短路環和用於電機的轉子的製作方法

2023-10-04 02:39:44

本發明涉及用於轉子的短路環以及用於電機的轉子。

背景技術：

在電動車輛中例如採用異步電機。它們具有成籠型轉子形式的轉子。在此情況下通常採用轉子疊片組，其通過杆連接。此時在端面設有短路環，短路環以所謂的籠型繞組構成。在此情況下有兩種短路環製造可能性。一方面，短路環可以鑄造。或者，將杆和短路環插裝到轉子疊片連同隨後的電連接也可以藉助釺焊或焊接等進行。在此情況下，用於所述杆的凹空部藉助切削方法如銑削由實心體製造。在此，短路環的製造變型方案是很複雜昂貴的且尤其也只有小的容差，因此在製造時出現高昂成本。用於短路環製造的例子在US2013/0069476A1或者US2007/0284953A1中有描述。

技術實現要素：

根據本發明的、具有權利要求1的特徵的用於電機的短路環具有以下優點，該短路環可以由一體帶材如金屬片製造。由此，本發明的短路環可以很簡單且低成本地製造和安裝。尤其是，不需要像在鑄造的短路環時那樣的成本高昂的精加工。本發明的短路環可以藉助彎曲方法快速且大批量地製造。本發明的短路環具有由帶材構成的一件式蜿蜒曲折的環體，其中該帶材的初始形狀呈矩形，因而在製造中實際上沒有出現廢料。於是，矩形帶材被加工成形為具有許多蜿蜒曲折(環彎)的環體的所期望的蜿蜒曲折形狀。一件式環體此時最好在周向上蜿蜒曲折形成。因此，本發明公開了一種全新的由一件式帶材製造短路環的方法，它可簡單且低成本地藉助帶材加工成形來製造。

從屬權利要求說明了本發明的優選改進方案。

該環體優選具有多個包括第一壁和第二壁的雙壁部。該帶材的加工成形此時如此進行，雙壁部設置在蜿蜒曲折的環體上。由此，尤其可以實現較大容差的選擇，從而可以使蜿蜒曲折的環體的製造更便宜。

蜿蜒曲折的環體最好包括多個在環體徑向上取向的蜿蜒曲折。由此，蜿蜒曲折的環體可以很簡單地由帶材製造。所述蜿蜒曲折最好交替設置在該環體的內周和外周上。

更優選地，該環體的雙壁部在環體徑向上延伸。此時，所有沿徑向取向的環體部分優選以雙壁部形式構成。由此，可以提供具有很大的容差補償的蜿蜒曲折的環體。

尤其優選地，所述雙壁部的第一和第二壁在環體的沿徑向朝外的方向上藉助拱形的外連接部相連，外連接部形成蜿蜒曲折。由此，可以提供很緊湊的短路環。

最好在雙壁部的第一壁和第二壁之間設有間隙，該間隙在環體的沿徑向朝內的方向上敞開。該間隙最好在安裝至轉子端面上之後隨後被填充釺焊料或其它傳導性材料。

更優選地，該短路環還包括拱形的內連接部，其將相鄰的雙壁部相互連接。內連接部優選具有小半徑，該小半徑匹配於短路杆的半徑。

根據本發明的一個替代優選實施方式，蜿蜒曲折的環體包括多個在環體軸向上取向的蜿蜒曲折。在此，該拱形連接部相比於具有沿徑向延伸的蜿蜒曲折的蜿蜒曲折的環體扭轉90°布置。此時還優選的是該環體的雙壁部沿軸向延伸。

更有選地，該短路環包括至少一個空氣循環葉片、最好是多個空氣循環葉片，其從環體突出。此時，該空氣循環葉片最好在環體軸向上突出並且改善短路環的冷卻。

該空氣循環葉片最好設置在該雙壁部的至少其中一個壁上。由此，已經例如在帶材衝壓過程中在帶材上設置空氣循環葉片。在帶材成形為蜿蜒曲折的環體過程中，這些空氣循環葉片於是自動安置在短路環上的相應的事先選定的位置上。

為了很簡單地安裝在尤其是短路環的一端面上，該環體在稜邊區具有斜邊。該斜邊也可以在加工過程(彎曲)中壓成。

更優選地，蜿蜒曲折的環體如此形成，即在相鄰的雙壁部之間設有用於容納轉子的短路杆的杆端的容納部。尤其優選地，在所述雙壁部之間的容納部此時漸縮形成，尤其呈錐形漸縮。

另外，本發明涉及用於電機的轉子，其包括本發明的短路環。

本發明的轉子還優選包括多個短路杆，它們在短路環的容納部中突出。尤其優選地此時如此構成所述短路杆，至少其中一個所述短路杆突出超過短路環，以便在運行中造成空氣循環。由此，一個短路杆或多個短路杆承擔空氣循環和進而更好的轉子冷卻。

轉子的短路杆更優選地具有漸縮的橫截面。該短路杆的橫截面尤其優選呈滴形。

根據本發明的另一個優選實施方式，在轉子的短路杆與短路環之間設有形狀配合的連接或摩擦配合的連接。或者，在短路杆與短路環之間設有釺焊連接或者焊接。釺焊料或焊接材料此時最好在雙壁部情況下也如此設置在短路環上，即它能進入雙壁部之間的間隙中。

本發明還涉及一種電機，其具有本發明的短路環或本發明的轉子。該電機此時尤其最好被用在車輛且尤其是車輛的電動驅動裝置中。

另外，本發明涉及一種製造短路環的方法。該方法包括提供條形的一體帶材的步驟和將該帶材加工成形且尤其彎曲成蜿蜒曲折的一件式環體的步驟。帶材此時最好被如此加工成形，該環體形成有未閉合的接合邊緣。更優選地，如此設計該加工成形步驟，在環體的內周和外周上交替形成蜿蜒曲折。更優選地，在內周上的蜿蜒曲折所具有的半徑不同於在外周上的蜿蜒曲折的半徑，最好是在內周上具有較大的半徑。

作為用於短路環的材料，優選採用鋁或銅或者含銅的材料如銅鈹合金。

附圖說明

以下，參照附圖來詳細描述本發明的優選實施例。在此，在附圖中用相同的附圖標記表示相同的或功能相同的零部件，其中：

圖1是根據本發明的第一實施例的轉子的透視示意圖，

圖2是圖1的轉子的安裝步驟的示意圖，

圖3是圖1的短路環的示意圖，

圖4是根據本發明的第二實施例的短路環的示意圖，

圖5是根據本發明的第三實施例的短路環的局部示意圖，

圖6和圖7是根據本發明的第四實施例的短路環和轉子的示意圖，

圖8是根據本發明的第五實施例的轉子和短路環的示意圖，

圖9是根據本發明的第六實施例的短路環和轉子的示意圖。

具體實施方式

以下，參照圖1至圖3來詳細描述用於電機的轉子2的短路環1。

轉子2包括由許多金屬片3構成的疊片組，它們藉助多個短路杆4在軸向X-X上相互連接。如圖2所示，短路杆4具有漸縮的滴形橫截面形狀。短路杆4此時從轉子的最後金屬片3突出。

圖2和圖3具體示出本發明的短路環1。短路環1由帶材一體製造。短路環1包括蜿蜒曲折的環體7。在此，該帶材在周向上被蜿蜒曲地折彎曲，從而形成許多來回蜿蜒曲折。

短路環1的環體7此時包括具有第一壁11和第二壁12的雙壁部10。在此，雙壁部的這兩個壁11和12分別藉助具有小半徑的拱形外連接部13相連。彼此相鄰的雙壁部藉助拱形內連接部14相連，該內連接部形成蜿蜒曲折。蜿蜒曲折沿徑向R取向。蜿蜒曲折此時交替設置在環體的內周和外周上。具有大半徑的所有蜿蜒曲折最好設置在環體的內周上，而具有小半徑的所有蜿蜒曲折最好設置在環體的外周上。

如圖2和圖3所示，所有雙壁部10在短路環1的徑向R上延伸。蜿蜒曲折的短路環1此時如此形成，即在雙壁部10之間分別設有用於容納短路杆4的端部的容納部5。

在此，容納部5呈錐形漸縮地構成，對應於短路杆4的呈錐形漸縮的橫截面。

不同於迄今在現有技術中由實心材料製造的短路環，本發明的短路環具有以下優點，它可以只通過彎曲由一體帶材製造。另外，可以通過短路環的蜿蜒曲折形狀阻止短路環例如因為高離心力脫離轉子。

圖2示出本發明的短路環1安裝在轉子2上的安裝步驟。它只須如箭頭A所示在轉子的軸向X-X上通過短路杆4的端部來安裝。因為容納部5和短路杆4的橫截面具有相同的幾何形狀，故這可簡單實現，因而存在形狀配合的連接(見圖1)。

在此，該短路環由矩形的帶材條彎曲而成，在這裡，帶材的頭18和帶材的尾19在雙壁部10的一壁中形成接縫17。

如果在短路環1和短路杆4的端部之間的形狀配合未被視為充分固定，則短路環1還可以附加藉助釺焊或焊接且尤其是雷射焊被固定在短路杆4上。尤其優選地，此時釺焊料或焊接材料被加入間隙15中，該間隙分別存在於雙壁部10的壁11、12之間。由此，實現短路環在轉子2上的特別牢固的固定，同時導電接通。

因為短路環1是一體構件，故沒有零件會分離。由此，本發明的一件式短路環相對於已由現有技術提出的由許多零件構成的短路環產生許多優點。另外，通過短路環1的蜿蜒曲折的環體的幾何形狀和短路杆4的橫截面也自加強定位該短路環1。

間隙15在徑向朝內的方向上敞開。蜿蜒曲折的環體7通過許多蜿蜒曲折來提供，它們在環體的徑向上沿著周向被來回彎曲。

因為本發明的短路環可由簡單的一體帶材製造，故也可為各不同電機製造商提供具有不同寬度(在轉子軸向X-X上的短路環尺寸)的不同的短路環。

圖4示出根據本發明的第二實施例的短路環1。不同於第一實施例，第二實施例的短路環不具有接縫17。帶材的頭18與尾19此時分別設置在一個雙壁部10上，在這裡，帶材的頭18和尾19分別形成一個在沿徑向朝內的方向上形成的末端。在其它方面，第二實施例的短路環1對應於第一實施例的短路環，因此可以參見其說明。

圖5示出根據本發明的第三實施例的短路環1的一部分。第三實施例的短路環1在帶材稜邊區且最好在一側附加還具有斜邊6。如圖1所示，斜邊6形成在雙壁部10的壁11、12的稜邊以及內連接部14上。由此，尤其簡化短路環安裝在短路杆4的端部上。在其它方面，此實施例對應於之前的實施例，因而可以參照在那裡給出的說明。

圖6和圖7示出根據本發明第四實施例的短路環1。第四實施例的短路環1基本對應於第一實施例的短路環，在這裡，還附加設有多個空氣循環葉片16。此時，這些空氣循環葉片16如此布置，它們在軸向X-X上從短路環1的環體7突出。此外，這些空氣循環葉片16已經在一體式帶材中例如通過衝切被準備好並且隨後通過彎曲過程被定位到製成的短路環的相應期望位置上。在此實施例中，其中設有許多空氣循環葉片16。空氣循環葉片16的使用尤其可以改善電機冷卻。

圖8示出根據本發明的第五實施例的短路環1。在此實施例中，通過斷路杆4的沿軸向X-X加長的端部40獲得附加的空氣循環。如圖8所示，短路杆4大致突出超過短路環1。由此，可以在迴轉時獲得加強的對流和進而更好的散熱。在此情況下可能的是，如此設置這些短路杆4，即相鄰的短路杆具有不同的突出長度。要注意，短路杆4的端部超過短路環的突出部分的長度是相同的，也是可以的。

圖9示出根據本發明的第六實施例的短路環1。不同於之前的實施例，雖然短路環1也在周向上蜿蜒曲折地構成，但蜿蜒曲折的環彎在軸向X-X上形成。如在第一實施例中那樣，又形成雙壁部10，其設置在相鄰的短路杆4之間。外連接部13此時形成轉子2的軸向末端(見圖9)。外連接部13在此具有比內連接部14更大的半徑。此實施例的短路環1在此在軸向X-X上插套到轉子2的端面上並且可以被附加釺焊或焊接。