本公開總體涉及電動馬達軸接地系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于在電動馬達中在一個或多個馬達軸接地位置處采用導電軸承以改善接地并減輕軸承電流的方法和裝置。

背景技術：

1、軸承電流是流經電動馬達的軸承的高頻電流。軸承電流通常由馬達繞組或驅動放電電流通過軸承的功率逆變器在馬達軸上感應的電流和/或電壓引起。軸承電流和齒輪電流對于具有馬達和發(fā)電機的電動機械系統(tǒng)來說是一個具有挑戰(zhàn)性的問題，電動機械系統(tǒng)包括蓄電池、混合動力和燃料電池電動車輛、火車、船舶和風力渦輪機。這些電流可能會引起對馬達軸承、齒輪軸承、齒輪及其潤滑劑的損壞、nvh問題、齒輪和軸承故障、馬達和齒輪箱故障，從而降低馬達壽命和可靠性，并且可能產生昂貴的保修更換索賠。

2、軸承電流會以多種方式對軸承造成損壞。流經軸承的電流會產生熱量，從而導致軸承過熱和故障。熱量會引起軸承中的潤滑劑分解，從而導致摩擦和磨損增加。熱量還會導致軸承材料膨脹，從而給軸承施加應力并導致過早故障。流經軸承的電流會導致軸承表面腐蝕。這種電子在軸承滾珠與軸承座之間通過潤滑膜的流動產生放電電流，從而侵蝕軸承表面。

3、軸承滾珠和軸承座之間的接觸是納米或微米大小的，從而導致非常高的電流密度。此外，軸電壓的升高會導致過大的電場破壞軸承滾珠與軸承座之間的油膜，從而導致放電加工(edm)效應，在表面產生納米或微米凹坑。軸承電流還會導致軸承座圈表面產生凹槽，從而導致軸承振動。振動是由流經軸承產生磁場的電流引起的，這會加速軸承的磨損并導致馬達過早故障。除了由軸承電流造成的直接損壞外，軸承電流還會通過導致馬達過熱從而會損壞馬達繞組和其他部件來間接損壞馬達。

4、希望能克服上述問題，以便提供用于在電動馬達、齒輪箱和驅動單元中減輕軸承電流的系統(tǒng)。此外，結合附圖以及前述技術領域和背景技術，根據后續(xù)詳細描述和所附權利要求，本發(fā)明的其他期望特征和特性將變得顯而易見。

技術實現(xiàn)思路

1、本文公開了用于提供馬達系統(tǒng)的電力推進方法和系統(tǒng)以及相關的電氣系統(tǒng)、制造這種系統(tǒng)的方法和操作這種系統(tǒng)的方法以及機動車輛和其他裝備，諸如配備有機載推進系統(tǒng)的飛機、船舶、風力渦輪機以及其他電動車輛。作為示例而非限制，提供了用于減輕由電動馬達和電動馬達電源系統(tǒng)感應的軸承電流引起的電動馬達軸承損壞和磨損的系統(tǒng)的各種實施例。

2、根據本公開的一個方面，一種電動馬達，包括軸承電流減輕系統(tǒng)以減少電動馬達軸承磨損。根據本公開的一個方面，電動馬達包括馬達外殼、具有旋轉軸線的軸、第一端部和第二端部、用于在馬達外殼內在第一端部處可旋轉地支撐軸的第一主軸承、用于在馬達外殼內在第二端部處可旋轉地支撐軸的第二主軸承，以及用于在軸與馬達外殼之間傳導軸承電流的接地設備，即軸承、滑動夾、電刷或填充有導電流體的旋轉設備。

3、根據本公開的另一方面，其中接地軸承還包括彈簧預載，該彈簧預載用于沿旋轉軸線在外軸承環(huán)與內軸承環(huán)之間施加力。

4、根據本公開的另一方面，其中接地軸承具有比第二主軸承更少的滾動元件。

5、根據本公開的另一方面，其中接地軸承包括導電潤滑劑，并且第二主軸承包括介電潤滑劑。

6、根據本公開的另一方面，其中接地設備是推力軸承、滑動夾或電刷。

7、根據本公開的另一方面，其中第二主軸承的電阻抗大于接地軸承的電阻抗。

8、根據本公開的另一方面，其中接地軸承鄰近第二主軸承安裝，其中內軸承環(huán)導電聯(lián)接到軸并且外軸承環(huán)導電聯(lián)接到馬達外殼。

9、根據本公開的另一方面，其中軸包括在軸內沿旋轉軸線延伸的冷卻通道，并且其中接地設備安裝在冷卻通道內，其中外軸承環(huán)導電聯(lián)接到軸并且內軸承環(huán)導電聯(lián)接到冷卻管。

10、根據本公開的另一方面，其中接地軸承包括經由利茨線和導電彈簧中的至少一個導電聯(lián)接到軸的內軸承環(huán)和導電聯(lián)接到馬達外殼的外軸承環(huán)。

11、根據本公開的另一方面，一種裝置，其包括：電動馬達，該電動馬達具有通過第一主軸承和第二主軸承可旋轉地支撐在馬達外殼內的馬達軸；齒輪箱，該齒輪箱具有齒輪箱體和負載軸，其中齒輪箱經由馬達軸聯(lián)接到電動馬達，馬達軸通過第一齒輪箱軸承可旋轉地支撐在齒輪箱體內，并且其中負載軸通過第二齒輪箱軸承可旋轉地支撐在齒輪箱體內；以及接地軸承，該接地軸承用于在負載軸與齒輪箱體之間傳導交流電。

12、根據本公開的另一方面，其中負載軸經由多個導電齒輪導電聯(lián)接到馬達軸。

13、根據本公開的另一方面，其中電動馬達是單相電動馬達或多相電動馬達。

14、根據本公開的另一方面，其中接地軸承鄰近第二齒輪箱軸承定位，并且其中接地軸承具有比第二齒輪箱軸承更小的旋轉半徑。

15、根據本公開的另一方面，其中負載軸被配置為驅動負載，并且其中負載是車輪組件。

16、根據本公開的另一方面，其中齒輪箱體導電聯(lián)接到馬達外殼。

17、根據本公開的另一方面，其中接地軸承具有比第二齒輪箱軸承更少的滾動元件。

18、根據本公開的另一方面，其中接地軸承具有比馬達軸承或第二齒輪箱軸承更大的總接觸面積。

19、根據本公開的另一方面，其中負載軸具有比馬達軸更低的旋轉速度。

20、根據本公開的另一方面，其中接地設備是推力軸承、滑動夾或電刷。

21、根據本公開的另一方面，一種車輛推進系統(tǒng)，包括：蓄電池，該蓄電池用于提供直流電；逆變器，該逆變器用于將直流電轉換為三相交流電；電動馬達，該電動馬達用于響應于三相交流電來旋轉馬達軸，電動馬達還包括馬達外殼、用于在馬達外殼內在負載端處可旋轉地支撐馬達軸的第一主軸承、用于在馬達外殼內在非負載端處可旋轉地支撐馬達軸的第二主軸承、鄰近第二主軸承安裝的用于在馬達軸與馬達外殼之間傳導軸承電流的接地軸承，以及機械地聯(lián)接到馬達軸的齒輪箱。

22、根據本公開的另一方面，電刷或接地軸承鄰近每個主軸承安裝以旁通循環(huán)軸承電流，并將軸電壓接地以消除edm軸承電流。

23、根據本公開的另一方面，其中接地軸承包括導電潤滑劑和比第二主軸承更少的滾動元件，并且其中接地軸承具有比第二主軸承更小的旋轉半徑。

技術特征：

1.一種電動馬達，包括：

2.根據權利要求1所述的電動馬達，其中，所述接地軸承還包括彈簧預載，所述彈簧預載用于沿所述旋轉軸線在外軸承環(huán)與內軸承環(huán)之間施加力。

3.根據權利要求1所述的電動馬達，其中，所述接地軸承具有比所述第二主軸承更少的滾動元件。

4.根據權利要求1所述的電動馬達，其中，所述接地軸承包括導電潤滑劑，并且所述第二主軸承包括介電潤滑劑。

5.根據權利要求1所述的電動馬達，其中，所述接地軸承是推力軸承、接地彈簧和推力刷中的至少一個。

6.根據權利要求1所述的電動馬達，其中，所述第二主軸承的電阻抗大于所述接地軸承的電阻抗。

7.根據權利要求1所述的電動馬達，其中，所述接地軸承鄰近所述第二主軸承安裝，其中，內軸承環(huán)導電聯(lián)接到所述軸并且外軸承環(huán)導電聯(lián)接到所述馬達外殼。

8.根據權利要求1所述的電動馬達，其中，所述軸包括在所述軸內沿所述旋轉軸線延伸的冷卻通道，并且其中，所述接地軸承、接地刷和接地彈簧中的至少一個安裝在所述冷卻通道內，其中，外軸承環(huán)導電聯(lián)接到所述軸并且內軸承環(huán)導電聯(lián)接到冷卻管。

9.根據權利要求1所述的電動馬達，其中，所述接地軸承包括經由利茨線和導電彈簧中的至少一個導電聯(lián)接到所述軸的內軸承環(huán)和導電聯(lián)接到所述馬達外殼的外軸承環(huán)。

10.一種裝置，包括：

技術總結
一種電動馬達，其包括馬達外殼、具有旋轉軸線的軸、第一端部和第二端部、用于在馬達外殼內在第一端部處可旋轉地支撐軸的第一主軸承、用于在馬達外殼內在第二端部處可旋轉地支撐軸的第二主軸承，以及用于在軸與馬達外殼之間傳導軸承電流的接地軸承。

技術研發(fā)人員：羅一倫,J·德莫,J·M·蓋尼,P·S·珀泰爾,S·M·奈克,A·納里米薩,M·F·姆門
受保護的技術使用者：通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/26