專利名稱：用于減小電供能車輛中的離散rf信號噪音的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛的動力系，其中電馬達(dá)采用功率逆變器模塊。
背景技術(shù)：
工程師正在開發(fā)采用不同能源的車輛。許多這種新穎能源沒有直 接適用于車輛的動力系，而是首先轉(zhuǎn)換成電能并經(jīng)由連接到電馬達(dá)上 的功率逆變器模塊來控制。功率逆變器模塊使得直流電能轉(zhuǎn)換成交流 電能以便通過馬達(dá)使用。雖然由于多種優(yōu)點而希望交流電用于電馬達(dá) 中，在功率逆變器模塊中產(chǎn)生交流電同樣形成缺陷，包括形成離散無 線電頻率(RF)信號噪音。
在傳導(dǎo)介質(zhì)中形成的電壓出現(xiàn)變化時產(chǎn)生電磁場。本領(lǐng)域公知的 是，功率逆變器模塊采用高速轉(zhuǎn)換來產(chǎn)生用于電馬達(dá)的交流電源，這 種轉(zhuǎn)換可產(chǎn)生電壓升高，其持續(xù)時間以毫微秒來測量。通過逆變器模 塊產(chǎn)生的電壓變化經(jīng)過電馬達(dá)并且形成經(jīng)過附接的傳導(dǎo)件的回路。在 任何電回路中，產(chǎn)生源處的電荷將趨于經(jīng)由最小電阻的路徑閉合回路。 但是，如果回路打開，這指的是不存在使得電荷流回產(chǎn)生源的傳導(dǎo)路 徑，在形成橫過間隙的電場以完成回路之前，通過該源產(chǎn)生的電壓變 化傳播經(jīng)過任何附接的傳導(dǎo)介質(zhì)。電荷變化的這種傳播造成任何的附 接傳導(dǎo)介質(zhì)用作廣播天線，其中RF信號噪音形式的電場通過傳播電壓 變化來產(chǎn)生。離散RF信號噪音是會沖擊或降低其它附近電設(shè)備性能的 離散無線電信號或者干擾形式。 一種減小離散RF信號噪音產(chǎn)生的方式 是通過提供用于高速轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生的電荷的傳導(dǎo)返回路徑以返回到產(chǎn)生 源來減小RF信號產(chǎn)生電壓傳播。
在車輛動力系的應(yīng)用中，電馬達(dá)與通常采用從傳動裝置殼體延伸
的傳動裝置輸出軸形式的驅(qū)動系傳導(dǎo)連接。這種傳動裝置輸出軸旋轉(zhuǎn)， 并且因此，不能與傳動裝置殼體實際接觸。金屬軸承通常用來在傳動 裝置殼體和傳動輸出軸之間形成軸向固定但可轉(zhuǎn)動的連接。雖然通過 軸承提供的這種接觸可以在某些情況下足以作為傳動裝置殼體和傳動 裝置輸出軸之間的傳導(dǎo)接觸，傳動裝置流體的薄膜實際上作為潤滑劑 存在于軸承配合表面之間。例如由潤滑劑薄膜形成的小間隙在許多應(yīng)
用中造成小的電弧橫過薄膜形成，由此閉合回路并消除RF信號噪音的 任何潛在問題。但是，測試表明采用較高轉(zhuǎn)換速度的功率逆變器模塊 中的新進(jìn)展使得薄膜形成的間隙變得更加顯著。功率逆變器模塊以及 任何附接的傳導(dǎo)介質(zhì)中的電壓升高非?？焖?，使得在電弧橫過間隙形 成之前，電壓傳播經(jīng)過傳導(dǎo)介質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于在采用功率逆變器模塊的動力系中減小RF信號噪音的設(shè) 備包括接地到功率逆變器模塊上的傳動裝置殼體、從傳動裝置殼體經(jīng) 由開口露出的傳動裝置輸出軸以及傳動裝置輸出軸和傳動裝置殼體之 間的低阻抗連接，其中低阻抗連接不通過傳動裝置流體潤滑。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在參考附圖，通過實例，描述一個或多個實施例，附圖中


圖1是數(shù)據(jù)圖，如公知動力系系統(tǒng)的示例性實施例測試那樣，表
示本發(fā)明原理；
圖2是按照本發(fā)明的示例性公知動力系系統(tǒng)的截面圖3和3a是按照本發(fā)明在與傳動裝置殼體和傳動裝置輸出軸相互
作用以便密封相關(guān)間隙時穿過公知傳動裝置密封件的示例性實施例的
局部截面圖4和4a是按照本發(fā)明穿過插入低阻抗刷連接器的傳導(dǎo)傳動裝置 密封件的示例性實施例的局部截面圖5是包括按照本發(fā)明穿過包括低阻抗傳導(dǎo)材料的傳導(dǎo)傳動裝置 密封件的局部截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖，其中出于說明目的只表示某些示例性實施例，而 沒有限制含義。圖1是傳動裝置殼體和傳動裝置輸出軸之間的電壓差 (voltage potential)相對于時間的數(shù)據(jù)圖，表示本發(fā)明的原理。測 量電壓差是測量通過高能轉(zhuǎn)換(另外公知為RF能量傳播)產(chǎn)生的電壓 傳播的方式。RF能量傳播對于離散RF信號噪音或無線電噪音的產(chǎn)生具 有顯著影響。流過任何長度的傳導(dǎo)材料的RF能量會造成材料用作傳送 天線，并且材料的幾何形狀對于所產(chǎn)生的RF信號噪音具有影響。在例 如車輛系統(tǒng)的應(yīng)用中，離散RF噪音可與車輛的其它系統(tǒng)形成不希望的 干擾，并應(yīng)該避免。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)車輛的驅(qū)動軸(從傳動裝置向后延伸到后軸的大金屬圓筒)趨于具有在驅(qū)動軸通過RF能量激勵時對于AM帶 無線電接收和其它系統(tǒng)形成干擾的范圍內(nèi)的長度。圖1所示的數(shù)據(jù)表 示相對于傳動裝置殼體20在傳動裝置輸出軸40內(nèi)形成電壓差，指的 是在傳動裝置輸出軸40內(nèi)形成用于離散RF信號噪音的RF能量流和相 應(yīng)電壓差。傳動裝置輸出軸40傳導(dǎo)地連接在驅(qū)動軸上，并且因此，經(jīng) 過傳動裝置輸出軸40傳播的任何RF能量將激勵驅(qū)動軸，并造成離散 RF信號噪音形成。減小傳動裝置殼體20和傳動裝置輸出軸40之間的 電壓差將減小返回路徑外的RF能量流，由此減小相關(guān)的離散RF信號 噪音。
圖2表示公知的動力系系統(tǒng)10的示例性實施例中的傳動裝置殼體 20、傳動裝置驅(qū)動系30、傳動裝置輸出軸40以及電馬達(dá)50。傳動裝 置殼體20是覆蓋傳動裝置組件的部件的金屬殼體。傳動裝置殼體20 傳導(dǎo)地連接在電馬達(dá)50的殼體以及車輛接地點上。作為選擇，傳動裝 置殼體還可包括馬達(dá)50的殼體。這些接地連接為了給逆變器模塊60 供能提供足夠的低阻抗返回路徑，從而實際上相對于功率逆變器模塊 消除電壓變化。在傳動裝置殼體20內(nèi)部，傳動裝置驅(qū)動系30可包括 齒輪、扭矩轉(zhuǎn)換器和將機械轉(zhuǎn)動輸入轉(zhuǎn)換成另一機械轉(zhuǎn)動輸出的其它 本領(lǐng)域公知的裝置。在此特定的實施例中，電馬達(dá)50固定在傳動裝置 殼體20上，并且具有與傳動裝置驅(qū)動系30連接的直接機械連接器。 傳動裝置驅(qū)動系30連接到傳動裝置輸出軸40上，以便提供轉(zhuǎn)動扭矩， 從而驅(qū)動車輛。傳動裝置輸出軸40從傳動裝置殼體20延伸經(jīng)過傳動 裝置殼體20內(nèi)的開口 25。傳動裝置輸出軸40在動力系系統(tǒng)10的操作 過程中快速旋轉(zhuǎn)。因此，由于將會出現(xiàn)的摩擦和磨損，旋轉(zhuǎn)的傳動裝 置輸出軸40和固定的傳動裝置殼體20之間的直接接觸是不可行的。 相反，通過軸承75在開口 25內(nèi)圍繞傳動裝置輸出軸40形成并保持間 隙70。雖然軸承75可主要包括傳導(dǎo)金屬部件，通過功率逆變器模塊 60內(nèi)的高速轉(zhuǎn)換造成的狀態(tài)造成由軸承75內(nèi)的潤滑薄膜形成的小間 隙，以便用作非傳導(dǎo)間隙。因此，在例如圖2的使用高速轉(zhuǎn)換的功率
逆變器模塊的示例性實施例的車輛的傳動裝置中，沒有有效的直接路 徑將功率逆變器模塊中形成的電壓差返回到功率逆變器模塊。
圍繞傳動裝置輸出軸40的間隙70不是開放的。傳動裝置密封件 用來閉合間隙70并防止污染物進(jìn)入傳動裝置殼體20。圖3表示具有公
知傳動裝置密封件90的公知動力系系統(tǒng)10的實施例，密封件與傳動 裝置殼體20和傳動裝置輸出軸40協(xié)作以便密封間隙70。圖3A表示在 公知傳動裝置密封件90和傳動裝置輸出軸40之間相互作用點處的開 口 25的截面。公知的傳動裝置密封件90圍繞開口 25固定在傳動裝置 殼體20上，并用來沿著滑動接觸的濕密封區(qū)域82和干密封區(qū)域84的 兩個圓柱形表面貼靠旋轉(zhuǎn)的傳動裝置輸出軸40密封。公知的傳動裝置 密封件90由非傳導(dǎo)的橡膠材料制成。因此，非傳導(dǎo)連接存在于傳動裝 置殼體20和傳動裝置輸出軸40之間。圖3表示RF能量流過傳動裝置 輸出軸40，沒有去往電馬達(dá)50處的其來源的直接的返回路徑。
圖4表示按照本發(fā)明的傳導(dǎo)傳動裝置密封件80的應(yīng)用的實施例。 傳導(dǎo)傳動裝置密封件80用來代替圖3所示實施例中表示的公知的傳動 裝置密封件90。這里傳導(dǎo)的傳動裝置密封件80包括類似于圖3所示的 公知傳動裝置密封件90的結(jié)構(gòu)。另外，插入密封結(jié)構(gòu)的是低阻抗刷連 接器86，以便橋接間隙70，并且提供RF能量返回到電馬達(dá)50的直接 路徑，并經(jīng)由傳動裝置殼體20為逆變器模塊60供能。雖然低阻抗刷 連接器86表示插入傳導(dǎo)傳動裝置密封件80，應(yīng)該理解到低阻抗刷連接 器的位置和特定形狀對于它所用來傳導(dǎo)地連接傳動裝置的多個部分的 功能來說是不重要的?？稍O(shè)想到可選擇的實施例，其中低阻抗刷連接 器86夾在公知的傳動裝置密封件90和傳動裝置殼體20之間?？稍O(shè)想 到另一可選擇實施例，其中低阻抗刷連接器固定在傳動裝置殼體20的 內(nèi)部，并且在間隙70內(nèi)與傳動裝置輸出軸40刮擦(brushing)接觸。 可設(shè)想到另一可選擇實施例，其中包括與傳動裝置流體密封的軸承75 并采用傳導(dǎo)潤滑劑，其中軸承75用作傳導(dǎo)連接、用作傳動裝置殼體20 和傳動裝置輸出軸40之間的低阻抗刷連接器86。另外，可設(shè)想到可選 擇的實施例，由此類似于低阻抗刷連接器86的傳導(dǎo)連接可用來將傳動 裝置輸出軸直接連接到車輛接地點上，例如車輛的金屬框架上，其中 車輛接地點連接將為功率逆變器模塊提供傳導(dǎo)返回路徑。
在旋轉(zhuǎn)和固定物體之間的任何接觸過程中，在固定低阻抗刷連接 器86接觸旋轉(zhuǎn)傳動裝置輸出軸40的位置處出現(xiàn)增加的磨損。因此， 考慮這種配置固有的常見磨損域，最好是傳導(dǎo)地進(jìn)行潤滑，或者經(jīng)由 硬化這些區(qū)域來強化。
如本領(lǐng)域公知那樣，在橫過跨度的阻抗接近零時，回路中給定跨
度上的電壓差接近零。通過將傳動裝置輸出軸40和傳動裝置殼體20 與插入低阻抗刷連接器86的傳導(dǎo)傳動裝置密封件80傳導(dǎo)連接，傳動 裝置輸出軸40和傳動裝置殼體20之間的電壓差大大減小。以此方式， 可達(dá)到減小RF能量經(jīng)過傳動裝置輸出軸40和連接的驅(qū)動軸的傳播以 及相關(guān)的離散RF信號噪音的產(chǎn)生。
圖4A表示RF能量在圖4所示的實施例中流動。如上所述，傳導(dǎo) 的傳動裝置密封件80提供RF能量經(jīng)由傳動裝置殼體20返回電馬達(dá)50 的低阻抗返回路徑。如附圖所示，RF能量沿著傳動裝置輸出軸40到達(dá) 在低阻抗刷連接器86和傳動裝置輸出軸40之間出現(xiàn)單獨接觸點的區(qū) 域。不是繼續(xù)沿著傳動裝置輸出軸40傳播，RF能量最好經(jīng)過低阻抗刷 連接器86并進(jìn)入傳動裝置殼體20。由于RF能量可自由返回到產(chǎn)生源， 傳動裝置輸出軸40和傳動裝置殼體20之間的電壓差大大減小，由此 減小傳播經(jīng)過傳動裝置輸出軸40的RF能量并減小離散RF信號噪音的 相關(guān)產(chǎn)生。
圖5表示說明按照本發(fā)明的傳導(dǎo)傳動裝置密封件80的可選擇構(gòu)造 的應(yīng)用的實施例。而圖4所示的實施例采用嵌入傳導(dǎo)低阻抗刷連接器 86的橡膠類型的非傳導(dǎo)密封件，圖5的實施例代替具有傳導(dǎo)、低阻抗 材料的橡膠類型的非傳導(dǎo)密封件，來密封間隙70。由于該材料用作傳 動裝置輸出軸40和傳動裝置殼體20之間直接傳導(dǎo)連接，采用低阻抗 傳導(dǎo)材料的傳導(dǎo)傳動裝置密封件80具有與圖4所示的密封件相同的功 能。橡膠化的材料可通過某些其它材料處理或注入，以便造成最終材 料具有傳導(dǎo)性。例如，通過將碳納米管添加到橡膠材料中，密封件可 制成用于兩個物體之間的低阻抗連接器。由于密封材料是傳導(dǎo)的，在 此實施例中不需要低阻抗刷連接器86。傳動裝置輸出軸40和傳動裝置 殼體20之間的電壓差大大減小，由此減小傳播經(jīng)過傳動裝置輸出軸40 的RF能量，并減小離散RF信號噪音的相關(guān)產(chǎn)生。
圖5另外表示在RF能量不是繼續(xù)沿著傳動裝置輸出軸40傳播而 是經(jīng)過傳導(dǎo)傳動裝置密封件80進(jìn)入傳動裝置殼體20時RF能量流過傳 動裝置密封件80。 RF能量流動的路徑表示所需的結(jié)果，并造成離散RF 信號噪音的產(chǎn)生顯著減小。
雖然本發(fā)明通過參考某些實施例來描述，應(yīng)該理解到可以在所述 的本發(fā)明概念的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行多種變化。因此，所打算的是本發(fā)
明不局限于所披露的實施例，而是具有通過以下權(quán)利要求的語言限定 的完整范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于在利用功率逆變器模塊的動力系中減小RF信號噪音的設(shè)備，包括:傳動裝置殼體，接地到所述功率逆變器模塊上；傳動裝置輸出軸，經(jīng)由開口從所述傳動裝置殼體露出；以及低阻抗連接，位于所述傳動裝置輸出軸和所述傳動裝置殼體之間，其中所述低阻抗連接不通過傳動裝置流體潤滑。
2. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述低阻抗連接包括 低阻抗刷連接器。
3. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述低阻抗連接包括 傳導(dǎo)的傳動裝置密封件，該密封件圍繞所述傳動裝置輸出軸定位并與 其接觸，并與所述傳動裝置殼體鄰靠和接觸。
4. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，所述傳導(dǎo)的傳動裝置密封件包括插 入的低阻抗刷連接器。
5. 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述低阻抗刷連接器 相對于所述傳動裝置殼體固定，并與所述傳動裝置輸出軸刮擦接觸。
6. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳導(dǎo)的傳動裝置 密封件包括由傳導(dǎo)材料制成的密封件。
7. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，所述低阻抗連接包括 位于所述傳動裝置殼體和所述傳動裝置輸出軸之間的軸承，并且其中 所述軸承通過傳導(dǎo)潤滑劑潤滑。
8. —種用于在通過電馬達(dá)驅(qū)動的動力系中減小RF信號噪音的設(shè) 備，包括導(dǎo)電傳動裝置密封件，圍繞傳動裝置輸出軸定位，以便防止污染 物進(jìn)入傳動裝置殼體，所述傳導(dǎo)傳動裝置密封件可操作以便將所述傳 動裝置輸出軸傳導(dǎo)地連接到所述傳動裝置殼體上。
9. 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳導(dǎo)的傳動裝置 密封件包括低阻抗刷連接器。
10. 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳導(dǎo)的傳動裝 置密封件包括低阻抗材料。
11. 如權(quán)利要求IO所述的設(shè)備，其特征在于，所述低阻抗材料包 括碳納米管。
12. —種用于在包括功率逆變器模塊和電馬達(dá)的動力系中減小RF 信號噪音的方法，包括將傳動裝置輸出軸通過低阻抗連接而接地到功率逆變器模塊上， 該連接可操作以便大致短路所述傳動裝置輸出軸和所述功率逆變器模 塊之間的任何電壓差。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述接地包括將所 述傳動裝置輸出軸傳導(dǎo)地連接到傳動裝置殼體上，傳動裝置殼體傳導(dǎo) 地連接到所述功率逆變器模塊上。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，將所述傳動裝置輸 出軸傳導(dǎo)地連接到傳動裝置殼體上包括利用包括導(dǎo)電材料的傳動裝置 密封件。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，將所述傳動裝置輸 出軸傳導(dǎo)地連接到傳動裝置殼體上包括利用插入低阻抗刷連接器的傳 動裝置密封件。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，將所述傳動裝置輸 出軸傳導(dǎo)地連接到傳動裝置殼體上包括利用所述傳動裝置輸出軸和所 述傳動裝置殼體之間的軸承，其中所述軸承通過傳導(dǎo)潤滑劑潤滑。
17. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述接地包括將所述傳動裝置輸出軸傳導(dǎo)地連接到車輛接地點上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于減小電供能車輛中的離散RF信號噪音的設(shè)備和方法。其中通過在傳動裝置輸出軸和殼體之間提供低阻抗連接來減小包括功率逆變器模塊和電馬達(dá)的動力系中的RF信號噪音。
文檔編號B60K17/00GK101376339SQ20081013090
公開日2009年3月4日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月29日
發(fā)明者D·J·特爾欽斯基, E·L·凱澤, G·I·金曼, W·T·艾文 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司