CN117957749A - 用于电动机的转子的中空轴 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种同步电动机的转子，所述转子包括转子芯和磁体，其中，所述转子芯上的叶轮(2A)与中空轴结合用于推动冷却剂通过所述电动机的冷却系统。在一个有利的实施例中，所述冷却剂被直接引入到所述中空轴的主腔(7)中，并且通过在轴芯(1A)与支撑体(1B)之间的接合表面的区域中的多个通道(1C)从所述轴中释放出来，其中，所述通道(1C)的出口孔(3)与所述叶轮(2A)的输入区域对准。
Description
技术领域
本发明的主要主题涉及用于电动车辆的牵引驱动的电动机的转子，其中，电动机由介电冷却剂——油直接冷却。
背景技术
EP 3 507 889 B1公开了一种异步电动机的转子，该转子包括由铝合金铸造并形成填充体的鼠笼式和叠片式转子芯，其中两个轴颈用于通过冷却管道将填充体固定就位，该冷却管道将填充体两侧上的轴颈互连。用于冷却电动机的转子、定子和绕组的油被引入到冷却管道中，其中冷却管道内的多个径向孔用于将油输送到填充体与冷却管道之间的夹套状腔中。最后，油通过由填充体和轴颈形成的转子的两侧上的多个径向孔和/或径向通路从转子中释放出来。
在已知的解决方案中，并非所有的叠片式转子芯都以铝合金铸造以提供填充体，因此对于替代性实施方式，在由于电磁设计限制而使得填充体不可用或不可选的情况下，缺乏用于同步电动机的直接冷却转子的解决方案。
发明内容
因此，本发明的目的是提供所描述的设备的改进的或至少替代性的实施方式，其中克服了所描述的缺点。
根据本发明，该目的通过独立权利要求1的主题来解决。有利的实施例是从属权利要求的主题。
本发明基于这样的总体思想，即在用于牵引驱动的电动机的转子上使用叶轮，所述叶轮起到泵的作用，用于推动冷却剂通过电动机的冷却系统，从而使用中空轴，用于将叠片式转子芯接收就位，其中，所述冷却剂优选地通过入口孔的区域内的非接触式固定喷嘴释放到所述轴中，因此，所述冷却剂被直接引入到所述中空轴的主腔中，所述中空轴包括多个通道，所述多个通道在用于所述叶轮的输入区域中具有出口孔。有利地，通过利用叶轮与所述中空轴的结合来冷却电动机的定子和绕组，所述电动机的冷却性能以及进而的连续功率显著提高，其中，通过所述冷却剂在所述转子的中空轴的主腔内逐渐加速到目标圆周速度来实现所述冷却剂的滑移，因此，所述电动机的效率也得到了实质性的提高。
在本发明中，复合术语“第一/第二”用于简化描述。在本发明的上下文中，复合术语“第一/第二”的单独的术语“第一”和“第二”总是以“和/或”相连。因此，在所述转子中，可以存在“第一”元件和/或“第二”元件。在这种情况下，相应的“第一”元件仅仅与所述转子的另外的“第一”元件或所述转子的第一轴向端部相关联，并且相应的“第二”元件仅仅与所述转子的另外的“第二”元件或所述转子的第二轴向端部相关联。在复合术语“第一/第二”中没有使用单独的术语“第一”和“第二”的情况下，应根据该用法来理解它们。此外，在本发明中，术语“轴向”和“径向”总是参考旋转轴线。
电动机的转子包括中空轴和转子芯。在一个有利的实施例中，所述中空轴是两件式中空结构，其包括中空轴芯和相应的支撑体，其适于被组装并且适于将所述转子芯接收就位。在一个有利的实施例中，所述中空轴是筒状主体，所述筒状主体包括第一端部和在所述中空轴的相反侧上的第二端部。在一个有利的实施例中，所述中空轴通过压配合连接来组装。这样的压配合连接易于制造并且不需要任何另外的紧固件。在一个替代性实施例中，所述轴通过过盈配合和/或过渡配合结合焊接来组装。在一个有利的实施例中，所述中空轴包括用于引入所述冷却剂的入口孔和用于将所述转子芯定位在所述中空轴的外表面上的基准特征。在一个有利的实施例中，为了将所述冷却剂从所述中空轴中释放出来，所述中空轴包括多个通道和/或孔和/或通路和/或钻孔，其至少在所述中空轴的一个端部的区域中在组装所述轴之后通过机加工来设置和/或创建和/或制造。所述转子芯包括筒状主体，所述筒状主体还包括多个电工钢的层压片，其中，所述转子芯包括在所述转子芯的第一侧上的第一相邻前表面和在所述转子芯的相反的第二侧上的第二相邻前表面。在一个有利的实施例中，所述转子芯通过过盈配合和/或过渡配合和/或夹持螺母安装在所述中空轴上。有利的实施例中的转子芯还包括多个磁体和用于将所述磁体固定在所述转子芯中的树脂，其中，所述转子芯还包括具有多个叶片的叶轮，以促进所述冷却剂在所述电动机的外壳内的流动。在一个有利的实施例中，用于将所述冷却剂从所述中空轴中释放出来的通道位于靠近所述中空轴的外周边缘的区域中，更确切地说，位于所述中空轴芯与相应的支撑体之间的压配合连接的区域中，其中，所述通道的数量优选地等于所述叶轮上的叶片的数量，并且其中，所述通道的位置与相应叶片的前缘对准。
所述入口孔可布置在所述多个通道的径向内侧，并且所述主腔的内壁可在弯曲或倾斜区段上向所述主腔的最大直径延伸。这样，由于所述冷却剂沿着所述腔壁的边界流动，所述冷却剂可以在所述腔中逐渐加速到最大角速度。
根据从属权利要求、根据附图以及根据基于附图的附图描述，本发明的其它重要特征和优点是显而易见的。
应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下面待解释的那些特征不仅可以在每种情况下所指示的组合中使用，而且可以在其它组合中使用或单独使用。
附图说明
本发明的优选实施例在附图中示出，并且将在下面的描述中更详细地解释，其中，相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。
附图分别示意性地显示，
图1是在一个有利的实施例中的根据本发明的用于电动机的转子的等距视图；
图2是在一个有利的实施例中的根据本发明的用于电动机的转子的侧视图；
图3是在一个有利的实施例中的根据本发明的用于电动机的转子的剖视图；
图4是在一个有利的实施例中的根据本发明的用于电动机的转子的细节剖视图；
图5是在一个有利的实施例中的根据本发明的中空轴的等距视图，这里以分解视图示出。
具体实施方式
图1示出了在一个有利的实施例中的根据本发明的用于电动机的二次注塑式转子的等距视图。转子包括中空轴和转子芯2。中空轴包括轴芯1A和支撑体1B，其中，入口孔1AO用于将冷却剂引入到中空轴的主腔7中，并且其中，在轴芯1A与支撑体1B之间的接合表面的区域中设置多个通道1C。主腔7确保均匀的压力分布和均匀的冷却剂排放，优选地经由所有出口孔3。转子芯2包括具有多个叶片4的叶轮2A，其中，在有利的实施例中，通道1C出口孔3的位置与叶片4的前缘对准。叶片4优选地是弯曲的。
如图1和图4所示，出口孔3径向向外定向并且周向布置在两个相邻叶片4之间。关于图3、图4和图5，通道1C具有轴向区域5和邻接所述轴向区域5的径向区域6，其中，出口孔3位于径向区域6的端部处。
图2示出了在有利的实施例中的根据本发明的用于电动机的转子的侧视图，其中示出了用于剖视图A-A的平面。
图3示出了在有利的实施例中的根据本发明的用于电动机的转子的剖视图A-A，其中示出了细节视图B的区域。在有利的实施例中，中空轴、更确切地说是支撑体1B包括基准特征1D，所述基准特征1D用于相对于用于将冷却剂从中空轴中释放出来的通道1C的位置来定位转子芯2和叶轮2A。有利地，叶轮的性能以及进而电动机的冷却性能显著提高。
根据图3，出口孔3仅布置在主腔7的上端处，在此叶轮2也可以布置在下端处。就纯理论而言，出口孔(未示出)也可以设置在下端，这使得冷却剂优选地沿轴向方向在叶轮2的两个相邻叶片4之间流出主腔7。从那里，冷却剂然后可以由于离心力和叶片4而被进一步输送。这可以实现进一步改善冷却，并且与此相关联地提高电动机的性能。
入口孔1AO布置在所述多个通道1C的径向内侧，并且主腔7的内壁9在弯曲或倾斜区段8上向主腔7的最大直径延伸。这样，由于冷却剂沿着内壁9的边界流动，冷却剂可以在主腔7中逐渐加速到最大角速度。
图4示出了在有利的实施例中的根据本发明的用于电动机的转子的细节剖视图，其中，用于将冷却剂从中空轴中释放出来的通道1C和基准特征1D清晰可见。
在支撑体1B处形成通道1C使得通道1C的制造相对容易，因为它们不必被制造为封闭通道，而是通道1C仅通过将1B与轴芯1A组装而形成。因此，在支撑体1B中仅必须制造通道1C的部分几何形状。这使得通常更容易制造支撑体1B。通道1C由支撑体1B和轴芯1A形成。
图5以分解视图示出了在有利的实施例中的根据本发明的中空轴的等距视图，其中，支撑体/轴1B上的凹槽形式的通道1C结构的细节清晰可见，并且其中，用于轴芯1A与支撑体1B上的匹配表面之间的压配合连接利用的表面是明显的。除了压力连接之外或作为压力连接的替代，当然也可以使用粘附连接。
在最佳实施方式中示出并描述了用于电动机的转子的所有部件，特别是描述中的中空轴。然而，也可以设想不同的形状/尺寸/分布，其中，冷却剂优选为油、空气或油和空气的混合物。
Claims (8)
1.一种用于电动机的转子，其中，所述转子包括中空轴和叠片式转子芯，所述叠片式转子芯进一步包括多个磁体和用于冷却剂流利用的叶轮(2A)，
其特征在于，
所述中空轴进一步包括入口孔(1AO)以及通道(1C)，所述入口孔用于将所述冷却剂直接引入到所述中空轴的主腔(7)中，所述冷却剂通过所述通道(1C)从所述中空轴释放出来，其中，所述通道(1C)的出口孔(3)与所述叶轮(2A)的输入区域对准，以用于推动所述冷却剂通过所述电动机的冷却系统。
2.根据权利要求1所述的转子，
其特征在于，
所述中空轴包括轴芯(1A)和支撑体(1B)，其中，在所述轴芯(1A)与所述支撑体(1B)之间的接合表面的区域中设有多个所述通道(1C)。
3.根据权利要求1所述的转子，
其特征在于，
所述通道(1C)的出口孔(3)与所述叶轮(2A)的前缘对准。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转子，
其特征在于，
所述叶轮(2)具有叶片(4)，特别是弯曲的叶片(4)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的转子，
其特征在于，
设有非接触式固定喷嘴，所述冷却剂能够经由所述固定喷嘴释放到所述轴中，优选地能够在所述入口孔(1AO)的区域内释放到所述轴中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的转子，
其特征在于，
所述支撑体(1B)包括基准特征(1D)，所述基准特征(1D)用于相对于用于将所述冷却剂从所述中空轴中释放出来的通道(1C)的位置来定位所述转子芯(2)和所述叶轮(2A)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的转子，
其特征在于，
所述入口孔(1AO)布置在所述多个通道(1C)的径向内侧，并且所述主腔(7)的内壁(9)在弯曲或倾斜区段(8)上向所述主腔(7)的最大直径延伸。
8.一种同步电动机，其中，所述同步电动机包括根据前述权利要求中任一项所述的转子。
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