CN202798200U

CN202798200U - 用于旋转电机的转子以及相关的旋转电机

Info

Publication number: CN202798200U
Application number: CN2012200828738U
Authority: CN
Inventors: 朱塞佩·莫约利; 埃米迪奥·诺尔奇尼; 利维奥·维尼亚蒂
Original assignee: ABB AB
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: EP2498382A3; ITMI20110087U1; US20120228986A1; EP2498382A2

Abstract

本实用新型提供用于旋转电机的转子以及相关的旋转电机。所述转子(1)包括至少一对腔(10、101)，所述腔(10、101)具有底壁(11)，第一侧向壁(12)和第二侧向壁(13)从底壁(11)横向地延伸，其中，每个腔(10、101)适于经由插入开口(14)而分别在其中容纳转子(1)的绕组(20)的相应侧向部(22、220)，插入开口(14)面向底壁(11)地从第一侧向壁(12)延伸到第二侧向壁(13)。转子包括阻挡装置(30)，阻挡装置(30)适于通过与限定在转子(1)中的联接装置(15、16)操作性地联接而将绕组(20)的侧向部(22、220)阻挡在相应的成对腔中。

Description

用于旋转电机的转子以及相关的旋转电机

技术领域

本实用新型涉及一种用于旋转电机的转子，所述转子针对将绕组插入转子本身中提供了改进的特征。

背景技术

例如电动机或发电机的旋转电机是由于其多功能、可靠性、以及使用寿命长的原因而被越来越广泛地使用在许多领域的设备。

如已知，旋转电机包括适于绕其旋转轴线旋转的转子。在转子中，在转子的纵向延伸部的至少一部分上延伸的多个腔相对于旋转轴线被径向地限定。绕组插入到腔中以便构造转子的相或极。

根据已知的实施方式，转子的绕组包括以串联方式连接的一组带，并且腔的内部通过允许用于相应绕组的带插入的裂口而可接近。此裂口的尺寸确定为使得绕组的带能够一次一个地插入到相应腔中。

实际上，绕组的第一带首先通过合适的插入裂口而插入到相应腔中，然后移动直到接触限定腔本身的壁；然后第二带通过插入裂口插入到腔中，并且朝向第一带移动直到与其接触。对于所有其它的绕组带重复该相同的过程直到腔被填充。

所描述的实施方式提供了以下优点：转子的腔的结构本身适于帮助在其内部保持带，从而抵抗由带本身在转子绕其旋转轴线旋转期间施加的离心力。

然而，绕组的带必须一次一个地首先插入然后在相应腔中移动的事实使转子的制造过程特别缓慢和复杂并因此而高成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是通过提供一种需要简单、快速和经济的制造过程的用于旋转电机的转子以及一种需要简单、快速和经济的制造过程的相关的旋转电机来克服现有技术中所指出的缺陷。

上述目的通过一种用于旋转电机的转子来实现，所述转子适于绕旋转轴线旋转并包括至少一个第一腔和至少一个第二腔，所述至少一个第一腔和所述至少一个第二腔沿着所述转子的纵向延伸部的至少一部分相对于所述旋转轴线被径向地限定，所述纵向延伸部沿着所述旋转轴线本身，所述至少一个第一腔和所述至少一个第二腔包括底壁，第一侧向壁和第二侧向壁横向于所述底壁且面向彼此地从所述底壁延伸，所述至少一个第一腔和所述至少一个第二腔适于经由插入开口而分别在所述至少一个第一腔和所述至少一个第二腔中容纳所述转子的绕组的第一侧向部和第二侧向部，所述插入开口面向所述底壁地从所述第一侧向壁延伸到所述第二侧向壁，其特征在于，所述转子包括阻挡装置，所述阻挡装置适于通过操作性地联接到限定在所述转子中的相应的联接装置而分别将所述绕组的第一侧向部和第二侧向部阻挡在所述第一腔和所述第二腔内部。

在上述转子中，优选地，所述联接装置包括至少第一插入凹槽和第二插入凹槽，所述第一插入凹槽和所述第二插入凹槽分别沿着所述第一侧向壁的至少一部分以及沿着所述第二侧向壁的至少一部分被限定，并且所述第一插入凹槽和所述第二插入凹槽适于容纳所述阻挡装置的相应的部分。

在上述转子中，优选地，所述第一插入凹槽和所述第二插入凹槽具有横向于所述旋转轴线的、呈梯形形状的截面。

在上述转子中，优选地，所述阻挡装置包括适于覆盖所述至少一个第一腔的插入开口的至少一个楔形件、以及适于覆盖所述至少一个第二腔的插入开口的至少一个楔形件。

在上述转子中，优选地，所述至少一个第一腔和所述至少一个第二腔分别适于容纳所述绕组的第一侧向部和第二侧向部，使得所述第一侧向部和所述第二侧向部的横向于所述旋转轴线的截面分别具有横向于所述第一腔和所述第二腔的底壁的较大侧并具有平行于所述底壁的较小侧。

在上述转子中，优选地，所述至少一个第一腔包括沿着所述旋转轴线对准且彼此分开的至少一排第一腔，并且，所述至少一个第二腔包括沿着所述旋转轴线对准且彼此分开的至少一排第二腔。

在上述转子中，优选地，所述至少一个第一腔包括至少第一组腔，所述第一组腔在所述转子的纵向延伸部的所述至少一部分中被径向地限定为彼此相邻，并且，所述至少一个第二腔包括至少第二组腔，所述第二组腔在所述转子的纵向延伸部的所述至少一部分中被径向地限定为彼此相邻，其中，所述第一组腔中的相邻的第一腔之间的最小距离以及所述第二组腔中的相邻的第二腔之间的最小距离小于所述第一组腔的第一腔与所述第二组腔的第二腔之间的最小距离，所述第一组腔的该第一腔与所述第二组腔的该第二腔在所述转子的纵向延伸部的所述至少一部分中被径向地限定为彼此相邻。

上述目的也通过一种旋转电机来实现，其特征在于，所述旋转电机包括如上所述的转子。

根据本实用新型的用于旋转电机的转子和包括该转子的旋转电机，插入开口使一组带能够完全地插入到转子的相应腔中，插入发生在单个制造步骤中，而无需在该步骤之后以任何方式在腔本身内部移动带，将绕组插入到转子的相应腔中因而是特别快速、容易和低成本。另外，转子的阻挡装置适于方便地将绕组的带保持成被阻挡在转子的相应腔内部。

附图说明

特性和优点将会从根据本实用新型的用于旋转电机的转子的优选实施方式的非排它性描述而变得更加明显，该优选实施方式在附图中出于示例目的示出；在所述附图中：

图1是转子的立体图，图中转子的绕组插入到相应腔中；

图2是图1中的转子的腔的横截面图，图中相应绕组的带插入到腔中并且楔形件联接到其上；

图3是图1中的转子的两个区段的示意图，这两个区段联接到限定转子的相的相应绕组。

具体实施方式

图1示出根据本实用新型的转子1的优选实施方式，其能够使用在例如电动机或发电机的旋转机器中。转子1适于绕在图1中示出的其旋转轴线3旋转。

转子1包括多个腔，多个腔沿着转子1的沿旋转轴线3本身的纵向延伸部的至少一部分相对于旋转轴线3被放射状地限定，纵向部在图1中示出的示例中用标记“X”表示。为了简单起见，在下列描述中将参照所述多个腔中的至少第一腔10和至少第二腔101，至少第一腔10和至少第二腔101适于分别在其中容纳转子1的对应绕组20的第一侧向部22和第二侧向部220。特别地，插入到腔10中的第一侧向部22和插入到腔101中的第二侧向部220分别属于绕组20的第一侧50和第二侧51。一旦此绕组20插入到转子1中，第一侧50和第二侧51面向彼此沿着转子1本身的旋转轴线3延伸（参见例如图1和图3）。

转子1的绕组20优选由一组带实现，所述带电串联，并通过弯曲优选是铜的金属材料条带制成（例如参见在图2中示出的带21）。插入到相应腔10（或者相应腔101）中的一组带21由至少一层绝缘材料200包绕（如图2所示）。

在图2中详细示出的腔10（与腔101在结构上相同）包括底壁11，第一侧向壁12和第二侧向壁13相对于底壁11横向地且面向彼此地从底壁11延伸。

根据优选实施方式，转子1的腔10、101沿着转子1本身的纵向延伸部X布置成彼此分开并沿着旋转轴线3对准的成排的腔10以及彼此分开并沿着旋转轴线3对准的成排的腔101。处在相同排中的腔之中的对准应当理解为这些腔的底壁11、第一侧向壁12和第二侧向壁13沿着由旋转轴线3限定的方向对准。

实际上，转子1的腔10、101沿着转子1本身的纵向延伸部X的一些部分被限定，腔10、101彼此物理上分开（优选等距分开）。特别地，这些纵向部安装并固定在转子1的中央体5上（参见图1）。

为了看得清楚起见，图1仅示出转子1的第一纵向部4和第二纵向部40，第一纵向部4和第二纵向部40各自具有在图1中由标记“X1”表示的纵向延伸部。

转子1的在图1中未示出的其它纵向部与第一纵向部4和第二纵向部40等同，并且，在第一纵向部4和第二纵向部40之间、沿着转子1的纵向延伸部X彼此等距地安装在中央体5上。

限定在转子1的不同纵向部上的腔10、101沿着旋转轴线3彼此对准。这样，转子1的每个绕组20的第一侧50和第二侧51分别插入对应一排腔10中以及对应一排第二腔101中。

作为示出的实施方式的替代方案，成排的腔10、101可以由在转子1的整个纵向延伸部X上延伸的单腔替代。

现在考虑转子1的腔10、101的放射状设置，腔10、101沿着转子1本身的相同纵向部（例如在图1中示出的第一纵向部4和第二纵向部40）限定。

转子1包括由特定数目的绕组20构造的多相。对于转子1的每相100，沿着转子1的相同纵向部限定的腔10、101包括彼此径向地相邻的第一组腔10（在图3中的示例中总体上用附图标记18表示）和彼此径向地相邻的第二组腔101（在图3的示例中总体上用附图标记19表示）。特别地，第一组18的腔10适于容纳构造相应相100的绕组20的侧部50的侧向部22，并且第二组19的第二腔101适于容纳此绕组20的侧部51的侧向部220。

第一组18中的彼此相邻的腔10之间的最小距离D₁——优选等于第二组19中的彼此相邻的腔101之间的最小距离——小于径向地限定为彼此相邻的第一组18的腔10和第二组19的腔101之间的最小距离D₂。

在图1中示出的转子1包括六相100，每相由三个绕组20实现；特别地，图3示出实现相100的三个绕组20，为了看得清楚起见，三个绕组20仅联接到转子1的第一纵向部4和第二纵向部40的横截面。为了简单起见，仅考虑与第一纵向部4的区段的联接，三个绕组20的侧向部22插入到相应的第一组腔18（第一组腔18包括以相同的最小距离 D₁相邻并等距的三个腔10）中；并且此三个绕组20的侧向部220插入到相应的第二组腔19（第二组腔19包括以相同的最小距离D₁彼此相邻并等距的三个第二腔101）中。第二组腔19与第一组腔18相邻并与第一组腔18分开最小距离D₂。

作为示出的示例的替代方案，根据转子1的规格和要求，转子1的相100的数目和构造此相100的绕组20的数目可以与示出的不同；并且因此，根据相100的不同构造，第一组18的腔10的数目和第二组19腔101的数目也可以与示出的不同。

为了简单起见，下列描述将针对腔10，尤其是在图2中的示例中示出的腔10。针对腔10描述的特性以及此腔10与转子1的其它零部件的相互作用应当理解为对转子1的所有腔都是有效的。

有利地，在根据本实用新型的转子1中，腔10适于通过插入开口14在其中容纳绕组20的相应侧向部22，插入开口14面向底壁11从第一侧向壁12延伸到第二侧向壁13（参见在图2中示出的腔10的示例性实施方式）。

特别地，根据优选实施方式，腔10适于在其中容纳绕组20的相应侧向部22，使得此侧向部22（横向于旋转轴线3）的截面S₁（在图2中示出）具有横向于腔10的底壁11的较大侧L，并具有平行于底壁11的较小侧l。

在图2中示出的示例示出了绕组20的带21是如何堆叠在彼此之上的，其中每个带21的横截面的较大侧布置成平行于底壁11。

根据在图中未示出的替代实施方式，转子1中的腔10可以适于在其中容纳绕组20的相应侧向部22，使得此侧向部22的截面S₁具有平行于腔10的底壁11的较大侧L，并具有横向于底壁11的较小侧l。

在该实施方式中，绕组20的带21插入到彼此相邻的腔10中，其中每个带21的横截面的较小侧支承在底壁11上。

有利地，根据本实用新型的转子1包括阻挡装置，尽管存在插入开口14，在转子1绕其旋转轴线3旋转期间，阻挡装置适于阻挡相应腔10内部的其绕组20的侧向部22。

根据优选实施方式，转子1的阻挡装置适于操作性地联接到限定在转子1中优选腔10内部的相应联接装置。

优选地，阻挡装置在这种联接时覆盖腔10的插入开口14的至少一部分。

根据优选实施方式，阻挡装置包括至少第一插入凹槽15和第二插入凹槽16，第一插入凹槽15和第二插入凹槽16分别沿着腔10的第一侧向壁12和第二侧向壁13并沿旋转轴线3纵长地限定。第一插入凹槽15和第二插入凹槽16适于容纳楔形件30的相应部分31以覆盖插入开口14。

有利地，第一插入凹槽15和第二插入凹槽16具有相对于旋转轴线3横向的横截面S₂（在图2中示出），横截面S₂具有根据已知为“燕尾”的构造的大致梯形形状。特别地，如在图2中示出的，第一插入凹槽15和第二插入凹槽16由大致平行于腔10的底壁11的下边缘17、从下边缘17横向地延伸的中央边缘18以及从中央边缘18倾斜地延伸从而面朝下边缘17的上边缘19限定。楔形件30的部分31具有构造成用于在将楔形件30分别插入到第一凹槽15和第二凹槽16时与上边缘19接触的零部件。

优选地，副楔形件32在楔形件30与绕组20的侧向部22之间插入到腔10中。特别地，在图2中示出的示例中，副楔形件32定位在对插入到腔10中的带21的堆叠体进行包绕的绝缘层200上方，并具有以下双重功能：一是在楔形件30纵向滑动到第一插入凹槽15和第二插入凹槽16中期间防止损坏绝缘层200，二是有助于在转子1的旋转期间将楔形件30保持成被阻挡在第一插入凹槽15和第二插入凹槽16中的插其入位置中。

本实用新型还涉及转子1的制造方法，包括下列步骤：

a）根据前面描述和在图中示出的示例，在转子1中限定至少第一腔10和至少第二腔101。

特别地，根据转子1的优选实施方式，如前面描述和在图中示出的示例，腔10、101布置成沿着旋转轴线3分开并对准的成排的腔10、101。

转子1的制造方法还包括下列步骤：

b）将转子1的绕组20的第一侧向部22和第二侧向部220分别通过腔10、101本身的插入开口14插入到所述至少第一腔10和所述至少第二腔101中。

优选地，步骤a）包括将所述至少第一腔10和所述至少第二腔101限定成适于容纳绕组20的第一侧向部22和第二侧向部220，使得第一侧向部22和第二侧向部220（横向于旋转轴线3）的截面S₁具有横向于底壁11的较大侧L，并具有平行于腔10的底壁11的较小侧l，如前面描述和在图中示出（特别参见图2）的示例中的情形。

该制造方法还包括下列步骤：

c）分别通过阻挡装置阻挡第一腔10和第二腔101内部的绕组20的第一侧向部22和第二侧向部220，阻挡装置适于操作性地联接到限定在转子1中优选腔10、101中的联接装置。

优选地，阻挡装置在这种联接时覆盖插入开口14的至少一部分。

优选地，步骤a）包括分别沿着第一侧向壁12的至少一部分以及沿着第二侧向壁13的至少一部分限定至少第一插入凹槽15和第二插入凹槽16；并且步骤c）包括将楔形件30的相应部分31插入到第一插入凹槽15和第二插入凹槽16中以覆盖插入开口14，如前面描述和在图中示出（特别参见图2）的示例中的情形。

优选地，在步骤a）中，第一插入凹槽15和第二插入凹槽16被限定成具有呈大致梯形形状的截面S₂（横向于旋转轴线3），根据前面描述和在图中示出（特别参见图2）的示例。

实际上，已经证实，根据本实用新型的转子1（以及相关的制造方法）完全地实现预定目标。特别地，插入开口14使一组带21能够完全地插入到转子1的相应腔中，插入发生在单个制造步骤中，而无需在该步骤之后以任何方式在腔本身内部移动带21。

将绕组20插入到转子1的相应腔中因而是特别快速、容易和低成本。

转子1的阻挡装置——例如在示出的示例中的楔形件30——适于方便地将绕组20的带21保持成被阻挡在转子1的相应腔内部，该带21 由于在转子1绕其旋转轴线3旋转期间施加于其上的离心力而被推动而通过插入开口14从腔本身退出。

特别地，针对第一插入凹槽15和第二插入凹槽16描述的“燕尾”构造使楔形件30能够更好地抵抗在转子1旋转期间由带21施加的离心力。

转子1的优选实施方式（其中绕组20的侧向部22、220的截面S₁具有横向于底壁11的较大侧L）使带21的堆叠体能够容易地插入转子的相应腔中，并在转子1的旋转期间将该堆叠体阻挡在内部。

特别地，例如楔形件30的阻挡装置必须通过覆盖插入开口14抵抗带11的推动，插入开口14具有从第一侧向壁12到第二侧向壁13的、比在转子1的替代实施方式（其中绕组20的侧向部22、220的横截面S₁具有平行于底壁11的较大侧L）中所预见的延伸度小的延伸度。

所描述的方案容许许多改型和变型，所有这些改型和变型处在本实用新型的范围内。例如，作为所描述以及在图中示出的示例的替代方案，用于转子1的腔10、101的阻挡装置可以适于操作性地联接到限定在转子的包括在腔10、101本身与在转子1中定位成与腔10、101相邻的另两个腔10、101之间的部分中的相应联接装置。例如，楔形件30可以联接到相应联接凹槽，该相应联接凹槽在转子1中限定在腔10外部、靠近第一侧向壁12和第二侧向壁13。

此外，阻挡装置可以与在图中示出的示例中所使用的楔形件30不同。例如，转子1的腔10、101可以联接到系杆，该系杆部分地锁定插入开口14从而将绕组20的带21锁定在插入开口14内部。

最后，所有细节可以被其它等同的技术元件代替。实际上，在以上描述的应用的范围内的材料类型、以及尺寸根据技术的状况和要求可以是任何类型。

Claims

1.一种用于旋转电机的转子（1），所述转子（1）适于绕旋转轴线（3）旋转并包括至少一个第一腔（10）和至少一个第二腔（101），所述至少一个第一腔（10）和所述至少一个第二腔（101）沿着所述转子（1）的纵向延伸部（X）的至少一部分（4、40）相对于所述旋转轴线（3）被径向地限定，所述纵向延伸部（X）沿着所述旋转轴线（3）本身，所述至少一个第一腔（10）和所述至少一个第二腔（101）包括底壁（11），第一侧向壁（12）和第二侧向壁（13）横向于所述底壁（11）且面向彼此地从所述底壁（11）延伸，所述至少一个第一腔（10）和所述至少一个第二腔（101）适于经由插入开口（14）而分别在所述至少一个第一腔（10）和所述至少一个第二腔（101）中容纳所述转子（1）的绕组（20）的第一侧向部（22）和第二侧向部（220），所述插入开口（14）面向所述底壁（11）地从所述第一侧向壁（12）延伸到所述第二侧向壁（13），其特征在于，所述转子（1）包括阻挡装置（30），所述阻挡装置（30）适于通过操作性地联接到限定在所述转子（1）中的相应的联接装置（15、16）而分别将所述绕组（20）的第一侧向部（22）和第二侧向部（220）阻挡在所述第一腔（10）和所述第二腔（101）内部。

2.根据权利要求1所述的转子（1），其特征在于，所述联接装置（15、16）包括至少第一插入凹槽（15）和第二插入凹槽（16），所述第一插入凹槽（15）和所述第二插入凹槽（16）分别沿着所述第一侧向壁（12）的至少一部分以及沿着所述第二侧向壁（13）的至少一部分被限定，并且所述第一插入凹槽（15）和所述第二插入凹槽（16）适于容纳所述阻挡装置（30）的相应的部分。

3.根据权利要求2所述的转子（1），其特征在于，所述第一插入凹槽（15）和所述第二插入凹槽（16）具有横向于所述旋转轴线（3）的、呈梯形形状的截面（S₂）。

4.根据权利要求1所述的转子（1），其特征在于，所述阻挡装置（30）包括适于覆盖所述至少一个第一腔（10）的插入开口（14）的至少一个楔形件（30）、以及适于覆盖所述至少一个第二腔（101）的插入开口（14）的至少一个楔形件（30）。

5.根据权利要求1所述的转子（1），其特征在于，所述至少一个第一腔（10）和所述至少一个第二腔（101）分别适于容纳所述绕组（20）的第一侧向部（22）和第二侧向部（220），使得所述第一侧向部（22）和所述第二侧向部（220）的横向于所述旋转轴线（3）的截面（S₁）分别具有横向于所述第一腔（10）和所述第二腔（101）的底壁（11）的较大侧（L）并具有平行于所述底壁（11）的较小侧（l）。

6.根据权利要求1所述的转子（1），其特征在于，所述至少一个第一腔（10）包括沿着所述旋转轴线（3）对准且彼此分开的至少一排第一腔（10），并且，所述至少一个第二腔（101）包括沿着所述旋转轴线（3）对准且彼此分开的至少一排第二腔（101）。

7.根据权利要求1所述的转子（1），其特征在于，所述至少一个第一腔（10）包括至少第一组腔（18），所述第一组腔（18）在所述转子（1）的纵向延伸部（X）的所述至少一部分（4、40）中被径向地限定为彼此相邻，并且，所述至少一个第二腔（101）包括至少第二组腔（19），所述第二组腔（19）在所述转子（1）的纵向延伸部（X）的所述至少一部分（4、40）中被径向地限定为彼此相邻，其中，所述第一组腔（18）中的相邻的第一腔（10）之间的最小距离（D₁）以及所述第二组腔（19）中的相邻的第二腔（101）之间的最小距离（D₁）小于所述第一组腔（18）的第一腔（10）与所述第二组腔（19）的第二腔（101）之间的最小距离（D₂），所述第一组腔（18）的该第一腔（10）与所述第二组腔（19）的该第二腔（101）在所述转子（1）的纵向延伸部（X）的所述至少一部分（4、40）中被径向地限定为彼此相邻。

8.一种旋转电机，其特征在于，所述旋转电机包括根据权利要求1所述的转子（1）。