CN111799906B - 用于电机的转子 - Google Patents

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Abstract

一种用于电机的转子，该转子具有布置在轴(8)上的、配设有磁体(3)的叠片组，该叠片组包括多个单独的、套装到轴(8)上的、彼此邻接的叠片或者由多个叠片构成的子叠片组(1)，该叠片或子叠片组具有接纳所述轴(8)的中心孔(4)，其中，叠片或子叠片组(1)的至少一部分被以扭转预定的扭转角度(α)的方式套装到轴(8)上，其中，每个叠片或子叠片组(1)具有多个围绕孔(4)的中心(Z)分布地布置的冷却剂穿通部(6)，其中，两个相邻的冷却剂穿通部(6)的角度偏移相当于扭转角度(α)。

Description

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，该转子具有布置在轴上的、配设有磁体的叠片组，该叠片组包括多个单独的、套装到轴上的、彼此邻接的叠片或者由多个叠片构成的子叠片组，该叠片或子叠片组具有用于接纳轴的中心孔，其中，叠片或子叠片组的至少一部分被以扭转预定的扭转角度的方式套装在轴上。
背景技术
电机、尤其是永磁体激励的同步电机通常具有转子，该转子包括：轴；布置在轴上的叠片组，该叠片组带有设置在其上的磁体；和在叠片组的每个端部上的平衡盘或端部盘。叠片组本身或者由被依次套装到轴上的单个叠片构成，或者由多个轴向较短的子叠片组构成，所述多个子叠片组分别由多个独立的单个叠片构成。为了确保尽可能均匀地产生转矩并且进而确保电机的转矩波动性的降低，通常将叠片或子叠片组相对彼此略微扭转地布置在轴上，即被以预先确定的扭转角度错开地套装到轴上。该扭转角度也称为“交错角度/叉排角度(Staffelwinkel)”。
在电机的运行中，转子由于损耗能量而升温，其中，在运行中损耗能量的大部分在该转子中在外周部附近产生。在此，叠片组和在叠片组侧集成的磁体作为损耗源起作用。为了冷却这种转子，已知的是，冷却流体流过轴。然而，从转子的外部区域穿过叠片组和轴毂连接部直至空心轴的被冷却的内表面产生长的散热路径，这是不利的。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种具有改进的冷却方式的转子。
为了实现该目的，在开头所述类型的转子中根据本发明规定，每个叠片或子叠片组具有多个围绕孔的中心分布地布置的冷却剂穿通部，其中，两个相邻的孔的角度偏移/角度偏差相当于扭转角度。
根据本发明，每个叠片或每个子叠片组配设有多个冷却剂穿通部，所述多个冷却剂穿通部围绕孔的中心分布，即在相应规定的半径上形成。所有叠片或子叠片的穿通部形状是相同的，也就是说，叠片或子叠片组的制造可以在一定程度上标准化并且转子的所有叠片通常能被以相同的方式冲压。
根据本发明，现在这样选择两个相邻孔的角度偏移，使得该角度偏移精确地等于扭转角度、即交错角度，叠片或子叠片组被以该交错角度错开地套装到轴上。也就是说，冷却剂穿通部的分度角/等分角度相当于交错角度。
这使得能够以特别有利的方式相应地错开地套装叠片或子叠片组，其中，尽管扭转地套装，冷却剂穿通部仍然彼此对齐，并且以这种方式产生轴向延伸穿过转子的冷却腔，而不会在叠片或子叠片组结构内产生变型。
因为围绕叠片或子叠片组的孔的中心布置有多个冷却剂穿通部，所述多个冷却剂穿通部的穿通部直径能够保持得相对较小，所以能够形成相应大量的轴向延伸穿过转子的冷却通道或空腔，使得基于所述大量的这种单独的通道而在转子内部总共得到大的被冷却的表面，这以短的散热路径形成高的冷却效果，因为如所描述的那样，冷却剂穿通部在叠片侧或子叠片组侧形成，因此与在轴冷却的情况下相比，明显更靠近损耗能量输入的位置以及进而明显更靠近强烈生热的位置。
附加地，相对小的、数量多的空腔不易受到在转子内进行的加速和减速过程的影响，这是因为即使在由加速引起排挤冷却流体时冷却面也不显著地减小。也就是说，即使在动态运行时冷却功率也保持不变。
叠片或子叠片组的每个孔为了实现与轴的不能相对转动的连接而适宜地具有内齿部，孔借助于该内齿部被套装到轴的外齿部上，其中，冷却剂穿通部与内齿部相邻地构造。在此，冷却剂穿通部的角度偏移可以相当于内齿部的角度偏移。因为通过内齿部的分度角并且由此也通过轴侧的外齿部的分度角限定可能的扭转角度或交错角度，所以冷却剂穿通部的角度偏移适宜地符合于内齿部的角度偏移，也就是说，冷却剂穿通部的分布相当于内齿部的分布。
在此，冷却剂穿通部优选地布置在内齿部的两个齿之间的凹谷部的径向延长部中并且朝向孔敞开。根据本发明的这个另选方案，冷却剂穿通部被形成为，使得冷却剂穿通部布置在与两个内齿部的齿之间的凹谷部直接相邻的径向延长部中，其中，这些凹谷部在一定程度上沿径向在孔的内周部上延伸到相应的叠片或子叠片组中。冷却剂穿通部现在被布置成，使得冷却剂穿通部朝向这些凹谷部敞开，因此也就是朝向孔敞开。这是特别有利的，即，随着孔的形成也可以同时形成相应的冷却剂穿通部，也就是说，利用共同的工具形成、通常以冲压方式形成孔和冷却剂穿通部。
对此另选地，也可以将冷却剂穿通部设计为封闭的穿通部，其中，在这种情况下，穿通部不必布置在两个内齿部的齿之间的凹谷部的径向延长部中，而是也可以定位在齿的径向延长部中，或者也可以偏错地布置在其间，只要冷却剂穿通部的分度角相当于内齿部的分度角。
冷却剂穿通部本身优选地被冲压形成，如通常每个叠片也以冲压方法形成的那样。
除了转子本身之外，本发明还涉及一种电机，其包括前述类型的转子。该电机优选地是永磁体激励的同步电机。
附图说明
本发明的其它优点和细节从下面描述的实施例中以及根据附图得出。
附图示出：
图1示出由多个单个的叠片构成的子叠片组的原理图，其具有布置在子叠片组中的、集成的磁体和冷却剂穿通部，
图2示出转子的侧视图，该转子具有四个套装到轴上的、以交错角度错开地布置的子叠片组，
图3示出转子的部分视图，其中示出从轴到具有朝向孔敞开的冷却剂穿通部的叠片或子叠片组的连接区域，和
图4示出与图3对应的视图，其中具有闭合的冷却剂穿通部。
具体实施方式
图1示出通常包括多个单独的、依次布置的叠片的子叠片组1的原理图，所述多个叠片被封装成子叠片组1。在叠片或子叠片组1上构造有多个穿通部2，所述多个穿通部纵向地、即在轴向方向上延伸穿过子叠片组1，并且永磁体3嵌入、例如粘合到所述多个穿通部中。
此外，也设置有孔4，该孔具有内齿部5，利用该内齿部将子叠片组1套装到具有外齿部的轴上。
多个单独的、相对小的冷却剂穿通部6围绕孔4的中心Z分布并且彼此等距地间隔开地构造。所述多个冷却剂穿通部全部位于相同的半径上并且在周向上以限定的角度α彼此间隔开。该角度α精确地等于扭转角度或交错角度，以便能够将两个相邻的叠片组彼此错开地套装到轴上。因为该交错角度通过内齿部5的分布来限定，因此冷却剂穿通部6的分布相当于内齿部5的分布。
即使当子叠片组1被以扭转角度或交错角度α错开地套装到轴上时，沿轴向观察，冷却剂穿通部6的这种根据本发明的布置也导致两个相邻的子叠片组1的冷却剂穿通部6彼此对齐。因为尽管存在子叠片组1的这种角度偏移，但沿轴向观察，冷却剂穿通部6仍然彼此重叠地布置，从而通过彼此连通的冷却剂穿通部形成沿轴向延伸穿过转子的冷却剂通道。由于设置有多个这种小的冷却剂穿通部6，因此在横剖面中形成多个小的冷却剂通道，所述多个冷却剂通道整体上形成相当大的表面，在该相当大的表面上能够实现从生热的转子材料到流经冷却剂通道的冷却流体的热传递。
图2示出根据本发明的转子7的原理图，其中在所示的实施例中，形成叠片组的四个子叠片组1被轴向依次地套装到具有外齿部9的轴8上。通过虚线示出埋入的磁体3，其中，根据磁体3的位置可以看出，子叠片组1被以扭转角度或交错角度α彼此扭转地套装。两个外侧的子叠片组1被布置成分别相对于两个位于内侧的子叠片组扭转角度α，其中，两个位于内侧的子叠片组被以相同的取向套装。
与该扭转角无关，四个子叠片组1的所有冷却剂穿通部6全部轴向地彼此对齐，从而得到多个单独的、轴向延伸穿过转子7的冷却剂通道10，其中，在图2中仅示出两个以虚线表示的这种类型的冷却剂通道10。
图3示出涉及冷却剂穿通部6的布置和构造的第一原理图。示出叠片或子叠片组1与轴8的齿部联接区域的局部。可以看出，内齿部5的齿11啮合到外齿部9的齿12之间，从而产生不能相对转动的齿部啮合。
所有冷却剂穿通部6都布置在内齿部5的、在两个齿11之间形成的凹谷部的径向延长部中。在此，冷却剂穿通部朝向孔4敞开，也就是说，在制造范围内冷却剂穿通部6可以与孔4一起被冲压形成，为此可以使用单一的工具。因此，冷却通道10一方面沿径向观察通过相应的叠片或子叠片组1闭合，另一方面沿径向向内通过轴8的外齿部9的齿12闭合。
图4示出一种另选的设计方案。在该设计方案中，冷却剂穿通部6设计为单独的、封闭的孔，其沿径向比内齿部5更靠近外侧。在所示的示例中，该冷却剂穿通部构造在内齿部5的齿11的径向延长部中，但尽管如此，在此冷却剂穿通部6的分布也相当于内齿部5的分布。在该设计方案中，冷却剂穿通部6以及因此冷却通道10沿径向更靠近外侧，即更靠近最强的损耗功率生成的位置，该位置如所描述的那样位于转子的、集成有磁体3的外侧区域中。
尽管图4示出冷却剂穿通部6在齿11的径向延长部中的构造，但同样也可以考虑的是，冷却剂穿通部6构造在位于两个齿11之间的凹谷部的径向延长部中，或者也构造在齿与凹谷部之间，只要冷却剂穿通部6的分布相当于内齿部5的分布。

Claims (5)

1.一种用于电机的转子，该转子具有布置在轴(8)上的、配设有磁体(3)的叠片组，该叠片组包括多个单独的、套装到轴(8)上的、彼此邻接的叠片或者由多个叠片构成的子叠片组(1)，该叠片或子叠片组具有接纳所述轴(8)的中心孔(4)，其中，叠片或子叠片组(1)的至少一部分被以扭转了预定的扭转角度(α)的方式套装到轴(8)上，
其特征在于，
每个叠片或子叠片组(1)具有多个围绕孔(4)的中心(Z)分布地布置的冷却剂穿通部(6)，其中，两个相邻的冷却剂穿通部(6)的角度偏移相当于扭转角度(α)，
每个孔(4)具有内齿部(5)，孔通过该内齿部被套装到轴(8)的外齿部(9)上，其中，冷却剂穿通部(6)与内齿部(5)相邻地构造，
冷却剂穿通部(6)的角度偏移相当于内齿部(5)的角度偏移。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，冷却剂穿通部(6)布置在位于内齿部(5)的两个齿(11)之间的凹谷部的径向延长部中并且朝向孔(4)敞开。
3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，冷却剂穿通部(6)是闭合的穿通部。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于，冷却剂穿通部(6)被冲压形成。
5.一种电机，其包括根据前述权利要求中任一项所述的转子(7)。
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