用於旋轉的電機器的轉子的製作方法

2023-04-23 06:20:21

用於旋轉的電機器的轉子的製作方法
【專利摘要】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)，其中，槽楔(8)為凹形，且帶有朝向轉子(2)的內部的彎拱(11)。
【專利說明】用於旋轉的電機器的轉子
[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。還公開一種用於製造這種轉子的方法。
[0002]在現代汽車中，日益安裝有電動機。這些電動機在此特別是用作完全整合在驅動系中的驅動電機，或者在混合動力應用中例如用作起動器發電機或軸向電機。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。這種轉子在繞制的極齒之間形成槽。
[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，繞組在安裝後被附加地固定。為此已知有各種不同的粘接機構，其用作浸潰樹脂或燒注物質。
[0004]可以附加地使用槽止動件或槽楔，以便防止繞組從槽中拉出。這種槽楔例如由DE28 17 951 Al已知。就針對轉速高(10000轉/分鐘及以上)的電動機設計的轉子而言，最好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。槽楔為凹形，其彎拱朝向轉子的內部。
[0007]這種轉子也適用於10000轉/分鐘及以上的高轉速。這種形狀的槽楔將槽內部組件特別穩固地固定住，因為凹形彎拱的槽楔能更好地引開離心力。
[0008]根據一種實施方式，槽楔具有恆定的彎曲半徑。這些槽楔的橫截面因而形成圓弧。
[0009]根據一種實施方式，槽楔形狀穩定地夾緊在極齒中。為此在極齒中設有凹缺作為夾持件，這些凹缺可以按照槽楔的形狀來成型，且容納槽楔的邊緣區段。這種形狀的凹缺相應於槽楔的形狀，並支持凹形槽楔的作用。
[0010]為了在澆注期間密封，槽楔與極齒之間的邊界面可以具有例如矽樹脂或粘接帶形式的密封件。這種密封帶可以在安裝槽楔之前或期間要麼敷設到槽楔上，要麼敷設到極齒上的凹缺中。該密封帶使得槽楔在其整個縱側面上都密封。
[0011]在槽楔的至少一端與鄰接的轉子組件之間也可以設置密封堵塞形式的密封件。在此，密封堵塞可以具有柔性的疊片。
[0012]在一種實施方式中，用澆注物質包圍勵磁繞組。為此在安裝轉子之後，在鋪設繞組並安裝槽楔之後，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。
[0013]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。
[0014]替代地，勵磁繞組也可以被浸潰物質例如浸潰樹脂包圍。在浸潰情況下，轉子浸入到浸潰物質中，然後乾燥。在這種情況下，所有槽組件都粘接在一起，剩下的浸潰物質則滴落。轉子槽在此通常未完全充滿。
[0015]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。
[0016]由於槽內部組件克服所出現的離心力被有效地固定，所以電動機可以被設計用於10000轉/分鐘及以上的轉速。
[0017]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、輪轂電機或者軸向電機(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。
[0018]根據本發明的另一方面，提出一種用於製造轉子的方法，其中，該方法具有如下方法步驟:
[0019]-準備好轉子疊片組，其帶有勵磁繞組和遮蓋住槽的槽楔；
[0020]-把密封墊裝到槽楔的外側面上，其中，密封墊完全遮蓋槽楔的外側面；
[0021 ]-把轉子裝入澆注模具中；
[0022]-澆注轉子；
[0023]-把轉子從澆注模具中取出，去掉密封墊。
[0024]使用密封墊能實現可靠地防止澆注物質從極齒與槽楔之間的接口處漏出。由此也防止澆注物質到達槽楔表面。為了實現特別好的密封效果，可以使用由彈性材料例如耐熱的矽樹脂構成的密封墊，該密封墊在裝入到澆注模具中時被壓緊。
[0025]上述轉子的有利設計，還可轉用至電動機或汽車，也可視為電動機或汽車的有利設計。
[0026]圖1為根據本發明的一個實施方式的電動機的示意性的橫剖視圖；
[0027]圖2為根據圖1的電動機的示意性的立體圖；
[0028]圖3示意性地示出在澆注轉子時使用密封墊；
[0029]圖4為轉子的示意性的立體圖和橫剖視圖；
[0030]圖5為槽楔的示意性的橫剖視圖；
[0031]圖6為轉子的示意性的縱剖視圖。
[0032]在所有附圖中，相同的部分標有相同的附圖標記。
[0033]圖1為電動機I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。
[0034]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，這些勵磁繞組例如利用槽絕緣紙6相對於極齒4電絕緣。也可以採用另一種絕緣方式，例如用塑料注塑包覆。
[0035]利用槽楔8使得槽7對外封閉。槽楔8由不可磁化的材料構成。
[0036]在該實施方式中，槽楔8的材料主要具有合金組分Fei^CraNibMneCdSiePfSgNh,其中，a、b、C、d、e、f、g和h是重量百分比，且18彡a彡19 ;12彡b彡13 ;0彡c彡1.4 ;O 彡 d 彡 0.055 ;0 彡 e 彡 0.6 ;0 彡 f 彡 0.04 ;0 彡 g 彡 0.008 和 O 彡 h 彡 0.1。
[0037]相比於已知的「Ni1sta」鋼，這種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。由此避免了槽楔8中的渦流損失。
[0038]槽楔8為凹形，其彎拱11朝向轉子2的內部。槽楔8的彎曲半徑沿著其整個橫截面都是恆定的。槽楔8的邊緣區域容納並保持在極齒4上的凹缺10中。
[0039]槽楔8的凹形形狀引開在工作中出現的離心力。由此，即使在電動機I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附加地固定在槽7中。
[0040]圖2為轉子2的立體圖。在該圖中可看到在極齒4之間延伸的槽楔8。槽楔8軸向地延伸，也就是說，沿箭頭14的方向平行於轉子2的旋轉軸線在槽7的整個長度範圍內伸展。在經常用於減小電動機的卡鎖扭矩的斜槽的情況下，槽楔相應於槽7的傾斜的走勢。
[0041]在鋪設勵磁繞組5之後安裝槽楔8。這些槽楔既可以軸向地安裝，又可以徑向地安裝。在此既可以使用未彎曲的疊片-例如從卷盤(Coil)開卷並在安裝期間變形，又可以使用已在安裝之前變形的部件。在安裝槽楔8之後，用未示出的澆注物質對槽7的剩下的空腔進行澆注。
[0042]圖3示出在澆注期間對轉子2的密封。高速旋轉的轉子往往用澆注物質澆注，以便穩固槽內部組件。由於轉子部分要儘可能均勻地澆注而不應有氣泡，所以在真空中對已組裝的轉子2進行澆注。
[0043]在槽楔8的區域中，為了防止澆注物質漏出，設有密封墊15，該密封墊的形狀在轉子側形成槽楔8的輪廓，而在澆注模具側形成圓形。密封墊15可以適當地成型和設計，使得它在所有方向上都密封:其表面16相對於凹形槽楔8密封,其表面17相對於未示出的澆注模具密封，其側面18相對於極齒4密封。密封墊15特別是可以具有側切部(Hinterschnitt)9,密封墊利用這些側切部卡入到凹缺10中或者在凹缺中夾緊。
[0044]由於密封墊15的造型和柔性，採用這種方式既可以密封筆直的槽7，又可以密封傾斜的槽。
[0045]澆注模具通常是一種開合式模具，其由兩個從內部變圓的密封面構成，這些密封面在模具閉合之後形成空心柱體。在空心柱體內部容納著轉子2。
[0046]在所示實施方式中，密封墊15並非與轉子2的外側面齊平，而是略微突出。在模具閉合時，由柔性材料構成的密封墊15使得槽楔8的區域徑向地密封。在模具閉合時通過壓緊使得密封墊15沿轉子2的縱軸線方向延展。由此在軸向上在繞組端頭的蓋帽21區域中也產生了密封作用。密封區域(徑向的和軸向)也在圖4中示出。
[0047]密封墊15也可以在浸潰時用於防止浸潰樹脂從槽7中漏出。
[0048]圖4示出了待徑向密封的區域^和待軸向密封的區域Da，三個轉子組件即轉子疊片組、槽楔8和繞組端頭的蓋帽21在這些區域相遇。對這些區域的密封防止了澆注物質或浸潰物質漏出。密封墊15在澆注之後被去掉，且可以在下次澆注周期內使用。
[0049]除了可以使用密封墊15外，還可以採用一種替代的用來防止澆注物質漏出的方案，現在參照圖4-6介紹該方案。
[0050]在徑向的密封區域Dp可以在凹缺10中設置有密封件19。該密封件19可以是液態密封件，或者是密封條(Dichtschine)，且要麼裝入凹缺10中，要麼也作為密封帶(Dichtraupe)敷設到槽楔8的側面20上。為此例如可以採用娃樹脂。
[0051]待軸向密封的區域Da還可以利用密封堵塞23來密封，該密封堵塞的橫截面在圖6中示出。密封堵塞23由不可磁化的材料製成，例如由矽樹脂或另一種塑料製成，且可以在製造槽楔8時就已經插到或者噴注到槽楔的邊緣區域22上。替代地，該密封堵塞也可以在組裝轉子2時與槽楔8連接，其方式為，要麼這兩個部分都預先安裝並隨後接合，要麼在安裝槽楔8之後塞上密封堵塞23。
[0052]在所示實施方式中，密封堵塞23具有可壓緊的疊片24。利用這些疊片24在密封區域Da中補償所有構件的安裝和製造誤差。
[0053]在安裝時可以採用如下做法:首先給槽楔8安裝密封堵塞23，然後蓋上繞組端頭的蓋帽21。在這種情況下把密封堵塞23的疊片24壓緊，再貼靠到密封輪廓上。隨後把要密封的區域封閉。這樣一來，即使疊片24未準確地貼靠在繞組端頭的蓋帽21上，這裡也會至少形成曲徑式密封。如果澆注物質或浸潰樹脂在澆注或浸潰時透過第一疊片24，其就利用曲徑造型在很大程度上被擋住。
[0054]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。
[0055]還公開一種用於製造在上述說明和權利要求中介紹的轉子2的方法，其中，該方法具有如下方法步驟:
[0056]-準備好轉子疊片組，其帶有勵磁繞組5和遮蓋住槽7的槽楔8；
[0057]-把密封墊15裝到槽楔8的外側面27上，其中，密封墊15完全遮蓋槽楔8的外側面27 ；
[0058]-把轉子2裝入澆注模具中；
[0059]-澆注轉子2；
[0060]-把轉子2從澆注模具中取出，去掉密封墊15。
[0061]附圖標記清單
[0062]I 電動機
[0063]2 轉子
[0064]3 定子
[0065]4 極齒
[0066]5 勵磁繞組
[0067]6 槽絕緣紙
[0068]7 槽
[0069]8 槽楔
[0070]9 側切部
[0071]10 凹缺
[0072]11 彎拱
[0073]14 箭頭
[0074]15密封墊
[0075]16 表面
[0076]17表面
[0077]18側面
[0078]19密封件
[0079]20側面
[0080]21繞組端頭的蓋帽
[0081]22邊緣區域
[0082]23密封堵塞
[0083]24 疊片
[0084]25縱側面
[0085]26端部
[0086]27外側面
【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⑷之間分別形成槽(7)； -在所述槽(7)中設置有槽楔(8)， 其中，槽楔⑶為凹形，且帶有朝向轉子⑵的內部的彎拱(11)。
2.如權利要求1所述的轉子(2)，其中，槽楔(8)具有恆定的彎曲半徑。
3.如權利要求1或2所述的轉子(2)，其中，槽楔(8)的縱側面(25)形狀穩定地夾緊在極齒(4)中。
4.如權利要求3所述的轉子(2)，其中，槽楔(8)的縱側面(25)具有密封件(19)。
5.如權利要求1-4中任一項所述的轉子(2)，其中，在槽楔(8)的至少一端(26)與鄰接的轉子組件之間設置有密封堵塞(23)。
6.如權利要求5所述的轉子(2)，其中，密封堵塞(23)具有柔性的疊片(24)。
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)被澆注物質或浸潰物質包圍。
8.一種電動機(I)，帶有根據權利要求1-7中任一項的轉子(2)。
9.一種汽車,帶有根據權利要求8的電動機(I)。
【文檔編號】H02K3/487GK104365000SQ201380006878
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年1月23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