CN109937517B - 具有可推上式绕组的用于电机的转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机的转子(1)，该转子包括具有中心线(4)的转子芯(2)，所述中心线构成旋转轴线，其中，所述转子芯(2)可由多个想象的径向平面(5)划分，这些径向平面以规律的角距(α)径向于旋转轴线延伸；其中，针对每个径向平面(5)构造有至少一对绕组槽(6)，这些绕组槽以所述径向平面作为对称平面在径向平面(5)的两侧延伸穿过转子芯(2)；其中，在每对绕组槽(6)中在绕组槽(6)的绕组接纳区域中设置有绕组(11‑13)，该绕组延伸通过绕组槽对的两个绕组槽(6)，其中，每个绕组槽(6)在其绕组接纳区域中在朝向所配属的径向平面(5)的那侧上由一个侧面(9)限定，该侧面无突出部地——在朝向远离径向平面(5)方向的突出部的意义上——从绕组接纳区域延续直到绕组槽(6)的径向外端部。此外，本发明涉及一种具有这样的转子(1)的电机、一种具有这样的电机的机动车以及一种用于制造这样的转子(1)的方法。

Description

具有可推上式绕组的用于电机的转子

技术领域

本发明涉及一种用于电机的转子、一种具有这样的转子的电机、一种具有这样的电机的机动车以及一种用于制造电机转子的方法。

背景技术

目前在汽车工业中使用以凸极实施形式的动子或转子用于电流激励的同步电机。然而，在所述动子或转子中存在关于其热学特性以及在线圈缠绕方法中的复杂度方面的改进需求。

发明内容

本发明的任务在于满足所述改进需求。所述任务利用一种转子、一种电机、一种机动车以及一种用于制造转子的方法来解决。

根据本发明的一种实施例提出一种用于电机的转子，该转子包括具有中心线的转子芯，所述中心线构成旋转轴线，其中，所述转子芯可由多个想象的径向平面划分，这些径向平面以规律的角距径向地从旋转轴线延伸；其中，针对每个径向平面构造有至少一对绕组槽，这些绕组槽以所述径向平面作为对称平面在径向平面的两侧延伸穿过转子芯，尤其是在此绕组槽的中心线平行于旋转轴线；其中，在每对绕组槽中在绕组槽的绕组接纳区域中设置有绕组，该绕组延伸通过绕组槽对的两个绕组槽；其中，每个绕组槽在其绕组接纳区域中在朝向所配属的径向平面的那侧上由一个侧面限定，该侧面无突出部地——在朝向远离径向平面的方向的突出部的意义上——从绕组接纳区域延续直到绕组槽的径向外端部。所述实施形式具有以下优点：绕组在转子外部缠绕并且随后可被推入到绕组槽中。也就是说，绕组不是必须如在现有技术中那样被缠绕到转子的支腿上，这明显更复杂，因为金属线必须围绕支腿被引导。在所述实施例中，线圈或绕组可以独立于转子完成缠绕并且在完全缠绕的状态下被推入到转子的绕组槽中。

根据本发明的另一种实施例，所述绕组槽在绕组的径向外部由封闭板条封闭，所述封闭板条在绕组槽中被引导，封闭板条在绕组槽的侧面中平行于旋转轴线延伸。所述封闭板条可容易地被装配并且将绕组可靠地保持在绕组槽中。

根据本发明的另一种实施例，所述封闭板条具有能导电的封闭板条和电绝缘的封闭板条。尤其是，利用能导电的封闭板条封闭的绕组槽比利用电绝缘的封闭板条封闭的绕组槽设置得更接近所配属的径向平面。这有利于在电机的转子和未示出的定子之间形成正弦形空隙。

根据本发明的另一种实施例，所述绕组由具有非圆形横截面的绕组线缠绕成。尤其是，所述绕组线的横截面具有四个垂直于彼此的侧面，尤其是所述横截面基本上是正方形的或基本上是矩形的。由此实现高的铜填充因子，因为具有这样的横截面的绕组可被密封地打包。这引起较低的损耗并且因此引起转子较低的放热或更好的热学特性。

根据本发明的另一种实施例，每个绕组槽由两个平行于所配属的径向平面的侧面限定。

根据本发明的另一种实施例，针对每个径向平面设置有至少两对绕组槽。通过针对每个径向平面的多个线圈，从线圈出发的负载可以被划分开并且因此可以更好地被控制。未来的电机具有非常高的转速，使得作用到线圈上的离心力变得相对大。线圈越大/越重，这要求越稳定的措施以便将线圈或绕组保持在绕组槽中。通过多对绕组槽，每个径向平面总体上所需要的或所希望的线圈可以被划分成多个较小的线圈，从而较简单地将较小的线圈保持在相应的绕组槽中。

根据本发明的另一种实施例，针对每个径向平面设置有恰好三对绕组槽。因此，一方面实现在前一段中所述的优点以及在转子中良好的空间利用率。

此外，本发明提供一种具有这样的转子的电机以及一种具有这样的电机的机动车。

此外，本发明提出一种用于制造电机转子的方法，该方法包括以下步骤：独立于转子的转子芯来缠绕绕组，并且将绕组沿转子芯的多个均匀地在转子芯的圆周方向上间隔开的径向方向推入，其中，每个绕组被推入到一对绕组槽中。利用所述方法，具有上述优点的转子可以借助较简单的且因此成本较低的方法被提供。

根据另一种实施例，所述方法还具有在绕组的径向外部通过轴向地推入封闭板条而封闭绕组槽的步骤。

附图说明

接下来参考附图描述本发明各优选的实施例。在这些附图中做出如下描述：

图1示出根据本发明的一种实施例的转子的透视性前视图，并且

图2以从上方的透视图示出图1中的转子。

具体实施方式

图1示出根据本发明的一种实施例的转子1的透视性前视图，并且图2以从上方的透视图示出图1中的转子1。接下来更详细描述的转子1被用于电机或电动机中，在电机或电动机中所述转子与定子配合作用。所述电机优选被用于机动车中、尤其是载客汽车中。

转子1具有转子芯2，该转子芯由多个堆叠的转子板构成。所述转子芯2具有基本上圆柱形的外周边和圆柱形的通孔3，该通孔用于接纳轴(未示出)。转子1的中心线4对应于转子芯2的中心线以及所述圆柱形通孔3的中心线。转子1可围绕其中心线4旋转地支承在电机中，从而所述中心线4也对应于转子1的旋转轴线。所述多个转子板是相同的并且转子板挨着转子板沿转子1的中心线4彼此堆叠，其中，转子板基本上垂直于中心线4。优选地，所述转子板是钢板。

转子芯2(以及因此转子1)想象地或假想地可被划分成多个径向平面5。每个所述假想的径向平面5从旋转轴线或中心线4(并且包含所述中心线)沿径向向外延伸。在图1和图2中通过点划线示出六个径向平面5中的两个径向平面。每个所述径向平面5包含垂直于中心线4的径向线。所述多个径向平面5以规律的距离关于中心线4设置。换句话说，在相邻的径向平面5之间的角度α完全相同。在示出的情况中例如设置有六个径向平面5，但本发明不限制于此并且也可以设置有更多或更少的径向平面5。

每个径向平面5配设有至少一对绕组槽6。在示出的情况中，每个径向平面5配设有恰好三对绕组槽6，但也可以是两对或多于三对。为了清楚起见，仅配设给一个径向平面5的绕组槽6设有附图标记。每对绕组槽6具有两个绕组槽6，这些绕组槽以径向平面5作为对称平面设置在所配属的径向平面5的两侧。绕组槽6是方形的，平行于径向平面5延伸并且完全横越转子芯2。绕组槽6由径向的内面7限界，该径向的内面垂直于径向平面5延伸。此外，绕组槽6由两个平行延伸的侧面8和9限界，这些侧面平行于径向平面5延伸。所述侧面8和9完全沿径向向外延伸(直到转子芯2的外周边)，其中，在侧面8、9中设置有封闭槽10，所述封闭槽平行于中心线4延伸。一般为了清楚起见，在多个以多个数量存在的元件中仅个别元件设有附图标记。

绕组槽6用于接纳线圈或绕组11、12、13，这些绕组中分别一个绕组11-13延伸通过一对绕组槽中的各绕组槽6。在示出的情况中设置有三个这样的绕组11、12、13，这些绕组分别由一个连续的铜质绕组线缠绕成。所述绕组线优选具有正方形的或矩形的横截面、尤其是具有倒圆的角，从而能够实现绕组具有较高的铜含量。在横截面中，方形的绕组线、即存在的横截面比具有圆形横截面的绕组线填充更多。

在所述实施例中，绕组槽6的朝向径向平面5的侧面9构造成无突出部的。在此，“无突出部”可以理解成，侧面9关于其延伸平面在侧面9的背离所配属的径向平面的那侧上没有突起或突出部。换句话说，没有突出部的侧面9(关于侧面的平面)远离径向平面5。每个绕组槽6的用于接纳所配属的绕组11-13的区域被称作绕组接纳区域。一般来说，所述侧面9应该无突出部地从绕组接纳区域延续直到绕组槽6的径向外端部(因为沿径向在绕组接纳区域的内部可以存在有突出部而不会妨碍线圈的推入)。

通过这些措施，绕组11、12、13或线圈可以单独地或在转子芯2的外部被缠绕(也就是说绕组在缠绕过程中未被缠绕到转子芯2的材料上)并且在完全完成缠绕的状态下从外部沿径向向内被推入到绕组槽6中，而在此障碍物(例如突出部)无须被克服。在平行的侧面8和9之间的转子芯2的外周边上的区域向外敞开。

优选地，在多个绕组中内部的绕组13设置在一对绕组槽6中，其两个绕组槽6设置最接近所配属的径向平面5。另一个绕组12围绕内部的绕组13延伸并且设置在一对绕组槽6中，该对绕组槽与绕组13的绕组槽6相邻并且进一步远离所配属的径向平面5。在示出的三个绕组的情况中，外部的绕组11围绕两个绕组12和13延伸并且设置在一对绕组槽6中，其绕组槽6距所配属的径向平面5最远。绕组11-13的尺寸可以这样选择，使得绕组12和13在平行于径向方向的方向上一样大并且绕组11仅为绕组12和13的一半那么大。

在将绕组11-13放置到绕组槽6中之后，绕组槽6利用封闭板条14和15封闭，以便将绕组11-13(尽管存在高转速以及与之有关的高离心力)仍可靠地保持在绕组槽6中。每个绕组槽6可以配设有一个各自的封闭板条14、15。在本情况中，然而两个相邻的绕组槽6分享所述封闭板条14。优选地，最靠近所配属的径向平面5的相邻的绕组槽6两者关于径向平面5设置在相同侧上。如已经提到的，在侧面8和9中设置有封闭槽10，封闭板条14和15沿平行于中心线4的方向可被推入到所述封闭槽中。在两个相邻的绕组槽6分享封闭板条14的情况下，当然需要较少的封闭槽10。比封闭板条15更靠近径向平面5设置的封闭板条14由能导电的材料例如铜、钢或铝制成。封闭板条15由电绝缘材料、例如塑料制成。这有利于在电机的转子和未示出的定子之间形成正弦形空隙。

配设给相同的径向平面5的所有绕组11、12、13首先是由连续的绕组线组成的单独缠绕的绕组。在放置到绕组槽6中之后，配设给相同径向平面5的绕组11、12、13在其绕组线端部上相互电串联。也就是说，配设给相同的径向平面5的所有绕组11、12、13电串联(接下来称作“线圈组”)。所述线圈组又串联。更准确地说，转子1的每个线圈组在圆周方向上与相邻的线圈组电串联，直到所有的线圈组电串联，使得每个转子总体上保留两个用于转子1的所有绕组11-13的电接口。

根据另一种实施例，也可以省略中间壁16，所述中间壁将相邻的绕组槽6彼此分开。因此，多个绕组11-13可以设置在唯一一对绕组槽6中。然而，在每个径向平面5的绕组槽上所述唯一一对绕组槽6优选构造成阶梯形的。然而对封闭所述较大的绕组槽的封闭板条的稳定性的要求增加。

在附图和上述说明中详细地阐述和说明了本发明，而所述阐述和说明应理解为阐述性的或者示例性的而不是限制性的，并且意图不在于将本发明限制于公开的实施例。在不同的从属权利要求中提到特定特征的纯粹事实也不应意味着不能有利地使用这些特征的组合。

Claims (11)

1.用于电机的转子(1)，该转子包括具有中心线(4)的转子芯(2)，所述中心线构成旋转轴线，其中，所述转子芯(2)能由多个想象的径向平面(5)划分，这些径向平面以规律的角距(α)径向地从旋转轴线延伸；

其中，针对每个径向平面(5)构造有至少两对绕组槽(6)，这些绕组槽在径向平面(5)的两侧以该径向平面作为对称平面延伸穿过转子芯(2)；

其中，在每对绕组槽(6)中在绕组槽(6)的绕组接纳区域中设置有一个绕组(11-13)，该绕组延伸通过绕组槽对的两个绕组槽(6)，

其中，每个绕组槽(6)在其绕组接纳区域中在朝向所配属的径向平面(5)的那侧上由一个侧面(9)限定，该侧面无在朝向远离径向平面(5)的方向的突出部地从绕组接纳区域延续直到绕组槽(6)的径向外端部，

其中，所述绕组槽(6)沿径向在绕组(11-13)的外部由封闭板条封闭，所述封闭板条在封闭槽中引导，这些封闭槽在绕组槽(6)的侧面(8、9)中平行于旋转轴线延伸，

其中，针对每个径向平面(5)，所述封闭板条包括设置在最外侧的一对绕组槽中的电绝缘的封闭板条(15)和设置在更靠近径向平面(5)的绕组槽中的能导电的封闭板条(14)。

2.根据权利要求1所述的转子(1)，其中，所述绕组(11-13)由具有非圆形横截面的绕组线缠绕而成。

3.根据权利要求2所述的转子(1)，其中，所述绕组线的横截面具有四个垂直于彼此的侧面。

4.根据权利要求3所述的转子(1)，其中，所述横截面基本上是矩形的。

5.根据权利要求3所述的转子(1)，其中，所述横截面基本上是正方形的。

6.根据权利要求1至5之一所述的转子(1)，其中，每个绕组槽(6)由平行于所配属的径向平面(5)的两个侧面(8、9)限定。

7.根据权利要求1至5之一所述的转子(1)，其中，针对每个径向平面(5)设置有恰好三对绕组槽(6)。

8.电机，该电机具有根据权利要求1至7之一所述的转子(1)。

9.机动车，该机动车具有根据权利要求8所述的电机。

10.用于制造根据权利要求1至7之一所述的转子(1)的方法，该方法包括以下步骤：

独立于转子(1)的转子芯(2)对绕组(11-13)进行缠绕，并且

沿转子芯(2)的多个均匀地在转子芯(2)的圆周方向上间隔开的径向方向将各绕组(11-13)推入，其中，每个绕组(11-13)被推入到一对绕组槽(6)中。

11.根据权利要求10所述的方法，该方法还包括如下步骤：在绕组(11-13)的径向外部通过轴向地推入封闭板条(14、15)而封闭绕组槽(6)。

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