CN112106278A - 用于同步电机的绕线转子的笼 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于绕线转子的笼(20)，该笼包括旨在彼此刚性连接的第一部分(201)和第二部分(202)，每个部分(201，202)包括端部环(21)、以及平行于该端部环(21)的旋转轴线(X)从所述端部环(21)延伸的多个周向杆(22，23)，每个杆(22，23)具有主要部分(32)和端部部分(31)，并且对于所述第一部分(201)的每个杆(22)，所述杆(22)的端部部分(31)被成形为当两个部分(201，202)各自安装在转子(1)的主体(10)的纵向端部时，所述杆的端部部分能够刚性连接到第二部分(202)的至少一个互补杆(23)的端部部分(31)，使得所述两个互补杆(22，23)刚性地连接以形成槽楔(24)，该槽楔在该笼(20)的两个部分(201，202)的两个端部环(21，22)之间延伸。
Description
技术领域
本发明涉及一种同步电机的转子。
背景技术
在同步电机(已知英文名称为电励磁同步电机，缩写为EESM)领域中，存在两种已知类型的转子：铁磁转子和绕线转子。
绕线转子在可控性和性能方面具有重要品质。
然而，绕线转子制造相对复杂并且涉及大量部件。
特别地，专利FR 3043509 A1是已知的，该专利描述了一种用于冷却绕线转子的系统。在此文献中，绕线转子包括转子主体、用于将绕组保持在引出线的区域中的两个环、用于对环进行保持的拉杆、以及用于对接纳绕组的凹口进行封闭的槽楔。
然而，组装这种绕线转子结构所花费的时间相对较长，并且工业化相对困难。
因此，需要一种更易于制造且更易于工业化的绕线转子结构。
发明内容
提出了一种用于绕线转子的笼，所述绕线转子包括具有交替的齿和凹口的主体，所述凹口被设计成接纳转子绕组的一部分，所述笼适于围绕该绕线转子的主体安装。
所述笼包括被设计成固定到彼此的第一部分和第二部分，每个部分包括端部环、以及平行于该端部环的旋转轴线从所述端部环延伸的多个周向杆，每个杆具有主要部分和端部部分，并且对于所述第一部分的每个杆，所述杆的端部部分被成形为当安装该两个部分时所述杆的端部部分能够固定到该第二部分的至少一个互补杆的端部部分，其方式为使得所述两个固定的互补杆形成槽楔，该两个部分中的每个部分在该转子的主体的纵向端部，该槽楔在该笼的两个部分的两个端部环之间延伸。
因此，可以获得由两个部分形成的笼，该笼相对简单地组装在转子上，并且使得可以同时通过保持环来确保保持端部绕组，通过每个部分的固定杆获得保持端部绕组和槽楔的拉杆功能。
因此，可以获得相对简单、坚固、生产成本低并且安装相对快速的转子组件。
有利地并且以非限制性的方式，固定到彼此的所述相关杆在它们相应的端部部分处被焊接。因此，可以以相对坚固的方式并且生产成本相对较低地获得杆彼此之间的紧固。
有利地并且以非限制性的方式，该第一部分的每个杆可以固定到该第二部分的杆中的任何一个杆。因此可以实现甚至更快的安装，因为一个部分相对于另一部分的角度位置在安装方面是不重要的。
有利地并且以非限制性的方式，这些杆的每个主要部分具有基本上呈等腰三角形形式的截面，该等腰三角形的基部具有基本上凹入的弯曲形式，并且该等腰三角形的高度相对于相关端部环在大致径向方向上延伸。因此，在固定两个部分的杆之后，可以获得相对坚固且可靠形式的槽楔(也形成拉杆)。
有利地并且以非限制性的方式，至少两个互补杆各自具有相对于该主要部分具有减小的厚度的端部部分，并且该端部部分具有带有矩形基部的基本上直棱柱的形式，该端部部分的基面在所述主要部分的延伸部上延伸，而另一基面具有凸耳形式。因此，端部部分具有实现起来相对简单的形式。此外，端部部分的这种特定形式使得可以将由同一个模具获得的两个笼部分相关联，因为将两个部分彼此相对放置允许这两个部分的杆的端部部分的接合。
有利地并且以非限制性的方式，所述互补杆的端部部分被成形为允许所述相应凸耳接触地放置并且使所述相应凸耳接触地固定。因此，将杆固定(例如焊接)在凸耳上使得可以确保在固定操作时将绕组保持一定距离，这可以防止例如通过过度加热或意外机械破坏而意外损坏绕组。
有利地并且以非限制性的方式，每个部分由铝合金制成，并且所述部段以具有表面电绝缘的方式进行处理。因此，可以获得槽楔，这些槽楔还使得可以省却通常安装在槽楔与绕组之间的常规电绝缘纸。换言之，如此处理的杆一旦被固定就使得可以实现拉杆、槽楔和电绝缘的功能。
有利地并且以非限制性的方式，该表面绝缘处理包括硬质阳极氧化操作。这种处理尤其使得可以使这些部分的形成槽楔的杆电绝缘和隔热。
本发明还涉及一种转子组件，所述转子组件包括如前所述的绕线转子和笼。
本发明还涉及一种电机，所述电机包括定子和如前所述的转子组件。
附图说明
在参照附图阅读通过指示而非限制性方式给出的本发明的具体实施例的以下描述时，本发明的其他具体特征和优点将会变得明显，在附图中：
-图1是已知的现有技术的转子主体的示意图；
-图2是根据本发明一个实施例的笼的透视图；
-图3是根据图2的实施例的笼部分的示意图；
-图4是根据图2的实施例的两个笼部分的两个杆的两个端部部分之间的接合的细节的视图；并且
-图5是根据图2的实施例的笼的截面视图。
具体实施方式
电机(在这种情况下是同步电机)包括转子组件，该转子组件包括绕线转子1和围绕转子安装的笼20，该转子组件安装在定子(未示出)中。
绕线转子1具有在“纵向”方向X上延伸的旋转轴线，该方向在XYZ三面体上表示。
转子1通过传动轴(未示出)在长度X的方向上行进。
参照图1，转子由主体10(该主体由磁性材料制成)形成，该转子在英语中被称为堆叠体(stack)，该堆叠体也可以被认为是转子的芯。此堆叠体通常由金属片的层进行堆叠组成。
堆叠体1限定了周向交替的齿11和凹口12。
凹口12在两个相邻的齿11之间延伸，并且在两个相邻的齿11之间形成在转子的整个长度X上延伸的切口。
齿11从堆叠体1的中心13径向延伸并且在转子的整个长度上延伸。
每个齿11接纳被设计成产生转子极的纵向绕组。绕组围绕齿11缠绕。
每个绕组在转子的每个纵向端部处限定端部绕组。
端部绕组在转子的每个纵向端部X处突出，并且在每个端部处形成引出线。
参照图2至图5，转子组件包括笼20，该笼被设计成当绕组围绕转子1的齿11安装时，笼围绕转子1进行安装。
笼20由两个分开的部分201、202形成。
这两个部分201、202由金属制成，在此实施例中由铝制成。
在此实施例中，每个部分201、202作为单一部件(例如模制部件)而获得，但是也可以是部件(例如通过焊接)的组装的结果。
每个部分201、202在被安装在转子1上之前被组装。将第一部分201固定到第二部分202仅直接在转子1上进行。
每个部分201、202具有大致圆柱形的总体形式、适于从转子1的纵向端部围绕转子1安装。
每个部分201、202包括端部环21，该端部环被设计成围绕转子1的纵向端部接合，其方式为使得形成用于端部绕组的保持器。
在安装笼20时，第一部分201接合在转子1的第一纵向端部，而第二部分202接合在转子1的第二纵向端部，这两个部分201、202在转子的纵向方向上基本在转子1的中部会合，其方式为使得能够固定到彼此。
因此，这两个端部环21相对于堆叠体1在纵向上彼此相对。
每个部分201、202包括多个杆22、23，这些杆与相关端部环21的旋转轴线平行地延伸并且因此当部分201、202安装在转子1上时这些杆基本上平行于转子1的旋转轴线。
杆22、23以周向方式基本上规则地分布在环上，其方式为使得当对应的部分201、202安装在转子1上时这些杆在转子上纵向地延伸。
杆的周向分布适于使得当对应的部分201、202安装在转子1上时允许杆至少部分地插入转子1的凹口12中。
杆22、23在长度方面的尺寸被设计为其方式使得在围绕转子1安装时，第一部分201的杆22到达并可以固定到第二部分202的杆23。
每个杆22、23具有主要部分32和端部部分31。
第一部分201的每个杆22被设计成在其端部部分31上固定到第二部分202的杆23的端部部分31。
特别地，第一部分201的杆22通过焊接而固定到第二部分202的杆23，但是该固定技术可以例如根据所使用的材料而变化。
每个杆22、23的主要部分32具有基本上等腰三角形形式的截面，该等腰三角形的基部220具有基本上凹入的弯曲形式，并且该等腰三角形的高度相对于相关端部环21在大致径向方向上延伸。
端部部分31的长度在主要部分32的长度的1/8与1/2之间，在这种情况下，长度基本上为主要部分32的1/3。
端部部分31在主要部分32的延伸部中延伸，换言之，二者共享同一个纵向延伸方向X。
端部部分31具有相对于主要部分32减小的厚度。
在这种情况下，端部部分31和主要部分32之间的接合部形成肩部312。
端部部分31具有带有矩形基部的基本上直棱柱的形式，该端部部分的基面221在主要部分的邻近于基部220的一侧的延伸部上延伸，而另一基面222具有凸耳形式。
凸耳形式的另一基面222在此对应于焊接区域222。
因此，第一端部201的第一杆22的基面222被设计成与另一部分202的另一杆23的基面222相接触地放置，其方式为使得允许端部部分31焊接到彼此。
参照图3和图4，形成焊接区域的凸耳222对应于具有小表面面积并且距杆22、23的径向边缘223、224以一定距离纵向延伸的面。这尤其使得可以在保持基本上远离绕组的同时实现焊接，这限制了对绕组的加热和潜在的损坏。
特别地，凸耳222在相关杆22、23的两个径向边缘223、224之间的中间距离处基本上纵向地延伸。
在此实施例中，两个部分201、202基本相同，并且产生端部部分，使得当第一部分201与第二部分202相对放置时、尤其是当它们都围绕转子1安装时，不同的杆22、23的焊接区域222成对地关联地面对并且接触，其方式为使得允许将第一部分201的每个杆22与第二部分202的另一杆23进行焊接。
换言之，两个部分201和202基本上相同(例如源自同一个模具)并且被成形，其方式为使得当部分202相对于另一部分枢转180°以便在转子1的另一端部处接合时，这两个部分201、202形成能够固定的两个互补部分。
第一部分201的所有杆22基本上相同，并且第二部分202的所有杆23基本上相同。
因此，第一部分201的每个杆22可以与第二部分202的杆23中的任一个杆相关联。因此，两个部分201、202可以围绕转子1进行安装，每个杆至少部分地接合在凹口12中，但是在两个部分201、202的角度取向方面没有其他约束。
在此实施例中，进行了将第一部分201的杆22组装到第二部分202的对应杆23的焊接。然而，在替代型式中，可以提供的是，仅焊接杆22中的一些杆，例如以便减少焊接点的数量。
当两个部分201、202焊接到彼此或通过任何其他合适的手段固定时，两个部分201和202的杆22和23形成了在两个保持环21之间延伸的槽楔24的组件。
因此，通过将两个部分201、202围绕转子1固定而形成的笼20使得可以同时确保通过保持环21来保持端部绕组，并且形成的槽楔24使得可以在同时确保将绕组径向保持在凹口中，而且还确保了拉杆在纵向方向上对保持环21进行固定的功能。
此外，两个部分201、202(尤其是两个部分201、202的杆22、23)以电绝缘的方式被处理。
因此，形成的槽楔24能够通过安装在楔和绕组之间的绝缘纸来实现在现有技术中常规执行的电绝缘功能。
为了确保这种绝缘，在此实施例中，铝杆通过硬质阳极氧化工艺进行处理。当这种工艺覆盖部分201和202或至少覆盖部分201、202的杆22、23时，这种工艺还使得可以确保良好的耐磨性和相对良好的隔热和电绝缘。
根据在每个部分201、202上的硬质阳极氧化工艺的一个实施方式，已知50μm的层使得可以获得大约500维氏硬度的层的电阻。
此外，这种表面处理可以适于减小所形成的槽楔24的表面粗糙度，并因此减小槽楔24与所安装的线圈之间的摩擦系数。因此，可以以更简单的方式将形成槽楔24的杆22、23插入凹口中。
然而，本发明不限于此绝缘工艺，而可以采用任何基于表面的电绝缘处理技术或表面电绝缘处理技术。因此，不必安装绝缘纸，这使得可以优化用于安装转子组件的时间。
根据替代型式，其中杆22、23由绝缘材料(例如塑料)制成，则不需要表面绝缘处理。
Claims (9)
1.一种用于绕线转子的笼(20)，所述绕线转子(1)包括具有交替的齿(11)和凹口(12)的主体(10)，所述凹口(12)被设计成接纳转子绕组的一部分，所述笼(20)适于围绕该绕线转子(1)的主体(10)进行安装，其特征在于，所述笼(20)包括被设计成固定到彼此的第一部分(201)和第二部分(202)，每个部分(201，202)包括端部环(21)、以及平行于该端部环(21)的旋转轴线(X)从所述端部环(21)延伸的多个周向杆(22，23)，每个杆(22，23)具有主要部分(32)和端部部分(31)，并且对于所述第一部分(201)的每个杆(22)，所述杆(22)的端部部分(31)被成形为当安装该两个部分(201，202)时所述杆的端部部分能够固定到该第二部分(202)的至少一个互补杆(23)的端部部分(31)，其方式为使得所述两个固定的互补杆(22，23)形成槽楔(24)，该两个部分中的每个部分在该转子(1)的主体(10)的纵向端部处，该槽楔在该笼(20)的两个部分(201，202)的两个端部环(21，22)之间延伸，并且其特征在于，这些杆(22，23)的每个主要部分(32)具有基本上呈等腰三角形形式的截面，该等腰三角形的基部(220)具有基本上凹入的弯曲形式，并且该等腰三角形的高度相对于该相关端部环(21)在大致径向方向上延伸。
2.如权利要求1所述的笼(20)，其特征在于，固定到彼此的所述相关杆(22，23)在它们相应的端部部分(31)处被焊接。
3.如权利要求1或2所述的笼(20)，其特征在于，该第一部分(201)的每个杆能够固定到该第二部分(202)的杆(22)中的任何一个杆。
4.如权利要求1至3中任一项所述的笼(20)，其特征在于，至少两个互补杆(22，23)相对于该主要部分(32)各自具有减小的厚度的端部部分(31)，并且该端部部分具有带有矩形基部的基本上直棱柱的形式，该端部部分的基面在所述主要部分(32)的延伸部上延伸，而另一基面具有凸耳形式。
5.如权利要求4所述的笼(20)，其特征在于，所述互补杆(22，23)的端部部分(31)被成形为允许所述相应凸耳接触地放置并且使所述相应凸耳接触地固定。
6.如权利要求1至5中任一项所述的笼(20)，其特征在于，每个部分(201，202)由铝合金制成，并且其特征在于，所述部段(22)以具有表面电绝缘的方式进行处理。
7.如权利要求6所述的笼(20)，其特征在于，该表面绝缘处理包括硬质阳极氧化操作。
8.一种转子组件，包括如权利要求1至7中任一项所述的绕线转子(1)和笼(20)。
9.一种电机，包括定子和如权利要求8所述的转子组件。
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