CN106816996B - 用于绕线转子同步电机的转子 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种绕线转子同步电机的转子，该转子包括：耦接至旋转轴的转子体，以及绕转子体缠绕的转子绕组；和安装在旋转轴的一部分上的滑环模块，滑环模块包括配置为接触电刷的电刷接触部分、连接至所述电刷接触部分的端子安装部分，以及安装于端子安装部分的外周缘表面而且连接至转子绕组的熔接端子。

Description

用于绕线转子同步电机的转子
相关申请的交叉引证
该申请要求于2015年12月2日提交至韩国知识产权局的10-2015-0171013号韩国专利申请的优先权的权益，此处将其全部内容通过引证结合与此。
技术领域
本公开内容涉及用于绕线转子同步电机的转子。
背景技术
一般而言，混合动力车辆或电动车辆通过使用电能生成转矩的电动机(下文称为“驱动电机”)而操作。
混合动力车辆可在电动车辆(EV)模式下操作，在该模式中仅使用驱动电机的转矩，而且可在混合动力电动车辆(HEV)模式下操作，在该模式中同时使用发动机的转矩和驱动电机的转矩。电动车辆使用驱动电机的转矩而操作。
用作车辆的动力源的大多数驱动电机是永磁同步电机(PMSM)。永久磁铁的性能被最大化，以在有限的布局条件下从永磁同步电机获得最大输出。
在永久磁铁中，钕(Nd)成分提高永久磁铁的强度，而且镝(Dy)成分提高高温退磁耐力。但是，永久磁铁的此类稀土金属(Nd和Dy)成分贮藏在有限的国家(例如中国)，非常昂贵，而且具有显著的价格波动。
鉴于此，已对感应电机进行研究，但感应电机的应用具有限制，该限制在于，输出相同的电机性能可能要求过大增加体积和重量。
近年来，已经进行对绕线转子同步电机(WRSM)(作为驱动电机而用于车辆的动力源)的发展，以替换永磁同步电机。
WRSM具有缠绕的绕组，不仅在定子上，而且在转子上，用于当电流被施加至转子时，使转子电磁化，以替代PMSM。
在WRSM中，转子以预定间隙与定子间隔开，并且通过将电流经由电刷和滑环施加至转子绕组而产生磁通量。
转子绕组绕转子铁心缠绕。转子铁心与旋转轴结合。滑环安装至旋转轴的一部分。电刷与一体地随所述旋转轴旋转的滑环接触，并将直流电流施加至转子绕组。
滑环经由熔接端子电气连接至转子绕组。熔接端子由熔接机器进行按压为支撑转子绕组的正连接端子和负连接端子的状态，而且熔接端子通过电阻焊焊接至转子绕组。
必须确保在将熔接端子连接到转子绕组的连接端子的熔接部分和由转子绕组缠绕的绕组缠绕部分之间足够的绝缘距离。
此外，为了使用熔接机器熔接熔接端子和转子绕组的连接端子，必须确保其中转子的各部分不干扰熔接机器的足够工作空间。
为确保足够的绝缘距离和足够的工作空间，驱动电机的总长度不可避免地增加。
在该背景部分所公开的以上信息仅用于加强对公开内容的背景的理解，而且因此可包括不构成该国家的本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
已努力作出本公开内容，以提供绕线转子同步电机的转子，该转子在确保熔接端子和由转子绕组缠绕的绕组缠绕部分之间的足够的绝缘距离，而且确保其中转子的各部分不干扰熔接机器的足够的工作空间，而不增加电机的总长度。
根据本公开内容的示例性实施方式的绕线转子同步电机的转子包括：耦接至旋转轴的转子体，以及绕转子体缠绕的转子绕组；和安装在旋转轴的一部分上的滑环模块，滑环模块包括配置为接触电刷的电刷接触部分，连接至电刷接触部分的端子安装部分，以及安装于端子安装部分的外周缘表面而且连接至转子绕组的熔接端子，其中所述熔接端子在端子安装部分的宽度范围内连接至转子绕组，而且在与包括旋转轴的轴向方向的表面垂直的方向上接受熔接压力。
熔接端子可包括固定部分，该固定部分具有的宽度与端子安装部分的宽度相对应，而且固定于端子安装部分处；以及连接部分，该连接部分一体地连接至固定部分而且连接至转子绕组。
固定部分可在端子安装部分的周向方向上固定于端子安装部分的外周缘表面处，而且连接部分可从固定部分扭曲，而且可在端子安装部分的周向方向上弯曲。
固定部分的宽度方向可与连接部分的宽度方向交叉。
连接部分可相对固定部分90度扭曲。
连接部分的宽度方向可与端子安装部分的宽度方向平行。
连接部分可置于端子安装部分的宽度范围内，而且连接部分的宽度可等同于端子安装部分的宽度。
连接部分可在与连接部分的宽度方向垂直的方向上接受熔接压力。
连接部分可在固定部分的宽度方向上接受熔接压力。
熔接端子可进一步包括从固定部分扭曲的扭曲部分。
固定部分可经由扭曲部分一体地连接至连接部分。
根据本公开内容的另一示例性实施方式，绕线转子同步电机的转子包括：耦接至旋转轴的转子体，以及绕转子体缠绕的转子绕组；和安装在旋转轴的一部分上的滑环模块，滑环模块包括配置为接触电刷的电刷接触部分、连接至电刷接触部分的端子安装部分，以及安装于端子安装部分的外周缘表面处而且连接至转子绕组的熔接端子，其中，熔接端子包括：固定部分，固定于端子安装部分处；以及连接部分，该连接部分在旋转轴的径向方向上从固定部分向外扭曲、设置在端子安装部分的宽度范围内，并且在与包括旋转轴的轴向方向的表面垂直的方向上接受熔接压力以连接至转子绕组。
该熔接端子可进一步包括扭曲部分，该扭曲部分一体地连接固定部分至连接部分。
连接部分可在端子安装部分的周向方向上弯曲。
固定部分可具有与端子安装部分的宽度相对应的宽度，而且固定部分的宽度方向可与安装部分的周向方向相对应。
固定部分的宽度方向可与连接部分的宽度方向交叉，而且连接部分的宽度方向可与端子安装部分的宽度方向平行。
连接部分可在与连接部分的宽度方向垂直的方向上接受熔接压力。
由于将熔接端子的连接端子连接至转子绕组的熔接部分在端子安装部分的宽度范围内形成，可确保熔接部分和由转子绕组缠绕的绕组缠绕部分之间的足够的绝缘距离，而不增加电机的总长度。
此外，可通过在与旋转轴的安装转子部件的轴向方向垂直的方向上将熔接机器的熔接压力施加至连接部分，将连接部分连接至转子绕组。
藉此，由于无需为了避免熔接机器和转子的部分之间的干扰而要求额外工作空间，电机的总长度可减少。
附图说明
附图示出本公开内容的示例性实施方式，而且这些附图被提供用于更加详细地描述示例性实施方式，而并非用于限制本发明的技术方面。
图1为示出根据本公开内容的示例性实施方式的绕线转子同步电机的转子的立体图。
图2为根据示例性实施方式的绕线转子同步电机的转子的正视图。
图3和图4为示出施加至根据示例性实施方式的绕线转子同步电机的转子的熔接端子的视图。
图5A和图5B为示出根据对比实例的熔接端子的视图，以描述根据示例性实施方式的熔接端子的操作效果。
具体实施方式
参考所附图示，下文将更加充分地描述本公开内容，其中示出了示例性实施方式。正如本领域的那些技术人员会意识到，在不背离本发明的精神和范围的前提下，所描述的实施方式可以各种不同方式的更改。
为清晰地描述本发明，与本发明不相关的部分将被省略，而且在整个说明书中，同样或类似的部分将给予相同的参考编号。
由于为方便描述，图示中所表示的元件的尺寸和厚度任意地示出，但本发明的范围并不必限制于图示，而且厚度被放大以清晰地表达一些部件和区域。
进一步，虽然包括序数词如第一或第二的术语可用于描述各种元件，所述元件不限于所述术语，且仅用于使得一个元件区别于另一元件。
在整个说明书中，除非明确相反描述，单词“包括”和其变体“包括(comprises)”或“包括(comprising)”将理解为暗示包括所陈述的元件，但并不排除任何其他元件。
此外，在说明书中描述的术语“……单元”，“……方式”，“……器”，“……构件”意指用于处理至少一个功能或操作的单元。
图1为示出根据本公开内容的示例性实施方式的用于绕线转子同步电机的转子的立体图；图2为根据示例性实施方式的绕线转子同步电机的转子的正视图。
参考图1和2，根据示例性实施方式的转子100可应用于使用电能生成转矩的绕线转子同步电机(WRSM)。
WRSM包括由定子绕组(未示出)缠绕的定子(未示出)和由转子绕组1缠绕而且置于定子内的转子100。
转子100以预定间隙与定子的内周缘表面间隔。
WRSM具有不仅绕定子而且绕转子100缠绕的绕组，用于当电流被施加至绕组以通过转子100的电磁体和定子的电磁体之间的吸引力和排斥力生成转矩时，使转子100电磁化。
根据本公开内容的示例性实施方式的转子100包括转子体10和滑环模块20。
转子体10以固定间隙旋转地安装在定子内部。旋转轴3耦接在转子体10的中部。旋转轴3的两端伸出至转子体10的两侧。轴承5安装于旋转轴3的伸出部分。
转子体10包括置于旋转轴3的轴向方向上的转子铁芯(未示出)。转子绕组1绕转子铁芯缠绕。
支撑转子绕组1的卷轴7安装于转子体10的两端，而且端盖(未示出)可覆盖转子体10的两端。因为卷轴7和端盖用于构成转子体10，除特殊情况下，在示例性实施方式中卷轴7和端盖一般被指代为转子体10。
滑环模块20固定地安装于旋转轴3的一部分，而且电气连接至转子绕组1的连接端子。转子绕组1的连接端子包括正(+)连接端子和负(-)连接端子。滑环模块20提供从电刷9施加至转子绕组1的直流电。
电刷9接触一体地绕旋转轴3旋转的滑环模块20，经由滑环模块20将直流电施加至转子绕组1，而且电刷可通过弹簧的弹力附着于滑环模块20。
滑环模块20包括电刷接触部分21、端子安装部分23和熔接端子30。电刷9进行接触的电刷接触部分21形成为柱状，而且固定于旋转轴3的一部分。
端子安装部分23具有环形的形状、一体地连接至电刷接触部分21，而且固定于旋转轴3。
熔接端子30被用于将端子安装部分23电气连接至转子绕组1。熔接端子30固定地安装于端子安装部分23的外周缘表面。
熔接端子30被熔接机器压缩在支撑转子绕组1的连接端子的状态，而且熔接端子可通过电阻焊焊接至转子绕组1。
具体而言，熔接端子30形成电气连接至转子绕组1的连接端子的熔接部分。下文将更加详细地描述根据示例性实施方式的熔接端子30的结构。
根据示例性实施方式的熔接端子30具有能够减少驱动电机的总长度的结构。
根据示例性实施方式，可以确保熔接部分和由转子绕组1缠绕的绕组缠绕部分之间的足够的绝缘距离，而且可确保其中熔接机器不被转子体10所干扰的足够的工作空间，而不增加驱动电机的总长度。
图3和4为示出根据示例性实施方式的施加至绕线转子同步电机的转子的熔接端子的视图。
参考图1至4，根据示例性实施方式的熔接端子30可包括固定部分40和连接部分50。熔接端子30可形成具有预定宽度的带状形状，而且可由导电材料形成。
熔接端子30在端子安装部分23的宽度范围内通过熔接连接至转子绕组1，而且可在与包括旋转轴3的轴向方向的表面垂直的方向上从熔接机器接受熔接压力。
换言之，在支撑转子绕组1的连接端子的状态下，熔接端子30在与包括旋转轴3的轴向方向的表面垂直的方向上通过熔接压力压缩，通过电阻焊焊接至转子绕组1的连接端子，而且电气连接至转子绕组1的连接端子。
为此目的，固定部分40具有的宽度与端子安装部分23的宽度相对应，而且固定于端子安装部分23处。固定部分40的宽度方向P1与端子安装部分23的周向方向相对应。
通过熔接连接至转子绕组1的连接部分50一体地与固定部分40成形，从固定部分40扭曲，并且在端子安装部分23的周向方向上弯曲。
连接部分50可相对固定部分40以90度扭曲，而且可置于端子安装部分23的宽度范围内。
连接部分50在端子安装部分23的周向方向上弯曲，而且在转子绕组1的连接端子连接至弯曲部分的状态下，在与包括旋转轴3的轴向方向的表面垂直的方向上从熔接机器接受熔接压力。
连接部分50的弯曲部分在端子安装部分23的宽度范围内，在与包括旋转轴3的轴向的表面垂直的方向上通过熔接压力被压缩，通过电阻焊被焊接至转子绕组1的连接端子，而且电气连接至转子绕组1的连接端子。
连接部分50在旋转轴3的径向方向上从固定部分40向外扭曲，而且在端子安装部分23的周向方向上弯曲。连接部分50的弯曲部分通过熔接被连接至转子绕组1的连接端子。
由于连接部分50从固定部分40扭曲，在固定部分40和连接部分50之间形成扭曲部分70。扭曲部分70是相对固定部分40以90度扭曲的部分，而且一体地连接固定部分40和连接部分50。
连接部分50置于端子安装部分23的宽度范围内，而且连接部分50的宽度可等同于端子安装部分23的宽度。固定部分40的宽度方向P1与连接部分50的宽度方向P2相交。藉此，连接部分50的宽度方向P2与端子安装部分23的宽度方向P3平行。
连接部分50在与宽度方向P2垂直的方向上，通过接受来自熔接机器的熔接压力，连接至转子绕组1。换言之，连接部分50通过在固定部分的宽度方向P1上接受熔接压力，连接至转子绕组1。
下文将描述连接熔接端子30至转子绕组1的连接端子的过程。首先，熔接端子30的固定于滑环模块20的端子安装部分23的连接部分50与连接端子或转子绕组1接触。
连接部分50从固定部分40扭曲，而且在端子安装部分23的周向方向上弯曲。弯曲部分可与转子绕组1的连接端子接触。
在该状态下，熔接机器可在端子安装部分23的宽度范围内，在与包括旋转轴3的轴向方向的表面垂直的方向上将熔接压力施加至连接部分50。
连接部分50可在与包括旋转轴3的轴向方向的表面垂直的方向上通过熔接压力被按压，而且可通过电阻焊连接至转子绕组1的连接端子。
根据示例性实施方式，熔接端子30(其中连接部分50从固定部分40扭曲)可配置在端子安装部分23的宽度范围内。
由于将熔接端子30的连接部分连接至转子绕组1的熔接部分在端子安装部分23的宽度范围内形成，可确保熔接部分和由转子绕组1缠绕的绕组缠绕部分之间的足够的绝缘距离。
此外，由于连接部分50从固定部分40扭曲，扭曲部分70形成在固定部分40和连接部分50之间，而且熔接机器的熔接压力可在与连接部分50的宽度方向P2垂直的方向上施加至连接部分50。
藉此，由于不要求为避免熔接机器和转子的部分之间的干扰的额外工作空间，电机的总长度可减少。
以下，将与对比实例进行对比，描述根据本公开内容的示例性实施方式的熔接端子30的操作效果。
图5A和图5B为示出根据对比实例的熔接端子的视图，以用于描述根据示例性实施方式的熔接端子的操作效果。
在图5A和图5B所表示的对比实例中，熔接端子130配置为具有在旋转轴的轴向方向上弯曲的连接部分150。由于连接部分150在旋转轴的轴向上弯曲，熔接机器可在旋转轴的轴向方向上将熔接压力施加至连接部分150。
在该情况下，熔接机器和转子各部分之间的干扰发生，而且因此要求用于熔接的额外工作空间，从而驱动电机的总长度不可避免地增加。
但是，在本公开内容的示例性实施方式中，由于熔接压力在与旋转轴3的轴向方向垂直的方向上被施加至连接部分50，不要求为避免熔接机器和转子的部分之间的干扰的额外工作空间，从而驱动电机的总长度可减少。
虽然该发明已经结合目前所认为的可行实施方式来描述，将理解的是，本发明不限于所公开的实施方式，相反地，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种更改和等同布置。

Claims (16)

1.一种绕线转子同步电机的转子，所述转子包括：
转子体，耦接至旋转轴，并且转子绕组绕所述转子体缠绕；以及
滑环模块，安装在所述旋转轴的一部分上，所述滑环模块包括：
电刷接触部分，配置为用于接触电刷，
端子安装部分，连接至所述电刷接触部分，以及
熔接端子，安装于所述端子安装部分的外周缘表面处且连接至所述转子绕组，
其中，所述熔接端子在所述端子安装部分的宽度范围内连接至所述转子绕组，而且在与包括所述旋转轴的轴向方向的表面垂直的方向上接受熔接压力，
其中，所述熔接端子包括：
固定部分，具有的宽度与所述端子安装部分的宽度相对应，而且所述固定部分固定于所述端子安装部分处；以及
连接部分，一体地连接至所述固定部分，而且所述连接部分连接至所述转子绕组。
2.根据权利要求1所述的转子，其中，所述固定部分在所述端子安装部分的周向方向上固定于所述端子安装部分的外周缘表面处，并且，
所述连接部分从所述固定部分扭曲且在所述端子安装部分的所述周向方向上弯曲。
3.根据权利要求1所述的转子，其中，所述固定部分的宽度方向与所述连接部分的宽度方向相交。
4.根据权利要求2所述的转子，其中，所述连接部分定向成相对所述固定部分呈90度角。
5.根据权利要求2所述的转子，其中，所述连接部分的宽度方向与所述端子安装部分的宽度方向平行。
6.根据权利要求2所述的转子，其中，所述连接部分设置在所述端子安装部分的宽度的范围内，且所述连接部分的宽度等同于所述端子安装部分的宽度。
7.根据权利要求2所述的转子，其中，所述连接部分在与所述连接部分的宽度方向垂直的方向上接受所述熔接压力。
8.根据权利要求2所述的转子，其中，所述连接部分在所述固定部分的宽度方向上接受所述熔接压力。
9.根据权利要求2所述的转子，其中，所述熔接端子进一步包括从所述固定部分扭曲的扭曲部分。
10.根据权利要求9所述的转子，其中，所述固定部分经由所述扭曲部分一体地连接至所述连接部分。
11.一种绕线转子同步电机的转子，所述转子包括：
转子体，耦接至旋转轴，并且转子绕组绕所述转子体缠绕；以及
滑环模块，安装在所述旋转轴的一部分上，所述滑环模块包括：
电刷接触部分，配置为用于接触电刷，
端子安装部分，连接至所述电刷接触部分，以及
熔接端子，安装于所述端子安装部分的外周缘表面处且连接至所述转子绕组，并且
其中，所述熔接端子包括：固定部分，固定在所述端子安装部分处，以及
连接部分，所述连接部分在所述旋转轴的径向方向上从所述固定部分向外扭曲并设置在所述端子安装部分的宽度范围内，并且所述连接部分在与包括所述旋转轴的轴向方向的表面垂直的方向上接受熔接压力以连接至所述转子绕组。
12.根据权利要求11所述的转子，其中，所述熔接端子进一步包括一体地将所述固定部分连接至所述连接部分的扭曲部分。
13.根据权利要求11所述的转子，其中，所述连接部分在所述端子安装部分的周向方向上弯曲。
14.根据权利要求11所述的转子，其中，所述固定部分具有的宽度与所述端子安装部分的宽度相对应，且所述固定部分的宽度方向与所述端子安装部分的周向方向相对应。
15.根据权利要求14所述的转子，其中，所述固定部分的宽度方向与所述连接部分的宽度方向相交，且所述连接部分的宽度方向与所述端子安装部分的宽度方向平行。
16.根据权利要求15所述的转子，其中，所述连接部分在与所述连接部分的宽度方向垂直的方向上接受熔接压力。
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