CN116231913A - 具有支撑装置的转子、有转子的电机和具有电机的机动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机(100)的转子(10)，所述转子包括具有至少两个极(22、24、26、28)的转子基体(20)，在所述至少两个极之间沿转子(10)的周向方向(U)设置有至少一个极间隙(32、34、36、38)，并且所述转子包括不可相对转动地与所述转子基体(20)联接的转子轴(50)。所述转子(10)包括支撑装置(60)，所述支撑装置具有盖体(70)，该盖体构成为用于至少局部遮盖转子基体(20)的端面(21)。此外，所述支撑装置(60)具有不同于盖体(70)的环体(90)，所述环体一方面在转子(10)的径向延伸方向(R)上张紧靠到转子基体(20)上并且另一方面在转子(10)的径向延伸方向(R)上张紧靠到盖体(70)上。

Description

具有支撑装置的转子、有转子的电机和具有电机的机动车

技术领域

本发明涉及一种用于电机的转子，该转子包括具有至少两个极的转子基体，在所述至少两个极之间沿转子的周向方向设置有至少一个极间隙，并且所述转子包括与转子基体不可相对转动地联接的转子轴。本发明的其他方面涉及一种具有这种转子的电机和一种具有电机的机动车。

背景技术

为了改善电动机的最大功率和连续工作能力，由现有技术可已知不同的方案。例如，所谓的PSM机器的连续功率可以通过借助流体(特别是冷却剂)冷却其转子来提高。通常，在这里用流体流过相应转子的转子轴，通过该流体在PSM机器运行时产生的热量沿着转子的相应磁体的热路径以及经由转子的相应叠片组和经由转子轴从转子导出。

另一种方案在于：视电机的设计而使用所谓的稀土磁体作为永磁体，其具有高的能量密度。然而，例如在开采稀土时对环境产生强烈负担。

为了满足对电机的日益增长的质量要求，例如要确保电机的转子在转子转速高时的形状稳定性。

发明内容

本发明的目的是，提供一种在转子转速高时形状特别稳定的转子、一种具有这种转子的电机和一种具有这种电机的机动车。

该目的通过一种具有权利要求1的特性的转子、通过一种具有权利要求8的特性的电机以及通过一种具有权利要求10的特性的机动车来实现。在从属权利要求中给出了具有本发明的适当进一步改进方案的有利的实施方案。

本发明的第一方面涉及一种用于电机的转子，该转子包括具有至少两个极的转子基体，在所述至少两个极之间沿转子的周向方向设置有至少一个极间隙，并且所述转子包括与转子基体不可相对转动地联接的转子轴。转子基体可具有转子叠片组，其中，转子叠片组可具有腿极几何。此外，转子基体可具有绕组头支撑结构。转子可以特别是构成为腿极转子并且具有带有突出的腿极的转子轭。腿极可具有从转子轭径向突出的极轴，例如转子绕组可围绕该极轴布置。绕组头支承结构用于构成、引导和支撑转子绕组的绕组头。

极可包括极芯和与极芯连接的、例如一体式连接的极靴。转子可包括多个极以及容纳在极上的绕组、特别是铜线绕组，所述多个极具有相应多个极芯和与其连接的极靴。

根据本发明规定，所述转子包括支撑装置，所述支撑装置具有盖体，该盖体构成为用于至少局部遮盖转子基体的端面，并且所述支撑装置具有不同于盖体的环体，所述环体一方面在转子的径向延伸方向上被张紧靠到转子基体上、例如靠到该转子基体的绕组头支承结构上并且另一方面在转子的径向延伸方向上被张紧靠到盖体上。因此，所述盖体和所述环体分别形成所述盖装置的彼此分开构成的单独部件，这些单独部件彼此抵靠张紧、特别是相互压紧，并且由此相互接合。因此，盖体和环体可以共同形成盖装置。盖体可以优选构成为盖形的。环体可以优选构成为中空圆筒环，并且因此能特别简单地装配。特别优选地，环体可被推套到盖体和/或转子基体上，同时形成压配合，例如抵靠其绕组头支承结构。

通过支撑装置的分体式实施方案，其中也可以称为支撑环或支撑装置的环形区域的环体和也可以称为支撑装置的盖区域的盖体可以构成为彼此不同的部件并相互接合，可以实现多个优点。因此，例如可以避免由于离心力载荷导致的盖区域的可能的轴向变形、即其在转子轴向延伸方向上的变形。此外，还可以借助在径向延伸方向上支撑环体的附加支撑结构——该附加支撑结构可以在轴向延伸方向上与所述至少一个极间隙重叠——附加地在转子运行时、即在转子旋转时为环体降低可能的载荷并且必要时也可以构成壁厚(特别是在转子的径向延伸方向上)小的环体，而不降低转子基体(绕组支承结构)对转子的绕组头的支撑作用。此外，由于盖体的机械载荷较低，可以设置可能的轴向孔，以调整转子的期望的平衡质量。这些优点有助于改善转子的质量因而以及具有转子的电机的质量。

本发明基于这样的认识：由于支撑装置作为集成构件(在该集成构件中环体和盖体一体相互连接)的不利的实施方案，可能发生环体和盖体的由运行引起的机械应力的不利的机械耦合。这导致在离心力载荷下盖区域可从转子的旋转轴线在转子的径向延伸方向上向外变形，从而可能发生质量损失，因为与电机的相邻构件(例如定子和/或壳体)的可能的距离可减小。在设计电机(简称E机)时便必须考虑间距的相应变化，这可能会增加结构空间要求。此外，可能会出现圆柱形支撑面的不期望的倾斜位置，支撑装置可在该支撑面上与转子基体压紧。这可能导致，在转子的周向方向上在支撑装置和转子基体之间构成不同的压配合值。由此，可能例如发生高的局部单位面积压力和因而不允许的载荷。由于环体的高载荷和变形，不可能将该构件用作平衡体，从而在支撑装置的一体式构造方案中仅转子基体或者说叠片组也可用作平衡体。然而，这不利地干涉电机的机械性能并导致模具、例如用于实现所希望的平衡质量的钻头的磨损增加。本发明的认识尤其是在于，这些缺点可通过将环体和盖体构造为各自的单独部件来避免。

在本发明的一种有利的进一步改进方案中，盖体具有一通孔，转子轴至少局部地穿过该通孔。这允许通过盖体遮盖端面的特别大的区域，特别是因为盖体可以构成为环形的并且从而可以遮盖端面的特别大的面积。

在本发明的另一有利的进一步改进方案中，所述盖体包括一个在周向侧围绕所述通孔的环形的中间区域和至少两个在转子的径向延伸方向上从所述中间区域伸出的盖区域，在所述盖区域之间沿转子的周向方向设置有盖体的凹缺部并且所述盖区域之中的每一个盖区域分别在转子的轴向延伸方向上至少局部地遮盖其中一个极。这是有利的，因为通过凹缺部可实现盖体的较小的转动惯量，从而转子在其按照规定用作电机的部件时可以更快地加速。

在本发明的另一有利的进一步改进方案中，所述盖体具有在转子的轴向延伸方向上并且朝向转子基体定向的至少一个凸起，所述至少一个凸起设置在其中至少一个盖区域上并被引入转子基体的至少一个对应的接纳开口中。因此，由转子基体和支撑装置组成的复合体具有特别高的抗变形阻力。优选地，接纳开口可设置在转子基体的在转子的径向延伸方向上位于外部的极靴上。由此，在转子运行时，离心力可以在径向延伸方向上特别靠外地在盖体和转子基体之间传递并且因而实现特别有利的力导入。例如，转子基体的绕组支承结构可构成为用于在转子运行时沿径向延伸方向相对于由离心力引起的滑动使转子的至少一个绕组头最小化。

在本发明的另一有利的进一步改进方案中，所述盖体具有至少一个加强结构，所述加强结构将在所述至少两个盖区域之间的凹缺部划分为至少两个凹缺部部分区域并在转子的径向延伸方向上与环体张紧。这是有利的，因为所述至少一个加强结构因此能实现在所述至少一个极间隙的区域中有效地支撑环体。优选地，转子具有多个极间隙，并且加强结构具有同样多数量的加强结构。因此，总是其中一个加强结构可在轴向延伸方向上分别与其中一个极间隙重叠，从而环体可以特别均匀地支撑在各个加强结构上。

在本发明的另一有利的进一步改进方案中，所述至少一个加强结构在沿转子旋转轴线定向的剖切平面中具有L形的横截面。L形的横截面允许加强结构在转子的径向延伸方向上的有利的弹簧作用。该弹簧作用可便利于装配、特别是盖体与环体的接合。

在本发明的另一有利的进一步改进方案中，所述至少两个盖区域在转子的径向延伸方向上与环体间隔开，并且所述盖体经由所述至少一个加强结构支撑在环体上。这以特别有利的方式有助于盖体与环体的特别低耗费的接合。

本发明的第二方面涉及一种具有至少一个根据本发明第一方面的转子的用于机动车的电机。电机可在高的转子转速下特别安全地运行。

在本发明的一种有利的进一步改进方案中，电机构成为电流激励的同步电机。换言之，转子可特别是构成为SSM转子，即，设计为构成为电流激励的同步电机的电机的转动体的转子。

本发明的第三方面涉及一种机动车，其具有至少一个根据本发明第二方面的电机和/或具有至少一个按照本发明第一方面的转子。

关于其中一个方面介绍的优选实施方式及其优点相应地适用于本发明的相应其他方面，并且反之亦然。

在不脱离本发明范围的情况下，上述在说明书中提及的特征和特征组合以及以下在附图描述中提及的和/或在附图中单独所示的特征和特征组合不仅可用于相应给出的组合，也可用于其他组合或单独使用。

本发明的进一步优点、特征和细节从权利要求书、对优选实施方式的以下描述以及依据附图得出。

附图说明

下面将再次依据具体实施例说明本发明。为此：

图1示出用于电机的转子的转子基体和与转子接合的转子轴的示意性透视图；

图2示出转子的转子基体、转子轴和从转子基体拆卸的支撑装置的另一示意性透视图，该支撑装置包括盖体和环体；

图3示出转子的示意性透视图，其中，盖体装配在转子基体上，但环体已被拆卸；

图4示出部分示出的支撑装置的示意性透视图；和

图5示出机动车、电机和电机定子的抽象视图以及转子的示意性透视图。

具体实施方式

图5示出了强烈抽象示出的机动车K、机动车K的电机100、电机100的定子102和电机100的以示意性透视图示出的转子10。转子10相对于定子102可绕旋转轴线12转动地支承。电机100在这里构成为电流激励的同步电机并且用作机动车K的牵引机。转子10的转子轴50不可相对转动地与转子10的转子基体20联接。同样在图5中还示出了通过相应箭头图示的关于转子10的方向、即轴向延伸方向A、垂直于该轴向延伸方向定向的径向延伸方向R和周向方向U。

依据图1、然而也依据图2、图3和图5可看出，本变型方案中的转子基体20具有四个极22、24、26、28以及相应的极靴。其中每两个极22、24、26、28在周向方向U上分别形成一个直角并且分别相互形成总共四个极间隙32、34、36、38中的一个极间隙。

转子10包括如在图4中详细示出的支撑装置60，该支撑装置具有盖体70，该盖体构成为用于至少局部遮盖转子基体20的端侧21，如例如通过综合观察图4和图1及图2可看出。此外，支撑装置60具有不同于盖体70的环体90。图3和图5的综合观察示出，环体90一方面沿转子10的径向延伸方向R张紧靠到转子基体20上，并且另一方面沿转子10的径向延伸方向R张紧靠到盖体70上。通常，环体90的在径向延伸方向R上位于内部的并且因此面向旋转轴线12的环体侧的接触面92可一方面与下述的加强结构侧的接触面89张紧，并且另一方面与转子基体侧的接触面18张紧。环体侧的接触面92在此是配设于环体90的接触面，而转子基体侧的接触面18是配设于转子基体20的相应接触面。在这里，极22、24、26、28中的每一个极都配设有一个外部的支承区域23、25、27、29，这些外部的支承区域分别具有转子基体侧的接触面18之一。换言之，极22、24、26、28中的每一个极分别具有外部的支承区域23、25、27、29之一，其中，支承区域23、25、27和29中的每个支承区域分别具有转子基体侧的接触面18之一。

同样根据图4可看出，盖体70具有一个通孔71，转子轴50至少局部地穿过该通孔，如例如图5所示。

图4还示出，盖体70具有一个在周向侧围绕通孔71的并且因而在周向方向U上环绕封闭的环形的中间区域72和四个在转子10的径向延伸方向R上从中间区域72伸出的盖区域74、76、78、80，在这些盖区域之间在转子10的周向方向U上分别设置有盖体70的一个凹缺部73、75、77、79。其中每两个盖区域74、76、78、80分别形成一个直角并且分别形成其中一个凹缺部73、75、77、79。

其中每一个盖区域74、76、78、80在转子10的轴向延伸方向A上分别遮盖极22、24、26、28之一，如例如依据图2可见。

此外，盖体70具有多个在转子10的轴向延伸方向A上并且朝向转子基体20定向的凸起81。在本变型方案中，在盖区域74、76、78、80之中的每一个盖区域上分别设置有四个凸起81，使得盖体70在此总共具有16个凸起81。其中每个凸起81在装配完成的转子10中分别插入转子基体20的一个对应的接纳开口30中，如通过综合观察图2和图5可看出。

此外，在本变型方案中盖体70具有四个加强结构82、84、86、88，其中加强结构82、84、86、88中的每一个加强结构分别将凹缺部73、75、77、79中的一个凹缺部划分为各两个凹缺部部分区域62、64。因此总共有八个凹缺部部分区域62、64。每个加强结构82、84、86、88在转子10的径向延伸方向R上与环体90张紧。其中每个加强结构82、84、86、88分别配设有加强结构侧的接触面89之一。

四个加强结构82、84、86、88中的每个加强结构在沿转子10的旋转轴线12定向的并且当前仅在图5中示出的剖切平面14中具有L形的横截面。

根据图5还可看出，盖区域74、76、78、80可以在转子10的径向延伸方向R上——例如在构成裕量尺寸配合的情况下——与环体90间隔开，并且盖体70经由所述至少一个加强结构82、84、86、88支撑在环体90上。

附图标记列表

10 转子 71 通孔

12 旋转轴线 72 中间区域

14 剖切平面 73 凹缺部

18 转子基体侧的接触面 74 盖区域

20 转子基体 75 凹缺部

21 端侧 76 盖区域

22 极 77 凹缺部

23 外部的支承区域 78 盖区域

24 极 79 凹缺部

25 外部的支承区域 80 盖区域

26 极 81 凸起

27 外部的支承区域 82 加强结构

28 极 84 加强结构

29 外部的支承区域 86 加强结构

30 接纳开口 88 加强结构

32 极间隙 89 加强结构侧的接触面

34 极间隙 90 环体

36 极间隙 92 环体侧的接触面

38 极间隙 100 电机

50 转子轴 102 定子

60 支撑装置 A 轴向延伸方向

62 凹缺部部分区域 K 机动车

64 凹缺部部分区域 R 径向延伸方向

70 盖体 U 周向方向

Claims (10)

1.用于电机(100)的转子(10)，所述转子包括具有至少两个极(22、24、26、28)的转子基体(20)，在所述至少两个极之间沿转子(10)的周向方向(U)设置有至少一个极间隙(32、34、36、38)，并且所述转子包括不可相对转动地与所述转子基体(20)联接的转子轴(50)，其特征在于：所述转子(10)包括支撑装置(60)，所述支撑装置具有盖体(70)，该盖体构成为用于至少局部遮盖转子基体(20)的端面(21)，并且所述支撑装置具有不同于盖体(70)的环体(90)，所述环体一方面在转子(10)的径向延伸方向(R)上张紧靠到转子基体(20)上并且另一方面在转子(10)的径向延伸方向(R)上张紧靠到盖体(70)上。

2.根据权利要求1所述的转子(10)，其特征在于：所述盖体(70)具有通孔(71)，所述转子轴(50)至少局部地穿过所述通孔。

3.根据权利要求2所述的转子(10)，其特征在于：所述盖体(70)具有一个在周向侧围绕所述通孔(71)的环形的中间区域(72)和沿所述转子(10)的径向延伸方向(R)从所述中间区域(71)伸出的至少两个盖区域(74、76、78、80)，在所述盖区域之间沿转子(10)的周向方向(U)设置有盖体(70)的凹缺部(73、75、77、79)并且所述盖区域之中的每一个盖区域(74、76、78、80)在转子(10)的轴向延伸方向(A)上分别至少局部地遮盖极(22、24、26、28)之一。

4.根据权利要求3所述的转子(10)，其特征在于：所述盖体(70)具有至少一个沿转子(10)的轴向延伸方向(A)并且朝向转子基体(20)定向的凸起(81)，所述至少一个凸起设置在其中至少一个盖区域(74、76、78、80)上并被引入转子基体(20)的至少一个对应的接纳开口(30)中。

5.根据权利要求3或4所述的转子(10)，其特征在于：所述盖体(70)具有至少一个加强结构(82、84、86、88)，所述加强结构将在所述至少两个盖区域(74、76、78、80)之间的所述凹缺部(73、75、77、79)划分为至少两个凹缺部部分区域(62、64)并在转子(10)的径向延伸方向(R)上与环体(90)张紧。

6.根据权利要求5所述的转子(10)，其特征在于：所述至少一个加强结构(82、84、86、88)在沿转子(10)的旋转轴线(12)定向的剖切平面(14)中具有L形的横截面。

7.根据权利要求5或6中任一项所述的转子(10)，其特征在于：所述至少两个盖区域(74、76、78、80)在转子(10)的径向延伸方向(R)上与环体(90)间隔开，并且盖体(70)经由所述至少一个加强结构(82、84、86、88)支撑在环体(90)上。

8.用于机动车(K)的电机(100)，其具有至少一个根据权利要求1至7之一所述的转子(10)。

9.根据权利要求8所述的电机(100)，其特征在于：所述电机(100)构成为电流激励的同步电机。

10.机动车(K)，其具有至少一个根据权利要求8或9之一所述的电机(100)和/或至少一个按照权利要求1至7之一所述的转子(10)。

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