CN117767605A - 混合互锁件和粘合剂转子芯 - Google Patents

Abstract

本公开提供“混合互锁件和粘合剂转子芯”。转子的堆叠的多个交替叠片和粘合剂层被布置成使得所述粘合剂层中的每一者将一对相邻叠片的外周边粘结在一起。所述叠片中的每一者包括围绕所述叠片的中心区域设置的多个互锁件，所述中心区域在所述外周边的径向内侧并且缺少所述粘合剂层中的任一者，所述多个互锁件与所述叠片中的同一相邻叠片接合。

Description

混合互锁件和粘合剂转子芯

技术领域

本公开涉及用于轴向夹具扭矩传递应用的混合互锁件和粘合剂粘结转子芯。

背景技术

用于诸如电池电动车辆和插电式混合动力车辆等电动车辆的扩展驾驶里程技术不断地增加对用于车辆推进的电动马达的要求。通过冲压薄叠片并将它们组装在一起来制造电动马达转子芯和定子芯。可以使用以下两种不同的方法将这些叠片附接在一起：互锁件和粘合剂。由于它们的强度以及易于设计和制造，因此粘合剂机构通常优于互锁机构。然而，即使是粘合剂机构也不是没有缺点的。

发明内容

电机具有被堆叠以形成转子的多个叠片。所述叠片中的每一者包括围绕所述叠片的中心区域设置的多个互锁件并且与所述叠片中的同一相邻叠片接合。所述电机还具有多个粘合剂层，所述多个粘合剂层与所述叠片交错，使得所述层中的每一者与一对相邻叠片直接接触并在所述一对相邻叠片之间并且在所述中心区域的径向外侧。

转子具有堆叠的多个交替叠片和粘合剂层，所述堆叠的多个交替叠片和粘合剂层被布置成使得所述粘合剂层中的每一者将一对相邻叠片的外周边粘结在一起。所述叠片中的每一者包括围绕所述叠片的中心区域设置的多个互锁件，所述中心区域在所述外周边的径向内侧并且缺少所述粘合剂层中的任一者，所述多个互锁件与所述叠片中的同一相邻叠片接合。

一种方法包括：围绕多个叠片的每个外围外部区域施加一层粘合剂；以及堆叠所述叠片，使得所述叠片中的相邻叠片的互锁件彼此接合，并且所述层中的每一者直接位于一对相邻叠片之间，以形成转子。所述互锁件围绕所述叠片的在所述外围外部区域的径向内侧的中心区域设置。

附图说明

图1是示例性电动车辆的示意图。

图2是具有定子狭槽的分解图的定子的透视图。

图3是芯体的透视图。

图4是芯体的横截面视图。

具体实施方式

所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可采取各种形式和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以不同方式采用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任何一个示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实施方式，可能期望与本公开的教示一致的对特征的各种组合和修改。

除非上下文另外明确指明，否则如说明书和所附权利要求中所使用，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数个指示物。例如，以单数形式提及部件意在包括多个部件。

当一个元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“接合到”另一个元件或层、“连接到”另一个元件或层、或者“联接到”另一个元件或层时，其可直接在另一个元件或层上、接合、连接或联接到另一个元件或层，或者可存在中间元件或中间层。相比之下，当一个元件被称为“直接在另一个元件或层上”、“直接接合到”另一个元件或层、“直接连接到”另一个元件或层或者“直接联接到”另一个元件或层时，可能不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应以相似方式解译(例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一者或多者的任何和所有组合。

使用牵引马达驱动进行推进的车辆被称为电动车辆(EV)。存在三种主要类别的电动车辆。这三个类别(按其电力消耗的程度限定)是：电池电动车辆(BEV)、混合动力电动车辆(HEV)和插电式混合动力电动车辆(PHEV)。电池电动车辆通常使用外部电网来对其内部电池再充电并为其电动马达供电。混合动力电动车辆使用主内燃发动机和辅助补充电池来为其马达供电。与混合动力电动车辆相比，插电式混合动力电动车辆使用主大容量电池和辅助内燃发动机来为其马达提供动力。一些插电式混合动力电动车辆也可以仅依靠其内燃发动机运行而无需接合马达。

电动车辆通常包括一个或多个电机。电机可以称为电动马达、牵引马达或发电机。电机可以是永磁电机或感应电机。取决于工况，电机可能能够作为马达或发电机工作。例如，电机可以提供用于车辆推进的扭矩，或者用作发电机以使用再生制动技术将机械动力转换成电力。电机还可以提供减少的污染物排放，因为电动车辆可以以电动模式或混合动力模式进行操作以减少车辆燃料消耗。虽然本公开是在电动车辆的背景下描述的，但是应当理解，其可以与非汽车应用结合使用。例如，所公开的电机可以在制造设备或发电机器中使用。

图1描绘了混合动力电动车辆(“HEV”)112。HEV 112包括电动化推进系统，所述电动化推进系统具有机械地联接到混合动力变速器(未示出)的一个或多个电机114。另外，混合动力变速器机械地联接到内燃发动机118(即，ICE)。电机114被布置成在发动机118操作或关闭时提供推进扭矩以及减速扭矩能力。当发动机118关闭时，HEV 112可以在纯电动行驶模式下使用电机114作为唯一推进源进行操作。混合动力变速器还机械地联接到行车轮，以从电机114和/或燃烧发动机118输出扭矩。

牵引电池或电池组124存储可以用于对电机114供电的能量。电池组124提供高压直流(DC)输出。一个或多个接触器142可以在断开时将牵引电池124与DC高压总线154A隔离，而在闭合时将牵引电池124联接到DC高压总线154A。牵引电池124经由DC高压总线154A电耦合到一个或多个电力电子模块126。电力电子模块126还电耦合到电机114，并且提供在AC高压总线154B与电机114之间双向传递能量的能力。根据一些示例，牵引电池124可以提供DC电流，而电机114使用三相交流电(AC)进行操作。电力电子模块126可以将DC电流转换为三相AC电流以操作电机114。在再生模式中，电力电子模块126可以将来自充当发电机的电机114的三相AC电流输出转换为与牵引电池124兼容的DC电压。本文中的描述同样适用于不具有燃烧发动机的纯电动车辆。

除了提供用于推进的能量之外，牵引电池124还可以为其他车辆电气系统提供能量。车辆112可以包括电联接到高压总线154的DC/DC转换器模块128。DC/DC转换器模块128可以电联接到低压总线156。DC/DC转换器模块128可以将牵引电池124的高压DC输出转换为与低压车辆负载152兼容的低压DC供应。低压总线156可以电耦合到辅助电池(例如，12V电池)。低压负载152可以电耦合到低压总线156。低压负载152可以包括车辆112内的各种控制器。一个或多个高压电气负载158可以耦合到高压总线154。高压电气负载158还可以包括压缩机和电加热器。

车辆112的牵引电池124可以由车外电源136进行再充电。车外电源136可以是与电气插座的连接。外部电源136可以电联接到充电器或另一类型的电动车辆供电装备(EVSE)138。车外电源136可以是由电力公用事业公司提供的配电网络或电网。EVSE 138提供电路和控件以管理在电源136与车辆112之间的能量传递。车外电源136可以向EVSE 138提供DC或AC电力。EVSE 138可以具有用于插入到车辆112的充电端口162中的充电连接器160。充电端口162可以电耦合到车载电力转换模块或充电模块164。充电模块164可以调节从EVSE138供应的电力以向牵引电池124提供适当的电压和电流水平。

所讨论的各种部件可以具有一个或多个相关联的控制器，以控制、监测和协调部件的操作。控制器可以经由串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或经由分立的导体进行通信。另外，可以提供车辆系统控制器148以协调各个部件的操作，诸如管理去往和来自一个或多个电机的电流。

电机可以包括例如用于推进电动车辆的定子和转子。图2描绘了定子200的分解图。定子200可以包括具有前侧和后侧的多个叠片(未示出)。当堆叠时，前侧和后侧抵靠相邻的前侧和后侧设置以形成定子芯202。每个叠片还包括外径(或外壁)204和内径(或内壁)206。外径协作以限定定子200的外表面，并且内径协作以限定孔口208。

定子芯202可以包括围绕定子芯202的圆周间隔开的多个狭槽210。多个绕组(也称为线圈、导线或导体)212可以缠绕在定子200上并且设置在定子狭槽210内。绕组212可以以蜿蜒方式布线遍及狭槽210以形成一个或多个绕组路径以通过定子200传输电流。基于绕组212的布置，绕组的部分可以从定子芯202的端面214突出。在一些具体示例中，绕组212包括铜发卡绕组，所述铜发卡绕组布线在整个铁合金定子芯中。多个单独的发卡可以轴向地插入穿过狭槽210，并且具有突出超过端面214以邻接相邻狭槽中的发卡的端部。狭槽210还可以包括至少一个狭槽衬里216，以在至少一个绕组212与定子200之间提供绝缘。至少一个狭槽衬里216可以由多层专用纸、塑料等制成，以获得最优的介电强度和机械强度。为了使效率最大化，通常仅留下插入导体212所需的最小间隙作为自由空间。狭槽210还可以包括多个非磁性楔形件(未示出)，所述多个非磁性楔形件可以占据导体212与定子200的内径表面之间的空间218。

图3描绘了转子300的分解图。与定子200相同，转子300可以包括具有前侧和后侧的多个叠片(未示出)。当堆叠时，前侧和后侧抵靠相邻的前侧和后侧设置，以形成转子芯302。每个叠片还包括外径(或外壁)304和内径(或内壁)306。外径协作以限定转子300的外表面，并且内径协作以限定第二孔口308。转子300还可以包括或容纳轴310。

可以使用以下两种不同的方法将转子叠片附接在一起：互锁件和粘合剂。由于它们的强度相当大以及设计和制造的尺寸准确性，因此粘合剂机构通常优于互锁机构。然而，粘合剂机构也不是没有缺点的。通过在每个叠片之间以薄粘合剂施加的形式将聚合物添加到堆叠中，转子芯302呈现粘弹性质，诸如蠕变。

更具体地，如上所述，除了定子和转子之外，组装好的电机通常还包括轴。转子借助于轴向摩擦接头将扭矩传递到轴。转子轴上的大螺母被向下驱动，从而将转子芯夹持在轴与螺母之间。这种夹紧的接头传递扭矩并且只要维持夹持力就不会滑动。虽然夹持的钢通常形成可靠的接头，但是当使用粘合剂来粘结形成芯体的叠片时，夹持的钢倾向于在较短的时间内松开。这种现象可能归因于粘合剂聚合物的蠕变。

为了解决这些缺点，可以提供混合粘结转子芯，其使用互锁和粘合剂机构两者来堆叠转子叠片以形成转子芯。这种混合技术提供了粘附方法的有利属性，而不会削弱转子夹持接头。更具体地，为了将叠片接合在一起，混合粘结转子芯在转子芯的内径附近使用互锁件，但是在转子芯的外径附近使用粘合剂。这有效地从夹持接头去除了粘合剂的粘弹性质(蠕变)。

图4描绘了表示叠片400的转子芯302的横截面视图。叠片400包括中心区域402和外围区域404，其中外围区域404在中心区域402的径向外侧。示例性线406划定中心区域402与外围区域404的间隔。经由示例性线406示出的从中心区域402到外围区域404的过渡可以相对于转子芯的中心以任何半径发生。在一些实施例中，示例性过渡线406与叠片400的内壁408之间的距离等于示例性过渡线406与叠片400的外壁410之间的距离。在其他实施例中，示例性过渡线406与叠片400的内壁408之间的距离可以小于或大于示例性过渡线406与叠片400的外壁410之间的距离。

叠片400还包括围绕叠片400的中心区域402设置的多个互锁件412和涂覆叠片层400的外围区域404的多个粘合剂层414。围绕叠片400的中心区域402设置的多个互锁件412可以被配置为与相邻叠片接合以共同形成转子芯。类似地，多个粘合剂层414可以与相邻叠片交错，使得层414中的每一者与一对相邻叠片直接接触并在所述一对相邻叠片之间。

叠片400还可以包括多个腔体416，使得当被堆叠时，腔体416轴向对准以形成凹穴。在一些实施例中，腔体416中的至少一些以及继而凹穴被配置为接纳磁体418。在一些实施例中，被配置为接纳磁体418的腔体416在叠片400的中心区域402的外部。

因此，公开了包括被堆叠以形成转子的多个叠片的电机。所述叠片中的每一者包括多个互锁件，所述多个互锁件围绕所述叠片的中心区域设置并且被配置为与所述叠片中的同一相邻叠片接合。在一些实施例中，所述互锁件围绕所述叠片的中心区域均匀地分布。所述电机还包括多个粘合剂层，所述多个粘合剂层与所述叠片交错，使得所述层中的每一者与一对相邻叠片直接接触并在所述一对相邻叠片之间并且在所述中心区域的径向外侧。在一些实施例中，所述粘合剂层的材料是环氧树脂。

在一些实施例中，所述叠片中的每一者还包括多个轴向对准腔体，所述多个轴向对准腔体在被堆叠时形成一个或多个凹穴。在一些实施例中，所述腔体中的至少一些以及继而所述凹穴中的至少一些被配置为接纳一个或多个磁体。在一些实施例中，可以接纳所述一个或多个磁体的一个或多个腔体在所述叠片的外周区域中，所述外周区域在所述中心区域的径向外侧。

在本公开的一些实施例中，公开了一种转子，所述转子包括堆叠的多个交替叠片和粘合剂层。所述交替叠片和粘合剂层被布置成使得所述粘合剂层中的每一者将一对相邻叠片的外周边粘结在一起。在一些实施例中，所述粘合剂层的材料是环氧树脂。类似地，在一些实施例中，所述叠片还包括多个互锁件，所述多个互锁件围绕所述叠片的中心区域设置并且被配置为与所述叠片中的同一相邻叠片接合。所述叠片的中心区域在所述外周边的径向内侧并且不存在所述粘合剂层中的任一者。在一些实施例中，所述互锁件围绕所述叠片的中心区域均匀地分布。

在一些实施例中，所述堆叠的多个交替叠片和粘合剂层还包括多个轴向对准腔体，其中所述轴向对准腔体中的至少一些被配置为接纳磁体。在一些实施例中，被配置为接纳磁体的腔体中的至少一些在所述中心区域的径向外侧。

本公开还公开了一种方法，其包括以下步骤：首先，围绕多个叠片的每个外围外部区域施加一层粘合剂；以及其次，堆叠所述叠片，使得所述叠片中的相邻叠片的互锁件彼此接合，并且所述层中的每一者直接位于一对相邻叠片之间，以形成转子。在一些实施例中，所述互锁件围绕所述叠片的在所述外围外部区域的径向内侧的中心区域设置。在一些实施例中，所述方法还包括将磁体插入由所述外围外部区域限定的腔体中的第三步骤。

虽然上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可做出各种改变。

如先前所述，各种实施例的特征可进行组合以形成可能未明确描述或示出的另外的实施例。尽管各种实施例就一个或多个期望的特性而言可能已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式，但本领域普通技术人员应认识到，可折衷一个或多个特征或特性来实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这些属性可以包括但不限于强度、耐久性、生命期、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因而，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式期望的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。

Claims (15)

1.一种电机，其包括：

被堆叠以形成转子的多个叠片，所述叠片中的每一者包括多个互锁件，所述多个互锁件围绕所述叠片的中心区域设置并且被配置为与所述叠片中的同一相邻叠片接合；以及

多个粘合剂层，所述多个粘合剂层与所述叠片交错，使得所述层中的每一者与一对相邻叠片直接接触并在所述一对相邻叠片之间并且在所述中心区域的径向外侧。

2.根据权利要求1所述的电机，其中所述叠片还包括多个腔体。

3.根据权利要求2所述的电机，其中所述腔体轴向对准。

4.根据权利要求3所述的电机，其中所述腔体中的至少一些被配置为接纳磁体。

5.根据权利要求4所述的电机，其中被配置为接纳磁体的所述腔体在所述中心区域的径向外侧。

6.根据权利要求1所述的电机，其中所述互锁件围绕所述叠片的所述中心区域均匀地分布。

7.根据权利要求1所述的电机，其中所述粘合剂层的材料是环氧树脂。

8.一种转子，其包括：

堆叠的多个交替叠片和粘合剂层，所述堆叠的多个交替叠片和粘合剂层被布置成使得所述粘合剂层中的每一者将一对相邻叠片的外周边粘结在一起，其中所述叠片中的每一者包括多个互锁件，所述多个互锁件围绕所述叠片的在所述外周边的径向内侧并且不存在所述粘合剂层中的任一者的中心区域设置，所述多个互锁件被配置为与所述叠片中的同一相邻叠片接合。

9.根据权利要求8所述的转子，其中所述堆叠的多个交替叠片和粘合剂层还包括多个轴向对准腔体。

10.根据权利要求9所述的转子，其中所述轴向对准腔体中的至少一些被配置为接纳磁体。

11.根据权利要求10所述的转子，其中被配置为接纳磁体的所述腔体在所述中心区域的径向外侧。

12.根据权利要求8所述的转子，其中所述互锁件围绕所述叠片的所述中心区域均匀地分布。

13.根据权利要求8所述的转子，其中所述粘合剂层的材料是环氧树脂。

14.一种方法，其包括：

围绕多个叠片的每个外围外部区域施加一层粘合剂；以及

堆叠所述叠片，使得所述叠片中的相邻叠片的互锁件彼此接合，并且所述层中的每一者直接位于一对相邻叠片之间，以形成转子，其中所述互锁件围绕所述叠片的在所述外围外部区域的径向内侧的中心区域设置。

15.根据权利要求14所述的方法，其还包括将磁体插入由所述外围外部区域限定的腔体中。