CN117461242A - 具有用于线圈装置的保持装置的转子、具有转子的电机以及具有电机的机动车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于电机(10)的转子(20)，其具有：至少一个转子叠片组(30)，其具有至少一个线圈容纳开口(40)；至少一个线圈装置(50)，其布置在所述至少一个线圈容纳开口(40)中；以及至少一个保持装置(70)，其与转子叠片组(30)接合并且阻止在按照规定使用电机(10)时由离心力引起所述至少一个线圈装置(50)在转子(20)的径向延伸方向(R)上向外和从所述至少一个线圈容纳开口(40)中运动(B)出来。所述至少一个保持装置(70)包括与转子叠片组(30)接合的第一保持元件(72)以及包括至少一个与所述转子叠片组(30)接合的第二保持元件(76)，第一保持元件在径向延伸方向(R)上向外至少局部地封闭所述至少一个线圈容纳开口(40)并且由此阻止运动(B)，第二保持元件在径向延伸方向(R)上布置在第一保持元件(72)与转子(10)的旋转轴线(RA)之间并且支撑所述至少一个线圈装置(50)的至少一个线圈装置部件(56)以防止由离心力引起的运动(B)。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于电机的转子。本发明的其它方面涉及一种具有这种转子的电机以及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以及持续功率能力，从现有技术中已知各种不同的方案。所谓的PSM电机的持续功率例如可以通过借助流体、特别是冷却剂冷却其转子而增加。通常，在此利用流体穿流相应转子的转子轴，借助所述流体将在PSM电机运行时所产生的热量沿转子的相应磁体的热路径以及经由转子的相应叠片组并且经由转子轴从转子被导出。
另一种方案在于，根据电动机的设计方案使用所谓的稀土磁体作为永磁体，稀土磁体具有高的能量密度。然而，例如在开采稀土时会对环境造成巨大负担。
为了适应对最大功率的不断提高的要求，也需要提高电机的并且特别是其转子的所谓的耐久性。为此例如包括提高转子在高转子转速下的可靠性的措施。
发明内容
本发明的任务是，提供一种转子、一种电机以及一种机动车，其能够在高转子转速下特别可靠地运行。
该任务通过一种具有权利要求1的特征的转子、通过一种具有权利要求9的特征的电机以及通过一种具有权利要求10的特征的机动车来解决。在从属权利要求中给出具有本发明的适宜的进一步扩展方案的有利设计方案。
本发明第一方面涉及一种用于电机的转子，具有：
至少一个转子叠片组，所述至少一个转子叠片组具有至少一个线圈容纳开口；
至少一个线圈装置，所述至少一个线圈装置布置在所述至少一个线圈容纳开口中；以及
至少一个保持装置，所述至少一个保持装置与转子叠片组接合，并且所述至少一个保持装置阻止在按照规定使用电机时由离心力引起所述至少一个线圈装置在转子的径向延伸方向上向外和从所述至少一个线圈容纳开口中运动出来。
根据本发明规定，所述至少一个保持装置包括与转子叠片组接合的第一保持元件以及包括至少一个与转子叠片组接合的第二保持元件，第一保持元件在径向延伸方向上向外至少局部地封闭所述至少一个线圈容纳开口并且由此阻止所述运动，第二保持元件在径向延伸方向上布置在第一保持元件与转子的旋转轴线之间并且支撑所述至少一个线圈装置的至少一个线圈装置部件以防止由离心力引起的运动。转子特别是可以被构造为多极的实心磁极转子即，具有大于或等于二的极对数。第一保持元件可以优选完全在径向延伸方向上向外封闭或者部分地封闭、即至少缩窄线圈容纳开口。本发明的主要优点在于，通过保持装置，相应的阻止运动的保持力作用到线圈装置的彼此不同的部位上并且能够被支撑在转子叠片组上。第一保持元件例如一方面可以被用于在径向延伸方向上向外封闭线圈容纳开口并且抵抗由离心力引起的运动，其方式为将线圈装置支撑在第一保持元件上，而在径向延伸方向上位于更内部的第二保持元件用于支撑线圈装置部件、即支撑线圈装置的一部分。
本发明基于如下认识，即：特别是被设计为多极实心磁极转子(极对数>＝2)的转子的线圈在径向延伸方向上从外部被导入到转子叠片组中并且在此被导入到线圈容纳开口中，其中，随后利用槽封闭楔来封闭线圈容纳开口，以确保电机的可靠运行。因为例如在多极实心磁极转子的情况下线圈的接合方向不是指向与离心力相同的方向，所以转子叠片组在转速负荷下被彼此拉开并且由此扇形地展开。尽管在绕组与转子叠片组的限定线圈容纳开口的壁之间产生间隙，槽封闭楔有效地约束绕组，其中，在运行时确保线圈(承载电流的构件)的充分散热，并且不会以不允许的方式缩小转子与定子之间的气隙。
本发明在这里开始，因为保持元件在沿径向延伸方向彼此间隔开的部位上防止线圈装置运动，从而不仅在线圈容纳开口的在径向延伸方向上处于最外的端部处实现对线圈装置的支撑，而且在径向延伸方向上位于更内部、即例如在最外的端部与旋转轴线之间实现对线圈装置的支撑。由此能够实现由离心力引起的保持力经由保持元件到转子叠片组上的改善的分布。
在本发明的一个有利的进一步扩展方案中，所述至少一个线圈装置包括至少两个线圈，所述至少两个线圈中的第一线圈借助第一保持元件并且第二线圈借助第二保持元件相对于由离心力引起的运动被支撑。这是有利的，因为由此能够实现布置在线圈容纳开口中的线圈的特别耐久的固定。在此，线圈装置至少具有两个线圈，这两个线圈彼此分开并且分别通过保持元件之一被支撑在转子叠片组上。由此，保持元件的相应材料能够与保持元件的相应几何形状设计以及特别是尺寸一样灵活地选择。
在本发明的另一个有利的进一步扩展方案中，第二保持元件将所述至少两个线圈彼此以一定间距保持，或者第二保持元件与所述至少一个线圈装置的将所述至少两个线圈相互连接的线圈连接区域嵌接、特别是形状锁合地嵌接。只要第二保持元件将所述至少两个线圈彼此以一定间距保持，则能够实现由离心力引起的力特别是有针对性地到各个保持元件上的相应的载荷分布，从而所述保持元件中的相应一个保持元件保持所述线圈中的相应一个线圈并且阻止所述运动。对于如下替代的情况，据此第二保持元件与所述至少一个线圈装置的将所述至少两个线圈彼此连接的线圈连接区域嵌接，通过线圈连接区域彼此耦联的线圈能够以有利的方式同时被导入到线圈容纳开口中，并且两个保持元件共同地阻止整个线圈装置的运动。例如可设想，第二保持元件可以具有U形的横截面并且在其布置在转子叠片组上时在线圈连接区域中包围嵌接线圈装置。
在本发明的另一个有利的进一步扩展方案中，第一保持元件和/或第二保持元件与转子叠片组形状锁合地连接。这是有利的，因为由此能够在第一保持元件和/或第二保持元件与转子叠片组之间实现特别耐久的且可逆地、即可无破坏地松脱的连接。
在本发明的另一个有利的进一步扩展方案中，所述至少一个线圈容纳开口被设计为槽，并且第一保持元件和/或第二保持元件被构造为楔、特别是槽封闭楔。这是有利的，因为槽以及槽封闭楔能够不费力地制造。
在本发明的另一个有利的进一步扩展方案中，第一保持元件贴靠在转子叠片组上的贴靠面比第二保持元件贴靠在转子叠片组上的贴靠面更大。由此能够以有利的方式实现由离心力引起的压力或应力到转子叠片组上的特别保护构件的分布。
在本发明的另一个有利的进一步扩展方案中，各保持元件由彼此不同的材料构成。这能够以有利的方式实现转子的特别灵活的设计和旋转质量的分布，从而在足够的耐久性的情况下能够实现转子的小的惯性力矩。
在本发明的另一个有利的进一步扩展方案中，第一保持元件由金属材料制成，而第二保持元件由塑料材料制成。这能够以有利的方式实现相应的保持元件的特别符合负荷的设计和材料选择。金属材料特别是可以为钢、例如不锈钢。
本发明第二方面涉及一种具有根据本发明第一方面的转子的电机。这种电机能够特别可靠地运行。
本发明第三方面涉及一种具有根据本发明第二方面的电机的机动车，其中，该电机被构造为机动车的牵引机器。这种机动车能够特别可靠地运行。
关于这些方面中的一个方面所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。
以上在说明中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或仅在附图中仅示出的特征和特征组合不仅能够以相应给出的组合使用、而且也能够以其它的组合使用或者能够单独使用，而不脱离本发明的范围。
本发明的其它优点、特征和细节由权利要求、以下对优选实施方式的描述以及借助附图得出。
附图说明
下面再次借助具体实施例来解释本发明。为此：
图1示出电机的转子的部分区域的示意性剖面图，该转子具有带有线圈容纳开口的转子叠片组，在该线圈容纳开口中布置有带有两个线圈的线圈装置，这两个线圈通过转子的保持装置的相应保持元件相对于由离心力引起的运动在径向延伸方向上被支撑，其中，保持元件中的第二保持元件使这两个线圈彼此以一定间距保持；以及
图2示出转子的一种变型方案的部分区域的示意性剖面图，其中，第二保持元件与所述至少一个线圈装置的将所述至少两个线圈彼此连接的线圈连接区域嵌接。
具体实施方式
图1和图2分别示出转子20的部分区域的根据垂直于转子20的旋转轴线RA延伸的剖切面的示意性剖面图。转子20配属于仅示意性地且高度抽象地示出的电机10，该电机被设计为同样示意性且高度抽象地示出的机动车K的牵引机器。同样高度抽象地示出电机10的定子12，其中，转子20相对于定子12可旋转地支承。
转子20包括转子叠片组30，该转子叠片组具有多个被构造为相应槽的线圈容纳开口40。线圈容纳开口40在转子20的周向方向上均匀地分布，这由于在图1和图2中的局部示图而不可见。同样，转子20包括多个线圈装置50，所述线圈装置中的相应一个线圈装置布置在线圈容纳开口40之一中。
此外，转子20包括多个保持装置70，这些保持装置与转子叠片组30接合并且阻止在按照规定使用电机10时由离心力引起线圈装置50在转子20的径向延伸方向R上向外和从相应的线圈容纳开口40中相应地运动B(通过箭头表明)出来。按照规定的使用应理解为电机10的使用，在该使用中转子20相对于定子12旋转，以便产生驱动机动车K的驱动功率(马达式运行)或以便回收能量(再生；发电机式运行)。
保持装置70中的每个保持装置包括与转子叠片组30接合的第一保持元件72，该第一保持元件将相应的线圈容纳开口40在径向延伸方向R上向外封闭并且由此阻止运动B。此外，保持装置70中的每个保持装置包括与转子叠片组30接合的第二保持元件76，该第二保持元件在径向延伸方向R上布置在第一保持元件72与转子10的旋转轴线RA之间并且支撑相应线圈装置50的相应线圈装置部分56以防止由离心力引起的运动B。
第一保持元件72和第二保持元件76分别形状锁合地与转子叠片组30连接并且可以分别被构造为楔、特别是槽封闭楔。
线圈装置50中的每个线圈装置包括两个线圈52、54，这两个线圈中的第一线圈52借助相应的第一保持元件72并且第二线圈54借助相应的第二保持元件76相对于由离心力引起的运动被支撑。
在图1所示的变型方案中，第二保持元件76使所述两个线圈52、54彼此以一定间距A保持。
在图2所示的变型方案中，第二保持元件76与相应线圈装置50的将所述两个线圈52、54相互连接的线圈连接区域58嵌接。在图2所示的变型方案中，第二保持元件76示例性地具有U形的横截面并且由此可以局部地包围嵌接线圈连接区域58，在该线圈连接区域上线圈装置50变细并且线圈52、54相互连接。
相应的第一保持元件72贴靠在转子叠片组30上的贴靠面比相应的第二保持元件76贴靠在转子叠片组上的贴靠面更大。
保持元件72、76由彼此不同的材料构成，其中，第一保持元件72由金属材料构成，而第二保持元件76由塑料构成。
这里示出的方案所基于的原理是，保持元件72、76(槽封闭楔)的几何优化的设计及其优化的材料选择的组合。
为了减小离心力而有意义的是，将多个单独的线圈52、54而不是一个大的线圈插入到线圈容纳开口40(槽)中。离心力能够通过分开线圈52、54而被分配到相应的保持元件72、76上并且因此明显降低相应的保持元件72、76的单个负荷，由此能够将保持元件72、76(槽封闭楔)整体上实施得更小。用于转子20的稳定性的另一个步骤是选择用于槽封闭楔72、76的不同材料。最靠近磁极铁心的沿径向在外部的槽封闭楔(第一保持元件72)可以优选由金属材料、例如不锈钢构造成，以便保持线圈52、54在运行时的径向变形最小(约-25％)。更靠内的槽封闭楔(第二保持元件76)可以由塑料构成，因为在这里机械负荷明显更小。
附图标记列表
10 电机
12 定子
20 转子
30 转子叠片组
40 线圈容纳开口
55 线圈装置
52 第一线圈
54 第二线圈
55 线圈装置部件
58 线圈连接区域
70 保持装置
72 第一保持元件
76 第二保持元件
A 间距
B 运动
K 机动车
R 径向延伸方向
RA 旋转轴线
Claims (10)
1.一种用于电机(10)的转子(20)，所述转子具有：
至少一个转子叠片组(30)，所述至少一个转子叠片组具有至少一个线圈容纳开口(40)，
至少一个线圈装置(50)，所述至少一个线圈装置布置在所述至少一个线圈容纳开口(40)中，以及
至少一个保持装置(70)，所述至少一个保持装置与所述转子叠片组(30)接合，并且所述至少一个保持装置阻止在按照规定使用所述电机(10)时由离心力引起所述至少一个线圈装置(50)在所述转子(20)的径向延伸方向(R)上向外和从所述至少一个线圈容纳开口(40)中运动(B)出来，
其特征在于，所述至少一个保持装置(70)包括与所述转子叠片组(30)接合的第一保持元件(72)以及包括至少一个与所述转子叠片组(30)接合的第二保持元件(76)，所述第一保持元件在所述径向延伸方向(R)上向外至少局部地封闭所述至少一个线圈容纳开口(40)并且由此阻止所述运动(B)，所述第二保持元件在所述径向延伸方向(R)上布置在所述第一保持元件(72)与所述转子(10)的旋转轴线(RA)之间并且支撑所述至少一个线圈装置(50)的至少一个线圈装置部件(56)以防止由离心力引起的所述运动(B)。
2.根据权利要求1所述的转子(20)，其特征在于，所述至少一个线圈装置(50)包括至少两个线圈(52、54)，所述至少两个线圈中的第一线圈(52)借助所述第一保持元件(72)并且第二线圈(54)借助所述第二保持元件(76)相对于由离心力引起的所述运动(B)被支撑。
3.根据权利要求2所述的转子(20)，其特征在于，所述第二保持元件(76)将所述至少两个线圈(52、54)彼此以一定间距(A)保持，或者所述第二保持元件(76)与所述至少一个线圈装置(50)的将所述至少两个线圈(52、54)相互连接的线圈连接区域(58)嵌接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转子(20)，其特征在于，所述第一保持元件(72)和/或所述第二保持元件(76)与所述转子叠片组(30)形状锁合地连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的转子(20)，其特征在于，所述至少一个线圈容纳开口(40)被设计为槽，并且所述第一保持元件(72)和/或所述第二保持元件(76)被构造为楔、特别是槽封闭楔。
6.根据前述权利要求中任一项所述的转子(20)，其特征在于，所述第一保持元件(72)贴靠在所述转子叠片组(30)上的贴靠面比所述第二保持元件(76)贴靠在所述转子叠片组上的贴靠面更大。
7.根据前述权利要求中任一项所述的转子(20)，其特征在于，各所述保持元件(72、76)由彼此不同的材料构成。
8.根据权利要求7所述的转子(20)，其特征在于，所述第一保持元件(72)由金属材料制成，而所述第二保持元件(76)由塑料材料制成。
9.一种电机(10)，所述电机具有根据权利要求1至8中任一项所述的转子(20)。
10.一种机动车(K)，所述机动车具有根据权利要求9所述的电机(10)，其中，所述电机(10)被构造为所述机动车(K)的牵引机器。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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