CN113812065A - 具有用于流体引导的优化转子叠片几何结构的转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机的转子(1)，该转子包括转子叠置铁芯(2)，转子叠置铁芯具有多个轴向层叠的转子叠片(3)，转子叠片各自布置成关于轴向相邻的转子叠片(3)成预定的旋转角度，并且转子包括转子轴(4)，转子叠片(3)配装在转子轴上，其中，转子轴(4)与形成在转子叠片(3)中的凹槽(6)形成扭矩传递连接(5)，其中，凹槽(6)的旋转角度和宽度彼此匹配，从而形成轴向延伸穿过转子(1)的用于流体引导的管道(10)。

Description

具有用于流体引导的优化转子叠片几何结构的转子

技术领域

本发明涉及用于电机的转子，该转子具有转子叠置铁芯，转子叠置铁芯具有多个轴向层叠的转子叠片，这些转子叠片中的每个转子叠片布置成与轴向相邻的转子叠片成预定的旋转角度，并且转子具有转子轴，转子叠片配装在该转子轴上，其中，转子轴与形成在转子叠片中的凹槽形成扭矩传递连接。

背景技术

根据现有技术已知由叠置铁芯、即所谓的“转子叠层”或“叠层”构成的用于电机的转子。这些叠置铁芯通常通过舌状件与凹槽连接以形状配合的方式或通过压力连接以摩擦配合的方式连接至轴。如果电机布置在油室中，则油/液压介质/流体/冷却剂等可以用来冷却转子。为此，在转子轴中需要油引导件，油通过该油导引部径向穿过转子轴而被输送至转子叠置铁芯或多个转子叠置铁芯。

然而，现有技术总是具有下述缺点：在转子叠片中需要开口或管道以将油沿轴向向外引导。为此，通常在转子铁芯中设置有附加的开口。特别地，如果转子叠片需要扭转并因此必须在转子叠片中形成经由舌状件与凹槽连接而用于传递扭矩的大量凹槽，则凹槽和/或舌状件在每个转子叠片中以不同方式布置，使得通常由于许多偏移的凹槽而无法获得用于油导引部开口的安装空间。

因此，本发明的目的是避免或至少减轻现有技术的缺点。特别地，将提供一种转子，该转子一方面制造简单且廉价，并且该转子以特别简单的方式提供例如冷却剂导引部，该冷却剂导引部轴向地分配冷却剂，冷却剂穿过转子轴。

发明内容

根据本发明，该目的在一种通用类型的装置中实现，其中，凹槽的旋转角度和宽度彼此匹配，使得形成轴向延伸穿过转子的用于流体引导、特别是冷却(油)引导的管道。这意味着，轴向相邻的转子叠片的凹槽布置成至少部分地重叠，使得凹槽轴向连接至彼此。这样做的优点是，转子叠片中的为了扭矩传递而必须设置的凹槽也用作油导引凹槽。因此，有利的是，不需要在叠置铁芯中保持附加的、特别限定的开口。

有利的实施方式在从属权利要求中要求保护，并在下面进行解释。

根据有利的实施方式，在每个转子叠片中可以形成有多个凹槽，凹槽中的至少一个凹槽用于扭矩传递，并且凹槽中的至少另一凹槽用于流体引导。这同时确保了扭矩传递和流体引导。

同样有利的是，转子轴设计为中空轴，在该中空轴中形成有通向凹槽的至少一个径向连续延伸的流体管道。因此，转子轴的内部连接至凹槽，使得冷却剂/流体可以被输送至凹槽并且可以从凹槽被进一步轴向分配。

此外，优选的是，在每个转子叠片中形成有与形成转子叠置铁芯的转子叠片至少一样多的凹槽，其中，根据在转子叠置铁芯中的轴向位置，凹槽中的另外的凹槽形成扭矩传递连接。这使得能够通过选择转子叠片中的特定凹槽以特别简单的方式来实现转子叠片的扭转。换言之，例如，第二凹槽相对于第一转子叠片在轴向方向上的旋转角度与第三凹槽不同，使得第二转子叠片在轴向方向上经由第二凹槽连接至转子轴。

此外，优选的是，不形成扭矩传递连接的凹槽用于流体引导。由于在每个转子叠片中形成有多个凹槽，但凹槽中的仅一个凹槽(利用舌状件与凹槽连接)经由舌状件连接至转子轴，在转子叠置铁芯中用于与其他转子叠片进行扭矩传输的其他凹槽可以在一个转子板上用于冷却剂供应。

根据特别优选的实施方式，旋转角度可以被选择为使得该旋转角度提供转子叠片的扭转。这意味着，旋转角度不同于极角度，转子的各极布置成以该极角度在周向方向上间隔开，特别地，旋转角度与极角度相差扭转角度。因此以特别简单的方式实现了转子的扭转。

在有利的改进方案中，凹槽中的在转子轴与第一转子叠片之间形成扭矩传递连接的一个凹槽可以与凹槽中的在转子轴与同第一转子叠片轴向相邻的转子叠片之间形成扭矩传递连接的另一凹槽组合，上述两个凹槽布置为偏移了旋转角度。因此，实现了上述转子叠片的扭转。

还优选的是，凹槽中的在转子轴与第一转子叠片之间形成扭矩传递连接的一个凹槽布置成相对于凹槽中的在转子轴与同第一转子叠片轴向间隔开的转子叠片之间形成扭矩传递连接的另一凹槽偏移与旋转角度不同的角度。这特别是由于下述事实：旋转角度与极角度不同，使得凹槽不能布置成均匀地分布。特别地，在被分配给轴向方向上的第一转子叠片以用于扭矩传递的凹槽相对于被分配给轴向方向上的最末转子叠片以用于扭矩传输的凹槽旋转了与旋转角度不同的角度。

还有利的是，转子轴通过一个或更多个舌状件与凹槽连接而连接至形成在转子叠片中的用于传递扭矩的凹槽。这也会影响凹槽的布置结构。此外，力分布得到改善。

特别有利的是，转子叠片设计为相同的部件。因此，转子叠片可以用相同的工具、例如用冲压工具来制造。因此可以低成本地地制造该转子。此外，仅需要一种类型的转子叠片这一事实可以防止某种类型的转子叠片例如由于混淆而在组件中丢失。

换言之，本发明涉及一种转子叠置铁芯，该转子叠置铁芯具有在周向方向上以不同间隔布置的多个凹槽。不通过与转子轴进行舌状件与凹槽连接而用于扭矩传递的凹槽布置成被轴向连接，使得这些凹槽可以用于流体引导。对于流体引导，转子轴具有径向通孔，以形成从孔到不用于扭矩传递的凹槽的流体管道。

此外，有利的是，扭矩传递连接由联接元件和形成在转子叠片中的凹槽形成，联接元件与转子叠片分开构造并且联接元件以在旋转方面固定的方式连接至转子轴。换言之，与用于连接转子叠片的典型舌状件与凹槽连接相比，联接元件比如舌状件是单独形成的。因此，代替形成联接元件的突起，必须在转子叠片几何结构上提供凹槽，联接元件接合到该凹槽中。这有利地导致转子叠片的更多设计选择方案，这是因为也可以提供多个凹槽并且仅在组装期间需要选择哪个凹槽连接至联接元件以实现在周向方向上的特定定向。

根据优选实施方式，扭矩传递连接可以设计为舌状件与凹槽连接，其中，联接元件与转子轴分开设计。联接元件优选地例如以平行键的形式设计为舌状件。通过将舌状件设计为单独的部件，转子轴的结构设计不需要改变。此外，可以以特别简单且具成本效益的方式制造单独的舌状件。替代性地，也可以与转子轴一体地形成联接元件。

特别地，优选的是，转子叠片各自布置成相对于轴向相邻的转子叠片旋转预定角度。因此，可以有利地保持转子的扭转，这对噪声特性具有积极影响。根据有利的实施方式，转子叠片相对于彼此旋转恒定的角度。

此外，有利的是，每个转子叠片中形成有多个凹槽，这些凹槽布置成彼此偏移预定角度。这使得可以实现转子的扭转，因为可以根据相对于转子轴的期望偏移并因此相对于另一转子叠片的期望偏移来选择联接元件所插入的凹槽。这允许在安装转子叠片时确定转子叠片的旋转。此外，这使得可以在转子叠置铁芯中的不同位置处使用相同的转子叠片，即转子叠片具有相对于转子轴的不同旋转。换言之，必须在组装过程中选择“正确”的用于扭矩传递连接的凹槽才能实现扭转。

还有利的是，转子具有布置成在周向方向上均匀分布的多个极，预定角度被选择为使得转子的极被扭转。也就是说，预定角度不同于极在在周向方向上所布置的极角度。由此通过叠置转子铁芯的轴向方向实现极的扭转。

还优选的是，多个凹槽中的每个凹槽被分配给转子叠片在转子叠置铁芯中的位置。这意味着，根据各个转子叠片在转子叠置铁芯中的预期位置，不同的凹槽用于与转子轴的连接。换言之，转子叠片中的凹槽中的每个凹槽都准确分配到转子叠置铁芯中的一个位置。

在优选实施方式中，转子叠片中凹槽彼此偏移的预定角度可以是与转子的极之间的角距离对应的极角度或多倍的该极角度和极扭转的扭转角度的总和。因此，凹槽可以在转子叠片的内周上适当地分布成使得凹槽不会彼此重叠。

特别优选的是，转子叠片通过多个扭矩传递连接而连接至转子轴。因此，可以更好地在转子轴与转子铁芯之间传递力。相应地，例如，每个转子叠片的两个凹槽经由两个联接元件连接至转子轴中的两个凹槽。

根据有利的改进方案，多个扭矩传递连接可以布置成在周向方向上均匀分布。因此，动力传递均匀地分布在转子叠片上或均匀地分布在转子轴的圆周上。

换言之，本发明还涉及一种具有叠置铁芯的转子，其中，在叠置铁芯的转子叠片中形成有不同的凹槽，转子包括具有凹槽和舌状件的轴，舌状件用于在转子叠片与转子轴的相应凹槽之间传递扭矩。根据本发明，借助于单独舌状件的典型舌状件与凹槽连接与在叠置铁芯中使用不同地布置的凹槽的组合减少了不同转子叠片的数目，因为相同的转子叠片可以在叠置转子束中多次使用。凹槽布置成使得每个凹槽都保持正确的扭转角度。在组装期间根据叠置铁芯的位置使用不同的凹槽。这确保了叠置铁芯的正确扭转角度。动力经由一个或更多个舌状件比如平行键来传递。

附图说明

下面借助附图解释本发明。在附图中：

图1示出了根据本发明的转子的立体图，

图2示出了转子的前视图，

图3示出了转子的转子叠片的前视图，

图4示出了转子叠片的立体截面图，

图5示出了由五个叠置的转子叠片构成的叠置转子铁芯的俯视图，

图6和图7示出了具有联接元件以及不具有联接元件的转子的转子轴的立体图，

图8示出了图2的放大截面，

图9示出了转子的沿着图8上的线IX-IX截取的截面图，以及

图10示出了转子的沿着图8中的线X-X截取的截面图。

附图本质上仅是示意性的，并仅用于理解本发明。相同的元件设置有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于电机的转子1。转子1具有由沿轴向方向层叠的多个涂覆的转子叠片3构成的叠置转子铁芯2。叠置转子铁芯2、更准确地说是转子1的布置在叠置转子铁芯2中的极具有或进行所谓的扭转或旋转。这意味着，转子叠片3布置成相对于彼此旋转预定旋转角度γ。以此方式，实现了转子1的极的扭转。特别地，转子叠片3各自布置成相对于轴向相邻的转子叠片3旋转了旋转角度γ。特别地，轴向相邻的转子叠片3之间的旋转角度γ是恒定的。

转子1具有转子轴4。转子叠片3配装到转子轴4上、特别是配装到转子轴4的外周上。转子轴4以在旋转方面固定的方式连接至轮状件3。转子轴4通过扭矩传递连接5而连接至形成在转子叠片3中的凹槽6。连接5由与转子叠片3分开形成的联接元件7以及转子叠片3的凹槽6形成。在所示的实施方式中，联接元件7与转子轴4分开形成，但是联接元件替代性地也可以与转子轴4一体地形成，即使这种情况未示出。在所示的实施方式中，联接元件7特别地以平行键的形式设计为舌状件8。舌状件8接合在转子轴4中的凹槽9中以及转子叠片3的凹槽6中，从而通过形状配合以在旋转方面固定的方式将转子叠片3固定在转子轴4上。在所示的实施方式中，连接5因此被设计为舌状件与凹槽连接。在所示的实施方式中，每个转子叠片3经由两个舌状件8连接至转子轴4、特别是连接至转子轴4的凹槽9。然而，转子叠片3也可以经由舌状件或经由多于两个的舌状件连接至转子轴4，即使这种情况未示出。

转子叠片3的凹槽6布置在转子叠片3的径向内周上。凹槽6沿轴向方向连续地延伸穿过相应的转子叠片3。凹槽6具有大致矩形的横截面。凹槽6各自具有相同的横截面，其对应于联接元件6的部分横截面和/或转子轴4中的凹槽9的横截面。

图2示出转子1的前视图。在转子叠片3中，多个凹槽6、在所示实施方式中十个凹槽6布置成分布在内周上。凹槽6的布置结构、高度和/或特别是宽度与旋转角度γ匹配，使得凹槽6形成沿轴向方向连续地延伸穿过转子铁芯2的管道10。管道10例如可以用于转子1的冷却剂引导。在凹槽6之中，至少一个扭矩凹槽11用于传递扭矩，并且至少另一冷却剂凹槽12用于冷却剂引导。

在图2的前视图中可以清楚地看到叠置转子铁芯2的旋转。在转子叠片3中设置有用于转子1的极的极凹部13。极凹部13在转子叠片3中布置成均匀地分布在圆周上。这意味着，转子叠片3的极凹部13布置成按恒定的角度间隔以极角度β间隔开。因此，极角度β对应于360°除以转子1的极的数目，在所示实施方式中极角度为36°。转子叠片3的极凹部13布置成相对于轴向相邻的转子叠片3的极凹部13旋转了扭转角度α。该扭转角度α和由此产生的转子叠片3的偏移可以于图2中在极凹部13上(或在转子叠片3中的其他凹部上)看到。

转子叠置铁芯2的每个转子叠片3具有与转子叠置铁芯2具有的转子叠片3至少一样多的凹槽6。凹槽6布置成使得转子叠片3的预定旋转角度α由这些凹槽保持。在这种情况下，根据转子叠片3在转子叠置铁芯中的位置，针对转子叠置铁芯2的每个转子叠片3使用不同的凹槽6，相应的转子叠片3经由该凹槽连接至转子轴4。在所示的实施方式中，叠置转子铁芯2由五个叠置的转子叠片3形成。然而，叠置转子铁芯2也可以具有少于五个或多于五个的叠置的转子叠片3，即使这种情况未示出。因此，每个转子叠片3具有至少五个凹槽6。

参照图3和图4描述了凹槽6的布置结构，其中，示出了单个转子叠片3。转子叠片3具有凹槽6中的第一凹槽14、第二凹槽15、第三凹槽16、第四凹槽17和第五凹槽18。根据转子叠片3在转子叠置铁芯2中布置的位置，第一凹槽14、第二凹槽15、第三凹槽16、第四凹槽17或第五凹槽18用作扭矩凹槽11，转子叠片3经由扭矩凹槽以扭矩传递的方式连接至转子轴4。例如，第一凹槽14作为扭矩凹槽11用于第一转子叠片3，第一转子叠片形成转子叠置铁芯2的轴向端面，第二凹槽15作为扭矩凹槽11用于与第一转子叠片3轴向相邻的第二转子叠片3，第三凹槽16作为扭矩凹槽11用于与第二转子叠片3轴向相邻的第三转子叠片3等。

在这种情况下，第一凹槽14、第二凹槽15、第三凹槽16、第四凹槽17和第五凹槽18形成在每个转子叠片3中，使得建立了位置并且与转子叠置铁芯2中的位置相对应的位置仅在组装期间当扭矩凹槽11连接至舌状件7时确定。其余凹槽6用作冷却剂凹槽12。

为了实现转子1的极的扭转，凹槽6的布置结构与扭转角度α相匹配。特别地，凹槽6之间的角距离、特别是第一凹槽14与第二凹槽15之间或者第二凹槽15与第三凹槽16之间或者第三凹槽16与第四凹槽17之间的角距离等对应于旋转角度γ。旋转角度γ对应于扭转角度α和极角度β的总和或者对应于扭转角度α和多倍的极角度β的总和。换言之，作为扭矩凹槽11用于轴向相邻的转子叠片3的凹槽6例如第一凹槽14和第二凹槽15布置成使得轴向相邻的转子叠片3的两个极偏移扭转角度α。由于各极以规则的角度间隔即以极角度β的间距布置，因此作为扭矩凹槽11用于轴向相邻的转子叠片3的凹槽6彼此偏移扭转角度α和任意倍的极角度β。因此，第三凹槽16相对于第一凹槽14偏移两倍的扭转角α和任意倍的极角β。

在所示的实施方式中，作为扭矩凹槽11设置成用于轴向相邻的转子叠片3的凹槽6之间的距离、即旋转角度γ是相同的。特别地，旋转角度γ对应于扭转角度α和极角度β的总和。即，第一凹槽14与第三凹槽16之间的距离为2γ。这也意味着，第一凹槽14与第四凹槽17之间的距离为3γ。即，第一凹槽14与第五凹槽18之间的距离为4γ。

由于在转子1的所示实施方式中设置了两个舌状件8以形成扭矩传递连接5，因此转子叠片具有两个第一凹槽14、两个第二凹槽15、两个第三凹槽16、两个第四凹槽17和两个第五凹槽18，其中，第一凹槽14、第二凹槽15、第三凹槽16、第四凹槽17和/或第五凹槽18均在周向方向上相对。由于凹槽6除了偏移了极角度β之外还偏移了扭转角度α，因此第五凹槽18与第一凹槽14之间的角度δ的间距不同于其他周向相邻的凹槽6之间的扭转角度γ的间距。

因此，轴向相邻的转子叠片3的所有凹槽6可以布置成完全一致。凹槽6、特别是凹槽6的宽度与旋转角度γ相匹配(并因此与扭转角度α和极角度β相匹配)并且因此与凹槽6的布置结构相匹配，使得通过冷却剂凹槽12形成的管道10形成为是轴向连续的。这意味着冷却剂凹槽12的横截面至少部分重叠。

图5示出了从上方观察的叠置转子铁芯2的视图，其中可以看出，各个叠置的转子叠片3布置成相对于彼此发生旋转。转子叠片3相对于彼此旋转相同的旋转角度γ，在从上方观察时，该旋转角度由于转子叠片3的曲率而看起来不同。

图6和图7示出了具有舌状件8(参见图6)以及没有插入的舌状件8(参见图8)的转子轴4的立体图。转子轴4设计为中空轴19。具有恒定深度的凹槽9形成在转子轴4的外周上。在所示的实施方式中，转子轴4具有布置成彼此相反的两个凹槽9。凹槽9在轴向方向上比舌状件8延伸得更长。凹槽9向转子轴4的轴向端面敞开。因此，舌状件8可以沿轴向方向被推入。舌状件8具有比叠置的转子铁芯2更大的轴向范围。

转子轴4具有沿径向方向延伸并且将转子轴4的内周连接至转子轴4的外周的至少一个管道20。管道19用于引导冷却剂。在所示的实施方式中，形成有多个管道20。管道20布置成使得管道在转子叠片3安装在转子轴4上时通向凹槽6、特别是通向冷却剂凹槽12。因此，冷却剂可以从转子轴4的内部通过管道20被引导到冷却剂凹槽12中直至转子叠片3。

图9和图10分别示出了转子1的沿着图8中的线IX-IX和图8中的线X-X截取的立体截面图。图9和图10中的虚线指示从转子轴4的内部通过管道10的冷却剂流21。在图9中可以看出，第二凹槽15、第三凹槽16、第四凹槽17和第五凹槽18完全重叠，并且在第五凹槽18与第一凹槽14之间形成偏移。因此，第一凹槽14和第五凹槽18仅部分重叠。通过所有凹槽6之间的部分重叠形成了连续的轴向管道10。在图10中可以看出，第四凹槽17和第五凹槽18完全重叠，在第五凹槽18与第一凹槽14之间形成偏移，并且第一凹槽14、第二凹槽15和第三凹槽16完全重叠。因此，第一凹槽14和第五凹槽18仅部分重叠。通过所有凹槽6之间的部分重叠形成了连续的轴向管道10。根据冷却剂凹槽12中的哪一个冷却剂凹槽被切开，偏移位于转子铁芯2中的不同点处。在扭矩凹槽11中，所有凹槽6在轴向方向上完全重叠。

附图标记说明

1 转子

2 转子叠置铁芯

3 转子叠片

4 转子轴

5 连接

6 凹槽

7 联接元件

8 舌状件

9 凹槽

10 管道

11 扭矩凹槽

12 冷却剂凹槽

13 极凹部

14 第一凹槽

15 第二凹槽

16 第三凹槽

17 第四凹槽

18 第五凹槽

19 中空轴

20 管道

21 冷却剂流

α 扭转角度

β 极角度

γ 旋转角度

δ 角度。

Claims (10)

1.一种用于电机的转子(1)，所述转子具有转子叠置铁芯(2)，所述转子叠置铁芯具有多个轴向层叠的转子叠片(3)，所述转子叠片各自布置成与轴向相邻的转子叠片(3)成预定的旋转角度，并且所述转子具有转子轴(4)，所述转子叠片(3)配装在所述转子轴上，其中，所述转子轴(4)与形成在所述转子叠片(3)中的凹槽(6)形成扭矩传递连接(5)，其特征在于，所述凹槽(6)的旋转角度和宽度彼此匹配，从而形成轴向延伸穿过所述转子(1)的用于流体引导的管道(10)。

2.根据权利要求1所述的转子(1)，其特征在于，在每个转子叠片(3)中形成有多个凹槽(6)，其中，所述凹槽(6、11)中的至少一个凹槽用于扭矩传递，并且所述凹槽(6、12)中的至少另一凹槽用于流体引导。

3.根据权利要求1或2所述的转子(1)，其特征在于，所述转子轴(4)设计为中空轴(19)，在所述中空轴中形成有至少一个径向连续延伸的流体管道(20)，所述流体管道通向所述凹槽(6、12)。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的转子(1)，其特征在于，每个转子叠片(3)中形成的凹槽(6)与形成转子叠置铁芯(2)的所述转子叠片(3)至少一样多，其中，根据在所述转子叠置铁芯(2)中的轴向位置，所述凹槽(6)中的另外的凹槽形成扭矩传递连接(5)。

5.根据权利要求4所述的转子(1)，其特征在于，不形成所述扭矩传递连接(5)的所述凹槽(6)用于流体引导。

6.根据权利要求1至5中的一项所述的转子(1)，其特征在于，所述旋转角度被选择为使得所述旋转角度提供所述转子叠片(3)的扭转。

7.根据权利要求1至6中的一项所述的转子(1)，其特征在于，所述凹槽(6)中的在所述转子轴(4)与第一转子叠片(3)之间形成所述扭矩传递连接(5)的一个凹槽布置成相对于所述凹槽(6)中的在所述转子轴(4)与同所述第一转子叠片(3)轴向相邻地形成的转子叠片(3)之间形成所述扭矩传递连接(5)的另一凹槽偏移所述旋转角度。

8.根据权利要求1至7中的一项所述的转子(1)，其特征在于，所述凹槽(6)中的在所述转子轴(4)与第一转子叠片(3)之间形成所述扭矩传递连接(5)的一个凹槽布置成相对于所述凹槽(6)中的在所述转子轴(4)与同所述第一转子叠片(3)轴向间隔开的转子叠片(3)之间形成所述扭矩传递连接(5)的另一凹槽偏移与所述旋转角度不同的角度。

9.根据权利要求1至8中的一项所述的转子(1)，其特征在于，所述转子轴(4)通过一个或更多个舌状件与凹槽连接而连接至形成在所述转子叠片(3)中的用于扭矩传递的所述凹槽(6)。

10.根据权利要求1至9中的一项所述的转子(1)，其特征在于，所述转子叠片(3)设计为相同的部件。

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