动中，来自转动的车轮28的扭矩和旋转(或动能)能量通过变速器16传回并且被转化成电能以便存储在电池22中。
24.应当理解，本文描述的车辆配置仅是示例性的且并不意图进行限制。其他电动车辆或混合动力电动车辆配置应如本文所公开的进行解释。其他电动或混合动力车辆配置可以包括但不限于串联混合动力车辆、并联混合动力车辆、串并联混合动力车辆、插电式混合动力电动车辆(phev)、燃料电池混合动力车辆、电池电动车辆(bev)或所属领域一般技术人员已知的任何其他车辆配置。
25.在包括诸如汽油、柴油或天然气动力发动机的内燃发动机或燃料电池的混合动力配置中，控制器32可被配置为控制此类内燃发动机的各种参数。可使用由控制器32执行的控制逻辑和/或算法直接或间接致动的内燃发动机参数、系统和/或部件的代表性示例包括燃料喷射正时、速率和持续时间、节气门位置、火花塞点火正时(用于火花点火发动机)、进气门/排气门正时和持续时间等。通过i/o接口将输入从此类内燃发动机传送到控制器32的传感器可用于指示涡轮增压器增压压力、曲轴位置(pip)、发动机转速(rpm)、进气歧管压力(map)、节气门位置(tp)、排气氧(ego)或其他排气成分浓度或存在、进气流量(maf)等。
26.应当理解，图1中示出的示意图仅是代表性的，且并不意图进行限制。在不脱离本公开的范围的情况下可以设想其他配置。例如，车辆动力传动系统12可以被配置为将动力和扭矩输送到前轮中的一者或两者，而不是所示的后轮28。
27.参考图2至图6，进一步详细地示出了电机100(例如，m/g 14)和电机100的子部件。电机100具有壳体102。壳体102具有限定内部腔体106的内部径向表面104。内部径向表面
104可以被简称为内表面，并且内部腔体106也可以被称为中心腔体。壳体102还可以包括开口端108和内部底表面110。内部底表面110可以相对于开口端108定位在壳体102的相对端处。内部底表面110也可以被称为第二内表面。内部径向表面104可以在开口端108与内部底表面110之间延伸。内部底表面110和内部径向表面104可以共同地限定内部腔体106。开口端108可以限定通向内部腔体106的开口。
28.定子芯112设置在内部腔体106内。定子芯112具有第一端114和第二端116。第一端114和第二端116可以分别被称为第一纵向端和第二纵向端。定子芯112还可以包括在第一端114和第二端116之间延伸的外部径向表面118。外部径向表面118也可以被称为外部周表面或外周表面。定子芯112可以设置在内部腔体106内，使得壳体102的内部径向表面104围绕定子芯112的外部径向表面118径向定位。可以在壳体102的内部径向表面104与定子芯112的外部径向表面118之间限定空间或间隙120。
29.油膜122可以设置在壳体102的内部径向表面104与定子芯112的外部径向表面118之间的间隙120内。油膜122可以与壳体102的内部径向表面104和定子芯112的外部径向表面118两者接触。油膜122可以填充壳体102的内部径向表面104与定子芯112的外部径向表面118之间的整个空间。油膜122减小了壳体102与定子芯112之间的热阻，这增加了来自电机100的热传递，从而允许电机100在更低且更有效的操作温度下操作。
30.为了将油膜122保持在间隙120内使得油膜122涂覆定子芯112的整个外部径向表面118以增加热传递，必须将油膜122密封在间隙120内。第一密封系统124接合壳体102的开口端108和定子芯112的第一端114以将间隙120沿着定子芯112的第一端114与外部环境隔离并将油膜122沿着定子芯112的第一端114保持在间隙120内。第一密封系统124可以包括单个密封件或多个密封件。第二密封系统126接合壳体102的内部底表面110和定子芯112的第二端116以将间隙120沿着定子芯112的第二端116与外部环境隔离并将油膜122沿着定子芯112的第二端116保持在间隙120内。第二密封系统126可以包括单个密封件或多个密封件。电机100还可以包括设置在开口端108上方的盖128。第一密封系统124还可以接合盖128的下表面130以将油膜122沿着定子芯112的第一端114保持在间隙120内。
31.壳体102可以限定进油孔口132和排油孔口134。进油孔口132和排油孔口134中的每一者可以从壳体的外部或外表面136延伸到内部径向表面104。进油孔口132和排油孔口134可以定位在壳体12的相反或相对侧上。在油膜122流入或泵送到间隙120中时，可以将油进给到进油孔口132中，而排油孔口134充当排气孔，反之亦然。油可以分别经由进油孔口132和排油孔口134连续地泵入和泵出间隙120，以冷却电机100，并且更具体地，冷却定子芯112。替代地，一旦油膜122已经填充壳体102的内部径向表面104与定子芯112的外部径向表面118之间的整个空间，进油孔口132和排油孔口134就可以各自被插塞(未示出)盖住以用于将油膜122保持在间隙120内。进油孔口132和排油孔口134可以是螺纹孔，并且插塞可以包括螺纹。
32.第一密封系统124可以包括设置在盖128的下表面130上的垫圈138。垫圈138可以限定孔口139，所述孔口与由盖128限定的紧固件接收孔口141和由定子112限定的紧固件接收孔口143对准。第一密封系统124可以仅包括垫圈138，或者还可以包括设置在沿着盖128的下表面130限定的凹槽142内的o形环140。在不包括o形环140的实施例中，可以省略凹槽142。替代地，表面涂层(诸如但不限于室温硫化(rtv)硅胶)可以代替垫圈138设置在盖128
的下表面130上。在这种替代方案中，第一密封系统124可以仅包括表面涂层，或者还可以包括o形环140。形成第一密封系统124的密封件(例如，垫圈、o形环、表面涂层等)的组合可以接合定子芯112的第一端114、壳体102的开口端108和盖128的下表面130，并且可以横跨间隙120，以将油膜122沿着定子芯112的第一端114保持在间隙120内。
33.第二密封系统126可以包括设置在壳体102的内部底表面110上的垫圈144。垫圈144可以限定孔口146，所述孔口与由壳体102限定的紧固件接收孔口148和由定子112限定的紧固件接收孔口143对准。第二密封系统126可以仅包括垫圈144，或者还可以包括设置在沿着壳体102的底表面110限定的凹槽152内的o形环150。在不包括o形环150的实施例中，可以省略凹槽152。替代地，表面涂层(诸如但不限于室温硫化(rtv)硅胶)可以代替垫圈144设置在壳体102的底表面110上。在这种替代方案中，第二密封系统126可以仅包括表面涂层，或者还可以包括o形环150。形成第二密封系统126的密封件(例如，垫圈、o形环、表面涂层等)的组合可以接合定子芯112的第二端116和壳体102的底表面110，并且可以设置在间隙120与内部腔体106之间，以将油膜122沿着定子芯112的第一端114保持在间隙120内。
34.应当理解，对于本文所述的任何部件、状态或条件的第一、第二、第三、第四等的标注可以在权利要求中重新布置，使得它们关于权利要求是按时间顺序布置。
35.在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以进行组合以形成可能未明确描述或示出的另外的实施例。虽然各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望的特性而言相较其他实施例或现有技术实施方式提供了优点或是优选的，但是本领域普通技术人员应认识到，一个或多个特征或特性可以被折衷以实现期望的总体系统属性，这取决于具体的应用和实现方式。因而，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式期望的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。
36.根据本发明，提供了一种电机，所述电机具有：壳体，所述壳体具有限定中心腔体的内表面；定子芯，所述定子芯具有第一纵向端和第二纵向端以及在所述第一纵向端与所述第二纵向端之间延伸的外周表面，其中所述定子芯设置在所述中心腔体内，使得所述内表面围绕所述外周表面径向定位；油膜，所述油膜被设置在被限定在所述内表面与所述外周表面之间的间隙内；第一密封件，所述第一密封件沿着所述定子芯的所述第一纵向端设置并且被配置为将所述油膜沿着所述定子芯的所述第一纵向端保持在所述间隙内；以及第二密封件，所述第二密封件沿着所述定子芯的所述第二纵向端设置并且被配置为将所述油膜沿着所述定子芯的所述第二纵向端保持在所述间隙内。
37.根据一个实施例，所述壳体具有开口端，所述开口端限定通向所述中心腔体的开口。
38.根据一个实施例，所述第一密封件接合所述壳体的所述开口端和所述定子芯的所述第一纵向端以将所述油膜沿着所述定子芯的所述第一纵向端保持在所述间隙内。
39.根据一个实施例，本发明的特征还在于设置在所述开口端上方的盖，其中所述第一密封件还接合所述盖的下表面。
40.根据一个实施例，所述壳体具有第二内表面，所述第二内表面部分地限定所述中心腔体并且与所述开口端相对定位。
41.根据一个实施例，所述第二密封件接合所述壳体的所述第二内表面和所述定子芯的所述第二纵向端以将所述油膜沿着所述定子芯的所述第二纵向端保持在所述间隙内。
42.根据一个实施例，所述壳体限定进油孔口，所述进油孔口从所述壳体的外部延伸到所述内表面。
43.根据一个实施例，所述壳体限定排油孔口，所述排油孔口从所述壳体的所述外部延伸到所述内表面。
44.根据本发明，提供了一种电机，所述电机具有：壳体，所述壳体具有开口端、内部底表面和在所述开口端与所述内部底表面之间延伸的内部径向表面，其中所述内部底表面和所述内部径向表面共同地限定内部腔体，并且其中所述开口端限定通向所述腔体的开口；定子芯，所述定子芯具有在第一端与第二端之间延伸的外部径向表面，其中所述定子芯设置在所述内部腔体内，使得在所述内部径向表面与外部径向表面之间限定间隙；第一密封系统，所述第一密封系统接合所述壳体的所述开口端和所述定子芯的所述第一端，以将所述间隙沿着所述定子芯的所述第一端与外部环境隔离；以及第二密封系统，所述第二密封系统接合所述壳体的所述内部底表面和所述定子芯的所述第二端，以将所述间隙沿着所述定子芯的所述第二端与所述外部环境隔离。
45.根据一个实施例，本发明的特征还在于设置在所述开口端上方的盖，其中所述第一密封系统还接合所述盖的下端。
46.根据一个实施例，所述第一密封系统包括在所述盖的下表面上的表面涂层。
47.根据一个实施例，所述第一密封系统包括设置在所述盖的下表面上的垫圈。
48.根据一个实施例，所述第一密封系统包括设置在沿着所述盖的下表面限定的凹槽内的o形环。
49.根据一个实施例，所述第二密封系统包括在所述壳体的所述内部底表面上的表面涂层。
50.根据一个实施例，所述第二密封系统包括设置在所述壳体的所述内部底表面上的垫圈。
51.根据一个实施例，所述第二密封系统包括设置在沿着所述壳体的所述内部底表面限定的凹槽内的o形环。
52.根据一个实施例，本发明的特征还在于油膜，所述油膜设置在所述间隙内并与所述内部径向表面和所述外部径向表面接触。
53.根据本发明，提供了一种电机，所述电机具有：壳体，所述壳体具有限定内部腔体的内表面；定子，所述定子具有外周表面并且设置在所述内部腔体内，使得在外周表面与所述内表面之间限定间隙；油膜，所述油膜设置在所述间隙内并且与所述内表面和所述外周表面接触；以及至少一个第一密封件，所述至少一个第一密封件沿着所述定子的第一端设置并且被配置为将所述油膜沿着所述定子的所述第一端保持在所述间隙内。
54.根据一个实施例，本发明的特征还在于至少一个第二密封件，所述至少一个第二密封件沿着所述定子的第二端设置并且被配置为将所述油膜沿着所述定子的所述第二端保持在所述间隙内。
55.根据一个实施例，所述至少一个第一密封件包括以下至少一项：(i)壳体端盖的下表面上的涂层，(ii)设置在所述端盖上的垫圈，或(iii)设置在由所述端盖限定的凹槽内的
o形环，并且其中所述至少一个第二密封件包括以下至少一项：(i)在所述壳体的部分地限定所述内部腔体的第二内表面上的涂层，(ii)设置在所述第二内表面上的垫圈，或(iii)设置在由所述第二内表面限定的凹槽内的o形环。