阅读说明：本技术 旋转电机与其电子部件之间具有电绝缘的机械组件 (Mechanical assembly with electrical insulation between a rotating electrical machine and its electronic components ) 是由 K.萨桑 J-L.塔拉戈 G.戈德弗罗伊 R.莫蒂尔 于 2018-05-22 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种用于机动车辆的旋转电机，所述电机具有待组装的两个部件和至少一个组装装置(39)。待组装的两个部件由机械部件(37)和电子部件(36)形成。组装装置具有：紧固元件(40)，其沿着紧固轴线(Y)延伸；第一绝缘体(41)，其由电绝缘材料形成，并且轴向地设置在紧固元件和待组装的部件之一之间；第二绝缘体(42)，其由电绝缘材料形成，并且轴向地设置在电机部件和电子部件之间；以及板(43、53)，其定位成与绝缘体(41、42)之一接触，该板由具有比与之接触的绝缘体的材料的硬度更大的硬度的材料形成。(The invention relates to a rotating electrical machine for a motor vehicle, comprising two components to be assembled and at least one assembly device (39). The two parts to be assembled are formed by a mechanical part (37) and an electronic part (36). The assembling device comprises: a fastening element (40) extending along a fastening axis (Y); a first insulator (41) formed of an electrically insulating material and axially disposed between the fastening element and one of the parts to be assembled; a second insulator (42) formed of an electrically insulating material and disposed axially between the motor component and the electronic component; and a plate (43, 53) positioned in contact with one of the insulators (41, 42), the plate being formed of a material having a hardness greater than a hardness of a material of the insulator in contact therewith.)

旋转电机与其电子部件之间具有电绝缘的机械组件

技术领域

本发明特别涉及一种在旋转电机与其电子部件之间具有电绝缘的机械组件，特别是用于机动车辆。

背景技术

本发明在诸如交流发电机、交流发电机起动器或可逆电机的旋转电机领域中具有特别有利的应用。应当记住，可逆电机是旋转电机，其可以可逆地工作，首先作为交流发电机功能的发电机，然后作为电动机，例如以便起动机动车辆的热力发动机。

旋转电机包括电机部件和电子部件。电机部件主要包括可绕旋转轴线旋转运动的转子、围绕转子的固定定子以及其中装配有转子和定子的外壳。电子部件主要包括散热器，功率模块和/或控制模块可装配在散热器上。这些模块可以控制电机的励磁，并将从定子各相释放的交流电转换为直流电。

旋转电机的电子部件装配在电机部件上，以便简化不同模块与转子和定子的电连接，以及节省机动车辆内的空间。因此，有必要将电机部件与电子部件固定在一起。通常，为了进行该组装，电子部件的散热器和电机部件的外壳分别包括允许螺钉通过的穿孔部分。

由于各种原因，散热器和外壳可以具有不同的电位。因此，有必要使它们彼此电绝缘。为此，通常使用设置在散热器和螺钉之间的第一绝缘体以及设置在外壳和散热器之间的第二绝缘体，每个绝缘体具有用于螺钉通过的开口。因此，在金属材料即螺钉、散热器和外壳；以及塑料材料即两个绝缘体之间获得了堆叠。这种类型的堆叠的缺点在于，特别是在产品在其整个使用寿命期间经历的热变化期间失去了大部分的拧紧。实际上，由于螺钉的拧紧是相当大的，所以容易通过压缩绝缘体而使它们局部变形，从而产生击打现象。另外，如果所使用的绝缘体的膨胀系数大于导电部件的膨胀系数，则绝缘体将随着温度的变化而受到相当大的压缩力，并且将在蠕变的作用下变形。这些击打和蠕变现象以及塑料材料的松弛导致绝缘体厚度的损失，因此降低了电机部件和电子部件之间的组装的拧紧程度。这种拧紧损失会导致组件中出现间隙，从而导致旋转电机的抗振动性变差。

发明内容

本发明的目的是使得可以避免现有技术的缺点。

为此，本发明的主题因此是一种用于机动车辆的旋转电机。根据本发明，该电机包括：

-由以下形成的待组装的两个部件：

-电机部件，其包括外壳和容纳在所述外壳中的有源部件；

-装配在外壳上的电子部件，所述电子部件设计为控制电机部件；以及

-至少一个组装装置，其沿着固定轴线延伸，使得可以将电子部件装配在电机部件上，并且包括：

-第一固定元件，其沿着固定轴线延伸；

-第一绝缘体，其由电绝缘材料形成，并且轴向地设置在固定元件和待组装的部件之一之间；

-第二绝缘体，其由电绝缘材料形成，并且轴向地设置在电机部件和电子部件之间。

再次根据本发明，组装装置还包括设置成与绝缘体之一接触的至少一个板，该板由具有比与之接触的绝缘体的材料的硬度更大的硬度的材料形成。

板的使用增强了与所述板接触的绝缘部分，从而允许力在绝缘体中更好地分布，这保护了绝缘体免于显著的局部变形。因此，这使得可以在固定元件的拧紧期间限制与绝缘体的压缩相对应的击打现象。因此，可以更好地拧紧所述固定元件。这使得可以保证电子部件在电机部件上的可靠装配。

另外，使用板使得可以使用具有较小直径的固定元件，而没有绝缘体劣化的风险。因此，这使得可以减小组装装置的质量和尺寸，从而减小旋转电机的质量和尺寸。

根据一实施例，板的材料的硬度为至少60HB，特别是约150HV。

根据一实施例，该板由金属材料形成。根据一实施例，绝缘体由塑料材料形成。例如，绝缘体可以由单一材料或由不同材料形成。

根据一实施例，板包覆模制在绝缘体中。然后，板在电绝缘材料中形成***物。作为变型，可以夹紧或粘合板。同样作为变型，可以将板添加到绝缘体上，其中绝缘体和板通过固定元件保持在一起。

根据一实施例，电子部件包括至少一个电子模块和允许对模块进行冷却的散热器，该散热器包括与电机部件固定的区域。例如，电子部件包括形成整流桥的多个功率模块以及特别使得可以控制电机的励磁的控制模块。

根据一实施例，壳体包括两个凸缘，其中一个凸缘具有与电子部件固定的区域。例如，每个凸缘包括相对于电机的旋转轴线径向延伸的平坦部分，该平坦部分在其内周上支承与电机的轴联接的滚子轴承，以及圆柱形裙部，该裙部从平坦部分的外周轴向突出地延伸到另一凸缘的圆柱形裙部。

根据一实施例，板与外壳和散热器不同。

根据一实施例，板设置成与第一绝缘体接触。因此，板轴向地设置在待组装的部件之一和固定元件之间。待组装的部件可以是散热器或外壳。

例如，板设置成与固定元件接触。换句话说，板轴向设置在第一绝缘体和固定元件之间。与板与待组装的元件接触相比，由于第一绝缘体和固定元件之间的接触表面小于所述绝缘体与待组装的部件之间的接触表面，因此这使得可以提高第一绝缘体的不变形效果。

根据一实施例，该板设置成与第二绝缘体接触。因此，板轴向地设置在电机部件和电子部件之间。在这种情况下，板设置在散热器和壳体之间。

例如，将板设置成与电机部件和电子部件之一接触，该电子部件与第二绝缘体的接触表面最小。

根据一实施例，组装装置包括设置成与第一绝缘体接触的第一板和设置成与第二绝缘体接触的第二板。

根据一实施例，固定元件包括头部和沿着组装轴线从头部延伸的主体，以便穿过至少设置在电子部件和电机部件中的开口。

根据一实施例，组装轴线基本平行于电机的旋转轴线延伸。

根据一实施例，散热器和外壳分别包括允许固定元件通过的穿孔固定区域。在这种情况下，板和绝缘体各自包括用于使固定元件的主体通过的开口。

根据一实施例，固定元件具有与电机部分中的开口特别是与外壳中的开口配合的部分。例如，固定元件是螺钉或拉杆。在这种情况下，固定元件具有与外壳中的开口的攻螺纹配合的螺纹部分。

根据一实施例，螺纹部分可被通常称为螺纹锁的覆盖物覆盖，这使得可以保证外壳与固定元件之间的固定。

根据一实施例，板具有环的形式。根据变型实施例，板可以包括形成环的多个部分，其中这些部分能够彼此间隔开。

根据一实施例，第一绝缘体包括主体和从主体突出地的套筒，以至少部分地围绕固定元件。在这种情况下，套筒径向地定位在固定元件和待组装的部件之间。套筒形成索环，并参与固定元件的电绝缘。例如，套筒从主体的内周延伸。

根据一实施例，第一绝缘体的主体相对于组装轴线径向地延伸，并且特别地具有环的形式。在这种情况下，板与主体接触延伸。

根据一实施例，突起沿待组装的部件的方向从套筒的外表面突出地延伸。这些突起允许将第一绝缘体保持在待组装的部件中。

根据一实施例，第一绝缘体还包括套环，该套环沿与套筒延伸的方向相反的方向从主体突出地延伸，并且延伸以便至少部分地围绕固定元件。套环使得可以改善固定元件和与其最接近的待组装的部件之间的电绝缘，同时避免形成盐桥。

例如，套环从主体的外周延伸。再次例如，套环延伸以便围绕固定元件的头部。

根据一实施例，第二绝缘体包括板形式的主体，以及固定区域，每个固定区域由特别是圆柱形的裙部和特别地被穿孔用于固定元件通过的横向部分形成。在这种情况下，板延伸成与横向部分接触。例如，裙部可以直接从主体延伸或者从从主体延伸的臂延伸。

根据一实施例，组装装置还包括轴向地设置在第一绝缘体和固定元件之间的锥形垫圈。这种类型的锥形垫圈可以补偿在车辆运行期间由于温度变化引起的绝缘体的变形。因此，垫圈使得可以补偿存在于组装区域中的塑料材料的蠕变和击打的影响，从而保证固定元件中的长期最小张力，并因此确保所述元件的良好拧紧。因此，提高了电机部件和电子部件之间的固定的机械阻力。

根据一实施例，垫圈与板和固定元件接触。

根据一实施例，垫圈具有与固定元件接触的内部和与第一绝缘体或板接触的外部。例如，垫圈在相对于径向方向倾斜的方向上延伸。

根据一实施例，垫圈由硬质材料，特别是金属材料形成。

根据一实施例，垫圈的材料和板的材料是相似的材料。这使得可以防止也被称为“电池效应”的电腐蚀现象。

根据一实施例，垫圈具有朝向板突出地延伸的条纹。这使得可以防止螺钉松动，从而提高机械部件和电子部件之间的固定的机械阻力。作为变型，条纹可以朝向固定元件延伸，特别是朝向所述元件的头部延伸。

根据一实施例，组装装置中的至少一个设置在旋转电机的外周上。特别地，所有组装装置都设置在外周上。因此，将组装装置定位在最容易接近的区域中，这使得可以简化电机部件与电子部件的固定。

单个电机的组装装置可以彼此不同。每个组装装置可包括先前描述的一个或多个实施例。

旋转电机可以有利地形成交流发电机、交流发电机-起动器或可逆电机。

附图说明

通过阅读以下对本发明的非限制性实施例的详细描述并通过检查附图，将能够更好地理解本发明，其中：

-图1示意性地且部分地示出了根据本发明实施例的旋转电机在包括旋转轴线的平面上的横截面图；

-图2示意性地且部分地示出了图1中的组装装置在包括组装轴线的平面上的横截面图；

-图3示意性地且部分地示出了图2中的绝缘体的示例的透视图；

-图4示意性地且部分地示出了图2中的垫圈的示例的在包括组装轴线的平面上的横截面图；

-图5示意性地且部分地示出了图2中的百叶窗的示例的从上方看的透视图；

-图6示意性地且部分地示出了图5中的百叶窗的从下方看的透视图；以及

-图7示意性地且部分地示出了图1中的旋转电机的俯视图。

相同、相似或类似的元件在各个图中具有相同的附图标记。

具体实施方式

下文描述的实施例绝非限制性的；特别地，如果这种特征选择足以提供技术优势，或者将本发明与现有技术区分开，则将有可能想到仅包括下文描述的特征选择、与所描述的其他特征隔离的本发明的变型。特别地，如果从技术的观点来看没有反对的组合，则可以将所描述的所有变型和所有实施例彼此组合。在这种情况下，这将在本说明书中提及。

图1示出了紧凑的多相旋转电机10，特别用于机动车辆。该旋转电机10以交流发电机模式将机械能转换为电能，并且可以以电动机模式运行以将电能转换为机械能。该旋转电机10例如是交流发电机、交流发电机-起动器或可逆电机。旋转电机包括电机部件37和电子部件36。

电机部件37包括外壳11。在该外壳11内，它还包括轴13、与轴13一体旋转的转子12以及围绕转子12的定子15。转子12的旋转运动围绕旋转轴线X发生。

在下文的描述中，术语“前后”指的是在其中心穿过轴13的旋转轴线X。前部分对应于朝向轴13的前部且因此朝向带轮定向或者比第二元件更靠近带轮的元件，术语“后”表示与带轮间隔开。

在该示例中，外壳11包括组装在一起的前凸缘16和后凸缘17。这些凸缘16、17具有中空形式，并且每个凸缘在中心处支撑轴承，该轴承联接到相应的球轴承18、19以旋转地装配轴13。另外，外壳11包括固定装置14，其允许将旋转电机10装配在车辆中。

每个凸缘16、17包括相对于旋转轴线X径向延伸的平坦部分以及从该平坦部分的外周向另一凸缘的圆柱形裙部突出地延伸的圆柱形裙部。

带轮20例如通过支撑在该带轮的腔的基底上的螺母而在前凸缘16处固定在轴13的前端上。该带轮20可以将旋转运动传递至轴13，或者使轴13将其旋转运动传递至皮带。

在这种情况下，轴13的后端支撑属于集电器22的集电环21。属于电刷架24的电刷23布置成在集电环21上摩擦。电刷架24连接至电压调节器(未示出)。

前凸缘16和后凸缘17还可包括用于空气通过的基本侧向开口，以允许通过由在转子12的前面上即在前凸缘16处的前风扇25的旋转和由在转子的后面上即在后凸缘17处的后风扇26的旋转产生的空气流通来冷却旋转电机。

在该示例中，转子12是具有爪的转子。它包括两个磁轮31。每个磁轮31由板32和形成磁极的多个爪33形成。板32具有相对于旋转轴线X横向的定向，并且例如具有基本环形形式。该转子12还包括圆柱形芯34，其***在磁轮31之间。在这种情况下，该芯34由两个半芯形成，每个半芯属于其中一个磁轮。在芯34和爪33之间，转子12包括线圈35，在这种情况下，线圈35包括绕组毂和在该毂上的电绕组。例如，属于集电器22的集电环21通过有线连接连接至所述线圈35。转子12还可包括介于两个相邻的爪33之间的磁性元件。

在该实施例中，定子15包括呈一组金属板形式的主体27，该主体设置有例如半封闭或开放型的凹口，该凹口配备有用于装配电绕组28的凹口装置。该绕组28穿过主体27中的凹口，并在定子主体的两侧形成前髻部29和后髻部30。绕组28例如以星形或三角形的形式连接。

另外，绕组28由一相或多相形成。每一相包括至少一个导体，该导体穿过定子主体27中的凹口，并且与所有相一起形成髻部。绕组28电连接到电子组件36。

电子部件36包括使得能够控制绕组28的相的至少一个电子功率模块以及使得能够控制转子的励磁的控制模块。功率模块形成电压整流桥，以便将由交流发电机10产生的交流电压转换成直流电压，以便特别以交流发电机模式向电池和车辆的车载网络供电。电子部件还包括允许冷却至少一个模块的散热器38。例如，功率模块装配在散热器上。

当电绕组35由电刷23供电时，转子12被磁化，并成为在爪33处形成南北磁极的感应器转子。当轴13旋转时，该感应器转子在定子中产生感应交流电。然后，整流桥将该感应交流电转换成直流电，特别是以便向机动车辆的车载网络的电载和消费者供电，以及为其电池充电。

电子部件36装配在电机部件上。特别地，在图1描述的实施例中，电子部件36的散热器38装配在电机部件37的外壳11上，并且特别是装配在后凸缘17上。为了形成该组件，散热器38和外壳11均包括分别彼此面对的固定区域。特别地，在该示例中，后凸缘17包括多个螺柱，每个螺柱朝向电子部件突出地延伸并形成固定区域。

每个组装区域包括组装装置39。组装装置包括沿着组装轴线Y延伸的固定元件40、第一绝缘体41、第二绝缘体42以及至少一个板43、53。

在下文的描述中，术语轴向、径向、外部和内部是指在其中心穿过固定元件40的组装轴线Y。轴向方向对应于轴线Y，而径向定向对应于与轴线Y并行且特别是垂直于轴线Y的平面。对于径向方向，术语“外”或“内”相对于同一轴线Y理解，其中术语“内”对应于朝向轴线或者比第二元件更靠近轴线的元件，术语“外”表示与轴线间隔开。在图1的示例中，组装轴线Y基本平行于旋转电机10的旋转轴线X延伸。在所有描述和权利要求中，“基本上平行”是指包含在0°和20°之间的角度。

在图2的示例中，固定元件40包括头部44和沿着组装轴线Y从头部延伸的主体45。在该示例中，固定元件40是螺钉。根据变型，该元件可以是拉杆或任何其他适当的固定装置。

散热器38、后凸缘17、板43和绝缘体41、42分别包括允许固定元件40通过的开口。在该实施例中，将固定元件40***散热器38中，然后***外壳11中。因此，所述元件的头部44轴向地定位在散热器侧，并且所述固定元件的主体45具有与外壳11中的开口配合的部分，以便确保两个元件的固定。在这种情况下，主体45具有与外壳11中的开口的攻螺纹配合的螺纹部分。螺纹部分可被通常称为螺纹锁的覆盖物覆盖，该覆盖物用作粘合剂以确保固定。

散热器38和后凸缘17均由诸如铝的导电材料形成。这两个元件不一定具有相同的电位，因此有必要对它们进行电绝缘。例如，外壳11处于底盘接地电位或12V，散热器处于电网接地电位，电机10以该接地电位运行，其特别是48V电网。此外，固定元件例如由钢制成，该钢也是需要绝缘的导电材料。

在图2和3的示例中，第一绝缘体41具有相对于组装轴线Y径向延伸的主体46，并且特别地具有用于固定元件40通过的环的形式。主体46轴向设置在固定元件40和散热器38之间。

再次在该示例中，第一绝缘体41包括套筒47，该套筒47在基本平行于固定元件40的主体45的方向上从主体46突出地延伸。套筒47具有围绕主体45的圆柱体的形式。套筒在主体45和散热器38之间径向地延伸，并且从绝缘体的主体46的内周延伸。将理解的是，套筒47的轴向高度取决于待绝缘的散热器38的长度。

从图3可以清楚地看到，第一绝缘体41包括沿散热器38的方向从套筒的外表面突出地延伸的突起48。这些突起48可以沿套筒47的整个长度轴向延伸。例如，第一绝缘体41包括三个突起48，它们围绕套筒47的周边基本规则地间隔开，并且尤其是彼此间隔开120°。例如，每个突起可以具有矩形形状的横截面，或者也可以具有三角形形状的横截面，如图3所示。

再次在该示例中，第一绝缘体41包括套环49，该套环沿与套筒47延伸的方向相反的方向从绝缘体41的主体46突出地延伸。例如，套环在大致轴向方向上延伸，以便至少部分地围绕固定元件40，特别是所述元件的头部44。例如，套环从主体46的外周延伸。应当理解，套环的高度取决于头部44的尺寸。

在图2、图5和图6的示例中，第二绝缘体42轴向地设置在电机部件37和电子部件36之间，即在散热器38和后凸缘17之间。第二绝缘体42包括以板形式的主体50以及分别由裙部51和横向部分52形成的固定区域。在这种情况下，裙部51具有圆柱形式，尤其是旋转的形式，并且沿轴向方向从主体突出地延伸。横向部分52从裙部沿大致径向方向延伸，并且在这种情况下被穿孔用于固定元件40的通过。例如，裙部51可以直接从主体50延伸，但是也可以从将从主体50延伸的臂延伸。裙部51和横向部分52覆盖从后凸缘17延伸的螺柱，以形成固定区域。

第一绝缘体41和第二绝缘体42均由电绝缘材料形成。例如，这些绝缘体由塑料材料特别是热塑性或热固性材料比如PEEK形成。绝缘体可以由相同的材料形成，或者可以分别由不同的材料形成。

如图2中的示例所示，组装装置39包括第一板43和第二板53。第一板设置成与第一绝缘体41接触，第二板53设置成与第二绝缘体42接触。

第一板43由硬度大于形成第一绝缘体41的材料的硬度的材料形成。另外，第二板53由硬度大于形成第二绝缘体42的材料的硬度的材料形成。例如，在用布氏标尺测量的情况下，板的材料的硬度为至少60HB，在维氏类型的测量的情况下，特别是约150HV。

例如，板由诸如钢或铝的金属材料形成。它们可以由相同或不同的材料形成。

例如，每个板43、53包覆模制在与其接触的绝缘体41、42中。

在这里示出的示例中，每个板43、53具有带有用于固定元件40通过的开口的环的形式。在这种情况下，每个板具有圆柱形的形式，但是可以设想任何其他形式。

第一板43轴向地设置在散热器38和固定元件40之间，特别是在第一绝缘体41和所述元件40之间。板43包覆模制在第一绝缘体41的主体46中。

第二板53轴向地设置在散热器38和后凸缘17之间，特别是在第二绝缘体42和后凸缘17之间。板43包覆模制在第二绝缘体42的横向部分52中。

在图2和图4所示的示例中，组装装置39还包括锥形垫圈54，其轴向地设置在第一绝缘体41和固定元件40之间，特别是在第一板43和所述元件40之间。垫圈54具有与固定元件40接触的内部55和与第一板43接触的外部56。例如，垫圈54是贝氏垫圈。

例如，垫圈在相对于径向方向倾斜的方向上延伸，并且在中心具有用于固定元件40通过的开口。这种类型的垫圈具有弹性作用，即在固定元件40的拧紧期间用于固定，它处于受约束的状态，其中内部55和外部56可以在相对于组装轴线Y径向的方向上基本对准。然后，由于电机的磨损，主要是因为绝缘体41、42的蠕变，垫圈54处于补偿状态，其中内部55和外部56不再在径向方向上对准。

应该理解的是，垫圈的尺寸主要取决于所需的拧紧、形成绝缘体41、42的尺寸和材料、固定元件40的尺寸和板43、53的存在以及它们各自的尺寸和材料。例如，垫圈可以具有在7mm与15mm之间的外径D2、在3mm与5mm之间的内径D1、在轴向方向上的约0.8mm的厚度E以及在500N至5000N的力范围内的在0mm至1mm之间的有用轴向行程，有用行程是垫圈的内部和外部之间的轴向高度在约束状态和最大补偿状态之间的差。

垫圈54由特别是金属的硬质材料形成。例如，垫圈由钢制成。

根据未示出的实施例，垫圈可以具有朝向板和/或朝向固定元件40的头部44突出地延伸的条纹。

如图7所示，所有组装装置39都设置在旋转电机10的外周上。在这种情况下，电机10包括六个组装装置39，其沿着电机的圆周成角度地分布。单个电机的组装装置可以彼此不同。每个组装装置可包括先前描述的一个或多个实施例。

此外，从图1中可以清楚地看到，旋转电机10包括特别由塑料材料制成的盖57，从而可以保护电子部件36。例如，该盖57通过分别设置在固定元件40的某些头部44上的销58固定在电机上。

本发明尤其在机动车辆的交流发电机或可逆电机的领域中具有应用，但是它也可以应用于任何类型的旋转电机。

应当理解，以上描述仅是通过示例提供的，并不限制本发明的领域，通过用任何其他等同物替换不同的元件将不构成对本发明的偏离。

例如，通过仅使用两个板41、43中的单个板不构成对本发明范围的偏离。类似地，通过将组装装置39定位成使得装配轴线Y基本垂直于电机10的旋转轴线X不构成对本发明范围的偏离。类似地，通过首先将固定元件***后凸缘17，然后***散热器38中，使得所述元件40的头部44更靠近凸缘而非散热器，不构成对本发明范围的偏离。