CN104584390B - 电机的转子和电机 - Google Patents

Abstract

一种电机(60)的转子(2)，具有转子板叠(4)。为了进行冷却而提出布置在转子板叠(4)的端侧的通风机(8)。该通风机具有通风机叶片(21)和用于通风机叶片(21)的支承元件(20)，其中，通风机叶片(21)利用第一部段(31)在第一轴向方向上越过支承元件(20)向外延伸，并且利用第二部段(33)在与第一轴向方向(32)相反的第二轴向方向(34)上越过支承元件(20)向外延伸。

Description

电机的转子和电机

技术领域

本发明涉及一种电机的转子。

转子可以具有与转子的转子轴抗扭地连接的转子板叠，其中，转子板叠在转子板叠的旋转轴线的方向上看具从转子板叠的第一轴向端侧向转子板叠的第二轴向端侧延伸。

此外，本发明涉及一种电机，其中电机具有定子和转子，其中，转子支承在轴承中，从而使转子能够围绕转子的旋转轴线旋转。

发明内容

本发明的目的在于形成一种具有通风机的电机转子，改善其运行性能。

该目的通过本发明的转子实现。

电机的转子具有转子板叠。通风机在端侧设置在转子板叠的区域中。通风机具有通风机叶片。通风机叶片处于支承元件处和/或上。该支承元件可以设计成环形的。因此，支承元件可以是环盘。由此，设计出了用于一个或者多个通风机叶片的一种类型的通风机承载盘。在支承元件上得多个通风机叶片可以在圆周方向上对称地布置。

此外，旋转的通风机的这种结构通过离心力加载。尤其在通风机由薄金属片制成时，该离心力会导致通风机叶片在通风机承载环(支承元件)的固定位置处的弯曲力矩，从而在一些情况中会超出在电机正常运行中在该区域中得允许的机械应力，这会导致部件失效。

为了改善焊接的通风机叶片的坚固性可以采用不同的措施，为此有焊缝的改进的设计方案，材料选择，材料强度的选择，通风机叶片的数量和/或构型等等。

一个通风机叶片和/或多个通风机叶片可以这样地设计，即其具有第一部段和第二部段。第一部段从支承元件上看处于第一轴向方向上，并且第二部段从支承元件上看处于第二轴向方向上。轴向方向涉及电机的旋转轴线并进而也设计转子的旋转轴线。第一轴向方向与第二轴向方向相反。转子可以这样地设计，即这些部段(第一和第二)轴向地越过支承元件向外延伸。

通风机叶片的质量的重心在轴向上处于通风机叶片的轴向端部区域之间。如果通风机叶片的重心不处于支承盘的平面中或者在该支承盘(平面)附近，那么在叶片的重心出作用的离心力就会在支承元件的固定点出产生力矩，其会导致不允许的高机械应力。基于转子板叠外部通常比较紧张的结构空间的原因，不容易找到简单的措施，已将重心移动至支承元件的平面。

重心的位置是优选的，该位置是弯曲力矩中性的。

为了使通风机叶片与支承元件的连接部在转子运行中承受尽可能小的机械负荷，质量重心(重心)可以尽可能朝向支承元件定位。

在转子的一个设计方案中，第一部段的质量和第二部段的质量这样的分配，即为整个叶片的部段给出一个质量重心，其处于支承元件的区域中，其中该区域设计轴向区域和/或径向区域。支承元件例如是环盘，其在外部区域具有通风机叶片。

通风机叶片的形状也可以如此地受到影响，即在重心上时间的离心力不会导致在固定位置处的弯曲力矩或者引起降低的弯曲力矩。因此，由薄金属片制成的轴流通风机也可以作为通风机使用。薄金属片允许例如有利的制造，较小的重量，良好的可平衡性。

在转子的一个设计方案中，转子板叠在端侧具有一个容纳部。转子板叠在端侧也可以具有多个容纳部，其中这些容纳部优选具有旋转对称的位置。容纳部可以是冷却通道，其从转子板叠的一个端侧向转子板叠的另一个端侧延伸。通风机叶片的一部分延伸到容纳部中。该部分尤其是通风机叶片的第二部段，其面对转子板叠的一个端侧。如果第二部段伸入到转子板叠的容纳部中，那么当支承元件处于转子板叠的端侧附近并且在支承元件和端侧之间的间距较小时，通风机叶片的重心就可以在转子板叠的方向上移动。如果通风机叶片的第二部段伸入到冷却通道中，那么热量在冷却通道中就已经能够传递给导热的通风机叶片。作为材料，通风机叶片特别具有铁(尤其是其由薄金属片制成)。如果支承元件也由具有铁的材料制成，那么该支承元件也用于附加的排热。如果在转子的设计方案中容纳部从第一轴向端延伸射至第二轴向端侧，以形成冷却通道，其中转子可以具有多个这样的冷却通道，那么对转子的冷却就可以通过伸入到冷却通道中得导热部件来改善。导热部件可以是通风机叶片的一部分。

当仅为通风机提供了受限的结构空间(例如因为：与突出的部件的碰撞，通风机的可平衡性，装配等等)时，对于将通风机叶片弯折力矩中性地固定在通风机支承环上来说有利的是将通风机叶片的前底部区域移动到转子板叠的冷却通道中。由此，叶片的重心被推移到承载盘的平面中，从而实现了弯折力矩中性的固定。由此降低了部件中的应力。通过描述的叶片构型不会对输送效果产生消极作用或者不必担心通风机的声音。

在转子的一个设计方案中，在转子中的冷却通道的横截面在一个区域中轴向上不发生变化，在该区域中通风机叶片的第二部段延伸到冷却通道中。这尤其在简单的几何形状中出现，该几何形状能简单地实现。

在转子的一个设计方案中，支承元件与通风机叶片焊接和/或粘接。该焊接和/或粘接连接在此不仅涉及通风机叶片的第一部段，也涉及通风机叶片的第二部段。如果通风机叶片的重心朝向支承元件，那么在通风机叶片和支承元件之间的连接部就会获得较小的机械负荷。这会对连接部(焊接连接部和/或粘接连接部)的保持性起到积极影响。

在通风机的一个设计方案中，一个通风机叶片(或者多个通风机叶片)的质量重心处于粘接连接部或者焊接连接部的中心区域中，其中，该连接部具有径向的指向。由此也降低了连接部的应力。

在转子的一个设计方案中，通风机叶片设计成叠片部件。一个或者多个通风机叶片可以例如插装到环盘上，以使通风机叶片在定位之后粘接或者焊接在那里。在一个设计方案中，通风机叶片从径向内侧向径向外侧插装到环盘上。由此将通风机叶片简单地保持在环盘(支承元件)上。

在转子的一个设计方案中，通风机叶片在容纳部的内部和外部具有不同的厚度。通过不断或者通风机叶片的厚度的选择的自由度允许以简单的方式改变重心的位置。

在转子的一个设计方案中，第二部段具有一个厚度，该厚度小于第一部段的厚度。由此可以实现，即冷却通道的轴向横截面不用不必要地减小。作为对该较小厚度的补偿，第二部段伸入到转子板叠中的部分的被设计得较长。

在转子的一个设计方案中，通风机叶片具有拱起的端部区域，其中该端部区域在第二部段的延伸部的一个部段中处于容纳部中。该拱起的端部区域尤其处于冷却通道中。利用该拱起部可以改善冷却通道中的流动。通过较小的涡流能够优化冷却效果，或者该冷却效果不会通过冷却通道中的材料造成不良影响。

在本发明的一个设计方案中，所描述的设计方案的转子被集成在电机中，该电机具有对应于转子的钉子，其中电机是车辆的牵引发动机。例如车辆是载货汽车、小客车、有轨车辆等等。

尤其是在车辆中的电机的通风机可以与电机的转子固定连接，其中，转子板叠具有围绕旋转轴线分布的另外的容纳部，这些容纳部在旋转轴线的方向上看从第一轴向端侧延伸至第二轴向端侧。在这些另外的容纳部中例如分别插入有拉紧螺杆，其在旋转轴线的方向上看越过轴向端侧伸出。在此，紧固件在两个轴向端侧处设置在拉紧螺杆上，从而使转子板叠的转子叠片彼此压紧，其中在转子板叠的第一轴向端侧处在拉紧螺杆上设置有通风机。

如果转子板叠具有多个转子叠片，那么转子叠片可以在其背向旋转轴线的一侧分别具有磁轭和在其朝向旋转轴线的一侧分别具有叠片毂。在该种情况中，磁轭和转子叠片的叠片毂通过相应的叠片辐条彼此连接。优选的时，在转子板叠的第一轴向端侧处紧固件设置在该端侧和通风机之间。优选的是，通风机具有垂直于旋转轴线延伸的环盘和从环盘上伸出的通风机叶片。环盘可以在其背向旋转轴线的一侧具有外环并且在其朝向旋转轴线的一侧具有盘毂。在该种情况中，通风机叶片布置在外环上并且外环和盘毂通过盘辐条彼此连接。

如果在该设计方案中盘毂布置在拉紧螺杆上，那么盘毂可以不与转子轴抗扭地连接。该盘毂在该种情况中仅仅用于在装配时作为对通风机的定位辅助和定心辅助。

附图说明

接下来参考附图示意性地对本发明进行进一步说明。图中示出：

图1是电机的纵截面；

图2是转子叠片的横截面；

图3是横向于旋转轴线观看的图1中的电机的通风机；

图4是具有电机的车辆；

图5是通风机叶片的一个设计方案；

图6是通风机叶片的另外的设计方案；

图7是通风机叶片的另外的设计方案；

图8是通风机叶片的另外的设计方案；

图9是通风机叶片的另外的设计方案；

图10是通风机叶片的另外的设计方案；

图11是通风机叶片的另外的设计方案。

具体实施方式

根据图1的附图示出了具有定子1和转子2的电机60。该转子2具有转子轴3和转子板叠4。转子轴3支承在轴承5中，从而使转子轴3以及与之连接的整个转子2能够围绕电机的旋转轴线6旋转。

倘若接下来使用概念“轴向的”，“径向的”和“切向的”，那么这些概念就会一直设计旋转轴线6。概念“轴向的”意味着平行于旋转轴线6的方向。概念“径向的”意味着与旋转轴线6正交并向着旋转轴线6或者背向旋转轴线的方向。概念“切向的”意味着与旋转轴线6正交和与径向方向正交的方向，也就是与旋转轴线6保持恒定的径向间距圆形地围绕旋转轴线6。

通常，转子2对应于图1中的图示径向地布置在定子1的内部。电机因此设计成内转子。然而，在个别情况中，转子2也可以可替换地布置在定子2的径向外部。在该种情况中，电机设计成外转子。

根据图1，转子板叠4在轴向方向上看从转子板叠4的第一轴向端侧7延伸至转子板叠4的第二轴向端侧8。转子板叠4有多个在轴向方向上彼此堆叠在一起的转子叠片9构成。

根据图1和2，转子板叠4具有多个容纳部10。这些容纳部10根据图2围绕旋转轴线6分布地布置。容纳部10在轴向方向上穿过转子板叠4延伸，也就是从第一轴向端侧7向第二轴向端侧8延伸。在容纳部10中分别插入有拉紧螺杆11。拉紧螺杆11具有比转子板叠4更大的长度。拉紧螺杆11因此在轴向上超过转子板叠4的端侧7，8突出。

根据图1，在转子板叠4的第一轴向端侧7处在拉紧螺杆11上设置有通风机18。该通风机18可以相应于图4中的附图尤其设置在处于第一轴向端侧7出的紧固件12上。因此，在该种情况中，紧固件12布置在第一端侧7和通风机18之间。通风机18在拉紧螺杆11上的固定可以尤其通过另外的紧固件19实现，例如再次通过螺母19实现。

图2示出了转子叠片9的可能的设计方案。根据图2，转子叠片9尤其在其背向旋转轴线6的一侧相应具有一个磁轭14并且在其朝向旋转轴线6的一侧相应具有一个叠片毂15。磁轭14和转子叠片9的叠片毂15通过相应的叠片辐条16彼此连接。在标记叠片毂15和叠片辐条16时使用的附注“叠片-”用于在语言上将所述的部件与其他的毂和辐条区分开来。联系上下文，该附注“叠片-”没有广泛的含义。

通风机18可以根据需要来进行设计。优选的是，通风机根据图1和3具有作为支承元件的环盘20和通风机叶片21。环盘20与旋转轴线6正交地延伸。通风机叶片21突出于环盘20。尤其是其可以垂直地从环盘20上突出。

环盘20也可以与外环22是相同的。外环22与转子叠片9的磁轭14一样基本上以相同的径向间距布置。通风机叶片21设置在外环22上。然而，根据图3，环盘20除了外环22外还具有盘毂23。外环22在该种情况中设置环盘20背向旋转轴线6的一侧处，盘毂23布置在环盘20的朝向旋转轴线6的一侧处。外环22和盘毂23通过盘辐条24彼此连接。在标记盘毂23和盘辐条24时使用的附注“盘-”用于在语言上将所述的部件与其他的毂和辐条区分开来。联系上下文，该附注“盘-”没有广泛的含义。

如果环盘20包括外环22、盘毂23和盘辐条24，那么环盘20的轮廓就优选地相应于转子叠片9的轮廓。

盘辐条23可以与转子轴3抗扭地连接。然而优选的是，环盘20被这样地设定尺寸，即盘毂23与转子轴3不抗扭地连接。盘毂23因此仅仅用于作为在装配通风机18是定位辅助和定心辅助。

在一个设计方案中，通风机叶片21设计成简单的叠片部件。环盘20也可以设计为简单的叠片部件。通风机叶片21可以例如插装到环盘20上。优选的是，通风机叶片21从径向内侧向径向外侧插装到环盘20上。

通风机叶片21能够以任意的方式与环盘20连接。优选的是，通风机叶片21与环盘20焊接。

根据图1，通风机叶片21具有轴向内侧部段25和轴向外侧部段。轴向外侧部段也被称为第一部段，其中，轴向内侧部段也被称为第二部段。通风机叶片21的该轴向内侧部段25根据图1布置在环盘20和第一轴向端侧7之间。优选的是，轴向内侧部段25的轴向结构高度如此测量，即轴向内侧部段25在压缩应力下抵靠在第一轴向端侧7上。环盘20或者外环22与第一轴向端侧7的间距因此在围绕旋转轴线6的圆周方向上看具有轻微的波动性，其中在拉紧螺杆11的区域中处于最小并且在通风机叶片21的区域中处于最大。

根据图1，为了消除在在至少一个拉紧螺杆11上的不平衡性而设置了(至少)一个平衡重17。

根据本发明的电机可以在原理上应用于任何目的。优选的是，根据图4的电机作为车辆27的牵引发动机26使用。车辆27可以例如设计成轨道车辆或者设计成公路上行驶的车辆。

根据图1的电机示出，通风机叶片21可以支承转子板叠4。通过该通风机叶片21也可以实现减震的目的。

根据图5的附图部分地示出了与电机的转子连接的通风机18的实施例。在截面图中示出了带有冷却通道38的转子板叠4。此外，图中还示出了嗲又通风机叶片21的通风机18的一部分。通风机叶片由支承元件20支承，其可围绕旋转轴线6旋转。通风机叶片21具有在轴向外侧部段35中的第一部段31和在轴向内侧部段25中的第二部段33。第二部段33面向端侧7。通风机叶片21的质量分布导致如图所示的质量重心45。重心45越接近区域42，那么在通风机叶片21和环盘20之间的连接部的应力就越小。在接下来的附图中示出了通风机18的设计方案的多个变体。在此，相同的部件使用相同的参考标号。

根据图6的附图示出了通风机叶片21，其通过焊缝37固定在支承元件20上。在第一轴向方向32上指向的第一部段31具有焊接连接并且在第二轴向方向上指向的第二部段33也具有焊接连接。就有轴向内侧部段25的第二部段33伸入到冷却通道38中。冷却通道38和通风机叶片21的第二部段33在延伸部段40中轴向相交。由此，即第二部段33延伸进入到冷却通道38中，与图5相比，重心45向着转子板叠4的端侧7推移。因此，重心45位于盘部段区域42中。这导致，与图5中的情况相比，在电机的运行中，焊缝被加载更小的负载。

根据图7的附图示出，容纳部38在转子板叠4的端部区域中可以加宽并且第二部段33延伸到其中。由第二部段延伸到其中的容纳部38不必是冷却通道。容纳部也可以不具有从转子板叠的一个端侧至另一个端侧的通路。

根据图8的附图示出了伸入到冷却通道38中的第二部段33的阶梯状的设计方案。由此可以实现向着轴6移动重心的目的。

根据图9的附图示出，第一部段31具有厚度54并且第二部段具有与厚度54不同的厚度53。因为厚度53大于厚度54，所以与相同的厚度相比，重心被改变。

根据图10的附图示出了第二部段33，其具有延伸部40的一个部段，该部段比容纳部38的径向横截面长。第二部段33具有端部区域56，其被削圆。圆的半径或者不同的半径在一个平面中，在该平面中第二部段33延伸到容纳部中。

根据图11的附图以俯视图示出了通风机叶片21，以展示厚度比例。通风机叶片如在之前的附图中一样具有轴向内侧部段25和轴向外侧部段。盘部段41位于期间。在叶片21延伸到容纳部中的部段40中，厚度51例如小于具有相对大的厚度52的轴向外侧部段中的厚度。

尽管本发明详细地通过优选的设计方案进一步使出和描述，本发明也不会受到公开的实例的限制并且本领域技术人员可以由此推导出其他变体，而不会脱离本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种电机的转子(2)，

-其中，所述转子具有转子板叠(4)，

-其中，通风机(18)端侧地布置在所述转子板叠(4)处，

-其中，所述通风机(18)具有通风机叶片(21)和用于所述通风机叶片(21)的支承元件，

-其中，所述通风机叶片(21)利用第一部段(31)在第一轴向方向(32)上越过所述支承元件向外延伸，并且

-其中，所述通风机叶片(21)利用第二部段(33)在与所述第一轴向方向(32)相反的第二轴向方向(34)上越过所述支承元件向外延伸，其中，所述通风机叶片(21)的质量重心(45)在粘接连接或者焊接连接的中心区域中，其中所述粘接连接或者焊接连接具有径向的指向(47)。

2.根据权利要求1所述的转子(2)，其特征在于，所述第一部段(31)的质量和所述第二部段(33)的质量给出质量重心(45)，所述质量重心处于所述支承元件的区域中。

3.根据权利要求1或2所述的转子(2)，其特征在于，所述转子板叠(4)在端侧具有容纳部，所述第二部段(33)在所述容纳部中延伸。

4.根据权利要求3所述的转子(2)，其特征在于，所述容纳部从第一轴向端侧(7)向第二轴向端侧(8)延伸，以形成冷却通道。

5.根据权利要求4所述的转子(2)，其特征在于，所述冷却通道的横截面在所述第二部段(33)在所述冷却通道(38)中延伸的区域中在轴向上不发生变化。

6.根据权利要求1或2所述的转子(2)，其特征在于，所述支承元件与所述通风机叶片(21)焊接或者粘接。

7.根据权利要求5所述的转子(2)，其特征在于，所述支承元件与所述通风机叶片(21)焊接或者粘接。

8.根据权利要求1或2所述的转子(2)，其特征在于，所述通风机叶片(21)设计成叠片部件并且插装到所述支承元件上。

9.根据权利要求7所述的转子(2)，其特征在于，所述通风机叶片(21)设计成叠片部件并且插装到所述支承元件上。

10.根据权利要求3所述的转子(2)，其特征在于，所述通风机叶片(21)在容纳部的外部和内部具有不同的厚度(51，52)。

11.根据权利要求9所述的转子(2)，其特征在于，所述通风机叶片(21)在容纳部的外部和内部具有不同的厚度(51，52)。

12.根据权利要求1或2所述的转子(2)，其特征在于，所述第二部段(33)具有厚度(51)，这个厚度小于所述第一部段(31)的厚度(52)。

13.根据权利要求11所述的转子(2)，其特征在于，所述第二部段(33)具有厚度(51)，这个厚度小于所述第一部段(31)的厚度(52)。

14.根据权利要求3所述的转子(2)，其特征在于，所述通风机叶片(21)具有拱起的端部区域(56)，其中所述端部区域(56)在所述第二部段(33)的延伸部(40)的部段中位于所述容纳部中。

15.根据权利要求13所述的转子(2)，其特征在于，所述通风机叶片(21)具有拱起的端部区域(56)，其中所述端部区域(56)在所述第二部段(33)的延伸部(40)的部段中位于所述容纳部中。

16.一种电机(60)，

-其中，所述电机(60)具有定子(1)，

-其中，所述电机(60)具有根据权利要求1至15中任一项所述的转子(2)，以及

-其中，所述电机(60)是车辆(27)的牵引发动机(26)。