CN117581455A - 用于电机的转子、用于制造转子的方法和用于机动车的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机(10)的转子(20)，包括：转子基体(30)，其具有至少一个铁芯(40、42、44、46)；至少一个绕组装置(50)，其接纳在所述至少一个铁芯(40、42、44、46)上；以及至少一个接触装置(90)，其与所述转子基体(30)不可相对旋转地连接并且与所述至少一个绕组装置(50)导电地耦接。所述至少一个绕组装置(50)包括至少一个绕组(60)，其被插套到所述至少一个铁芯(40、42、44、46)上并且具有两个绕组线端部(62、64)，其中的至少一个绕组线端部(62、64)通过至少一个插接连接(66、68)与所述至少一个接触装置(90)导电地耦接。本发明其他方面涉及用于制造转子(20)的方法以及电机(10)。

Description

用于电机的转子、用于制造转子的方法和用于机动车的电机

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1前序部分的用于电机的转子。本发明其他方面涉及一种用于制造转子的方法以及一种具有转子的电机。

背景技术

为了简化电机的大批量制造，由现有技术已知多种不同的措施。这样例如由DE 102013 200 476 A1已知一种永久激励的同步电机，包括：定子，该定子具有定位在槽中的绕组系统；具有永磁体的转子，该转子与通过定子的绕组系统在永久激励的同步电机的运行中产生的磁场经由在定子和转子之间的气隙这样电磁地相互作用，使得转子围绕旋转轴线沿旋转方向旋转；以及在转子中或上轴向伸展的袋形件。在此，袋形件具有至少两个具有不同定向的磁化方向的永磁体，从而构成转子的两个或更多个磁极。

发明内容

本发明的任务是，提供一种用于电机的花费少地制造的并且具有高可靠性的转子、一种用于花费少地制造可靠的转子的方法以及一种具有这种转子的电机。

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8的特征的方法以及通过一种具有权利要求10的特征的电机来解决。在从属权利要求中给出具有本发明的适宜的进一步构成的有利设计方案。

本发明第一方面涉及一种用于电机的转子，所述转子包括：转子基体，所述转子基体具有至少一个铁芯；至少一个绕组装置，所述至少一个绕组装置接纳在所述至少一个铁芯上；以及至少一个接触装置，所述至少一个接触装置与所述转子基体不可相对旋转地连接并且与所述至少一个绕组装置导电地耦接。所述电机可以构造为电动机并且也可作为发电机运行。此外，所述电机可以具有定子，所述定子可以与电机的壳体耦接或可以构造为电机的壳体。所述转子尤其是可以构造为可电流激励的。换句话说，所述转子尤其是可以构造为SSM转子，亦即构造为如下转子，其构造作为如下电机的转子，该电机构造为电流激励的同步电机。

按照本发明规定，所述至少一个绕组装置包括至少一个绕组，所述至少一个绕组被插套到所述至少一个铁芯上并且具有两个绕组线端部，所述绕组线端部中的至少一个绕组线端部通过至少一个插接连接装置与所述至少一个接触装置导电地耦接。这是有利的，因为通过插套绕组装置，可以放弃为了在铁芯上制造绕组装置而对铁芯进行耗费缠绕，由此能够取得较简单的并且较精确的制造。此外，通过将绕组线端部经由插接连接装置与接触装置导电地耦接，能够避免绕组装置例如与转子的切换环触点接通，由此改善转子的可靠性。本发明基于这样的认识，即，在转子的使用寿命上在这样的切换环上可能产生断线，所述断线会导致转子失效。

绕组通常可以由绕组线形成。绕组线可以包括金属丝和将金属丝电绝缘的绝缘外罩。绝缘外罩优选可以构造为漆层，由此通过绝缘部占据特别少的结构空间。金属丝优选可以由铜或由铜合金形成，从而绕组也可以称为铜绕组。

优选地，所述至少一个绕组线端部可以沿插套方向取向，绕组装置在转子制造中可以沿所述插套方向被插套到铁芯上。这样，所述至少一个绕组线端部、优选两个绕组线端部可以平行于或至少基本上平行于转子的径向延伸方向取向。由此，将绕组装置插套到铁芯上并且构成用于将绕组线端部与接触装置导电地耦接的插接连接装置能够在时间上的重叠地、亦即至少部分同时进行。这样，例如当绕组装置在插套到铁芯上时快达到其终端位置时，插接连接装置并且由此导电连接也可以通过相应绕组线端部与接触装置的耦接而制造成。

在本发明的一种有利的进一步构成方案中，所述至少一个绕组被构造为预制的绕组。这特别有效地简化转子的制造。绕组装置的预制绕组可以在制造转子时尤其是沿转子的径向延伸方向从外部被插套到铁芯上。转子的每个铁芯可以具有其单独的预制的绕组装置，所述绕组装置也可以称为缠绕包。每个缠绕包可以具有所述两个绕组线端部作为相应的接触部位。在将相应的绕组装置插到到相应的铁芯上时，相应的插接连接装置可以实现在转子的绕组装置和接触装置之间的相应电流流动。

在本发明的另一种有利的进一步构成方案中，所述至少一个绕组装置具有至少一个定向元件，所述至少一个定向元件将所述绕组线端部中的至少一个绕组线端部保持定向在预先确定的取向中。这简化了在制造插接连接装置时绕组装置在铁芯上的装配，其方式为所述至少一个绕组线端部借助定向元件保持定向在预先确定的取向中、尤其是保持定向到接触装置上。所述取向优选可以平行于转子的径向延伸方向定向。绕组装置通常可以一方面包括绕组并且另一方面包括定向元件、亦即包括至少两个构件。

在本发明的另一种有利的进一步构成方案中，所述至少一个定向元件具有至少一个通孔，所述至少一个绕组线端部被引导通过所述至少一个通孔并且保持定向在所述取向中。这是有利的，因为绕组线端部由此在装配期间能够借助定向元件被支撑以防可能的不希望的折弯。

在本发明的另一种有利的进一步构成中，所述至少一个绕组线端部与所述至少一个定向元件接合。由此能够保证特别可靠的装配，因为通过所述接合能够取得在定向元件和绕组线端部之间的改善连接。所述接合可以通过在绕组线端部和定向元件之间的材料锁合连接、亦即例如通过粘实现。附加或备选地，绕组线端部可以力锁合地例如通过将绕组线端部夹紧在通孔中而与定向元件连接。也可设想形状锁合连接。

在本发明的另一种有利的进一步构成方案中，接触装置包括至少一个弹簧元件，通过所述至少一个弹簧元件，所述至少一个绕组线端部与所述接触装置耦接以构成插接连接装置。这是有利的，因为由此能够实现将绕组线端部可逆地并且借此无破坏地从接触装置脱开。这例如能够使绕组装置的交换变得容易。

在本发明的另一种有利的进一步构成方案中，所述转子包括至少一个极靴，所述至少一个极靴与所述至少一个铁芯连接并且在按照规定使用转子时阻止所述至少一个绕组装置由于离心力而与所述至少一个铁芯脱开。这是有利的，因为极靴能够实现绕组装置在极靴上的大面积支撑，尤其是当在按照规定使用电机时、尤其是在转子旋转时离心力将绕组装置沿径向延伸方向向外挤压时。所述至少一个极靴尤其是可以以能可逆地脱开的方式、亦即以能无破坏地脱开的方式与所述至少一个铁芯连接。在按照规定使用转子时，转子围绕旋转轴线并且相对于电机的定子旋转。旋转轴线在此可以沿转子的也称为纵向延伸方向的轴向延伸方向定向。

本发明第二方面涉及一种用于制造按照本发明第一方面的转子的方法，该方法至少包括下列步骤：

a)将所述至少一个绕组装置插套到所述至少一个铁芯上；

b)将所述至少一个绕组装置的所述至少一个绕组与所述至少一个接触装置耦接，其方式为将所述至少一个绕组线端部通过所述至少一个插接连接装置与所述至少一个接触装置耦接。

通过该方法能够简单并且可靠地提供转子。

在本发明的一种有利的进一步设计方案中，在按照步骤a)的插套期间、尤其是由于按照步骤a)的插套实现按照步骤b)的耦接。由此能够以有利的方式节省用于制造转子的时间。换句话说，可以通过实施步骤a)来实施步骤b)。借此，随着步骤a)的结束，步骤b)也结束。

本发明第三方面涉及一种用于机动车的电机，该电机具有至少一个按照本发明第一方面的转子。这种电机能简单制造并且能特别可靠地运行。电机优选可以构造作为机动车的牵引机，亦即驱动机动车。

关于所述方面之一介绍的优选实施形式及其优点对应适用于本发明的相应其他方面，并且反之亦然。

以上在说明书中所提及的特征和特征组合以及接着在对附图的说明中所提及的和/或在所述附图中单独示出的特征和特征组合不仅能够以分别给出的组合使用，而且也能够以其他的组合使用或者单独使用，而不会离开本发明的范围。

附图说明

本发明的其他的优点、特征和细节由权利要求、后续对优选实施形式的描述得出以及借助附图得出。

在下面再次借助具体的实施例解释本发明。为此：

图1示出用于电机的转子的转子基体的示意透视图，其中，转子基体具有四个沿转子周向规则设置的转子芯，并且将预制的绕组装置插套到转子芯之一上；

图2示出转子的接触装置的倾斜剖切的部分区域的放大细节视图，绕组装置的两个绕组线端部在其插套时被引出到接触装置上，以便制造用于在接触装置和绕组线端部之间的导电的触点接通的相应插接连接装置；

图3示出接触装置的倾斜剖切的部分区域的另一个放大细节视图，其示出所制造的在接触装置和绕组线端部之间的插接连接装置；

图4示出在接触装置和绕组线端部之一之间的插接连接装置的放大剖视图；

图5示出转子基体的示意透视图，预制的绕组装置之一与转子基体接合；

图6示出在图5中示出的转子基体连同绕组装置的示意侧视图，其中，两个平行的截面A和B伸展通过接触装置；

图7示出按照图6中的截面A的剖视图；以及

图8示出按照图6中的截面B的另一个剖视图。

具体实施方式

图1示出用于在图5中抽象示出的电机10的转子20的转子基体30的示意透视图。电机10包括定子12，该定子也可以用作电机10的壳体并且设计为同样强烈抽象示出的机动车K的牵引机。因此，电机10用于驱动机动车K，因此使机动车运动。

在用于制造转子20的方法中，在第一步骤a)中将转子20的相应绕组装置50插套到转子基体30的相应铁芯40、42、44、46上。转子20当前包括四个铁芯40、42、44、46，这些铁芯沿转子20的周向彼此成90°距离布置地分布在转子基体30上。由此，例如铁芯40和44与铁芯42和46一样相互形成180°的角度。

在图1、图5和图6中出于明了性原因示出总共四个绕组装置50中的仅一个绕组装置，该绕组装置按照方法的步骤a)被插套到铁芯40上。在此未示出的是，为了完成转子20制造而实施的其余三个绕组装置50到剩余的铁芯42、44、46上的插套。然而，用于单个绕组装置50的后续实施方式适用于所有绕组装置50。

转子20此外包括接触装置90，该接触装置与转子基体30不可相对旋转地连接、例如拧紧，并且与相应的绕组装置50导电地耦接。接触装置90优选可以构造为环形体，如例如借助图1可看出的那样。为了将电能从机动车K的在这里未进一步示出的蓄能器通过机动车K的同样未进一步示出的电力电子装置至少间接传输到绕组装置50上，可以在接触装置90的接触环元件98的在图6中表征的端侧91上布置接触装置90的相应的触点100、102。触点100、102可以沿转子20的在图6中通过箭头表明的轴向延伸方向x朝转子基体30的方向延伸，如通过图1、图5和图6的概观可看出的那样。触点100、102可以分别包括凹入部，在这里未进一步示出的插头元件可以为了在蓄能器或电力电子装置和绕组装置50之间建立导电连接而被插入所述凹入部中。通过插头元件可以制造当前未进一步示出的滑动触点，所述滑动触点可以用于在转子20旋转时维持导电连接。

所述绕组装置50中的每个绕组装置分别包括至少一个预制的绕组60，该绕组在完成制造的转子20中被插套在相应的铁芯40、42、44、46上。每个绕组包括两个绕组线端部62、64，各绕组线端部分别通过插接连接装置66、68与接触装置90导电地耦接。绕组线端部62、64分别沿插套方向并且以通过箭头表明的取向O与接触装置90接合。取向O以及插套方向至少基本上平行于转子20以及转子基体30的通过在图4和图5中的另一个箭头表明的并且关于相应的铁芯40、42、44、46的径向延伸方向R定向，如借助图4关于铁芯40在第一绕组线端部62和接触装置90之间的插接连接装置66的放大图中可看出的那样。“基本上平行”的表达可以在此理解为，取向O和径向延伸方向R相互形成少于10°、优选少于5°的角度。为了补偿制造公差，相应的绕组线端部62、64可以在构成相应的插接连接装置66、68时也弹性变形，尤其是局部地弹性弯曲。

插接连接装置66、68可以在方法的另一个步骤b)中制造，在该步骤中将绕组装置50与接触装置90的耦接，其方式为当前将绕组60的两个绕组线端部62、64通过相应的插接连接装置66、68与接触装置90耦接。相应的绕组线端部62、64至少局部没有被相应的绕组60的绕组线的其中一个金属丝的绝缘外罩包围，该绝缘外罩用于在该绕组线的与绕组线端部62、64不同的区域中的电绝缘。

按照步骤b)的耦接在此在按照步骤a)的插套期间并且由于所述插套实现，由此能够节省装配步骤，即步骤a)和b)的在时间上相继进行的单独实施。通过图2和图3的概观阐明方法的步骤b)。要注意，图2和图3分别示出按照倾斜的截面的剖视图，其不仅剖切在图6中的截面A，而且剖切截面B。换句话说，这些倾斜的截面不垂直于轴向延伸方向x。按照倾斜的截面的剖视图用于共同剖切呈现地示出两个插接连接装置66、68，主要是因为这些插接连接装置66、68沿轴向延伸方向x相对于彼此错开，如接着还要说明的那样。

为了使绕组线端部62、64在装配期间保持定向在预先确定的取向O中，每个绕组装置50具有至少一个定向元件80。相应的定向元件80对于绕组线端部62、64中的每个绕组线端部具有各一个通孔82、84，相应的绕组线端部62、64被引导通过所述通孔并且保持定向在取向O中。在此，绕组线端部62、64的每个绕组线端部可以与对应的定向元件80接合，例如在其引入通孔82、84中的位置上粘接。

借助图4可看出，接触装置90对于每个插接连接装置66、68包括两个弹簧元件92、94，这两个弹簧元件在取向O中相继地布置。由此，弹簧元件92、94的在取向O中并且借此沿插套方向相继布置的各个弹簧元件通孔对齐。亦即，如果例如绕组线端部62、64的一个绕组线端部沿插套方向在构成相应的插接连接装置66、68的情况下与接触装置90接合，则在此相应的绕组线端部62、64与相应的弹簧元件92、94触点接通，其方式为将对应的绕组线端部62、64引入相应弹簧元件92、94的相应弹簧元件通孔中并且在此与相应的弹簧元件92、94导电地连接、例如预紧。弹簧元件92、94对于每个插接连接装置66、68接纳、优选压制在相应的套筒元件96中并且与相应的套筒元件96一起与接触装置的接触环元件98连接。在接触环元件98上，接触装置90可以与转子基体30连接、优选拧紧。亦即，接触装置90包括至少一个接触环元件98以及对于各一个插接连接装置66、68包括一个套筒元件96和两个弹簧元件92、94，触点100、102也布置在接触环元件上。

在图1至图8中未进一步示出转子20的相应的极靴。极靴中的相应一个极靴可以与铁芯40、42、44、46中的至少一个铁芯连接并且在按照规定使用转子20时阻止相应的绕组装置50由于离心力而与相应的铁芯40、42、44、46脱开。

图7和图8分别示出接触装置90的剖视图，其中，图7示出按照一个截面A的剖面并且图8示出按照另一个截面B的剖面。截面A和B彼此平行地定向，并且彼此沿轴向延伸方向x具有错位。

如已经描述的那样，用于绕组装置50中的各一个绕组装置的相应的插接连接装置66、68也具有这样的错位。因为转子20当前具有四个铁芯40、42、44、46和四个在其上插套的绕组装置50，所以对于相应的绕组装置50的绕组60，对于四个第一绕组线端部62有四个插接连接装置66处于截面A中，并且对于四个第二绕组线端部64有四个插接连接装置68处于截面B中。当前总共八个插接连接装置66、68通过多个导线元件70这样导电地相互连接，使得能够通过触点100、102实现对四个绕组60或绕组装置50的供电，如通过在图7和图8连同图5的概观中可看出的那样，所述导线元件部分地在两个截面A和B上延伸并且借此带有错位地沿轴向延伸方向x延伸通过接触环元件98。触点100、102中的各一个触点为此与所述总共八个插接连接装置66、68中的各一个插接连接装置导电地耦接并且所述八个插接连接装置66、68彼此通过上述导线元件70导电地相互连接。

附图标记列表

10电机

12定子

20转子

30转子基体

40铁芯

42铁芯

44铁芯

46铁芯

50绕组装置

60绕组

62第一绕组线端部

64第二绕组线端部

66插接连接装置

68插接连接装置

70导线元件

80定向元件

82通孔

84通孔

90接触装置

91端侧

92弹簧元件

94弹簧元件

96套筒元件

98接触环元件

100触点

102触点

K机动车

O取向

R径向延伸方向

x轴向延伸方向

Claims (10)

1.一种用于电机(10)的转子(20)，所述转子包括：转子基体(30)，所述转子基体具有至少一个铁芯(40、42、44、46)；至少一个绕组装置(50)，所述至少一个绕组装置接纳在所述至少一个铁芯(40、42、44、46)上；以及至少一个接触装置(90)，所述至少一个接触装置与所述转子基体(30)不可相对旋转地连接并且与所述至少一个绕组装置(50)导电地耦接，

其特征在于，所述至少一个绕组装置(50)包括至少一个绕组(60)，所述至少一个绕组被插套到所述至少一个铁芯(40、42、44、46)上并且具有两个绕组线端部(62、64)，所述绕组线端部中的至少一个绕组线端部(62、64)通过至少一个插接连接装置(66、68)与所述至少一个接触装置(90)导电地耦接。

2.按照权利要求1所述的转子(20)，其特征在于，所述至少一个绕组(60)被构造为预制的绕组。

3.按照权利要求1或2所述的转子(20)，其特征在于，所述至少一个绕组装置(50)具有至少一个定向元件(80)，所述至少一个元件将所述绕组线端部(62、64)中的至少一个绕组线端部保持定向在预先确定的取向(O)中。

4.按照权利要求3所述的转子(20)，其特征在于，所述至少一个定向元件(80)具有至少一个通孔(82、84)，所述至少一个绕组线端部(62、64)被引导通过所述至少一个通孔并且保持定向在所述取向(O)中。

5.按照权利要求3或4所述的转子(20)，其特征在于，所述至少一个绕组线端部(62、64)与所述至少一个定向元件(80)接合。

6.按照上述权利要求之一所述的转子(20)，其特征在于，所述接触装置(90)包括至少一个弹簧元件(92、94)，通过所述至少一个弹簧元件，所述至少一个绕组线端部(62、64)与所述接触装置(90)耦接以构成所述插接连接装置(66、68)。

7.按照上述权利要求之一所述的转子(20)，其特征在于，所述转子(20)包括至少一个极靴，所述至少一个极靴与所述至少一个铁芯(40、42、44、46)连接并且在按照规定使用所述转子(20)时阻止所述至少一个绕组装置(50)由于离心力而与所述至少一个铁芯(40、42、44、46)脱开。

8.一种用于制造按照权利要求1至7之一所述的转子(20)的方法，所述方法至少包括下列步骤：

a)将所述至少一个绕组装置(50)插套到所述至少一个铁芯(40、42、44、46)上；

b)将所述至少一个绕组装置(50)的所述至少一个绕组(60)与所述至少一个接触装置(90)耦接，其方式为将所述至少一个绕组线端部(62、64)通过所述至少一个插接连接装置(66、68)与所述至少一个接触装置(90)耦接。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，在按照步骤a)的插套期间，尤其是由于按照步骤a)的插套实现按照步骤b)的耦接。

10.一种用于机动车(K)的电机(10)，所述电机具有至少一个按照权利要求1至7之一所述的转子(20)。