CN218733469U - 用于旋转电机的转子和包括这样的转子的旋转电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于旋转电机的转子(2)，包括：‑围绕轴线旋转的轴，‑两个极轮(14、15)，每个极轮在其外部径向周边具有一系列大致梯形的爪(16)，这些爪在另一个极轮(22)的方向上轴向延伸，‑多个永磁体(20)，每个永磁体(20)安装在转子的两个爪(16)之间，这两个爪相对于转子在周向上是连续的，‑电激励绕组(10)，其缠绕在轴上并径向设置在爪(16)内，并且包括电输入和电输出，以及‑用于引导电激励绕组(10)的端部的引导凸片(22)，这些凸片中的一个引导电激励绕组的电输入，这些凸片中的另一个引导电激励绕组的电输出，每个凸片(22)以至少部分跨在永磁体(20)上的方式径向延伸，并且与该永磁体(20)保持一定轴向距离。本实用新型还涉及一种包括这样的转子的旋转电机。

Description

用于旋转电机的转子和包括这样的转子的旋转电机

技术领域

本实用新型涉及一种用于旋转电机的转子以及这种旋转电机。

背景技术

电机例如是由12V或48V额定电压供电的交流发电机或交流发电机起动机。

该电机可以集成到混合动力或纯电动车辆中，例如机动车辆中。

这些应用中已知的电机转子包括：

-围绕轴线旋转的中心轴，

-两个极轮，每个极轮在其外部径向周边具有一系列大致梯形的爪，这些爪在另一个极轮的方向上轴向延伸，

-多个永磁体，每个永磁体安装在转子的两个爪之间，这两个爪在周向上是连续的，

-缠绕在轴上的电激励绕组，径向设置在爪的内侧，并包括电输入和电输出，以及

-用于引导电激励绕组端部的凸片，这些凸片中的一个引导电激励绕组的电输入，这些凸片中的另一个引导电激励绕组的电输出。

这种转子例如从申请FR3067881中已知。根据该应用，引导凸片相对于永磁体径向设置在内侧。

实用新型内容

需要在这种电机不产生额外体积的情况下提高这种电机的性能。

本实用新型的目的是满足这一需求，并且根据其一方面，使用一种用于旋转电机的转子来满足这一需求，该转子具有：

-围绕轴线旋转的轴，

-两个极轮，每个极轮相对于轴线大致径向延伸，并且在其外部周边具有一系列大致梯形的爪，这些爪在另一个极轮的方向上轴向延伸，

-多个永磁体，每个永磁体安装在转子的两个爪之间，这两个爪在周向上是连续的，

-缠绕在轴上的电激励绕组，径向设置在爪的内侧，并包括电输入和电输出，以及

-用于引导电激励绕组端部的凸片，这些凸片中的一个引导电激励绕组的电输入，这些凸片中的另一个引导电激励绕组的电输出，每个凸片至少部分地与永磁体重叠地径向延伸，并且与该永磁体轴向保持一定距离。

在根据本实用新型的转子中，可以增加激励绕组的直径而不产生额外的体积。具体地，用于引导该绕组端部的凸片至少部分地径向重叠永磁体所占据的区域，使得可以增加该激励绕组的直径，而不会径向向外移动永磁体的位置。此外，将永磁体保持在离引导凸片一定距离处使得可以避免这些凸片和这些磁体之间的碰撞，这种碰撞会削弱或者甚至损坏这些凸片。将永磁体保持在距引导凸片一定距离处还可以防止这些永磁体与安装在这些凸片上的电线接触，从而避免短路。

在本申请的含义内：

-“轴向”是指“平行于轴的旋转轴线”，

-“径向”是指“在垂直于轴的旋转轴线的平面内并沿着与该旋转轴线相交的直线”，

-“周向”是指“在垂直于轴的旋转轴线的平面内并围绕该轴线运动”。

转子可以包括电绝缘体，电激励绕组缠绕在该电绝缘体上，每个引导凸片特别属于该电绝缘体。每个引导凸片例如与该电绝缘体的其余部分一体制成。该线圈绝缘体例如由聚酰胺制成，例如PA 6-6或PA 4-6。

电激励绕组的每一端可以限定围绕相应引导凸片的一个或多个环。

每个引导凸片可以插在换向器和激励绕组之间。

在垂直于旋转轴线的平面中，每个引导凸片可以具有锤子形状，具有近端径向部分和远端径向部分，电激励绕组的端部的一个或多个环围绕该近端径向部分设置，远端径向部分具有更大的圆周尺寸，从而在离心力的作用下将激励绕组的端部保持在近端径向部分周围。

总共可以设置两个保持凸片，这些凸片中的一个引导电激励绕组的输入，这些凸片中的另一个引导电激励绕组的输出，并且这两个凸片可以设置在电激励绕组的同一个轴向端。

根据本实用新型的第一实施示例，借助于形成在至少一个极轮中的邻接来实现将引导凸片轴向保持在离永磁体一定距离处。该邻接例如仅形成在一个极轮中，例如轴向上最靠近换向器的转子的极轮中。根据该第一实施示例，邻接可以不由极轮中的凹部的底部形成，永磁体将被容纳在该凹部中，并且该凹部的底部和引导凸片之间具有轴向距离，其将确保保持在上述轴向距离。

作为变型，该邻接可以由每个极轮限定。

根据该第一实施示例的第一变型，至少一个极轮在每个爪的基部的任一侧包括周向上基本径向延伸的凹部，这些凹部包括具有允许永磁体在该凹部中轴向运动的径向尺寸的第一凹部和具有较小径向尺寸的第二凹部，以便防止永磁体在该凹部中运动。因此，第二凹部具有不允许永磁体在该凹部中轴向运动的尺寸，从而形成该永磁体的邻接。这确保了该永磁体被轴向保持在距引导凸片一定距离处。

每个凹部可以在径向近端和径向远端之间延伸，并且每个第二凹部的近端可以径向设置在每个第一凹部的近端的外侧。在这种情况下，每个第二凹部的远端可以具有与每个第一凹部的远端相同的径向位置。因此，第一和第二凹部具有同一个径向外端，但具有从一种凹部向另一种凹部偏移的径向内端。因此，在第一凹部的近端处用于第二凹部的材料的存在形成了期望的邻接。

极轮可以具有属于所述极轮的两个爪的第二凹部，这两个爪对于所述极轮在周向上是连续的，这些第二凹部中的每个都设置在这些爪中的一个爪的朝向这些爪中的另一个爪的一侧，并且其中一个引导凸片在周向上设置在所述极轮的这两个连续爪之间。

根据第一实施示例的第二变型，仍然通过设置在极轮中或由每个极轮产生的邻接来获得将引导凸片保持在离永磁体一定距离处。至少一个极轮的爪包括在每个侧面上的周向凹槽，该凹槽接收永磁体的圆周端；这些凹槽包括轴向上在其整个长度上具有恒定形状的第一凹槽，以及具有形状变化的第二凹槽，以防止凹槽中的永磁体移动超过该形状变化。因此，形状的变化限定了永磁体运动的轴向邻接。

第二凹槽的形状变化可以对应于所述凹槽的锥度变化。在本申请的含义中，锥度可以对应于爪的延伸轴线和设置在该爪的侧面中的凹槽的纵向面之间的角度。

类似于参考第一变型所描述的，极轮可以具有属于所述极轮的两个爪的第二凹槽，这两个爪对于所述极轮在周向上是连续的，这些第二凹槽中的每个都设置在这些爪中的一个爪的朝向这些爪中的另一个爪的一侧，并且其中一个引导凸片在周向上设置在所述极轮的这两个连续爪之间。根据该第二变型，就形状变化而言，第二凹槽的锥度可以保持不变。该恒定值例如是第一凹槽的恒定锥度值。除了第二凹槽中的形状变化之外，锥度可以取一个或多个其他值。该值或这些其他值可以大于形状改变之前的锥度值。

根据该第二变型，每个爪可以使其基部与两个第一凹部相关，由于上述形状变化，第二凹部的存在不再是必要的。作为替代并且根据该第二变型，可以不设置凹部来代替第一变型的第二凹部。

根据第一实施示例的第三变型，至少一个极轮包括：

-基部在至少一侧在周向上没有凹部的爪，以及

-基部在每一侧在周向上都具有基本径向延伸的凹部的爪。

在某些爪的基部没有凹部使得可以防止永磁体的轴向运动。

根据本实用新型的第二实施示例，不再通过在至少一个极轮中形成的邻接来获得将引导凸片轴向保持在离永磁体一定距离处。这种保持一定距离是通过例如由绝缘体形成的邻接来实现的。转子包括例如加强件，该加强件设置成轴向插入引导凸片和一个或多个永磁体之间。该加强件例如由引导凸片承载，并形成一个或多个永磁体的邻接，防止永磁体与引导凸片接触和/或与由该凸片承载的电线接触。该加强件可以比与其相关的引导凸片更硬或不更硬。加强件可以由聚酰胺制成，例如PA 6-6或PA 4-6。加强件可以基本轴向延伸，占据电激励绕组外部的径向位置。当引导凸片具有锤子形状时，加强件可以具有基本等于引导凸片的远端径向部分的圆周尺寸。

加强件有利地附接到引导凸片，特别是直接地，即在加强件和引导凸片之间没有插入件。加强件例如被包覆成型在引导凸片上或者粘接到引导凸片上。加强件可以具有与引导凸片相距一定距离的轴向端，该轴向端垂直于旋转轴线或者相对于该轴线倾斜。

在第二实施示例的变型中，绝缘体可以包括径向重叠一个或多个永磁体的至少一个突起，以便形成用于这个或这些永磁体的移动的轴向邻接，从而将引导凸片轴向保持在离这个或这些永磁体一定距离处。

根据该变型，突起可以或可以不与绝缘体的其余部分一体制成。突起可以与每个引导凸片相关。作为替代，两个突起与引导凸片相关，引导凸片周向位于两个突起之间。绝缘体可以具有瓣片，在这种情况下，突起可以设置在瓣片上。作为变型，突起可以设置在瓣片之外的其他地方。

在前文中，转子可以包括任意数量的极，例如六对或八对极。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型的另一主题是一种用于推进电动或混合动力车辆的旋转电机，包括如上所述的转子。该电机可以具有48V 或其他的额定电源电压，例如其值大于300V的额定电压。

该电机还可以包括定子，并且后者可以包括多相电绕组，例如由电线或由彼此连接的导电条形成。

旋转电机可以包括能够连接到车辆的车载网络的电力电子部件。该电力电子部件包括例如逆变器/整流器，其允许车辆的车载网络被充电，或者可以由该网络供电，这取决于电机是作为电动机还是作为发电机运行。旋转电机还可以包括滑轮或连接到车辆动力传动系其余部分的任何其他装置。电机例如特别是通过带连接到车辆内燃机的曲轴上。作为变型，从传递到车轮的扭矩的角度来看，电机连接在传动系的其他位置，例如连接在齿轮箱的输入端，连接在齿轮箱的输出端，从传递到车轮的扭矩的角度来看，连接在齿轮箱处，或者连接在该传动系的前轴组件或后轴组件上。

附图说明

通过阅读以下对本实用新型非限制性示例的描述并研究附图，可以更好地理解本实用新型，其中：

-图1示出了根据本实用新型第一实施示例的电机的剖视图，

-图2是图1中电机的细节视图，

-图3示出了图1的细节，

-图4与图3的不同之处在于没有描绘引导凸片，

-图5是图1中转子的极轮在没有永磁体的情况下的轴向视图，

-图6是根据本实用新型第一实施示例的变型的转子的爪的一部分的示意图，

-图7是根据本实用新型第二实施示例的转子的细节视图，以及

-图8是根据本实用新型第二实施示例的变型的转子的细节视图。

具体实施方式

图1示意性地示出了电机1，该电机1设置有紧固到轴线X的驱动轴3 上的爪极转子2。轴3安装成通过滚动轴承4相对于定子(未示出)自由旋转。

在所考虑的示例中，转子2包括绝缘体8，电激励绕组10缠绕在绝缘体 8周围。直流电流在输入端和输出端之间流过该绕组10，输入端和输出端连接到包括两个滑环11的换向器，电刷在滑环11上摩擦，以便向该绕组10供电。

绝缘体8具有基本圆柱形部分，该部分旋转固定地安装在极轮上，极轮将在下面描述，并且绝缘体8在两个端板12之间轴向延伸，每个端板垂直于轴线x延伸。每个端板12可以限定瓣片。

绝缘体8轴向夹在两个极轮14、15之间。在所考虑的示例中，该绝缘体8用作爪极转子的电激励绕组的支撑。这使得可以将该电绕组与极轮绝缘从而与轴绝缘。

以已知的方式，每个极轮14、15围绕轴线X延伸。每个极轮14、15在其外周具有多个大致梯形的爪16，爪16在另一个极轮的方向上从基部17朝向自由端19轴向延伸。如图5所示，每个极轮14、15在所述示例中包括八个爪16，但本实用新型不限于特定数量的爪16。在所考虑的示例中，每个极轮14、15具有在另一个极轮的方向上轴向延伸的内部径向部分，使得极轮经由它们各自的内部径向部分彼此接触。在变型中，可以提供中央芯，该中央芯置于极轮14和15的相应内部径向部分之间。

两个极轮14和15相对于彼此设置，使得极轮14的爪16与极轮15的爪16嵌套，极轮14的爪16和极轮15的爪16周向上交替遇到。

以已知的方式，在爪16的每个侧面(周向上)中设置凹槽18，并且该凹槽与爪16的面向侧面的凹槽18配合，该面向侧面在周向上是连续的，并且属于另一个极轮，以便接收永磁体20。

如下所述，对于给定的极轮，每个凹槽可以延伸到基部17，在那里它可以与凹部连通。

周向连续的两个爪16之间的每个自由空间可以容纳永磁体20，使得永磁体20的数量可以等于爪的数量。

如图1所示，永磁体20径向设置在电激励绕组10的外侧。

在所考虑的示例中，转子1还包括两个风扇50和51，其围绕轴3固定安装并紧固到极轮14、15上，从而使得具有转子的电机中的空气流通更容易。

在所描述的示例中，电激励绕组10的直径增加，使得用于引导该电绕组10的端部的凸片22径向重叠永磁体20，如图2所示。在所描述的示例中提供了两个引导凸片22。一个引导凸片22与电绕组10的输入相关，一个引导凸片22与该电绕组10的输出相关。从图2中可以看出，每个引导凸片22 沿周向设置在两个永磁体20之间，并且在这些磁体上方径向突出。从图2中还可以看出，这些引导凸片22中的每个都可以具有锤子形状，其近端径向部分24的圆周尺寸小于该引导凸片的远端径向部分25的尺寸。还可以看出，电激励绕组10的端部的一个或多个环可以设置在引导凸片22的近端径向部分24周围。

根据本实用新型，为一个或多个磁体20在引导凸片22的方向上的轴向运动产生邻接，以避免一个或多个磁体20和引导凸片22之间的接触，或者避免一个或多个磁体20和围绕该引导凸片22的电线环之间的接触。

根据本实用新型的第一实施示例，将参照图1至6描述其两个变型，该邻接形成在轴向上最靠近滑环11的极轮15中。

为了形成这种邻接，根据第一变型，在周向上设置在极轮的每个爪16的基部17的任一侧的凹部32a和32b的形状起作用，现在将参照图5进行描述。每个基部17与围绕该基部的两个凹部32a、32b相关。在电激励绕组10 的输入端和输出端，提供了不同形状的凹部。因此，存在爪16，其基部17 被第一凹部32a包围，第一凹部32a的径向尺寸使得能够容纳轴向运动的永磁体20，并且存在具有与两个凹部相关的基部17的其他爪，其中一个凹部 32b与关联于该基部17的另一个凹部32a相比具有较小的径向尺寸。将分别提及“第一凹部”和“第二凹部”。第二凹部的径向尺寸小于永磁体的径向尺寸，使得该第二凹部32b形成用于永磁体20在相应爪的基部17的方向上轴向移动的邻接。在所描述的示例中，有四个爪16，在其基部17的一侧具有第一凹部32a，在其基部17的另一侧具有第二凹部32b，转子的其他爪16的基部17仅与两个第一凹部32a相关。这四个爪设置成用于极轮的成对连续爪。

每个引导凸片22设置在一对具有第二凹部的连续爪的两个爪之间。以这种方式，每个第二凹部将相应的永磁体20保持在距引导凸片22一定轴向距离处，从而避免了前述缺点。这种保持由图3和4中可见的邻接B示出。

从图5中可以看出，每个凹部32a、32b在径向近端34和径向远端35 之间延伸，并且可以看出，在所考虑的示例中，每个第二凹部32b的近端34 径向设置在每个第一凹部32a的近端34的外侧。仍在所描述的示例中，每个第二凹部32b的远端35可以具有与每个第一凹部32a的远端相同的径向位置。

现在将参照图6描述第一实施示例的第二变型。根据该变型，靠近引导凸片22的永磁体的轴向运动的邻接不再通过设置在爪16的基部17中的第二凹部32b获得，而是通过容纳永磁体20的圆周端部的凹槽18的形状获得。具体地，每个极轮对于每个爪都具有设置在该爪16的每个侧面(周向上)的凹槽18，并且根据该替代方案，为这些极轮15中的一个提供两种类型的凹槽18。

第一凹槽18a在其整个长度上具有恒定的锥度，而第二凹槽18b具有锥度变化，使得可以避免永磁体20在凹槽18中轴向运动超过该锥度变化。在这种情况下，锥度对应于爪16在其基部17和自由端19之间的延伸轴线与凹槽18a、18b的纵向面之间的角度α，如图6所示。因此，锥度41的这种变化，特别是锥度的这种增加，限定了永磁体20在凹槽18b中运动的轴向邻接，并且界定了：

-第二凹槽18b的第一区域44，该第一区域44可以具有与第一凹槽18a 相同的形状，以及

-第二凹槽18b的第二区域45，其形状不同于第一凹槽18a的形状。

根据刚刚描述的变型，在爪16的基部17处不再需要存在两种类型的凹部。例如，可以只为所有的爪16提供第一凹部32a。

根据另一变型，没有设置凹部来代替第二凹部32b，并且代替这些第二凹部的材料的存在为永磁体20的轴向运动提供了邻接。

现在将参照图7和8描述本实用新型的第二实施示例。根据该第二示例，永磁体20的轴向运动的邻接不再由极轮形成。在将要描述的变型中，这种邻接通过绝缘体8获得。

在图7的示例中，每个引导凸片22带有加强件47。该加强件例如由比引导凸片22更硬或不更硬的材料制成，并且该加强件紧固到凸片22上，以便轴向插入引导凸片22和一个或多个永磁体20之间。加强件例如由聚酰胺 PA 6-6或PA 4-6制成。如图7所示，加强件47可以基本轴向延伸，占据电激励绕组10外部的径向位置。当引导凸片22具有锤子形状时，加强件可以具有基本等于引导凸片22的远端径向部分25的圆周尺寸。例如，加强件47 具有轴向端50，该轴向端50与引导凸片22相距一定距离，并能够与一个或多个垂直于轴线X或相对于该轴线X倾斜的永磁体20接触。

在现在将参照图8描述的另一变型中，轴向邻接由绝缘体8承载的一个或多个突起50形成。该突起50可以径向延伸超过绝缘体8的端板12的其余部分，从而径向重叠永磁体20所占据的空间。这个或这些突起50可以使永磁体在与引导凸片22和/或围绕该凸片22的电线环接触之前停止。该突起延伸到例如绝缘体的端板12的瓣片上，或者从端板瓣片以外的地方延伸。每个突起可以仅径向或倾斜延伸，即径向和轴向延伸。每个突起可以与绝缘体8一体制成，或者附接到该绝缘体8上。

本实用新型不限于刚刚描述的示例。

Claims (13)

1.一种用于旋转电机的转子(2)，其特征在于，具有：

-围绕轴线旋转的轴，

-两个极轮(14、15)，每个极轮在其外部径向周边具有一系列大致梯形的爪(16)，这些爪在另一个极轮(14、15)的方向上轴向延伸，

-多个永磁体(20)，每个永磁体(20)安装在转子的两个爪(16)之间，这两个爪在周向上是连续的，

-电激励绕组(10)，其缠绕在轴上并径向设置在爪(16)的内侧，并且包括电输入和电输出，以及

-用于引导电激励绕组(10)的端部的凸片(22)，这些凸片中的一个引导电激励绕组的电输入，这些凸片中的另一个引导电激励绕组的电输出，每个凸片(22)至少部分地与永磁体(20)重叠地径向延伸，并且与该永磁体(20)轴向保持一定距离。

2.如权利要求1所述的转子，其特征在于，包括电绝缘体(8)，电激励绕组(10)缠绕在该电绝缘体周围，每个引导凸片(22)属于该电绝缘体(8)。

3.如权利要求1或2所述的转子，其特征在于，通过形成在至少一个极轮(14、15)中的邻接来实现将引导凸片(22)轴向保持在距永磁体(20)一定距离处。

4.如权利要求3所述的转子，其特征在于，所述极轮(14、15)在每个爪(16)的基部的任一侧包括周向上基本径向延伸的凹部，这些凹部包括具有允许永磁体(20)在该凹部中轴向运动的径向尺寸的第一凹部(32a)和具有较小径向尺寸的第二凹部(32b)，以便防止永磁体(20)在该凹部(32b)中运动。

5.如权利要求4所述的转子，其特征在于，每个凹部(32a、32b)在径向近端(34)和径向远端(35)之间延伸，每个第二凹部(32b)的近端径向设置在每个第一凹部(32a)的近端的外侧。

6.如权利要求4和5中任一项所述的转子，其特征在于，极轮(14、15)具有属于所述极轮的两个爪(16)的两个其第二凹部(32b),所述两个爪对于所述极轮是周向连续的，这些第二凹部(32b)中的每个都设置在这些爪中的一个爪的朝向这些爪中的另一个爪的一侧，并且其中一个引导凸片(22)周向设置在所述极轮的这两个连续爪之间。

7.如权利要求3所述的转子，其特征在于，至少一个极轮的爪(16)在每个侧面上包括周向的凹槽(18a、18b),所述凹槽接收永磁体(20)的圆周端，这些凹槽中的每个包括在其整个长度上具有恒定形状的第一凹槽(18a)和具有形状变化的第二凹槽(18b),从而防止永磁体(20)在凹槽(18b)中的轴向运动超过该形状变化。

8.如权利要求7所述的转子，其特征在于，第二凹槽(18b)的形状变化对应于所述凹槽的锥度变化。

9.如权利要求3所述的转子，其特征在于，形成在极轮(14、15)中的邻接不是由该极轮(14、15)中的凹部的底部形成的。

10.如权利要求1或2所述的转子，其特征在于，包括加强件(47),所述加强件设置成轴向插入在引导凸片(22)和一个或多个永磁体(20)之间。

11.如权利要求2所述的转子，其特征在于，所述绝缘体包括径向重叠一个或多个永磁体(20)的至少一个突起(50),从而形成用于该磁体或这些磁体运动的轴向邻接，将该引导凸片(22)轴向保持在距该永磁体或这些永磁体一定距离处。

12.如权利要求11所述的转子，其特征在于，所述突起(50)与所述绝缘体(8)的其余部分制成一体。

13.一种用于推进电动或混合动力车辆的旋转电机，其特征在于，包括如权利要求1所述的转子。

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