[发明专利]接地装置、电机及车辆

说明书

本发明提供一种接地装置、电机及车辆，其中，所述接地装置包括导电棒、伸缩件、壳体和密封件。当电机的转子为工作状态时，转子切割磁场产生的共模干扰电流，依次经转子的一端、导电棒、伸缩件和壳体引流至电机外壳中，以滤除对应的共模电压。则本发明不仅能将共模干扰电流引出，降低共模电压，改善轴电损伤，且转子的一端、壳体和密封件形成的密闭空间还能够作为粉尘回收装置，避免导电棒经磨损而产生的粉尘造成电机腔体的电污染，降低电机设计中对爬电距离和绝缘强度的要求，提高电机的可靠性。同时，也降低了电机的制备成本，使电机整体实现小型化，且对装配顺序和工艺不提出额外要求，灵活性高，而且接地装置拆装操作较为简单，便于后期维护。

技术领域

本发明涉及电机制造技术领域，特别涉及一种接地装置、电机及车辆。

背景技术

车载“三合一”电驱动桥广泛适用于混合动力电动车辆以及电池电动车辆。车载“三合一”电驱动桥包括主驱动电机、电机控制器和减速器。其中，电机控制器为主驱动电机提供信号和能量输入，主驱动电机将电能转化为机械能，为车辆提供动力，再通过减速器将电机的转速降低，同时将主驱动电机的输出扭矩放大，实现减速增扭的作用，使车辆能够在一定转速范围内和一定驱动力下运行。

其中，图1为车载“三合一”电驱动桥中电机控制器与主驱动电机的连接示意图。图1中使用逆变器101作为电机控制器，主驱动电机102为永磁同步电机。逆变器101向每个相输出脉冲宽度调制电压，主驱动电机102在任一固定时刻UVW三相的相电压矢量和U_M不为零(如图2所示)。然而，这一不为零的电压特性会使得主驱动电机中定子产生的磁场失衡，再加上主驱动电机中各配件(如硅钢片、磁钢、转轴等)不可避免的存在加工和装配偏差，极易产生偏磁现象。因此，主驱动电机中的转子在转动过程中会由于切割此不平衡的磁场而产生对地的电动势，即共模电压。共模电压会积累于电机轴承的内外圈及滚子间，使内外圈和滚子发生容性充放电。当产生的电势差过大时，轴承处的电容会发生漏电流或满充后的电火花放电，由此损伤轴承滚道和滚子，同时还会带来异常的振动，从而降低整个系统的寿命。

此外，除了永磁同步电机，在感应电机、开关磁阻电机等受脉宽调制控制的电机类型中，无论是三相式，还是六相式等其他连接方式，均会产生上述的轴电问题，从而会对整个系统造成较大的损伤。

又因为系统中的开关频率极高(大于等于10kHz)，则这种轴电损伤的累积便更为迅速。因此，为缓解该损伤，现常用的解决方案有如下几种：

第一种，降低脉冲宽度调制开关频率，以减少一段时间内轴电发生的次数。但会导致噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness，NVH)劣化。

第二种，使用绝缘轴承套/轴承座，或陶瓷滚子轴承，以隔绝轴电的通路。但成本非常高，且轴承强度会降低。

第三种，使用导电油脂，相当于在轴承内外圈和滚子形成的电容两端并联一个大电阻。因为导电润滑脂的导电程度是相对于绝缘的硅油而言，其绝对电导率不甚理想，不过这种方式对于低频分量和直流信号有一定降低作用，但在车载电机常见的高频场景中作用微弱。

第四种，使用与主承载轴承同轴的接地轴承、使轴直接接地。不过该方案与第三种方案一样，在车载电机常见的高频场景中效果不佳，且此接地轴承替换维修困难。

第五种，使用一端接地的电刷(一般为碳刷、银碳刷或铜碳刷)与轴进行径向接触，使其接地，相当于在前述电容两端并联一个很小的电阻，可以起到很好的接地作用。但是，三合一电驱动桥的设计极为紧凑和小型化，加之“碳刷不可在带油环境中使用”的特性以及整个产品的装配工艺和顺序等因素，均约束了接地碳刷在系统内所能处于的位置。此外，碳刷直接与高速运转的金属接触，磨损严重，全寿命中一般有整根碳棒的1/3化作粉尘飘散于电机空间内，造成电污染，给绝缘强度带来极大挑战。

因此，需要一种新的接地装置来解决上述的至少部分问题，以有效降低共模电压，改善轴电损伤。

发明内容