CN104137395A

CN104137395A - 旋转的电机器

Info

Publication number: CN104137395A
Application number: CN201380011409.7A
Authority: CN
Inventors: M.布拉托夫
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2033-02-26
Also published as: DE202012002024U1; EP2820744B1; WO2013127793A1; US20150108870A1; EP2820744A1; US9979256B2; CN104137395B

Abstract

本发明提出一种旋转的电机器，其具有如下特征：具有布置在转子轴（3）上的转子叠片组（2）的转子（1）；其中，所述转子（1）具有至少一个沿着所述转子轴（3）的轴向方向封闭所述转子叠片组（2）的绕组端头覆盖件（5）；所述绕组端头覆盖件（5）具有至少一个朝向所述转子叠片组（2）的内侧面（6、15）；在所述绕组端头覆盖件（5）的内侧面（6、15）上围绕所述转子轴（3）同心地布置有平衡环（9）。

Description

旋转的电机器

本发明涉及一种旋转的电机器，特别是一种电动机或一种发电机。此外，公开了一种用于制造旋转的电机器的方法。

在现代的机动车内越来越多地安装有电动机。在此，它们特别是被用作完全整合在驱动系内的驱动电机或在混合动力应用中例如还被用作起动器发电机。在此，部分地使用他励同步电机，这些同步电机具有由设置有励磁绕组的叠片组构成的转子。

具有这种叠片组的转子在制造之后通常要么通过局部减小质量要么通过添加质量来进行失衡补偿。

DE 10 2008 043 636 A1公开了一种用于对转子进行失衡补偿的方法，在该方法中将至少一个平衡重块固定在转子的罐形壁上。

然而，添加重块相比于去除重块牵涉到更高的成本，且常常不能达到所需要的精度。此外，DE 10 2008 043 636 A1所述的方法要求有可良好焊接的材料。

本发明的目的在于提出一种尽可能构造简单且同时坚固的旋转的电机器，它可以特别简单地进行失衡补偿。

此外，要提出一种经济的用于制造这种旋转的电机器的方法。

根据本发明的一个方面提出了一种旋转的电机器，其包括：

- 具有布置在转子轴上的转子叠片组的转子；

- 转子具有至少一个沿着转子轴的轴向方向密封转子叠片组的绕组端头覆盖件（Wickelkopfabdeckung），其中该绕组端头覆盖件具有至少一个朝向转子叠片组的内侧面；

- 在绕组端头覆盖件的内侧面上围绕着转子轴同心地布置有平衡环。

该旋转的电机器利用本已存在的绕组端头覆盖件来安置平衡环。同心地围绕转子轴的平衡环具有以下优点，它允许以简单的方式通过去除材料且必要时也通过添加材料无论在轴向上还是在径向上都进行平衡。平衡环可以被固定在绕组端头覆盖件的内侧面上。

在一个实施方式中，不仅可以在转子的第一端部还可以在其第二端部设置绕组端头覆盖件，在该绕组端头覆盖件的内侧面围绕着转子轴同心地布置有平衡环。

在本实施方式中，转子的两个端部是被转子轴穿过的端面。根据为转子轴选择哪种轴承而定，在安装状态下可以在一个端部的区域为转子轴设置固定轴承，而在另一端部的区域则为其设置浮动轴承。

在本实施方式中，在两个端部都设置有平衡环，以便可以实现特别准确的失衡补偿。

在一个实施方式中，借助于滚压波浪部（Rollierwelle）把平衡环固定在绕组端头覆盖件的内侧面上，所述滚压波浪部被引入到绕组端头覆盖件的侧壁内并卡紧平衡环。

在本实施方式中，平衡环在滚压过程中与绕组端头覆盖件结合为一体，并通过滚压波浪部在轴向和径向被固定。滚压波浪部将平衡环特别是沿着轴向方向压在绕组端头覆盖件的内侧面上。同时该滚压波浪部沿着转子轴的轴向方向形成一底切部，在用浇注材料进行浇注过程之后该底切部被填满，因此绕组端头覆盖件沿着轴向方向被固定。

同时，滚压波浪部使得绕组端头覆盖件具有更高的坚固性。在一个实施方式中，在绕组端头覆盖件的侧壁上设置有多个滚压波浪部，以便实现更高的坚固性。

在一个实施方式中，平衡环沿着轴向方向具有至少一个底切部，必要时也具有多个底切部。特别地，这种底切部可以通过以下方式形成，即平衡环沿着轴向方向也就是平行于转子轴的方向局部更窄地被构造。在用浇注材料进行浇注过程时，这种底切部可以被填充且在硬化后在轴向固定绕组端头覆盖件。

在一个实施方式中，平衡环具有一种合金，其中该合金包含铁、铬和镍，其中在该合金中包含重量百分比介于18和19之间（即18%~19%）的铬，且包含重量百分比介于12和13之间（即12%~13%）的镍。

优选地，平衡环具有一种材料，该材料主要含有一种合金组分Fe_剩余Cr_aNi_bMn_cC_dSi_eP_fS_gN_h，即以下该合金组分包含：

- 重量百分比a介于18~19之间的铬Cr，

- 重量百分比b介于12~13之间的镍Ni，

- 重量百分比c介于0~1.4之间的锰Mn，

- 重量百分比d介于0~0.055之间的碳C，

- 重量百分比e介于0~0.6之间的硅Si，

- 重量百分比f介于0~0.04之间的磷P，

- 重量百分比g介于0~0.008之间的硫S，

- 重量百分比h介于0~0.1之间的氮N，

- 其余的重量百分比剩余为铁Fe，

其中优选地或理想地适用于：剩余=100-a-b-c-d-e-f-g-h。此外，该材料可以具有生产方面典型的包含其它物质的杂质。

相比于已知的不锈钢例如根据欧洲标准EN 10020的钢1.4301或1.4303，该材料具有特别高的铬和镍含量。已表明，即使经成型、冲压或切削之后，由这种钢制成的工件仍保持不可磁化。因此，基于这种钢的坚固性和其不可磁化的特性，尤其适合将其用于绕组端头覆盖件。

在一个实施方式中，绕组端头覆盖件具有合金，其中该合金具有铁、铬和镍，其中在该合金中包含重量百分比介于18和19之间（即18%~19%）的铬，且包含重量百分比介于12和13之间（即12%~13%）的镍。

优选地，绕组端头覆盖件具有一种材料，该材料主要具有与平衡环相同的合金组分Fe_剩余Cr_aNi_bMn_cC_dSi_eP_fS_gN_h，其中a、b、c、d、e、f、g和h同样以重量百分比给定，且18≤a≤19；12≤b≤13；0≤c≤1.4；0≤d≤0.055；0≤e≤0.6；0≤f≤0.04；0≤g≤0.008且0≤h≤0.1??。此外，该材料可以具有生产方面典型的包含其它物质的杂质。

基于这种钢的坚固性和其不可磁化的特性，尤其适合将其用于绕组端头覆盖件。

在一个实施方式中，对在转子的内部空间中的空腔用浇注材料进行浇注。已知的电绝缘的可硬化的浇注树脂如环氧树脂可以被用作浇注材料。对内部空间进行浇注具有以下优点，转子所有的部件都可以可靠地被固定。这对于高速转动的转子是尤其有利的，否则就所述转子而言可能因工作时产生的离心力而将励磁绕组从凹槽中拉出来。

也可以使用浸渍材料代替浇注材料。还可以考虑用塑料例如用聚酰胺对转子进行浇注。

就浇注的转子而言有利的是，适当选择绕组端头覆盖件和平衡环之间的配合方式，从而浇注材料不可以进入到它们之间。这样做的优点是，在为了失衡补偿、去除材料而对绕组端头覆盖件和平衡环进行钻孔时，钻头不必穿透会使其钝化的浇注材料。

特别地，平衡环可以通过车削进行制造，然后根据所使用的材料进行渗碳退火。但是所述平衡环也可以在成型过程中例如通过冲压或深冲进行制造。这些方法特别经济且至少对于相对较薄的平衡环是有利的。

这样的旋转的电机器也适合于每分钟10000转及以上的高转速。

在一个实施方式中，绕组端头覆盖件采用深冲工艺进行制造。

在一个实施方式中，旋转的电机器被构造为电动机。该旋转的电机器也可以被构造为发电机，或者既可作为电动机又可作为发电机进行工作。

这种电动机适合于在汽车内应用。它们既可以用作完全整合在驱动系中的驱动电机例如轮毂电机或者轴向电机（Achsmotor），又可以例如用作起动器发电机。因此根据本发明的一个方面，提出一种具有所述电动机的汽车。汽车在此可以是电动汽车或者混合动力汽车。

此外，提出一种用于制造旋转的电机器的方法，其中该方法包括：

- 通过去除平衡环的材料进行平衡。准备好转子的转子叠片组，该转子具有励磁绕组和至少一个沿着轴向方向封闭转子的绕组端头覆盖件，其中，在绕组端头覆盖件的内侧面上设置有平衡环；

- 通过去除平衡环的材料进行平衡。

在此，可以例如通过钻削或铣削进行材料去除。也可以使用其它的平衡方法。根据所选择的制造过程和绕组端头覆盖件的几何形状，可以对组装了的转子既在径向上又在轴向上进行平衡。

在本方法的一个实施方式中规定，转子的内部空间用浇注材料进行浇注。在此，为了进行浇注过程对转子进行适当定位，从而在绕组端头覆盖件上开设的例如用于排出浇注材料的开口位于最高点，而在绕组端头覆盖件上开设的用于引入浇注材料的其它开口则位于在最高点和最低点之间的某一点处。

在本实施方式中，有些开口尤其可以位于布置在转子的第二端部上的绕组端头覆盖件上并被用于施加负压，而其它开口则可以位于布置在转子的第一端部上的另一绕组端头覆盖件上并被用于填充浇注材料。

在本实施方式中，在浇注时浇注材料通过其自身的重力充满全部空腔。在浇注时可以额外地施加负压，以便协助填充难以够到的空腔并防止形成气泡。

现参照附图对实施例进行详述。

图1示意性地示出了根据本发明一个实施方式的旋转的电机器的转子的第一区域的简化了的纵剖面视图；

图2示意性地示出了按照图1的转子的第二区域的简化了的纵剖面视图；

图3示意性地示出了根据本发明一个实施方式的转子的简化了的纵剖面视图。

在所有的附图中相同的部件均标有相同的附图标记。

图1示出了旋转的电机器的转子1的在其第一端部13区域的简化了的纵剖面视图。定子未被示出。

在本实施方式中，旋转的电机器被构造为他励的同步电机。其转子1包括具有未被示出的励磁绕组的转子叠片组2。该励磁绕组被安置在转子叠片组2的未被示出的凹槽内，该凹槽内腔的其余之处可以用浇注材料进行浇注。

在绕组端头4的区域内设置有采用深冲法制得的绕组端头覆盖件5。该绕组端头覆盖件包围着转子叠片组2的第一端部和励磁绕组，并具有用于穿过转子轴3的中心的开口12。转子轴3与转子叠片组2和绕组端头覆盖件5抗扭地连接，并可转动地安置在电的机器的未被示出的壳体部件上。

绕组端头覆盖件5沿着轴向封闭转子叠片组2。该绕组端头覆盖件具有朝向转子叠片组2的内侧面以及背离转子叠片组2的外侧面，内侧面具有内部的端面6和内部的侧面15，外侧面具有外部的端面7和外部的侧面8。

在绕组端头覆盖件5的内侧面上布置有平衡环9。该平衡环9同心地包围转子轴3，并且在所示的实施方式中贴靠在内部的端面6和内部的侧面15上。平衡环9被适当成型，从而在内部的端面6的一个区域内形成底切部11。在浇注过程中，沿着轴向方向固定绕组端头覆盖件5的浇注材料注入底切部11的区域内。

平衡环9在轴向和径向方向上借助于滚压波浪部10被固定，该滚压波浪部被适当安置在侧壁18上，从而该滚压波浪部卡紧平衡环9。在该滚压波浪部后面还设置有另一滚压波浪部10，其为侧壁18提供附加的强度。

在本实施方式中，在失衡补偿时沿着径向方向即沿着垂直于转子轴3的纵轴线的方向去除平衡环9的材料。该平衡方向由箭头19表示。

绕组端头覆盖件5和平衡环9都由具有合金组分Fe_剩余Cr_aNi_bMn_cC_dSi_eP_fS_gN_h的不可磁化的钢组成，其中a、b、c、d、e、f、g和h都以重量百分比给定，且18≤a≤19；12≤b≤13；0≤c≤1.4；0≤d≤0.055；0≤e≤0.6；0≤f≤0.04；0≤g≤0.008且0≤h≤0.1??。

然而还可以考虑的是，对于绕组端头覆盖件使用其它奥氏体钢例如钢1.4301。

图2示意性地示出了按照图1的转子1在其第二端部14的区域中的简化了的纵剖面视图。在该绕组端头覆盖件5上还设置有平衡环9，该平衡环借助于滚压波浪部10被卡在内端面6上。平衡环9被适当成型，从而其形成用于固定绕组端头覆盖件5的被充满浇注材料的底切部11。

这里，在失衡补偿时，沿着轴向方向即沿着平行于转子轴3的纵轴线的方向去除平衡环9的材料。该平衡方向由箭头19表示。

图3示意性地示出了转子1的简化了的纵剖面视图，其中不仅示出了第一端部13还示出了第二端部14。

在该图中示出了在第一端部13的区域内的用于浇注材料的第一开口16和在第二端部14的区域内的用于浇注材料的第二开口17。在浇注时，经由第一开口16把浇注材料在4压力下挤入到转子1的内部，并充满现存的空腔。

由于开口16、17处于与平衡环9不同的水平，已表明有利的是，在浇注过程中适当地定位转子1，使得第二开口17位于最高点。然后经由第一开口16加入浇注材料，而在第二开口17上施加负压。按照这种做法，浇注材料通过其自身的重力填充在第一开口16的下面的空腔，并且附加地通过负压被向上吸引，以填补那里的空腔。

尽管前面介绍了至少一个示范性的实施方式，却可以做出各种不同的改变和改型。所述实施方式仅仅是范例，而不应以任何方式限制适用范围、可用性或配置。确切地说，前述说明令本领域技术人员有计划实施至少一个示范性的实施方式，其中，在不偏离所附权利要求及其法律等同体的保护范围的情况下，可以对在示范性的实施方式中说明的部件的功能和布置方式做出众多改型。

此外，公开了一种用于制造旋转的电机器的方法，其中该方法包括：

- 准备好转子1的转子叠片组2，该转子具有励磁绕组和至少一个沿着轴向方向封闭转子1的绕组端头覆盖件5，其中，在绕组端头覆盖件5的内侧面6、15上设置有平衡环9；

- 通过去除平衡环9的材料进行平衡。

在此优选地，用浇注材料对转子1的内腔进行浇注，其中，为了进行浇注过程对转子1进行适当定位，从而被设置在绕组端头覆盖件5上的开口17位于最高点，而被设置在绕组端头覆盖件5上的用于引入浇注材料的其它开口16则位于在最高点和最低点之间的某一点处。

附图标记清单

1 转子

2 转子叠片组

3 转子轴

4 绕组端头

5 绕组端头覆盖件

6 内部的端面

7 外部的端面

8 外部的侧面

9 平衡环

10 滚压波浪部

11 底切部

12 中心的开口

13 第一端部

14 第二端部

15 内部的侧面

16 第一开口

17 第二开口

18 侧壁

19 箭头

Claims

1. 一种旋转的电机器，其包括：

- 具有布置在转子轴（3）上的转子叠片组（2）的转子（1）；

- 其中，所述转子（1）具有至少一个沿着所述转子轴（3）的轴向方向封闭所述转子叠片组（2）的绕组端头覆盖件（5）；

- 所述绕组端头覆盖件（5）具有至少一个朝向所述转子叠片组（2）的内侧面（6、15）；

- 在所述绕组端头覆盖件（5）的内侧面（6、15）上围绕所述转子轴（3）同心地布置有平衡环（9）。

2. 根据权利要求1所述的旋转的电机器，其中，不仅在所述转子（1）的第一端部而且在该转子的第二端部设置有绕组端头覆盖件（5），在该绕组端头覆盖件的内侧面（6、15）上围绕所述转子轴（3）同心地布置有平衡环（9）。

3. 根据权利要求1或2所述的旋转的电机器，其中，所述平衡环（9）借助于滚压波浪部（10）被固定在所述绕组端头覆盖件（5）的内侧面（6、15）上，所述滚压波浪部被引入所述绕组端头覆盖件（5）的侧壁（18）内，且该滚压波浪部将所述平衡环（9）卡紧在所述内侧面（6、15）上。

4. 根据权利要求3所述的旋转的电机器，其中，在所述绕组端头覆盖件（5）的侧壁（18）上设置有多个滚压波浪部（10）。

5. 根据权利要求1~4之一所述的旋转的电机器，其中，所述平衡环（9）沿着所述转子轴（3）的轴向方向具有用于固定所述绕组端头覆盖件（5）的底切部（11）。

6. 根据权利要求1~5之一所述的旋转的电机器，其中，所述平衡环（9）具有一种合金，其中，该合金包含铁、铬和镍，其中，在所述合金中包含重量百分比介于18和19之间的铬，且包含重量百分比介于12和13之间的镍。

7. 根据权利要求6所述的旋转的电机器，其中，所述平衡环（9）具有合金组分Fe_剩余Cr_aNi_bMn_cC_dSi_eP_fS_gN_h，其中a、b、c、d、e、f、g和h都以重量百分比给定，且18≤a≤19；12≤b≤13；0≤c≤1.4；0≤d≤0.055；0≤e≤0.6；0≤f≤0.04；0≤g≤0.008且0≤h≤0.1??。

8. 根据权利要求1~7之一所述的旋转的电机器，所述绕组端头覆盖件（5）具有一种合金，其中该合金包含铁、铬和镍，其中，在所述合金中包含重量百分比介于18和19之间的铬，且包含重量百分比介于12和13之间的镍。

9. 根据权利要求8所述的旋转的电机器，其中，所述绕组端头覆盖件（5）具有合金组分Fe_剩余Cr_aNi_bMn_cC_dSi_eP_fS_gN_h，其中a、b、c、d、e、f、g和h都以重量百分比给定，且18≤a≤19；12≤b≤13；0≤c≤1.4；0≤d≤0.055；0≤e≤0.6；0≤f≤0.04；0≤g≤0.008且0≤h≤0.1??。

10. 根据上述权利要求之一所述的旋转的电机器，其中，所述绕组端头覆盖件（5）采用深冲工艺制造。