CN111279585A - 转子以及用于制造转子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机的转子，该转子包括至少一个槽，其中，所述至少一个槽具有槽底和槽壁，并且在各槽壁之间设置有分离元件，所述分离元件沿所述槽延伸，并且所述分离元件至少局部地设置在槽底上，使得沿所述槽形成槽腔室。

Description

转子以及用于制造转子的方法

技术领域

本发明涉及一种用于电机的转子以及一种用于制造转子的方法。

背景技术

用于混合动力和电动车辆的电牵引机器的使用要求高的功率密度和尽可能好的效率，同时具有低成本。为了满足这些要求，一方面需要成本优化的结构以及另一方面需要构件强度极限的设计。高速旋转的电机确保高功率密度，但是也导致高机械负荷。在该背景下，由现有技术已知，为转子设有浇注材料，例如参见EP2807728B1，尤其是用于电流激励的同步机，或者DE102009046716A1，用于永久励磁电机。DE102016205813A1例如教导在注塑成型中的注塑包封。在此问题是，在浇注或注塑包封时，当两个流动前沿相互接触时产生接合缝。接合缝的强度值明显低于浇注材料的材料的材料特征值。因此，尤其是在高转速时在运行期间出现临界应力状态，这会导致浇注材料中形成裂缝。

发明内容

因此，本发明的任务是，给出一种转子以及一种用于制造转子的方法，所述转子和所述方法克服上述缺点并且尤其是能够实现最高的马达转速。

所述任务通过一种根据权利要求1的转子以及通过一种根据权利要求9的方法来解决。其它优点和特征由从属权利要求以及说明书和附图得出。

按照本发明，用于电机的转子包括至少一个槽，其中，所述至少一个槽具有槽底和尤其是或者基本上径向延伸的槽壁，并且在各槽壁之间设置有分离元件，该分离元件沿槽或者沿转子的旋转轴线延伸，并且分离元件至少局部地这样设置或固定在槽底上，或者这样径向地从槽底延伸出来，使得沿所述槽形成槽腔室。根据一种优选的实施形式，所述电机是外部激励的或者电流激励的同步电机。这种马达类型尤其是提供如下优点，即该马达类型的制造不需要稀土。优选地，转子包括多个槽(例如八个槽)，以及相应数量的转子齿和分离元件。这些槽壁由极齿或转子齿构成。围绕转子齿或极齿设置有绕组，从而使一个或多个所述分离元件可以说设置在相邻的转子齿的绕组之间。在此，一个或多个分离元件尤其是这样设置或也固定在槽底上，使得沿所述槽形成多个槽腔室。由此，可以有利地构成环绕转子齿的槽腔室部段，该槽腔室部段优选在整个周边上并且因此也在端侧包围转子齿或极齿。在此，上述槽腔室构成槽腔室部段的轴向部分。这样环绕的槽腔室部段可以在很大程度上避免产生接合缝或者使接合缝定位在非临界(或关键)部位上变得容易，因为槽腔室在浇注时指引或引导浇注材料。

根据一种优选的实施形式，分离元件将这些槽腔室完全分开。因此，分离元件优选在其整个长度上形锁合地和/或力锁合地或者材料锁合地固定在槽底上。这并不意味着分离元件必须连续地被固定。这是可能的，但不是强制要求的。同样不是强制要求的是，分离元件完全无间隙地固定在槽底上。因此，分离元件本身优选是封闭的或密封的，从而确保可以形成封闭的槽腔室或封闭的槽腔室部段。替代地，分离元件至少局部地也可以具有空隙部、开口或类似物，由此可以通过浇注材料引起附加的形锁合和附加地保持分离元件。根据一种实施形式，分离元件或者分离元件的壁包括(表面)结构，例如包括突出部和/或凹进部，所述突出部和/或凹进部能够实现与浇注料的形锁合，由此浇注材料可以有利地与分隔元件例如夹紧。优选地，分离元件沿旋转轴线直地或者基本上直地构造，但是替代地也可以至少局部地与其不同地成形，以便例如影响浇注材料的流动特性。

根据一种实施形式，分离元件尤其是形锁合地设置或固定在槽底上。根据一种实施形式，例如在槽底上构造有几何结构，分离元件可以沿旋转轴线或转子轴线、尤其是形锁合地被推入和被保持到该几何结构中。根据一种实施形式，转子叠片组设有浸渍部，该浸渍部例如利用注塑成型方法来涂布。在此，例如在槽底上维持相应的几何结构，例如以夹子、侧凹部或槽的形式，该几何结构能够实现设置和保持分离元件。

根据一种实施形式，一个或多个所述分离元件通过上述注塑成型方法直接成形或者构成，尤其是与浸渍部一起或者与绝缘层一起构造。

根据一种实施形式，分离元件在横截面中构造成楔形的或者基本上楔形的，尤其是构造成朝向旋转轴线的方向窄缩的楔。根据一种实施形式，分离元件尤其是这样构造，使得分离元件与相邻的绕组在径向方向上的间距基本上恒定地构造，这可以有利于包封。附加地或替代地，分离元件这样构造，使得分离元件至少局部地在径向方向上和/或沿旋转轴线接触绕组或贴靠在绕组上，由此可以实现附加地固定绕组(多个绕组)。

通过分离元件可以实现用浇注材料更好地且更完全地包裹绕组/线，因为在包封或注塑包封时，浇注材料在其流入到线之间之前没有预填充槽并且在那里凝固，而是替代地一定程度上被按压或“强迫”或挤压穿过线/绕组。由此可以实现这样稳定并且固定的转子结构，从而可以省去其它的支承措施。

根据一种实施形式，分离元件作为这样的分离元件固定地或刚性地构造并且因此适合于加固整个布置结构。根据不同的实施形式，分离元件由塑料材料、如热塑性塑料或热固性塑料制成，或者由复合材料制成。替代地或组合地，分离元件由金属材料、例如铝制成。根据一种实施形式，分离元件构造成空心体，由此能够降低整个布置结构的重量。替代地，分离元件弹性地构造并且例如由弹性体条或诺梅克斯(Nomex)条构成。

根据一种实施形式，分离元件构造成I形型材，即有利地具有非常简单并且因此可成本低廉地制造的形状。

根据一种实施形式，分离元件具有盖元件或者包括这种盖元件，其中，盖元件设计用于，在径向方向上或者向外封闭该槽。这种盖元件例如也被称为盖滑块。优选地，盖元件设计用于尤其是沿旋转轴线完全封闭该槽。在此，盖元件可以构造成单独的构件，该构件随后设置，或者也可以成形为分离元件的一部分或区段。尤其是当分离元件构造成楔形时，所述楔可以这样构造，使得盖元件在一定程度上一起构造。根据一种替代的实施形式，分离元件例如构造成T形型材，由此以简单的方式提供用于形成两个槽腔室的分离功能以及用于向外封闭该槽的盖功能。

如已经提到的，转子优选包括多个转子齿，其中，通过多个分离元件构成环绕这些转子齿的多个槽腔室部段。因此，可以有利地在很大程度上避免形成临界的接合缝或者至少将接合缝铺设到非临界区域中。根据一种实施形式，各个槽腔室部段彼此分开地、但优选完全同时地被填充浇注材料，其中，为此适宜地为每个槽腔室部段设置注射点。

根据一种实施形式，一个或多个所述分离元件在端侧突出超过转子的转子叠片组。优选地，分离元件在端侧在两个端部上突出超过转子叠片组。由此实现了，可以围绕每一个转子齿形成完全环绕的槽腔室部段，该槽腔室部段包括两个轴向延伸的槽腔室以及两个在端侧延伸的槽腔室。根据一种优选的实施形式，在转子叠片组的端部上设置有端面板或星形板，所述端面板或星形板用于使绕组的线转向并且附加地固定这些线。因此，适宜地存在叠片组区域和绕线头区域。有利地，分离元件能够伸入到绕线头区域中。

在该处要提到的是，根据一种优选的实施形式，在两个转子端部上附加地设置有支承环，这些支承环能够实现附加的稳定性和固定并且例如借助压配合被装配到星形板上。

根据一种实施形式，转子包括至少一个端侧元件，所述端侧元件在端侧(优选在两个端部上)已设置或能够设置在转子或转子叠片组上，其中，端侧元件这样成形，使得端侧元件延续分离元件的形状或几何结构。尤其是，端侧元件具有内部结构或者加肋部，所述内部结构或者加肋部成形接片，所述接片在横截面中与分离元件的横截面相匹配。由此可以在端侧上继续引导槽腔室。根据一种优选的实施形式，为了减轻重量，端侧元件由铝材料或复合材料、例如玻璃纤维增强塑料或碳纤维增强塑料制成。优选地，端侧元件具有圆柱形区段以及端侧区段，其中，根据一种实施形式，端侧区段构造成大致垂直于旋转轴线的圆盘，而圆柱形区段这样设计和成形，使得圆柱形区段径向地包围转子的绕线头区域。优选地，圆柱形区段包括设置用于贴靠在转子上的外部密封区域或外部密封面。有利地，端侧元件具有法兰区域，所述法兰区域朝向转子的方向远离端侧区段地延伸。适宜地，上述的加肋部在圆柱形区段、端侧区段与法兰区域之间延伸。在端侧在法兰区域上适宜地构造有内部密封区域或内部密封面，所述内部密封区域或内部密封面例如成形为圆环面并且设计用于在绕线头区域中贴靠或设置在转子的对应的面上。适宜地，由此可以向内、即朝向旋转轴线封闭槽腔室部段。槽腔室部段向外由包括外部密封区域的圆柱形区段封闭。不仅在内部密封区域上而且在外部密封区域上都可以为了附加的密封而设置密封元件。

替代地，端侧区段的功能和几何结构还可以由模具、尤其是注塑模具来提供，转子被放入或设置在所述模具中以便进行注塑包封。然而，端侧元件的使用是完全有利的，因为端侧元件的布置结构确保附加的稳定性。

适宜地，转子包括浇注材料，其中，浇注材料通过轴向地给转子注射来施加或涂布。根据实施形式，所述浇注材料可以是塑料材料，例如是热塑性塑料，但尤其优选是热固性塑料。注射点例如可以设置在端侧元件的上述端侧区段中。优选地，浇注材料的施加在注塑成型中进行。为此将转子放入到合适的注塑模具中并且优选用热固性塑料注塑包封。

适宜地，设置有多个注射点，其中，通过这些注射点将浇注材料引导到转子上。

本发明还涉及一种用于制造转子的方法，该方法包括以下步骤：

——将按照本发明的转子设置在注塑模具中；

——利用浇注材料轴向地注塑包封转子或给转子注射。

因此，浇注材料的主流动方向沿转子轴线指向。优选地，利用注塑模具或者在注塑模具中进行注射或注塑包封，其中，为了完整的注塑包封以500bar及更大的注射压力工作。所述转子或方法能够避免临界的应力状态并且由此导致转子内较小的内应力。尤其是，接合缝的数量可以减少或移动到非临界区域中。也能够实现绕组或线的更好的包裹，因为在注射或注塑包封时，浇注材料在浇注材料流动到这些线之间前并未预填充槽并且在那里凝固，而是一定程度上被“强迫”穿过这些线。有利地，可以省去其它的支承措施。

根据一种实施形式，该方法包括以下步骤：

——设置多个注射点；

——将这些注射点分别沿周向定位在两个分离元件之间。

优选地，当转子为了注塑包封竖直地竖立时，注射点基本上定位在绕线头的上方。

根据一种实施形式，该方法包括以下步骤：

——将至少一个注射点相对于转子齿的对称线错开地定位。

由此可以实现，将在包封时产生的接合缝例如放置到叠片组的区域中的槽或槽腔室中。尤其是当在那里分离元件包括盖元件时，该部位或位置是极其非临界的。

本发明还涉及一种电动马达，该电动马达包括按照本发明的转子。电动马达可以构造成外部激励的或者电流激励的同步电机。该电动马达既可以构造成内转子也可以构造成外转子。此外，该马达也可以是永久励磁同步电机。

对于所述方法和电动马达来说，与转子相关提到的优点和特征类似地并且相应地适用并且反之亦然。

附图说明

其它的优点和特征由以下参照附图对不同的转子或部件的描述得出。不同的特征在此可以在本发明的范围内相互组合。

其中：

图1示出用于阐明接合缝的产生的示意性草图；

图2示出没有分离元件的转子以及接合缝的形成；

图3示出具有分离元件的转子；

图4示出沿旋转轴线观察的具有分离元件的转子；

图5示出具有不同成形的分离元件的转子的两个部分视图；

图6示出转子的透视图；

图7示出端侧元件的一种实施形式的两个视图。

具体实施方式

图1示意性地示出两个流动前沿62的构造，这两个流动前沿通过如下方式产生，即浇注材料60如通过箭头所示的那样通过通道或类似物被注塑。当两个这样的流动前沿62相互接触时，在接触区域中形成接合缝64，参见下半侧图。接合缝的强度值明显低于浇注材料60的实际强度值。在转子的情况下尤其是迎接如下挑战，即不仅避免这样的接合缝而且至少将接合缝铺设到非临界区域中。

图2示意性地示出转子10，该转子设置在注塑模具80中。该转子具有多个转子齿或者极齿30，其中，在所述转子齿或者极齿之间构造有转子槽20。在通过在端侧定位的注射点66轴向地注射浇注材料60时，由于浇注材料60不仅分布在槽20内而且分布在端侧导致形成接合缝64。浇注材料的流动示意性地通过小箭头勾画出。

与此相对地，图3示出由分离元件40成形出槽腔室26，该槽腔室阻止在所述区域中形成接合缝64。取而代之地，仅还在端侧有接合缝64。分离元件40定位在以前产生接合缝64的位置。代替现在浇注材料60的流动前沿在该部位上或在这些部位上彼此相撞，浇注材料的流动前沿碰到分离元件40上。根据注射点66的定位，端侧的接合缝64的位置可以附加地被移动。在该示意性的视图中可明显看出，通过在端侧突出超过转子10的分离元件40的形状和位置可分别形成包围各个转子齿或这些转子齿的槽腔室部段29。

图4示出沿旋转轴线R观察的转子10的示意图，该转子包括多个转子齿或者极齿30以及设置在所述转子齿或者极齿之间的槽20。分离元件40周向地设置在槽20中，使得形成沿旋转轴线R延伸的槽腔室26。尤其要强调的是，分离元件40直接或非间接地设置在槽底22上或固定在槽底上。因此，确保在沿旋转轴线R延伸的槽腔室26中的完全分离。

图5示意性地在其左半侧图中示出具有两个转子齿30的转子以及设置在这两个转子齿之间的基本上楔形的分离元件40的部分。在该实施形式中也示出线或者绕组32。分离元件40的楔形形状向外封闭槽20。与此相对地，在右半侧图中示出大致T形的分离元件40，该分离元件包括单独的盖元件42。包括盖元件42的分离元件40可以一件式地或集成地构造，或也可以分开地、尤其是两件式地构造。根据一种实施形式，也事后才设置盖元件42，其中，该盖元件为此例如形锁合地与分离元件40连接。附图标记24表示槽壁，而附图标记22表示槽底。回到左半侧图还要参考转子齿30的对称线S，其中，相对于该对称线(虚线地)勾画出注射点66。根据实施形式，注射点也可以相对于对称线S错开地定位，由此可以调节注塑包封或包封以及因此也可以调节接合缝的形状和位置。注射点66也可以在径向方向上移动。优选地，设置多个注射点66，例如参照图7清楚地示出的那样。

图6以透视图示出转子10，该转子包括转子叠片组12以及与其邻接的绕线头区域14。在端侧在转子叠片组12上分别设置有端面板或星形板16，所述端面板或星形板使线或绕组转向并且尤其是通过其形状附加地固定这些线或绕组。为了附加的稳定性和固定，例如借助压配合可以将支承环设置在星形板或端面板16上，然而这里未示出支承环。所述支承环同样可以在径向方向上支承分离元件。图6尤其是应当阐述绕线头区域14的形状和位置，分离元件可以伸入到该绕线头区域中。

图7示出端侧元件50的两个视图，其中，在右半侧图中示出剖面图，参见左半侧图中的剖切线。尤其是在左半侧图中可以看到多个接片52，其中，这些接片适宜地这样成形，使得它们与分离元件(如其例如在图4的转子中所示)配合作用或继续引导这些分离元件。一个这种端侧元件50或者多个这种端侧元件50在端侧固定在转子端部上，为此尤其是参见图6。通过包括接片52的结构或者内侧的加肋部，可以说形成端侧的腔室28，所述腔室继续引导轴向的槽腔室，由此可以形成围绕转子齿的槽腔室部段。端侧的槽腔室28径向向外由端侧元件50的圆柱形区段55封闭，径向向内由法兰区域56封闭。端侧区段54向外形成轴向的末端，向内、即朝向转子形成内部密封区域57。此外，端侧元件50包括多个注射点66，多个注射点适宜地设置在端侧区段54中。多个注射点的位置也可以在右半侧图中看出，其中，在该布置结构中尤其是也可以看出端侧元件50的基本结构，端侧元件包括端侧区段54以及圆柱形区段55。在圆柱形区段55上构造有外部密封区域58。法兰区域56从端部区段54朝向所述转子或一个转子的方向延伸，该法兰区域在端侧具有内部密封区域57。结合图6，密封面57和58的作用或者端侧元件50在转子上可能的布置结构是非常清楚并且易于理解的。

附图标记列表

10 转子

12 转子叠片组

14 绕线头区域

16 星形板或端面板

20 (转子)槽

22 槽底

24 槽壁

26 槽腔室

28 端侧的腔室

29 槽腔室部段

30 (转子)齿

32 绕组

40 分离元件

42 盖元件

50 端侧元件

52 接片

54 端侧区段

55 圆柱形区段

56 法兰区域

57 内部密封区域

58 外部密封区域

60 浇注材料

62 流动前沿

64 接合缝

66 注射点

80 注塑模具

R 转子轴线、旋转轴线

S 对称线

Claims (11)

1.用于电机的转子(10)，该转子包括至少一个槽(20)，

其中，所述至少一个槽(20)具有槽底(22)和槽壁(24)，并且

其中，在各槽壁(24)之间设置有分离元件(40)，该分离元件沿所述槽(20)延伸，并且

其中，该分离元件(40)至少局部地设置在所述槽底(22)上，使得沿所述槽(20)形成槽腔室(26)。

2.根据权利要求1所述的转子(10)，其中，所述分离元件(40)将各槽腔室(26)完全分开。

3.根据权利要求1或2所述的转子(10)，其中，所述分离元件(40)形锁合地设置/固定在所述槽底(22)上。

4.根据上述权利要求中任一项所述的转子(10)，其中，所述分离元件(40)在横截面中构造成楔形的。

5.根据上述权利要求中任一项所述的转子(10)，所述转子包括多个转子齿(30)，并且由分离元件(40)构成环绕这些转子齿(30)的槽腔室部段(29)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的转子(10)，其中，一个或多个所述分离元件(40)在端侧突出超过所述转子(10)的转子叠片组(12)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的转子(10)，所述转子包括端侧元件(50)，该端侧元件在端侧已设置或能够设置在所述转子(10)上，并且所述端侧元件(50)成形为，使得所述端侧元件延续所述分离元件(40)的几何结构。

8.根据上述权利要求中任一项所述的转子(10)，所述转子具有浇注材料(60)，并且所述浇注材料(60)通过轴向地给所述转子(10)注射来施加。

9.用于制造转子的方法，该方法包括以下步骤：

——将根据上述权利要求中任一项所述的转子(10)设置在注塑模具(80)中；

——利用浇注材料(60)轴向地注塑包封所述转子(10)或给所述转子注射。

10.根据权利要求9所述的方法，该方法包括以下步骤：

——设置多个注射点(66)；

——将这些注射点(66)周向地定位在两个分离元件(40)之间。

11.根据权利要求10所述的方法，该方法包括以下步骤：

——相对于转子齿(30)的对称线(S)错开地定位至少一个注射点(66)。

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