CN115485956A - 用于电动机的设置有杆传感器的转子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动机(30)的转子(10)，其包括：主轴(12)，该主轴安装成绕轴线旋转；叠片叠堆(14)，该叠片叠堆同轴安装在主轴(12)上，所述叠片叠堆(14)包括多个内腔(15)；多个永磁体(16)，其容纳在叠片叠堆(14)的内腔(15)内；至少一个法兰(17，19)，其轴向安装在主轴(12)上，所述至少一个法兰(17，19)包括在轴向形成在叠片叠堆(14)中的孔口(20)内轴向延伸的至少一个杆(18)，所述至少一个杆(18)设置有至少一个杆传感器(22)。本发明还涉及包括上述类型的转子(10)的电动机(30)。

Description

用于电动机的设置有杆传感器的转子

技术领域

本发明涉及一种用于电动机的转子。本发明还涉及一种包括此类转子的电动机。

背景技术

通常，当前的电动机包括固定至轴的转子和围绕转子的定子。定子安装在外壳中，该外壳包括用于轴的旋转安装的轴承。转子包括由叠片束或极轮(爪形杆)形成的本体，其通过适当的紧固系统以堆叠的形式保持。转子的本体包括容纳永磁体的内腔。定子包括由形成冠部的叠片束构成的本体，该本体的内表面设置有齿，所述齿以两个两个的方式限定朝向定子本体的内部开口的多个狭槽，并且这些狭槽用于接收相绕组。这些相绕组穿过定子本体的狭槽，并形成从定子本体两侧在突出的绕组头部。例如，相绕组可以由多个U形导体部段组成，两个相邻部段的自由端通过焊接连接在一起。

在转子中，叠片叠堆被轴向夹紧在与轴同轴安装的前法兰和后法兰之间。每个法兰通常具有在垂直于轴的轴线的径向平面中延伸的圆盘形状。每个法兰包括用于同轴安装在轴上的中心孔口和用于接收轴向穿过整个叠片叠堆的紧固螺钉的多个通孔，螺钉通过螺栓固定到法兰。前法兰和后法兰通常由非磁性导热材料形成，例如金属。

由于电动机可能在转子过热的情况下损坏甚至毁坏，因此通常需要为电动机配备能够检测转子内的温度的温度传感器。由于难以将温度传感器安装在转子上，因此这些传感器通常固定在定子上。然而，这个相对远离主热源的位置是不令人满意的，由于其无法提供对转子内主要温度的足够可靠的测量。

发明内容

本发明的目的是提出一种解决上述全部或部分问题的方案：

这个目的可以通过实施用于电动机的转子来实现，该转子包括：

主轴，该主轴围绕轴线可旋转地安装；

叠片叠堆，该叠片叠堆同轴安装在主轴上，所述叠片叠堆包括多个内腔；

多个永磁体，所述多个永磁体容纳在叠片叠堆的内腔中；

至少一个法兰，该至少一个法兰轴向安装在主轴上。

所述至少一个法兰包括在轴向设置在叠片叠堆中的孔口内轴向延伸的至少一个杆，并且所述至少一个杆配备有至少一个杆传感器。

以这种方式配置，本发明的转子将使得可以在转子本身内进行物理参数的测量。因此，这些测量更加可靠，并且使得可以在测量转子的温度的情况下，足够早地检测到所述转子的过热，并且因此限制了由此类过热导致的可能损坏电机的风险。

转子还可以具有以下特征中的一个或更多个，单独或组合考虑。

根据一种实施例，转子包括同轴安装在主轴上并且轴向布置在叠片叠堆的两侧的前法兰和后法兰。

根据一种实施例，前法兰和后法兰中的一者由塑料材料形成，并且所述前法兰和后法兰中的另一者由金属形成，由塑料材料制成的法兰的密度基本上等于由金属制成的法兰的密度。

根据一种实施例，金属法兰由铝形成。

根据一种实施例，孔口为通孔，其被配置为允许螺栓固定所述前法兰和后法兰。

根据一种实施例，所述至少一个法兰包括至少一个法兰传感器，所述法兰传感器为位置传感器、或振动传感器、或任何其他类型的传感器，使得可以实施基准物理量的测量。

根据一种实施例，所述至少一个法兰传感器通过选自包覆成型、粘合、螺纹连接和夹紧的紧固方法固定到至少一个法兰。

根据一种实施例，所述至少一个法兰传感器直接印刷在至少一个法兰上。

根据一种实施例，所述至少一个杆传感器定位在杆上，以便与多个永磁体中的一个永磁体间隔一定距离，从径向计算，该距离包括在0cm和4cm之间，并且更具体地在0cm和2cm之间。

根据一种实施例，所述至少一个杆传感器与至少一个永磁体接触。

根据一种实施例，转子包括至少两个杆，每个杆配备有至少一个杆传感器。

根据一种实施例，转子包括至少两个杆，其中只有一个杆配备有至少一个杆传感器。

根据一种实施例，所述至少一个法兰包括相对于主轴的轴线相对布置的两个杆。

根据一种实施例，所述至少两个杆径向布置在距主轴的轴线基本相等的距离处。

根据第一变型，转子可以包括三个杆，这些杆布置成以便在相对于主轴的轴线径向延伸的截面平面上形成等边三角形。

根据另一个非限制性变型，转子可以包括六个杆，这些杆布置成在相对于主轴的轴线径向延伸的截面平面上形成六边形。

根据一种实施例，所述杆传感器相对于主轴的轴线对称布置。

根据一种实施例，转子包括多个杆传感器，所述多个杆传感器中的每个杆传感器沿主轴的轴向方向具有不同的位置。

根据一种实施例，所述至少一个杆传感器为热测量传感器，尤其是热敏电阻。

根据一种实施例，所述至少一个杆传感器与电子卡电气连接，所述电子卡固定至所述至少一个法兰。

根据一种实施例，电子卡被配置为与外部控制单元通信，例如经由非接触式通信模式，比如Wifi、蓝牙或红外线。

根据一种实施例，电子卡包覆成型到其所固定的法兰上。

根据一种实施例，电子卡直接印刷在其所固定的法兰上。

根据一种实施例，所述至少一个法兰由塑料材料形成。

根据一种实施例，所述至少一个杆传感器通过选自包覆成型、粘合、螺纹连接和夹紧的紧固方法固定到杆。

根据一种实施例，所述至少一个杆传感器直接印刷在杆上。

根据另一方面，本发明涉及一种包括如上文限定的转子的电动机。

附图说明

本发明的其它方面、目的、优点和特征将在阅读下面对其优选实施例的详细描述更好地显现出来，所述优选实施例通过非限制性实施例给出并且参考附图，附图中：

图1是根据本发明的特定实施例的转子的轴向横截面视图。

图2是根据本发明的第一特定实施例的法兰的透视图。

图3是根据本发明的第二特定实施例的法兰的透视图。

图4是根据本发明的第三特定实施例的法兰的透视图。

图5是转子的横截面视图。

图6是结合有图1所示转子的电动机的轴向横截面视图。

具体实施方式

在附图和说明书的其余部分中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。此外，不同的元件未按比例示出，以便有利于附图的清晰性。此外，不同的实施例和变型并不相互排斥，并且可以彼此组合。

如图1所示，本发明涉及一种用于电动机30的转子10，该转子包括绕轴线旋转安装的主轴12。

转子10包括由叠片叠堆14形成的本体，例如，该叠片叠堆由铁磁材料，尤其是钢形成。叠片叠堆14同轴地安装在主轴12上。叠片叠堆14由轴向堆叠的叠片形成，其在垂直于主轴12的轴线的径向平面中延伸。例如，主轴12可以通过力装配在叠片叠堆14的中心开口内，以便将转子10的本体与主轴12旋转结合。

叠片叠堆14包括多个内腔15，多个永磁体16容纳在这些内腔中。

轴向形成在叠片叠堆14中的多个通孔20允许螺钉24或杆18的通过。

螺钉24的第一端可以支承抵靠轴向安装在主轴12的一端上的前法兰17的外表面，而螺钉24的另一端可以支承抵靠轴向安装在主轴12的另一端上的后法兰19的外表面。因此，叠片叠堆14轴向夹紧在前法兰17和后法兰19之间。这些法兰17、19使得能够确保转子10的平衡，同时允许永磁体16在其内腔15内的良好维护。可以通过在这些法兰17、19上添加或移除材料来实现平衡。材料的移除可以通过机械加工来进行，而材料的添加可以通过在为此目的而设置的开口中植入元件并沿法兰17、19的周向分布这些元件来进行。

图1至图4示出了不同的实施例，对于这些实施例，孔口20也被配置为允许至少一个杆18的通过。所述杆18包括在前法兰17或后法兰19中的一个上，并且被配置为在孔口20内轴向延伸。所述孔口20可以通过前法兰17或后法兰19中的一个中的开口延伸。每个杆18可以装配有至少一个杆传感器22。

根据该实施例，前法兰17和后法兰19中的一个由塑料材料形成，并且所述前法兰17和后法兰19中的另一个由金属(例如铝)形成。

为了允许转子10的良好平衡，塑料法兰的密度将基本上等于金属法兰的密度。

根据未示出的实施例，杆传感器22与电子卡电气连接。所述电子卡固定到所述至少一个法兰17、19。电子卡可以被配置为与外部控制单元通信，例如经由非接触式通信模式，比如Wifi、蓝牙或红外线。

参考图2至图4，示出了转子10的端部法兰17或19中的一个。该法兰17或19具有在垂直于主轴12的轴线的径向平面中延伸的圆盘形状。法兰17、19包括用于同轴安装在轴12上的中心孔口21和多个固定孔20，该固定孔20用于接收轴向穿过叠片叠堆14的通孔的螺钉24。

法兰17、19中的至少一个包括至少一个杆18。至少一个杆传感器22定位在该杆18上，从而以径向计算与多个永磁体16中的一个永磁体16间隔0cm至4cm之间的距离，更具体地，在0cm至2cm之间。因此，所述至少一个杆传感器22可以与至少一个永磁体16接触。

如图2至图4所示，前法兰17或后法兰19中的一个或两个包括至少一个法兰传感器26。法兰传感器26尤其可以是位置或振动传感器，或者用于测量物理数据的任何其他类型的传感器。

为了便于将电子卡或法兰传感器26固定在法兰17或19上，通过模制塑料材料来形成法兰17或19是有利的。因此，电子卡和/或法兰传感器26可以用构成法兰17或19的材料包覆成型。

在本发明的其他实施例中，电子卡或法兰传感器26也可以通过粘合、螺纹连接或夹紧固定在法兰17或19上，或者直接印刷在法兰17或19上。

此外，杆传感器22也可以通过粘合或夹紧固定在杆18上，或者直接印刷在杆18上。

图2示出了一种配置，其中，转子10包括相对于主轴12的轴线相对布置的两个杆18，并且每个杆配备有杆传感器22。根据这种构造，两个杆18径向布置在距主轴12的轴线基本相等的距离处。每个杆传感器22尤其可以是热测量传感器，比如热敏电阻。

图3示出了另一种变型，其中，转子10包括三个杆18，这些杆布置成在相对于主轴12的轴线径向延伸的截面平面上形成等边三角形。

图4以非限制性的方式示出了另一种变型。其中，转子10包括六个杆18，这些杆布置成在相对于主轴12的轴线径向延伸的截面平面上形成六边形。

通常，优选地，杆传感器22布置在相同正交平面中，并且相对于主轴12的轴线对称，以避免法兰17、19的不平衡。

根据未示出的变型，转子10可以包括多个杆18，这些杆包括多个杆传感器22，所述多个杆传感器22中的每个杆传感器22沿主轴12的方向轴线具有不同的位置。

因此，上文描述的布置允许转子10在转子10本身内进行物理参数的测量。因此，这些测量将更加可靠，并且在测量转子10的温度的情况下，将使得能够足够早地检测到所述转子10的过热，并且因此限制由此类过热导致可能损坏电动机30的风险。

此外，上述的设置允许通过控制软件来更好地控制电机，以便永久地具有该电动机30的最佳性能而不降低其性能。事实上，不再需要保持安全系数，因为温度测量是直接在转子10上进行的，而不是在其外周进行。

如图5所示，该图是转子10沿垂直于主轴12的轴线的截面平面的横截面视图，其中，内腔15相对于主轴12的轴线沿径向方向延伸并且轴向贯穿。内腔具有大致三角形截面并且围绕主轴12的轴线均匀分布。两个直接相邻的内腔15由叠片叠堆14的径向区段23分隔开，使得当沿着转子10的周向时，转子的本体由内腔15和区段23的交替组成。每个内腔15容纳由铁氧体制成的单个永磁体16。永磁体16正交地磁化，也就是说，在正交方向上彼此相邻的每个永磁体16的两个端面25、27被磁化，以便能够在相对于主轴12的轴线正交的方向上产生磁通量。在这些端面25、27中，有必要区分与永磁体16的北极(在图5中由字母N表示)相对应的面27和与永磁体16的南极(在图5中由字母S表示)相对应的面25。位于两个连续的内腔15中的永磁体16具有交替极性。如此布置，永磁体16在叠片叠堆14中产生径向定向并指向转子的本体的外周的磁通量。

参考图6，本发明还涉及一种电动机30，该电动机包括上述其中一种类型的转子10。该电动机30尤其包括由两部分组成的外壳，该外壳容纳可旋转地固定在主轴12上的转子10和与主轴12同轴地围绕转子10的环形定子36。外壳尤其包括通过螺栓相互连接的前轴承32和后轴承34。轴承32、34为中空形状，并且每个在中心相应地承载滚珠轴承33和35以用于可旋转地安装主轴12。

如图6所示，髻件37从定子本体36的两侧轴向突出并且容纳在将定子36与相应的轴承32、34分隔开的中间空间中。

Claims (16)

1.一种用于电动机(30)的转子(10)，所述转子包括：

主轴(12)，所述主轴围绕轴线可旋转地安装；

叠片叠堆(14)，所述叠片叠堆同轴地安装在所述主轴(12)上，所述叠片叠堆(14)包括多个内腔(15)；

多个永磁体(16)，所述多个永磁体容纳在所述叠片叠堆(14)的内腔(15)内；

至少一个法兰(17，19)，所述至少一个法兰轴向安装在所述主轴(12)上，所述至少一个法兰(17，19)包括在轴向形成在所述叠片叠堆(14)中的孔口(20)内轴向延伸的至少一个杆(18)，所述至少一个杆(18)配备有至少一个杆传感器(22)。

2.根据权利要求1所述的转子(10)，所述转子包括前法兰(17)和后法兰(19)，所述前法兰和后法兰同轴地安装在所述主轴(12)上并且轴向布置在所述叠片叠堆(14)的两侧。

3.根据权利要求2所述的转子(10)，其中，所述前法兰(17)和后法兰(19)中的一个由塑料材料形成，并且所述前法兰(17)和后法兰(19)中的另一个由金属形成，塑料法兰的密度基本上等于金属法兰的密度。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的转子(10)，其中，所述至少一个杆传感器(22)定位在所述杆(18)上，以便在径向上与所述多个永磁体(16)中的永磁体(16)间隔一定距离，所述距离包括在0cm和4cm之间，并且更具体地在0cm和2cm之间。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的转子(10)，所述转子包括至少两个杆(18)，所述两个杆(18)中的一个和/或另一个配备有至少一个杆传感器(22)。

6.根据权利要求5所述的转子(10)，其中，所述杆传感器(22)相对于主轴(12)的轴线对称地布置在同一正交平面上。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的转子(10)，所述转子包括多个杆传感器(22)，所述多个杆传感器(22)中的每个杆传感器(22)沿所述主轴(12)的轴向方向具有不同的位置。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的转子(10)，其中，所述至少一个杆传感器(22)为热测量传感器，尤其是热敏电阻。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的转子(10)，其中，所述至少一个法兰(17，19)包括至少一个法兰传感器(26)，所述法兰传感器(26)为位置传感器、或振动传感器、或使得能够测量物理数据的任何其他类型的传感器。

10.根据权利要求9所述的转子(10)，其中，所述至少一个法兰传感器(26)通过选自包覆成型、粘合和夹紧的紧固方法固定到至少一个法兰(17，19)。

11.根据权利要求9所述的转子(10)，其中，所述至少一个法兰传感器(26)直接印刷在至少一个法兰(17，19)上。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的转子(10)，其中，所述至少一个杆传感器(22)与电子卡电气连接，所述电子卡固定至所述至少一个法兰(17，19)。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的转子(10)，其中，所述至少一个法兰(17，19)由塑料材料形成。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的转子(10)，其中，所述至少一个杆传感器(22)通过选自包覆成型、粘合、夹紧或螺纹连接的紧固方法固定至所述杆(18)。

15.根据权利要求1至13中的任一项所述的转子(10)，其中，所述至少一个杆传感器(22)直接印刷在至少一个杆(18)上。

16.一种电动机(30)，其包括根据权利要求1至15中的任一项所述的转子(10)。

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