CN103703656B - 内转子马达 - Google Patents

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Abstract

一种内转子马达，特别地一种电子换向内转子马达，具有多极定子(28)和层叠转子芯(52，54，56)，层叠转子芯被安装使得其能够相对所述定子(28)旋转，并且内转子马达还具有设在层叠转子芯中的中央开口(47)，其中，层叠转子芯具有单个叠片(41)，并且在所述单个叠片中的中央开口(47)具有径向内部第一部分(50)，轴(18)压到该径向内部第一部分(50)中，并且所述中央开口(47)在径向内部第一部分(50)之间的区域中具有第二部分(51)，在已组装状态下所述第二部分从轴(18)的外部间隔开，其中，层叠转子芯(52)的单个叠片(41)的至少一些布置为相对彼此偏移一定角度。

Description

内转子马达
技术领域
本发明涉及一种内转子马达，特别地涉及一种电子换向内转子马达。
背景技术
这种马达具有一个转子，通常为转子叠片组的形式，在转子中嵌有永磁铁。该转子连接到轴以便在轴/转子系统中传输转矩。
如果轴被直接压配合到转子中，在制造期间中能够产生过大的压配力，这在一方面能够损伤或破坏转子，并且也能够导致对轴的损伤，由于轴能够因过度屈曲负载而弯曲因此导致排斥。
EBM-PAPST的DE 10 2006 037 804 A1公开了一种具有空心轴的内转子马达，在空心轴外表面上提供有用于连接转子的槽。这减小了轴上的表面压力，并且因此在轴的安装情境中产生较低的压配力，该安装情境也被称为“连接过程”或“连接操作”。然而，表面压力减小的结果是，碎片能够从轴上分离并能够保留在转子上。在该情境中，在转子和轴之间能够发生冷焊。一方面的轴，另一方面的转子，两者的硬度配对在此也起到作用，并且该配对能够对压配力产生非常不利的影响。
由于电工钢的硬度值波动很大，所以通过材料设计不可能精确地确定在一方面的转子与另一方面的轴之间的硬度配对。因此，当使用槽连接时存在两个问题：
1.连接处的碎片
2.由于材料的硬度波动彼此关联，连接操作就方法而言不可靠。
发明内容
因此，本发明的目的在于可以得到一种新颖的内转子马达。
根据本发明，该目的由以下的内转子马达实现，所述内转子马达包括：
多极定子，
转子叠片组，所述转子叠片组相对于所述定子以能够旋转的方式安装并且具有永磁体，
中央开口，所述中央开口设置在所述转子叠片组中，其中，所述转子叠片组包括单个叠片，所述单个叠片的中央开口包括径向内部第一部分，轴被压配合到所述径向内部第一部分中，并且所述中央开口包括所述径向内部第一部分之间的区域中的第二部分，所述第二部分在组装状态中从所述轴的外侧间隔开，其中，
所述转子叠片组中设置有开口，所述转子叠片组的所述开口实施为接纳所述永磁体，其中
所述转子叠片组的单个叠片中的至少一些单个叠片布置为彼此角度偏移，其中，
在所述转子叠片组的至少一端处，预定数量的单个叠片不布置为相对彼此角度偏移。
由于转子和轴之间的新连接，因此在连接过程中仅存在非常小的碎片形成风险。转子叠片组(齿几何形状)的几何形状能够优化，使得产生理想的压配力和压出力，和理想化转矩，并且连接大体上不影响转子叠片组和轴之间的硬度差，例如，与使用槽连接的情况对比。该新颖的连接具有如下优点，在轴的制造情境中不需要复杂的额外方法，例如在轴中不产生槽。产生可再现力/行程曲线，并且能够基于该曲线进行连接的准确分析。因此，就方法而言该连接是可靠的。
另外，优选地，在本发明中，所述转子叠片组的所述单个叠片中的至少一些单个叠片被布置为相对彼此叠置。
优选地，在本发明中，所述预定数量在从2到10的范围内。
优选地，在本发明中，选择相对于用于接纳嵌入的永磁体的所述开口的角位置的、所述径向内部第一部分的角位置，使得所述转子叠片组中产生用于接纳所述永磁体的连续开口。
优选地，在本发明中，所述转子叠片组的单个叠片相对于相邻的单个叠片偏移等于n*τp的角度，其中
n＝1、2、3、…并且
τp＝转子极的极距。
优选地，在本发明中，所述第一部分具有大体相同的角度范围。
优选地，在本发明中，所述第一部分与所述第二部分相比具有小的角度范围。
优选地，在本发明中，所述第一部分和所述第二部分共计120°的角度范围。
优选地，在本发明中，所述第一部分和所述第二部分共计120°的角度范围。
优选地，在本发明中，所述转子叠片组的所述单个叠片一致地实施。
优选地，在本发明中，所述中央开口的、由所述第一部分限定的内径与所述轴的外径相比足够小，使得仅当所述轴在压配合时的温度低于所述转子叠片组的温度时，才能够进行所述轴的非破坏性的压配合。
优选地，在本发明中，所述内转子马达是电子换向的内转子马达。
附图说明
本发明的更多细节和有利的改进由示例性性实施例证明，示例性性实施例在下面描述并且在图中描绘，示例性实施例不可理解为对本发明的限定。在附图中：
图1是示例性内转子马达的示意性截面，内转子马达的转子由嵌入的永磁体激励；该截面垂直与转子轴延伸，
图2是图1的细节Ⅱ的放大图，
图3示意性描绘了转子叠片和相对于该转子叠片的、嵌入的永磁体的位置，
图4是轴和转子叠片组在组装前的透视图，
图5是图4的细节Ⅴ的放大图，
图6是图4的细节Ⅵ的放大图，以及
图7是图4的细节Ⅶ的放大图。
图8和图9是三相串联三角形电路的放大图，以及
图10和图11描绘了三相并联三角形电路。
在以下的附图中，相同或相同功能的部件由同样的附图标记标识并且在每种情况下仅描述一次。术语诸如“上”、“下”、“左”和“右”涉及附图中的具体描绘。
具体实施方式
图1示意性描绘了横截面，该横截面垂直于轴18延伸，穿过具有壳形外壳24的三相内转子马达20。其内布置有外定子28的叠片组27。外定子28具有内开口34，在内开口34中，八极内转子36设置在轴18上，八极内转子36具有由转子叠片41制成的叠片组37(在图3中示意性地描绘)并且具有总共八个永磁体38A至38H(见图1至3)。磁有效气隙32将定子28从转子36隔开。这种马达能够以各种方式提及，例如“永磁激励同步内转子机器”，或“电子换向正弦波马达”，或简单的“三相马达”。其能够被供应电力，例如，从三相电网，或通过图1中的例子所示的适当的三相逆变器25。
在根据本申请的马达20的一个可能用途中，其用来节省机动车辆内的燃料。
例如，当机动车辆行驶在高速公路上时，转向力非常低，于是不需要转向辅助，马达20能够关断。
然而，当车辆需要停车时，希望有转向辅助。出于这个目的，用于转向辅助的马达20必须非常快速且可靠地启动，并且，尤其是在极端低温时，所述马达20必须在短时间内将非常高的转矩从转子36经由轴18传输到达转向系统的伺服辅助系统(未示出)。
因此，转子36和轴18之间的连接必须非常可靠，但是另一方面，必须不引起转子36或轴18在制造时被损伤或被破坏。这种连接还需要经济地制造。
图3示出一个转子叠片41。这些叠片通常具有小于1mm的厚度，例如0.3mm。在该示例中，它们对于整个转子36大部分是一致一致的，但以不同的方式使用(见以下描述)。
仅为了更好地理解，图3示出在完整(completed)的转子36中转子磁体38C至38H的位置。然而，明确地指出，单个转子叠片41仅具有开口39，用于接纳转子磁体38A至38H，并且在转子叠片组37被“结合”到轴18之前不插入磁体。例如，图3示出两个空开口39A和39B，在开口39A和39B中磁体38A和38B被固定在完整的转子36中(见图1和图2)。
开口39A、39B由磁轭40径向向内界定，磁轭40按以下描述的方式机械连接到轴18(见图2)。开口39A、39B在外面由极靴43界定，极靴43按描述的方式经由由转子叠片(图2)制成的薄连接部45机械连接到轭40。这些薄连接部45充满磁体38A至39H的磁通，例如它们仅具有机械功能。当制造转子36时，磁体38A、38B插入到开口39A、39B等中，并且以适当的形式、以本领域技术人员已知的方式保留在其中。
如图3所示，每个转子叠片41具有中央开口47。中央开口47具有径向向内凸出的凸起49，凸起49由圆形部分50在内限界，圆形部分50的有效直径D稍大于轴18的直径d(图4)，轴18被压配合到凸起49中。在如下情况下是有利的，如果凸起49彼此相距一定的相同角距离设在开口47中，那么三个凸起的量是特别有利的。凸起49的宽度通常由经验确定。
如图4和图6所示，在转子叠片组37的中央(从轴向看)区域52中，连续的转子叠片41彼此偏移一个等于转子极距τp的量。由于图3示出八极转子，因此：τp＝360°/8＝45°，如图3所示。
对于具有六个转子极的马达而言，偏移τp将相应地等于：τp＝360°/6＝60°。
然后偏移产生，如图6所示，例如凸起49彼此偏移一个等于转子极距τp的量，并且不直接连接到轴18的间隙51位于它们之间。
图4是示出在轴18被压配之前转子叠片组37的分解视图。如所述的，叠片组37具有中央区域52，在中央区域52中转子叠片41每个彼此偏移一个等于转子极距τp的量，使得轴18(图1、图2、图4)正确地固定在中央开口47的中间，并且不导致用于消除不平衡的高成本。
在中央叠片组区域52的两端处均布置有在图4中的短叠片组54(图4，顶部)以及短叠片组56(图4，底部)，例如，每个短叠片组由n+1个不彼此偏移的叠片41制成，n为自然数。这种短叠片组通常具有2到10个叠片。
这些短叠片组54、56有助于轴18的压配合。轴18的压配方向在图4中标记为58并且沿转子的轴线延伸，短叠片组56用于为压配力产生适当的值。短叠片组54同样用于为压出力产生适当的值，压出力当然不应太高以便转子叠片41不会变弯曲。
由于转子叠片组52、54、56和轴18之间的上述的连接方式，碎片形成的风险大大地消除。转子叠片组52的齿几何形状能够优化，使得压配力、压出力和可传递转矩的有利值被获得，并且使得连接一方面不影响叠片组52、54、56之间的硬度差，另一方面不影响叠片组52、54、56与轴18之间的硬度差。此外，在轴18的制造的情境中不需要复杂的额外方法。产生可再现力/行程曲线，并且能够基于该曲线进行连接的准确分析。就方法而言该连接是可靠的，并且当过量的压力(例如轴18的“过尺寸”)被正确地设计时，如所述的，得到的是压配值中的较少变化，这使得生产可靠。
当对轴18进行压配时，轴18的温度T1和转子叠片组37的温度T2能够相同(T1＝T2)。然而，可选地，能够选择不同的温度(T1≠T2)，轴18的温度T1优选地为低于转子叠片组37的温度T2(T1＜T2)。较低温度的结果是，轴18相应地具有相对稍小的(外径)直径d，并且较高温度的结果是，转子叠片37具有较大的(内径)直径D(见图3)。当对轴18进行压配时轴18和转子叠片组37之间的摩擦因此减少，因此有助于组装。在组装的情境中温度差(T1＜T2)是有利的，转子叠片组37的有效直径D(图3)与轴18的有效直径d(图4)之间的差能够选为稍大于以相同组件温度组装时的情况。结合第一部分50，这使得在压配过程中叠片组37的第一部分50没有损坏风险的更好连接成为可能。
在以不同温度T1、T2进行压配的情境中，中心开口47的内径D(由第一部分50限定)优选为足够小于轴18的外径，仅仅当轴18在压配时的温度低于转子叠片组的温度时，才能够进行轴18的非破坏性压配。然而，在能够以相同的温度T1、T2进行压配的情况下，不同温度T1、T2也能够是有利的。
图8至11示出了，在通常在电气工程中的呈现模式中，线圈能够在图1中互连的各种方式。
图1示出了作为串联电路的星形构造。
也能够以星形构造作为并联电路。如另外的示例，图8和9示出了串联三角形电路，图10和11示出了并联三角形电路。
图1至11示出了一种内转子马达，特别地一种电子换向内转子马达，该电子换向内转子马达包括：多极定子28；相对于所述定子可旋转地安装的转子叠片组37；52、54、56；设在转子叠片组中的中央开口47，其中，转子叠片组包括单个叠片41，单个叠片41的中央开口47包括径向内部第一部分50，轴18被压配到第一部分50中，并且所述中央开口47包括第二部分51，该第二部分51在径向内部第一部分50之间的区域中，在已组装状态下，该第二部分51从轴18的外侧间隔开；布置为以一定角度彼此偏移的转子叠片组52的单个叠片41的至少一些。
优选地，转子叠片组52的至少一些单个叠片41布置为相对彼此叠置。
优选地，转子叠片组的至少一端52A、52B，预定数量的单个叠片41不布置为相对彼此偏移一定角度，该预定数量优选为在从2到10的范围内。
优选地，在转子叠片组52、54、56中提供有开口39A、39B，该开口实施为接纳永磁体38A、38B，更优选地，选择相对于用于接纳嵌入的永磁体38A、38B的开口39A、39B、…的角位置的、径向内部第一部分的角位置，使得在转子叠片组52、52A、52B中产生用于接纳永磁体38A、38B、…的连续开口39A、39B。
优选地，转子叠片组52的一个单个叠片41相对于相邻的一个单个叠片41偏移一个等于n*τp的角度，其中n＝1、2、3、…并且τp＝转子极的极距。
优选地，第一部分50具有大体相同的角度范围。
优选地，第一部分50具有比第二部分51小的角度范围。
优选地，第一和第二部分具有共计120°的角度范围(机械的)。
优选地，转子叠片组37；52、54、56的单个叠片41实施为一致的。
当然，在本发明的情境中能够有多种变型和修改。

Claims (12)

1.一种内转子马达，所述内转子马达包括：
多极定子(28)，
转子叠片组(37；52、54、56)，所述转子叠片组相对于所述定子以能够旋转的方式安装并且具有永磁体(38A、38B)，
中央开口(47)，所述中央开口(47)设置在所述转子叠片组中，其中，所述转子叠片组包括单个叠片(41)，所述单个叠片(41)的中央开口(47)包括径向内部第一部分(50)，轴(18)被压配合到所述径向内部第一部分(50)中，并且所述中央开口(47)包括所述径向内部第一部分(50)之间的区域中的第二部分(51)，所述第二部分(51)在组装状态中从所述轴(18)的外侧间隔开，其中，
所述转子叠片组(52、54、56)中设置有开口(39A、39B)，所述转子叠片组的所述开口实施为接纳所述永磁体(38A、38B)，其中
所述转子叠片组(52)的单个叠片(41)中的至少一些单个叠片布置为彼此角度偏移，其中，
在所述转子叠片组的至少一端(52A、52B)处，预定数量的单个叠片(41)不布置为相对彼此角度偏移。
2.根据权利要求1所述的内转子马达，其中
所述转子叠片组(52)的所述单个叠片(41)中的至少一些单个叠片被布置为相对彼此叠置。
3.根据权利要求1或2所述的内转子马达，其中
所述预定数量在从2到10的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的内转子马达，其中
选择相对于用于接纳嵌入的永磁体(38A、38B)的所述开口(39A、39B、…)的角位置的、所述径向内部第一部分的角位置，使得所述转子叠片组(52、52A、52B)中产生用于接纳所述永磁体(38A、38B、…)的连续开口(39A、39B)。
5.根据权利要求1或2所述的内转子马达，其中
所述转子叠片组(52)的单个叠片(41)相对于相邻的单个叠片(41)偏移等于n*τp的角度，其中
n＝1、2、3、…并且
τp＝转子极的极距。
6.根据权利要求1或2所述的内转子马达，其中
所述第一部分(50)具有大体相同的角度范围。
7.根据权利要求1或2所述的内转子马达，其中
所述第一部分(50)与所述第二部分(51)相比具有小的角度范围。
8.根据权利要求6所述的内转子马达，其中
所述第一部分和所述第二部分共计120°的角度范围。
9.根据权利要求7所述的内转子马达，其中
所述第一部分和所述第二部分共计120°的角度范围。
10.根据权利要求1或2所述的内转子马达，其中
所述转子叠片组(37；52，54，56)的所述单个叠片(41)一致地实施。
11.根据权利要求1或2所述的内转子马达，其中
所述中央开口(47)的、由所述第一部分(50)限定的内径与所述轴(18)的外径相比足够小，使得仅当所述轴(18)在压配合时的温度低于所述转子叠片组的温度时，才能够进行所述轴(18)的非破坏性的压配合。
12.根据权利要求1或2所述的内转子马达，其中
所述内转子马达是电子换向的内转子马达。
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