用於旋轉的電機器的轉子和電動的製造方法

2023-06-20 13:42:16

用於旋轉的電機器的轉子和電動的製造方法
【專利摘要】用於旋轉的電機器的轉子和電動機。一種用於旋轉的電機器的轉子(2)，具有：多個帶勵磁繞組(5)的極齒(4)；在所述極齒(4)之間分別形成槽(7)；在所述槽(7)中設置有槽楔(8)；在所述槽(7)中還設置有分離器(12)，所述分離器從槽楔(8)在繞組(5)之間朝向槽底部(19)伸展。
【專利說明】用於旋轉的電機器的轉子和電動機
[0001] 本發明涉及一種用於旋轉的電機器特別是電動機或發電機的轉子以及一種帶有 這種轉子的電動機。
[0002] 在現代汽車中，日益安裝有也作為驅動電機的電動機。在此部分地採用他勵的同 步電機，其轉子由設有勵磁繞組的疊片組構成。這種轉子的各個極齒利用槽彼此分開。在 這些槽中安裝著勵磁繞組。
[0003] 在工作中，無論內部轉動件還是外部轉動件，都會出現很大的離心力，這種離心力 會把勵磁繞組從槽中拉出來。離心力取決於轉速和槽內部組件的重量。因此特別是在機器 高速旋轉情況下，繞組在安裝後被固定。為此已知有各種不同的粘接機構，其用作浸漬樹脂 或澆注物質。對於例如由DE 10 2009 046 716 A1公開的永久勵磁的轉子來說，還已知旨 在固化的對轉子上的空腔進行澆注。
[0004] 有時附加地使用槽止動件或槽楔，以便防止繞組從槽中拉出。就針對轉速很高 (10000轉/分鐘及以上）的電動機設計的轉子而言，希望更為有效地克服在工作中出現的 離心力將槽內部組件特別是勵磁繞組固定住。
[0005] 本發明的目的因此是，提出一種用於旋轉的電機器的轉子，其勵磁繞組克服離心 力被固定住，從而轉子也可應用於很高的轉速。
[0006] 根據本發明的一個方面，提出一種用於旋轉的電機器的轉子，其具有多個帶勵磁 繞組的極齒。在這些極齒之間分別形成槽，在這些槽中設置有槽楔。在槽中還設置有分離 器，這些分離器從槽楔在繞組之間朝向槽底部伸展。
[0007] 分離器的主要任務是，在相鄰的被繞制的極齒之間保持最小電間距。但這些分離 器還附加地固定槽內部組件，因為它們有效地引開出現的離心力。槽楔有助於穩固槽內部 組件。還可以用澆注物質對槽內腔進行澆注。但此外還設有分離器，其經過適當設計，從而 其也有助於穩固槽內部組件，其方式為，這些分離器以有益的方式引開在工作中產生的離 心力。這種轉子也適用於10000轉/分鐘及以上的很高的轉速。
[0008] 在工作中出現的離心力通常是非對稱的，因為相鄰的極齒不能絕對相同地繞制。 此外，在浸漬或澆注轉子情況下，由於重量大，會出現特別大的離心力。從槽楔在繞組之間 朝向槽底部伸展的分離器把槽內部區域分成至少兩個區域，在分離器相應地造型情況下也 分成三個或更多的區域，並有針對性地引開在各個區域中出現的力。
[0009] 為分離器選用一種電絕緣且不可磁化的材料。按照一種實施方式，分離器由塑料 構成，特別是被構造成用塑料噴注的構件。
[0010] 根據一種實施方式，分離器的橫截面為V形。這表明，V的尖端朝向槽底部，V的兩 個邊腿的端部可以與槽楔連接或者支撐在該槽楔上。
[0011] 在分離器如此成型的情況下，槽內部區域被分成三個部分區域：在分離器邊腿之 外的兩個區域和被邊腿圍起來的區域。在外面的兩個區域中出現的離心力通常大致一樣 大。這些離心力可以沿著分離器的兩個邊腿被引開至槽楔的邊緣區域。槽楔的這些邊緣區 域支撐在極齒上，因而可承受相當大的載荷。在那裡作用的力因而並不會導致槽楔彎曲或 鬆動。
[0012] 在被邊腿圍起來的第三區域中，只有當該區域充滿澆注物質時才出現明顯的離心 力。所述離心力於是直接作用到槽楔上。但由於在此僅僅由在分離器內部的澆注物質的楔 形件引起的較小的離心力起作用，所以相比於無分離器的布置方式，槽楔明顯減載。
[0013] 分離器的形狀因而減小了作用到槽楔的尤為關鍵的中央區域上的離心力，其方式 為，分離器把所述力的絕大部分都引開至槽楔的邊緣區域。
[0014] 根據一種實施方式，分離器被預壓緊，並在至少一個頂壓區域中頂壓到繞組上。通 過預壓緊，極齒的繞組被頂壓到轉子疊片組上。由此減小了電磁損失。
[0015] 根據一種實施方式，分離器在槽楔的區域中設置在槽楔與繞組之間，並使得它們 相互絕緣。
[0016] 根據一種實施方式，勵磁繞組被澆注物質包圍。為此在安裝轉子之後，在鋪設繞組 並安裝槽楔和分離器之後，把電絕緣的澆注物質例如澆注樹脂或環氧樹脂比如環氧樹脂粘 合劑或塑料加入到轉子槽內部的空腔中並硬化。根據一種實施方式，用澆注物質基本上完 全地澆注槽內部的空腔。
[0017] 就這種轉子而言，槽內部組件特別是勵磁繞組克服在工作中出現的離心力被特別 穩固地固定。
[0018] 根據一種實施方式，澆注物質也充滿在槽楔與分離器邊腿之間形成的內部區域。 就這種轉子而言，由於旋轉質量略大，作用到槽楔上的離心力所以略微偏大。但在澆注時， 分離器的內部區域不必密封。替代地，在槽楔與分離器邊腿之間形成的內部區域可以保持 沒有澆注物質。
[0019] 替代地，勵磁繞組也可以被浸漬物質例如浸漬樹脂包圍。在浸漬情況下，轉子浸入 到浸漬物質中，然後乾燥。在這種情況下，所有槽組件都粘接在一起，剩下的浸漬物質則滴 落。轉子槽在此通常未完全充滿。
[0020] 根據本發明的一個方面，提出一種帶有所述轉子的電動機。該電動機尤其可以被 設計成他勵的同步電機。它既可以是內部轉動件，又可以是外部轉動件。
[0021] 由於槽內部組件被有效地防護，以免因所出現的離心力而損毀，所以電動機可以 被設計用於10000轉/分鐘以上的轉速。
[0022] 這種電動機適合於在汽車內應用。它們既可以用作完全整合在驅動系中的驅動電 機，又可以例如用作起動器發電機或者軸向電機（Achsmotor)。因此根據本發明的一個方 面，提出一種帶有驅動機構的汽車，該驅動機構具有所述電動機。汽車在此可以是電動汽車 或者混合動力汽車。
[0023] 現在參照附圖詳述本發明的實施方式。
[0024] 唯一的附圖為根據本發明的一個實施方式的電動機1的示意性的橫剖視圖，該電 動機帶有被構造成疊片組的轉子2和包圍該轉子2的定子3。
[0025] 轉子2具有多個被槽7相互分開的極齒4。極齒4帶有勵磁繞組5,這些勵磁繞組 利用槽絕緣紙6相對於轉子疊片組電絕緣。所述絕緣也可以採用其它方式來實現，例如用 塑料注塑包覆。
[0026] 利用槽楔8使得槽7對外封閉。槽楔8由不可磁化的材料例如鋼構成。
[0027] 在該實施方式中，槽楔8由主要具有合金組分Fe CraNibMnc;CdSi丨fS gNh的材料構 成，其中，a、b、c、d、e、f、g和h是原子百分比，且18彡a彡19 ;12彡b彡13 ;0彡c彡L4 ; 0彡d彡0· 055 ;0彡e彡0· 6 ;0彡f彡0· 04 ;0彡g彡0· 008和0彡h彡0· 1。此夕卜，該材 料還具有在製造中常見的含有其它物質的雜質。
[0028] 相比於已知的"Nirosta"鋼，用於槽楔8的材料的鉻含量和鎳含量特別高。如已 表明的那樣，由這種鋼構成的工件即使在變形、衝裁或切割之後也保持不可磁化。
[0029] 在所示實施方式中，槽楔8為凹形，其彎拱11朝向轉子2的內部。槽楔8的邊緣 區域各納並保持在極齒4上的凹缺10中。
[0030] 即使在電動機1的高轉速情況下，槽楔8也能把槽內部組件特別是勵磁繞組5固 定在槽7中。
[0031] 為了改善地分布和引開在工作中出現的離心力，設置有例如被構造成塑料注塑件 的分離器12。分離器12的橫截面為V形，它有兩個邊腿13,這些邊腿從位於槽楔8和繞組 5之間的外部區域14延伸至位於槽底部19附近的端部區域15,並在這裡結合。在這些邊 腿13的內部形成內部區域18。
[0032] 分離器12在疊片組繞制之後插入到槽7中。為了避免勵磁繞組5或其絕緣皮受 損，分離器12經過適當製造，使得其沒有尖銳的毛邊或尖端。
[0033] 槽楔8和分離器12在槽7中基本上沿著轉子2的整個長度伸展。槽通常是傾斜 的，以便例如減小電動機的卡鎖扭矩。分離器12既適用於帶斜槽的轉子，又適用於帶直槽 的轉子。
[0034] 分離器12的外部區域14比較薄，以便不會不必要地減小槽填充係數（單位槽面 積的銅面積）。分離器的該區域使得槽楔8與繞組絕緣。
[0035] 分離器12以預壓緊力被安裝，且在其外部區域14中具有第一頂壓區域16,並在內 部略深處具有第二頂壓區域17,分離器在這些頂壓區域將繞組5頂壓到極齒4上。
[0036] 另外，邊腿13並非筆直，而是分離器12具有第一和第二彎曲的區域20、21。通過 這些修圓部避免在分離器12上出現應力尖峰。第一彎曲區域20的彎曲還具有另一功能： 在槽楔8的可承受較小載荷的中央區域中減小在分離器12與槽楔8之間的接觸面。這樣 就使得分離器12把力引入槽楔8所在的區域進一步向外偏移。
[0037] 根據未示出的實施方式，也可以設置數量較多或較少的頂壓區域。
[0038] 為了固定勵磁繞組5,給槽7基本上完全填充為明了起見未示出的澆注物質。
[0039] 分離器12可以與槽楔8 -起軸向地或者徑向地預壓緊地安裝到設有繞組5的槽 7中。
[0040] 在電動機1工作中出現離心力。分離器12使得所述離心力沿著其外部區域14轉 移至槽楔8的邊緣區域。槽楔8的邊緣區域在凹缺10中夾緊，特別是可承受載荷。因此這 裡可以引入較大的力，而不會使得槽楔8過載和受損或者從槽7中被頂出。
[0041] 儘管前面介紹了至少一個示範性的實施方式，卻可以做出各種不同的改變和改 型。所述實施方式僅僅是範例，而不應以任何方式限制適用範圍、可用性或配置。確切地 說，前述說明令本領域技術人員有計劃實施至少一個示範性的實施方式，其中，在不偏離所 附權利要求及其法律等同體的保護範圍的情況下，可以對在示範性的實施方式中說明的部 件的功能和布置方式做出眾多改型。
[0042] 附圖標記清單
[0043] 1 電動機
[0044] 2 轉子
[0045] 3 定子
[0046] 4 極齒
[0047] 5 勵磁繞組
[0048] 6 槽絕緣紙
[0049] 7 槽
[0050] 8 槽楔
[0051] 10 凹缺
[0052] 11 中央的彎拱
[0053] 12 分離器
[0054] 13 邊腿
[0055] 14 外部區域
[0056] 15 端部區域
[0057] 16 頂壓區域
[0058] 17 頂壓區域
[0059] 18 內部區域
[0060] 19 槽底部
[0061] 20 彎曲的區域
[0062] 21 彎曲的區域
【權利要求】
1. 一種用於旋轉的電機器的轉子（2)，具有： -多個帶勵磁繞組（5)的極齒（4); -在所述極齒（4)之間分別形成槽（7); -在所述槽（7)中設置有槽楔（8); -在所述槽（7)中還設置有分離器（12)，所述分離器從槽楔（8)在繞組（5)之間朝向 槽底部（19)伸展。
2. 如權利要求1所述的轉子（2)，其中，分離器（12)由不可磁化的電絕緣的材料構成。
3. 如權利要求1或2所述的轉子（2)，其中，分離器（12)由塑料構成。
4. 如權利要求1-3中任一項所述的轉子（2)，其中，分離器（12)的橫截面為V形。
5. 如權利要求1-4中任一項所述的轉子（2)，其中，分離器（12)被預壓緊，並在至少一 個頂壓區域（16、17)中頂壓到勵磁繞組（5)上。
6. 如權利要求1-5中任一項所述的轉子（2)，其中，分離器（12)在槽楔（8)的區域中 設置在槽楔（8)與勵磁繞組（5)之間，並使得它們相互絕緣。
7. 如權利要求1-6中任一項所述的轉子（2)，其中，勵磁繞組（5)被澆注物質包圍。
8. 如權利要求7所述的轉子（2)，其中，澆注物質也充滿在槽楔（8)與分離器（12)的 邊腿（13)之間形成的內部區域（18)。
9. 如權利要求7所述的轉子（2)，其中，在槽楔⑶與分離器（12)的邊腿（13)之間形 成的內部區域（18)保持沒有澆注物質。
10. 如權利要求1-6中任一項所述的轉子（2)，其中，勵磁繞組（5)被浸漬物質包圍。
11. 一種電動機（1)，帶有根據權利要求1-10中任一項的轉子（2)。
【文檔編號】H02K3/487GK104160596SQ201380006877
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年1月22日 優先權日:2012年1月26日
【發明者】M·布拉託夫, K·韋爾克 申請人:大陸汽車有限公司