CN116345786A

CN116345786A - 用于旋转电机的转子

Info

Publication number: CN116345786A
Application number: CN202211660699.5A
Authority: CN
Inventors: A.施勒雷特; N.沃尔夫; C.维克佐雷克; C.西普克
Original assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Current assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2022-12-22
Publication date: 2023-06-27
Also published as: EP4203265A1; US20230198359A1

Abstract

本发明涉及一种用于旋转电机的转子(3)，该转子(3)具有旋转轴线并且包括:平行于旋转轴线延伸的转子轴(5)；安装在转子轴(5)上并具有径向突出的多个齿(11)的转子体(7)；缠绕在多个齿上的至少一个励磁线圈，所述励磁线圈在齿的轴向端处形成线圈端；安装在转子轴上并被配置为盖住线圈端的至少一个罩盖(15)；其特征在于，所述罩盖包括多个孔(22、26、27)，每个孔被配置为接收固体平衡元件(21)，该固体平衡元件向转子提供附加质量，从而平衡所述转子(3)。

Description

用于旋转电机的转子

技术领域

本发明特别属于被配置为安装在比如电动车辆或混合动力车辆的机动车辆上的旋转电机的领域。该车辆可以是任何类型，例如陆用、空用或海用。

本发明特别涉及一种用于旋转电机的转子。

背景技术

众所周知，电动或混合动力机动车辆具有包括旋转电机的电驱动装置，该旋转电机需要例如由高压电源电池供电以传递机械动力，从而确保车辆的推进。

一般来说，旋转电机包括定子和转子，定子是指旋转电机的固定部分，转子是指旋转电机的旋转部分。转子则包括转子轴，该转子轴被配置为确保旋转电机和外部受驱设备(例如车辆的车轮)之间的机械动力传输。

特别地，已知使用励磁线圈对转子进行他励。这种类型的转子通常被称为绕线转子或滑环转子。这种转子包括由堆叠叠片形成的转子体，并具有径向突出的多个齿。然后，励磁线圈被配置为缠绕在多个齿中的每个齿上。

用于将转子体安装在转子轴上的传统解决方案依赖于使转子轴的外周略大于转子体的内周。然后，通过压配将转子体安装在转子轴上。

提供罩盖来保护励磁线圈的轴向端，所述罩盖安装在转子轴上。

一般来说，转子的每个部件在形状、尺寸和对称性方面都有偏差。由于是将两个以上的部件组装在一起以构成转子，该转子将是关于旋转非对称的部件，这导致重心偏心，从而在转子旋转时导致不平衡。不平衡会激发额外的径向力(该径向力随着旋转速度的增加而增加)，并且在大多数情况下会由于转子的所述不平衡而导致不期望的机器振动。

在这种情况下，本发明的目的是提供一种改进的平衡转子。

发明内容

本发明涉及一种用于旋转电机的转子，该转子具有旋转轴线并且包括:

平行于旋转轴线延伸的转子轴；

安装在转子轴上并具有径向突出的多个齿的转子体；

缠绕在多个齿上的至少一个励磁线圈，所述励磁线圈在齿的轴向端处形成线圈端；

安装在转子轴上并被配置为盖住线圈端的至少一个罩盖。

该转子的特征在于，所述罩盖包括多个孔，每个孔被配置为接收固体平衡元件，该固体平衡元件向转子提供附加质量，从而平衡所述转子。

本发明通过添加平衡元件实现了转子的正平衡(positive balancing)。由此，可以校正重心的位置并减小不平衡，从而减小可能导致振动的所产生的径向力。

得益于本发明，不需要生成碎片的研磨或钻孔工艺(负平衡)。各部件不会被这种碎片污染。另一优势在于，罩盖不会因负平衡法而被削弱。添加材料(平衡元件)是一种更清洁的工艺，并且可以自动化。

根据本发明的一个方面，罩盖是转子的端板。

根据本发明的一个方面，孔是盲孔。

根据本发明的一个方面，孔具有平行于旋转轴线的轴线。

根据本发明的一个方面，孔位于中心在旋转轴线上的圆的几何线上。

根据本发明的一个方面，孔位于两个同心圆上，该两个同心圆的中心在旋转轴线上并且具有不同的直径。如果需要，可以应用更多孔的同心圆。

根据本发明的一个方面，孔位于相应的圆上，并且孔之间具有恒定的间距。

根据本发明的一个方面，罩盖具有横向于、特别是垂直于旋转轴线的平面壁，以及在平面壁的外围区域处连接至该平面壁的外部周向裙部。

根据本发明的一个方面，至少一些孔、特别是布置在圆上的孔，是穿过外围区域中的平面壁而形成的，使得该孔从该平面壁朝向外部裙部延伸。

根据本发明的一个方面，罩盖具有用于安装在转子轴上的毂。

根据本发明的一个方面，至少一些孔、特别是布置在圆上的孔，形成在毂的横向壁上，所述横向壁横向于、特别是垂直于旋转轴线。

根据本发明的一个方面，罩盖包括:

第一部分，包括形成在毂的所述横向壁上的所述孔；

在所述第一部分外围的第二部分，所述第二部分包括所述平面壁的至少一部分；

在所述第二部分外围的第三部分，包括从平面壁朝向外部裙部延伸的所述孔；

所述罩盖在第一和第三部分中的厚度大于罩盖在第二部分中的厚度。

该厚度是平行于旋转轴线测得的。具体地，所述第二部分没有任何被配置为接收固体平衡元件的孔。

根据本发明的一个方面，平衡孔仅形成在第一和第三部分中，并且在第二部分中不设置孔。

根据本发明的一个方面，孔形成在罩盖的具有足够深度的区域中，使得孔的存在不会导致罩盖上的机械弱点。该足够的深度也允许具有盲孔。

根据本发明的一个方面，孔属于至少第一组的孔和第二组的孔，每组中的孔具有相同的直径，并且第一组的孔的直径不同于第二组的孔的直径。

根据本发明的一个方面，第一组和第二组的孔位于同一圆上，具体地，第一组和第二组各自的孔以交替的方式布置。

根据本发明的一个方面，第一组和第二组的孔分别位于具有不同直径的两个不同的圆上。

根据本发明的一个方面，罩盖上用于接收固体平衡元件的孔的总数大于10或者大于20。

例如，总数可以在40至80的范围内。

根据本发明的一个方面，罩盖的外围区域上的外圆具有相同的孔，而毂的横向壁上的内圆具有两种不同直径的孔。

根据本发明的一个方面，内圆上的孔的数量大于外圆上的孔的数量。相反的情况也适用。

根据本发明的一个方面，每个孔的直径小于罩盖直径的20％，特别是小于10％或5％。

根据本发明的一个方面，每个孔的直径在1mm至10mm的范围内。

如果罩盖上有不同的固体平衡元件，则在平衡过程中，最大的平衡元件因为直径能够增加更多的质量。较小的平衡元件能够产生精细的平衡。

孔可以带螺纹，也可以不带螺纹。

根据本发明的一个方面，在罩盖的制造过程中，例如在制造罩盖的压铸(diecast)过程中，在罩盖上形成孔。

根据本发明的一个方面，罩盖由铝制成。

根据本发明的一个方面，通过插入其中一个孔中的至少一个固体平衡元件的存在来平衡转子。

根据本发明的一个方面，多个固体平衡元件插入多个孔中。

在一些罕见的情况下，转子可能不需要任何固体平衡元件来平衡转子。

根据本发明的一个方面，固体平衡元件包括以下元件之一：用于压入孔中的圆柱销、用于压入孔中的定位销、用于拧入螺纹孔中的平头螺钉、用于插入非螺纹孔中的自攻平头螺钉。

根据本发明的一个方面，固体平衡元件由钢或铝制成。

根据本发明的一个方面，固体平衡元件可以具有不同的长度并且由此具有不同的质量。

本发明还涉及一种用于平衡旋转电机的转子的方法，该转子具有旋转轴线并且包括:

平行于旋转轴线延伸的转子轴；

安装在转子轴上并具有径向突出的多个齿的转子体；

至少一个罩盖或端板，安装在转子轴上并被配置为盖住线圈端，所述罩盖包括多个孔，每个孔被配置为接收固体平衡元件，该固体平衡元件向转子提供附加质量，从而平衡所述转子；

该方法包括以下步骤:

通过在罩盖的孔中插入一个或多个固体平衡元件来平衡转子。

本发明还涉及一种用于电动或混合动力车辆的旋转电机，包括如上所述的转子。旋转电机尤其包括定子，定子同轴地围绕转子。

本发明还涉及一种电驱动系统，包括如上所述的旋转电机和逆变器，该逆变器被配置为将来自高压电源电池的直流电压转换成交流电压，以便驱动旋转电机。AC电压可以是多相AC电压，尤其是三相电压。

本发明还涉及一种电动或混合动力车辆，包括用于驱动车辆的电驱动系统。如果适用的话，该车辆可以包括高压电源电池，优选为用于向逆变器提供DC电压的可充电电池。

从下面结合附图公开了本发明的优选实施例的详细描述中，本发明的这些和其他目的、特征、方面和优点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

通过阅读以下描述并参考作为非限制性示例给出的附图，将更好地理解本发明，在附图中，相同的附图标记表示相似的物体，其中:

图1是包括根据本发明实施例的旋转电机的电动或混合动力机动车辆的示意图；

图2是图1中旋转电机的转子和定子的示意图；

图3是图2中转子的透视示意图；

图4是图3中转子的局部断面示意图。

具体实施方式

图1示意性地表示了包括车轮和电驱动系统100的电动车辆或混合电动机动车辆EV，该电驱动系统100被配置为至少间接地驱动车辆的至少一个车轮。车辆可以包括高压电源电池B，优选为可充电电池，用于向电驱动装置提供电力。

电驱动系统100包括旋转电机1和逆变器I，逆变器I被配置为将来自高压电源电池B的直流(DC)电压转换成交流(AC)电压，以便驱动旋转电机1。旋转电机1尤其可以是被供给三相AC电压的三相旋转电机。DC/DC转换器101设置在电池B和逆变器I之间。AC/DC转换器102以已知的方式设置在网络电源和逆变器I之间。

如图2所示，旋转电机1包括定子2和转子3，定子2是指旋转电机的固定部分，转子3是指旋转电机的旋转部分。定子2呈环形形状，并且同轴地围绕转子3。旋转电机1包括盖住定子2和转子3的外壳4。以已知的方式，定子2包括由堆叠叠片形成并具有径向突出的多个定子齿的定子体，以及缠绕在定子齿上的定子绕组。

转子3是他励转子，通常也称为绕线转子或滑环转子。在这种类型的转子中，转子包括通过滑环6连接至外部电源的励磁线圈10。滑环6对应于被配置为允许励磁线圈和外部电源之间的电力交换的机电装置。

如图3所示，转子3包括被配置为围绕旋转轴线X旋转的转子轴5以及被配置为安装在转子轴5上的转子体7。轴5由钢制成。

转子体7具有径向突出的多个齿11。

如图4中可见，励磁线圈10缠绕在多个齿11上，所述励磁线圈10在齿11的轴向端处形成线圈端12。

纵向插件38安装在连续的齿11之间。

两个罩盖15安装在转子轴5上并被配置为盖住转子体7的两个轴向端上的线圈端12。在图4中只能看到一个罩盖15。另一个罩盖15类似于图4所示的罩盖。

每个罩盖15具有接收转子轴5的部分17的安装开口16，使得罩盖15和转子轴的该部分17彼此施加对抗的径向力，以确保固定。罩盖15由铝制成。

罩盖15具有垂直于旋转轴线X的平面壁18，以及在平面壁18的外围区域20处连接至该平面壁18的外部周向裙部19。

每个罩盖15包括多个盲孔，每个盲孔被配置为接收固体平衡元件21，该固体平衡元件21向转子3提供附加质量，从而平衡所述转子3。

一些孔22布置在外围区域20中的外圆23上，使得孔22朝向外部裙部19延伸穿过该平面壁18。

罩盖15具有用于安装在转子轴5上的毂25。

一些孔26和27布置在毂25的横向壁29上的内圆28上，所述横向壁29垂直于旋转轴线X。

同心圆23和28的中心在旋转轴线X上，并且具有不同的直径。

孔22、26和27位于相应的圆23和28上，各孔之间具有恒定的间距。

孔22、26和27形成在罩盖15的具有足够深度的区域上，使得孔的存在不会导致罩盖上的机械弱点。

罩盖15包括:

第一部分40，包括形成在毂25的横向壁29上的孔26、27；

在所述第一部分外围的第二部分41，所述第二部分包括所述平面壁18的至少一部分；

在所述第二部分外围的第三部分42，包括从平面壁18朝向外部周向裙部19延伸的孔22。

如图4所示，所述罩盖15在第一部分40中的厚度T1和在第三部分42中的厚度T4大于罩盖15在第二部分41中的厚度T3、T4。具体地，第二部分41没有任何被配置为接收固体平衡元件的孔。因此，第二部分41具有减小的厚度，以便减小罩盖的尺寸，从而减小转子的尺寸。尽管如此，罩盖在适当的位置留下了一些厚度，特别是在用于孔22、26、27的第一部分40和第三部分42中。例如，该第二部分41具有从第一部分40到第三部分42的递减的厚度。第二部分41的最大厚度是T2，并且其最小厚度是T3。

在本发明的当前实施例中，T1在15mm至25mm的范围内，特别是等于18mm。

T2在6mm至10mm的范围内，特别是等于8mm。

T3在6mm至10mm的范围内，特别是等于5mm。

T4在30mm至40mm的范围内，特别是等于32mm。

孔26和27属于第一组的孔26和第二组的孔27，每组中的孔具有相同的直径，并且第一组的孔26的直径大于第二组的孔27的直径。

第一组和第二组各自的孔26和27以交替的方式布置。

孔22、26和27具有三种不同的直径。罩盖15的外围区域上的外圆23具有相同的孔，而毂的横向壁上的内圆28具有两种不同直径的孔26和27。

孔22、26和27具有平行于旋转轴线X的轴线。

罩盖上用于接收固体平衡元件的孔22、26和27的总数大于10或者大于20。

内圆28上的孔26和27的数量大于外圆23上的孔22的数量。

例如，外圆23具有24个孔。内圆28具有22个小孔27和22个大孔26。

例如，外圆上的孔直径为5mm。

例如，内圆上的小孔27的孔直径为2mm。

例如，内圆上的大孔26的孔直径为5mm。

在罩盖上有不同的固体平衡元件的情况下，在平衡过程中，最大的平衡元件21因直径而能够增加更多的质量。较小的平衡元件能够产生精细的平衡。

孔22、26和27可以是带螺纹的或不带螺纹的。

在罩盖的制造过程中，例如在制造罩盖的压铸过程中，孔22、26和27形成在铝制罩盖15上。

通过插入孔22、26和27中的一个孔中的至少一个固体平衡元件21的存在来平衡转子3。

在图3的实施例中，三个固体平衡元件21插入三个孔22、26和27中。

在一些罕见的情况下，转子3可能不需要任何固体平衡元件来平衡转子。

每个固体平衡元件21包括以下元件之一：用于压入孔中的圆柱销、用于压入孔中的定位销、用于拧入螺纹孔中的平头螺钉、用于插入孔中的自攻平头螺钉。

每个固体平衡元件21由钢制成。

固体平衡元件21可以具有不同的长度并且由此具有不同的质量。

转子3的平衡是通过在罩盖的孔22、26和27中插入一个或多个固体平衡元件21来实现的。

Claims

1.一种用于旋转电机(1)的转子(3)，所述转子(3)具有旋转轴线(X)并且包括：

转子轴(5)，平行于所述旋转轴线(X)延伸；

转子体(7)，安装在所述转子轴(5)上并具有径向突出的多个齿(11)；

至少一个励磁线圈(10)，缠绕在所述多个齿上，所述励磁线圈在所述齿的轴向端处形成线圈端(12)；

至少一个罩盖(15)，安装在所述转子轴上并被配置为盖住所述线圈端；

其特征在于，所述罩盖包括多个孔(22、26、27)，每个孔被配置为接收固体平衡元件(21)，所述固体平衡元件向所述转子提供附加质量，以平衡所述转子(3)。

2.根据权利要求1所述的转子(3)，其中，所述孔是盲孔(22、26、27)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的转子(3)，其中，所述孔(22、26、27)位于中心在所述旋转轴线(X)上的圆(23；28)的几何线上。

4.根据权利要求3所述的转子(3)，其特征在于，所述孔位于两个同心圆(23、28)上，所述两个同心圆的中心在所述旋转轴线上并且具有不同的直径。

5.根据前述权利要求中任一项所述的转子(3)，其中，所述罩盖(15)具有横向于、特别是垂直于所述旋转轴线的平面壁(18)，以及具有在所述平面壁的外围区域处连接至所述平面壁的外部周向裙部，并且至少一些所述孔(22)、特别是布置在圆上的孔形成为穿过所述外围区域中的平面壁，使得所述孔从所述平面壁朝向所述外部裙部(19)延伸。

6.根据前述权利要求中任一项所述的转子(3)，其中，所述罩盖具有用于安装在所述转子轴(5)上的毂(25)，并且至少一些所述孔(26、27)、特别是布置在圆(28)上的孔形成在所述毂的横向壁(29)上，所述横向壁横向于、特别是垂直于所述旋转轴线。

7.根据权利要求5和6所述的转子(3)，其中，所述罩盖(15)包括：

第一部分(40)，包括形成在所述毂的所述横向壁(29)上的所述孔(26、27)；

在所述第一部分外围的第二部分(41)，所述第二部分包括所述平面壁(18)的至少一部分；

在所述第二部分外围的第三部分(42)，包括从所述平面壁朝向所述外部裙部(19)延伸的所述孔(22)；

所述罩盖(15)在所述第一部分和所述第三部分中的厚度(T1；T4)大于所述罩盖在所述第二部分中的厚度(T3)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的转子(3)，其中，所述孔(22、26、27)属于至少第一组的孔和第二组的孔，每组中的孔具有相同的直径，并且所述第一组的孔的直径不同于所述第二组的孔的直径。

9.根据权利要求8所述的转子(3)，其中，所述第一组和所述第二组的孔(26、27)位于同一圆上，特别地，第一组和第二组各自的孔以交替方式布置。

10.根据前述权利要求中任一项所述的转子(3)，其中，所述罩盖上用于接收固体平衡元件的孔(22、26、27)的总数大于10或大于20。

11.根据前述权利要求中任一项所述的转子(3)，其中，所述孔在所述罩盖(15)的制造过程中形成在所述罩盖上，例如在制造所述罩盖的压铸过程中形成。

12.根据前述权利要求中任一项所述的转子(3)，其中，所述固体平衡元件(21)包括以下元件之一：用于压入所述孔中的圆柱销、用于压入所述孔中的定位销、用于拧入螺纹孔中的平头螺钉、用于插入所述孔中的自攻平头螺钉。

13.一种用于平衡旋转电机(1)的转子(3)的方法，所述转子(3)具有旋转轴线(X)并且包括：

转子轴(5)，平行于所述旋转轴线(X)延伸；

至少一个罩盖(15)，安装在所述转子轴上并被配置为盖住所述线圈端，所述罩盖包括多个孔，每个孔被配置为接收固体平衡元件，所述固体平衡元件向所述转子提供附加质量，以平衡所述转子；

所述方法包括以下步骤：

通过将一个或多个所述固体平衡元件(21)插入所述罩盖的所述孔(22、26、27)中来平衡所述转子。