CN108377048A - 电机的转子，机动车的电机、尤其是异步电机和机动车 - Google Patents

电机的转子，机动车的电机、尤其是异步电机和机动车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于电机(1)的转子，该转子具有一个或多个能够被冷却介质通流的冷却通道(13)，其中，在转子(6)的端侧(14)上设有轴向向内和径向向外被界定的、与所述一个或多个冷却通道(13)相通地连接的环形空间(18)，其中，设有固定在端侧(14)上的、轴向向外界定环形空间(18)的遮盖片(15)，该遮盖片具有用于向环形空间(18)中导入冷却介质的中央的通孔(16)。

Description

电机的转子，机动车的电机、尤其是异步电机和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于电机的转子，该转子具有一个或多个能够被冷却介质通流的冷却通道，其中，在转子的端侧上设有轴向向内和径向向外被界定的、与所述一个或多个冷却通道相通地连接的环形空间。
背景技术
随着电动交通越发重要，电机中的转子冷却问题也越发重要。这尤其是针对具有较大功率密度的电机，如在汽车工业中作为驱动电机使用的电机。为了从转子输出热量，已经提出设置空心轴，向空心轴中借助于喷管导入冷却介质。由于转子运动时的离心力，冷却介质沿空心轴流动。其缺点是，用于导入和/或导出冷却介质的密封件必须持续承受高机械负荷且因此非常难以实现且容易出现故障。此外在密封件上产生巨大的摩擦损耗。
为了避免转子通过其轴进行冷却，已经提出，转子装配有一个或多个冷却通道，冷却介质流过冷却通道。冷却介质可以为此被导入转子的环形空间中，该环形空间与所述的或一个相应的冷却通道相通地连接。在环形空间中汇集的冷却介质在此由于转子在运动时的离心力而被轴向引导通过所述一个或多个冷却通道。
DE 11 2008 000 535 T5公开了一种用于旋转电机的冷却结构，其中，在转子芯中这样设置磁铁接纳孔，使得磁铁接纳孔在轴向的芯端面之间延伸，其中，空腔分别在与永磁铁的接触中这样设置，使得空腔在芯端面之间延伸。此外设有转子冷却液输入通道，用于向芯端面输送冷却液，其中，从转子冷却液输入通道输入的冷却液被导入到空腔中。在转子侧的固持件上设有环形的储存区域。
然而，在转子固持件中内置环形空间则要求固持件具有复杂的构型，这大大增加了这种转子的制造成本。
JP 2002345188 A公开了一种转子，其中，将永磁铁固定在磁铁插入孔中，该磁铁插入孔被构造在转子芯中并且沿转子轴延伸。沿磁铁插入孔输送冷却介质的冷却通道沿磁铁插入孔这样成型，使得冷却通道横截面伸向旋转中心。
TW 201421870 A公开了一种油冷却的电机，其具有壳体、定子和转子，该转子具有转子冷却通道。在定子与转子之间的空间构成了圆柱形的油通道。通过冷却介质在电机内部的循环，输出由电机所产生的热量。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种在制造技术方面耗费更小的解决方案，用于利用轴向冷却通道冷却转子。
为实现该目的，根据本发明在开头所述类型的转子中提出，设有固定在端侧上的、轴向向外界定环形空间的遮盖片，该遮盖片具有用于向环形空间中导入冷却介质的中央的通孔。
本发明所基于的构思是，通过环形的遮盖片实现对环形空间的外部界定，该遮盖片作为转子的单独的结构元件被固定在转子的端侧上。相比于把环形空间的外部边界集成到端侧的固持件中，本发明能够实现这样设计环形空间，即遮盖片只需安装在转子的、径向向外至少部分地和轴向向内界定环形空间的结构上。因此可以避免在制造工艺方面复杂地在固持件中或另一转子部件中形成环形空间的轴向靠外的边界。此外可以由比其余的转子部件例如更轻的或电磁兼容性更高的另一种材料来制成遮盖片。
根据本发明的转子的环形空间尤其完全沿转子的周向方向延伸。环形空间可以因此还被视作或称作是环绕的径向槽。所述或一个相应的冷却通道与该环形空间相通地连接，尤其是所述或每个冷却通道都通入到环形空间中或环形槽或径向槽中。如果冷却介质因此在遮盖片侧通过通孔朝向环形空间导入，则它在转子旋转运行中随着足够的转速由于离心力到达环形空间的径向靠外的边界，并且随着冷却介质进一步流入而被导入到所述或一个相应的冷却通道中。环形空间因此对于导入其中的冷却介质形成了收集槽。
遮盖片通常是扁平的，也就是在固定位置上其轴向延伸尺寸小于其直径。在穿过转子的轴与通孔的外直径之间以合乎目的的方式设有用于导入冷却介质的同心的自由空间。在其上固定有遮盖片的转子部件也可以被称作是转子体。因此遮盖片相对于转子体是单独的转子加装件。转子体和遮盖片可以是材料不同的。通过转子体可以径向向外至少部分地和轴向向内界定环形空间。
在根据本发明的转子中优选的是，通孔的外直径比所述一个或多个冷却通道位置更靠内。换句话说，遮盖片的、界定通孔的内直径在径向上被定位得比所述或一个相应的冷却通道的端侧开口的径向最内侧的位置还要更靠内。由此确保通过环形空间提供足够的体积用于接纳冷却介质。
按照根据本发明的转子的一种优选实施方案，所述遮盖片力锁合地、尤其是借助于至少一个螺栓和/或至少一个销和/或借助于粘接材料、和/或材料结合地、尤其是借助于焊接固定在转子上。所述螺栓和/或销能够与之相应地进入到转子体中。此外合适的是，所述遮盖片在其固定区段中借助于密封件、尤其是液体密封件和/或O形环被密封。遮盖片的该固定区段可以与之相应地与转子体侧的固定区段相对置，其中，在固定区段之间布置有密封件。该密封件还可以由固定遮盖片的粘接材料实现。
除了通过遮盖片轴向向外界定环形空间之外，所述遮盖片还可以在朝向环形空间的一侧上具有与通孔同心设计的凹部，该凹部的外直径径向向外至少部分地界定环形空间。换句话说，遮盖片可以具有梯级，通过该梯级的圆周面径向向外至少部分地界定环形空间。还可以想到的是，通过凹部的外直径或梯级的圆周面径向向外完全地界定环形空间。
尤其在异步电机中使用转子时优选的是，设有鼠笼绕组。该鼠笼绕组可以具有多个从端侧向对置端侧分布布置的转子条。通常，鼠笼绕组至少在其上固定有遮盖片的端侧上具有短路环。冷却通道以合乎目的的方式分布得比短路环的径向内壁更加径向靠内。该鼠笼绕组是转子体的一部分。
特别优选的是，鼠笼绕组、尤其是其短路环径向向外至少部分地界定环形空间。鼠笼绕组可以由此被一并用于界定环形空间。冷却介质可以由此有利地在其流过所述一个或多个冷却通道之前在鼠笼绕组的进行界定的区段上、例如在短路环的内直径上汇集。鼠笼绕组、尤其是短路环还可以轴向向外完全地界定环形空间。替代或补充于此，遮盖片可以被固定在鼠笼绕组上、尤其是短路环上。
在根据本发明的转子中合乎目的地设有叠片组。所述一个或多个冷却通道通常穿过叠片组。如果设有鼠笼绕组，则其转子条通常穿过叠片组。叠片组同样是转子体的一部分。优选由叠片组轴向向内界定环形空间。另选或补充地还可以规定，叠片组径向向外至少部分地界定环形空间。这尤其适用于不设置鼠笼绕组的情况。
此外，开头所述的目的根据本发明通过用于机动车的电机、尤其是异步电机实现，其具有根据本发明的转子。对于根据本发明的转子的所有实施方案都可以类似转用于根据本发明的电机，从而也能够由此实现之前所述的优点。
优选在根据本发明的电机中设有相对于转子的转动运动静止布置的流入通道，借助于该流入通道能够向环形空间中加入冷却介质。流入通道可以例如由管道或软管构成。流入通道可以从通孔外部向着在其上固定有遮盖片的端侧的方向延伸。此外，流入通道可以在轴向方向上超出于通孔或者与通孔的、朝向环形空间的一侧齐平地终结。流入通道优选布置在遮盖片的、朝向电机底侧的区域中，从而冷却介质能够由于重力流入环形空间中。
合适的是，还设有具有流出通道的壳体，通过该流出通道能够将冷却介质在流过转子之后从壳体的内部输出。流出通道优选布置成与遮盖片相对置和/或布置在底侧。通过流出通道流出的冷却介质可以被排出至外部的冷却器且在该处被再冷却。
特别优选的是，设有具有至少一个绕组头的定子，该至少一个绕组头被这样布置，使得冷却介质在转子的旋转运行中在流过转子之后到达绕组头。电机的冷却可以因此以耗费小的方式从转子内部的冷却扩大到对所述或一个相应的绕组头的额外冷却。在到达绕组头之后，冷却介质可以从流出通道流出。
在根据本发明的电机中还有利的是，设有至少一个引导冷却介质的导入通道和/或至少一个引出冷却介质的喷嘴，借助于所述导入通道和/或所述喷嘴能够给至少一个待冷却的电机部件施加冷却介质。所述或一个相应的喷嘴能够例如从流入通道出发和/或对准所述或一个电机部件。由此能够有针对性地冷却电机的其它承受热负荷的位置。
最后，开头所述的目的根据本发明通过一种机动车实现，该机动车具有根据本发明的电机。该电机优选被设置用于部分地或完全地电驱动机动车。关于根据本发明的转子和根据本发明的电机的所有实施方案都可以类似转用于根据本发明的机动车，从而由此能够实现之前所述的优点。
附图说明
本发明的其它优点和细节由下面所述实施例以及借助附图得出。附图为示意性附图且示出：
图1示出根据本发明的电机的实施例的剖视图；和
图2示出根据本发明的机动车的实施例的原理图。
具体实施方式
图1示出异步电机形式的电机1的实施例的剖视图，具有壳体2、定子3和与轴7耦合的转子6，定子具有多个绕组头4、5。
转子6具有转子体10，该转子体包括叠片组8和鼠笼绕组9。鼠笼绕组9具有大量转子条11，这些转子条基本轴向地穿过叠片组8且在其相应端部上通过短路环12连接。叠片组8此外被大量轴向的冷却通道13穿过，该冷却通道能够被冷却介质、例如油流过以便从转子6的内部输出热量。
转子6此外在端侧14上具有遮盖片15，其被固定在转子体10上。该固定在此在短路环12上借助于未示出的固定件(例如螺栓和/或销)或借助于粘接材料或者通过焊接实现。遮盖片15具有中央的通孔16以及在朝向转子体10的一侧上设计的凹部17，该凹部实现了遮盖片15的分级。以此方式，实现了轴向向内被叠片组8、径向向外分别逐段地被短路环12的内圆周壁和被凹部17的外圆周壁以及轴向向外被遮盖片15界定的环形空间18，该环形空间与冷却通道13相通地连接。环形空间18因此构成向内打开的径向槽。
借助于穿过壳体2的盖部19的、例如管道或软管形式的流入通道20，冷却介质能够被导入电机1中。其在此由于重力向电机1的底侧21的方向流入环形空间18中并且在转子6的旋转运行中由于离心力而向环形空间18的径向靠外的边界运动。由于与冷却介质接触，遮盖片15和转子体10的相对置的固定区域相对彼此被密封件密封，该密封件优选是液体密封件和/或O形环。汇集在环形空间18中的冷却介质随着不断的流入而被引导至冷却通道13中且穿过该冷却通道，这实现了用于冷却转子6的连续流动。
在流过冷却通道13之后，冷却介质在相对置的端侧22上离开冷却通道且由于转子6的转动运动而被抛向绕组头4的方向，绕组头也被到达的冷却介质冷却。冷却介质然后从绕组头4或直接在从冷却通道13离开后流向底侧21。壳体2此外具有流出通道23，冷却介质通过该流出通道离开电机1的内部。流出的冷却介质然后为了实现冷却回路而被输送至外部冷却器，随后重新被输送至流入通道20。
此外设有通向电机1的内部的其它未示出的冷却介质导入通道以用于冷却其它承受热负荷的区域。在导入通道上或在流入通道20上可以设置朝向这些区域的喷嘴，冷却介质从喷嘴中出来并施加在相应的承受热负荷的机器部件上。在此同样通过底侧的流出通道23实现这样所输出的冷却介质的流出。
根据另一实施例，环形空间18的径向靠外的边界完全由转子体10、尤其是短路环12构成。在一种可以完全放弃使用鼠笼绕组9的另选的实施例中，由分级的遮盖片15径向向外完全地界定该环形空间。这适合于电机1是同步电机的情况。在另一实施例的范围中，由叠片组8径向向外完全地或部分地界定环形空间18。
图2示出机动车24的实施例的原理图，该机动车具有根据上述实施例之一的电机1。电机1为了完全地或部分地驱动机动车1而与机动车24的传动系25连接。

Claims (13)

1.一种用于电机(1)的转子，该转子具有一个或多个能够被冷却介质通流的冷却通道(13)，其中，在转子(6)的端侧(14)上设有轴向向内和径向向外被界定的、与所述一个或多个冷却通道(13)相通地连接的环形空间(18)，其特征在于，设有固定在端侧(14)上的、轴向向外界定环形空间(18)的遮盖片(15)，该遮盖片具有用于向环形空间(18)中导入冷却介质的中央的通孔(16)。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，通孔(16)的外直径比所述一个或多个冷却通道(13)位置更靠内。
3.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述遮盖片(15)力锁合地、尤其是借助于至少一个螺栓和/或至少一个销和/或借助于粘接材料、和/或材料结合地、尤其是借助于焊接固定在转子(6)上。
4.根据上述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于，所述遮盖片(15)在其固定区段中借助于密封件、尤其是液体密封件被密封。
5.根据上述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于，所述遮盖片(15)在朝向环形空间(18)的一侧上具有与通孔(16)同心设计的凹部(17)，该凹部的外直径径向向外至少部分地界定环形空间(18)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于，设有鼠笼绕组(9)，该鼠笼绕组径向向外至少部分地界定环形空间(18)和/或遮盖片(15)被固定在该鼠笼绕组上。
7.根据上述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于，设有叠片组(8)，该叠片组径向向外至少部分地和/或轴向向内界定环形空间(18)和/或该叠片组被所述一个或多个冷却通道(13)穿过。
8.一种用于机动车(24)的电机、尤其是异步电机，具有根据上述权利要求中任一项所述的转子(6)。
9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，设有相对于转子(6)的转动运动静止布置的流入通道(20)，借助于该流入通道能够向环形空间(18)中加入冷却介质。
10.根据权利要求8或9所述的电机，其特征在于，设有具有流出通道(23)的壳体(2)，通过该流出通道能够将冷却介质在流过转子(6)之后从壳体(2)的内部输出。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的电机，其特征在于，设有具有至少一个绕组头(4)的定子(3)，该至少一个绕组头被这样布置，使得冷却介质在转子(6)的旋转运行中在流过转子(6)之后到达绕组头(4)。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的电机，其特征在于，设有至少一个引导冷却介质的导入通道和/或至少一个引出冷却介质的喷嘴，借助于所述导入通道和/或所述喷嘴能够给至少一个待冷却的电机部件施加冷却介质。
13.一种机动车，该机动车具有根据权利要求8至12中任一项所述的电机(1)。
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