短路环和用于电机的转子的制作方法

本发明涉及用于转子的短路环以及用于电机的转子。

背景技术：

在电动车辆中例如采用异步电机。它们具有成笼型转子形式的转子。在此情况下通常采用转子叠片组，其通过杆连接。此时在端面设有短路环，短路环以所谓的笼型绕组构成。在此情况下有两种短路环制造可能性。一方面，短路环可以铸造。或者，将杆和短路环插装到转子叠片连同随后的电连接也可以借助钎焊或焊接等进行。在此情况下，用于所述杆的凹空部借助切削方法如铣削由实心体制造。在此，短路环的制造变型方案是很复杂昂贵的且尤其也只有小的容差，因此在制造时出现高昂成本。用于短路环制造的例子在US2013/0069476A1或者US2007/0284953A1中有描述。

技术实现要素：

根据本发明的、具有权利要求1的特征的用于电机的短路环具有以下优点，该短路环可以由一体带材如金属片制造。由此，本发明的短路环可以很简单且低成本地制造和安装。尤其是，不需要像在铸造的短路环时那样的成本高昂的精加工。本发明的短路环可以借助弯曲方法快速且大批量地制造。本发明的短路环具有由带材构成的一件式蜿蜒曲折的环体，其中该带材的初始形状呈矩形，因而在制造中实际上没有出现废料。于是，矩形带材被加工成形为具有许多蜿蜒曲折(环弯)的环体的所期望的蜿蜒曲折形状。一件式环体此时最好在周向上蜿蜒曲折形成。因此，本发明公开了一种全新的由一件式带材制造短路环的方法，它可简单且低成本地借助带材加工成形来制造。

从属权利要求说明了本发明的优选改进方案。

该环体优选具有多个包括第一壁和第二壁的双壁部。该带材的加工成形此时如此进行，双壁部设置在蜿蜒曲折的环体上。由此，尤其可以实现较大容差的选择，从而可以使蜿蜒曲折的环体的制造更便宜。

蜿蜒曲折的环体最好包括多个在环体径向上取向的蜿蜒曲折。由此，蜿蜒曲折的环体可以很简单地由带材制造。所述蜿蜒曲折最好交替设置在该环体的内周和外周上。

更优选地，该环体的双壁部在环体径向上延伸。此时，所有沿径向取向的环体部分优选以双壁部形式构成。由此，可以提供具有很大的容差补偿的蜿蜒曲折的环体。

尤其优选地，所述双壁部的第一和第二壁在环体的沿径向朝外的方向上借助拱形的外连接部相连，外连接部形成蜿蜒曲折。由此，可以提供很紧凑的短路环。

最好在双壁部的第一壁和第二壁之间设有间隙，该间隙在环体的沿径向朝内的方向上敞开。该间隙最好在安装至转子端面上之后随后被填充钎焊料或其它传导性材料。

更优选地，该短路环还包括拱形的内连接部，其将相邻的双壁部相互连接。内连接部优选具有小半径，该小半径匹配于短路杆的半径。

根据本发明的一个替代优选实施方式，蜿蜒曲折的环体包括多个在环体轴向上取向的蜿蜒曲折。在此，该拱形连接部相比于具有沿径向延伸的蜿蜒曲折的蜿蜒曲折的环体扭转90°布置。此时还优选的是该环体的双壁部沿轴向延伸。

更有选地，该短路环包括至少一个空气循环叶片、最好是多个空气循环叶片，其从环体突出。此时，该空气循环叶片最好在环体轴向上突出并且改善短路环的冷却。

该空气循环叶片最好设置在该双壁部的至少其中一个壁上。由此，已经例如在带材冲压过程中在带材上设置空气循环叶片。在带材成形为蜿蜒曲折的环体过程中，这些空气循环叶片于是自动安置在短路环上的相应的事先选定的位置上。

为了很简单地安装在尤其是短路环的一端面上，该环体在棱边区具有斜边。该斜边也可以在加工过程(弯曲)中压成。

更优选地，蜿蜒曲折的环体如此形成，即在相邻的双壁部之间设有用于容纳转子的短路杆的杆端的容纳部。尤其优选地，在所述双壁部之间的容纳部此时渐缩形成，尤其呈锥形渐缩。

另外，本发明涉及用于电机的转子，其包括本发明的短路环。

本发明的转子还优选包括多个短路杆，它们在短路环的容纳部中突出。尤其优选地此时如此构成所述短路杆，至少其中一个所述短路杆突出超过短路环，以便在运行中造成空气循环。由此，一个短路杆或多个短路杆承担空气循环和进而更好的转子冷却。

转子的短路杆更优选地具有渐缩的横截面。该短路杆的横截面尤其优选呈滴形。

根据本发明的另一个优选实施方式，在转子的短路杆与短路环之间设有形状配合的连接或摩擦配合的连接。或者，在短路杆与短路环之间设有钎焊连接或者焊接。钎焊料或焊接材料此时最好在双壁部情况下也如此设置在短路环上，即它能进入双壁部之间的间隙中。

本发明还涉及一种电机，其具有本发明的短路环或本发明的转子。该电机此时尤其最好被用在车辆且尤其是车辆的电动驱动装置中。

另外，本发明涉及一种制造短路环的方法。该方法包括提供条形的一体带材的步骤和将该带材加工成形且尤其弯曲成蜿蜒曲折的一件式环体的步骤。带材此时最好被如此加工成形，该环体形成有未闭合的接合边缘。更优选地，如此设计该加工成形步骤，在环体的内周和外周上交替形成蜿蜒曲折。更优选地，在内周上的蜿蜒曲折所具有的半径不同于在外周上的蜿蜒曲折的半径，最好是在内周上具有较大的半径。

作为用于短路环的材料，优选采用铝或铜或者含铜的材料如铜铍合金。

附图说明

以下，参照附图来详细描述本发明的优选实施例。在此，在附图中用相同的附图标记表示相同的或功能相同的零部件，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的转子的透视示意图，

图2是图1的转子的安装步骤的示意图，

图3是图1的短路环的示意图，

图4是根据本发明的第二实施例的短路环的示意图，

图5是根据本发明的第三实施例的短路环的局部示意图，

图6和图7是根据本发明的第四实施例的短路环和转子的示意图，

图8是根据本发明的第五实施例的转子和短路环的示意图，

图9是根据本发明的第六实施例的短路环和转子的示意图。

具体实施方式

以下，参照图1至图3来详细描述用于电机的转子2的短路环1。

转子2包括由许多金属片3构成的叠片组，它们借助多个短路杆4在轴向X-X上相互连接。如图2所示，短路杆4具有渐缩的滴形横截面形状。短路杆4此时从转子的最后金属片3突出。

图2和图3具体示出本发明的短路环1。短路环1由带材一体制造。短路环1包括蜿蜒曲折的环体7。在此，该带材在周向上被蜿蜒曲地折弯曲，从而形成许多来回蜿蜒曲折。

短路环1的环体7此时包括具有第一壁11和第二壁12的双壁部10。在此，双壁部的这两个壁11和12分别借助具有小半径的拱形外连接部13相连。彼此相邻的双壁部借助拱形内连接部14相连，该内连接部形成蜿蜒曲折。蜿蜒曲折沿径向R取向。蜿蜒曲折此时交替设置在环体的内周和外周上。具有大半径的所有蜿蜒曲折最好设置在环体的内周上，而具有小半径的所有蜿蜒曲折最好设置在环体的外周上。

如图2和图3所示，所有双壁部10在短路环1的径向R上延伸。蜿蜒曲折的短路环1此时如此形成，即在双壁部10之间分别设有用于容纳短路杆4的端部的容纳部5。

在此，容纳部5呈锥形渐缩地构成，对应于短路杆4的呈锥形渐缩的横截面。

不同于迄今在现有技术中由实心材料制造的短路环，本发明的短路环具有以下优点，它可以只通过弯曲由一体带材制造。另外，可以通过短路环的蜿蜒曲折形状阻止短路环例如因为高离心力脱离转子。

图2示出本发明的短路环1安装在转子2上的安装步骤。它只须如箭头A所示在转子的轴向X-X上通过短路杆4的端部来安装。因为容纳部5和短路杆4的横截面具有相同的几何形状，故这可简单实现，因而存在形状配合的连接(见图1)。

在此，该短路环由矩形的带材条弯曲而成，在这里，带材的头18和带材的尾19在双壁部10的一壁中形成接缝17。

如果在短路环1和短路杆4的端部之间的形状配合未被视为充分固定，则短路环1还可以附加借助钎焊或焊接且尤其是激光焊被固定在短路杆4上。尤其优选地，此时钎焊料或焊接材料被加入间隙15中，该间隙分别存在于双壁部10的壁11、12之间。由此，实现短路环在转子2上的特别牢固的固定，同时导电接通。

因为短路环1是一体构件，故没有零件会分离。由此，本发明的一件式短路环相对于已由现有技术提出的由许多零件构成的短路环产生许多优点。另外，通过短路环1的蜿蜒曲折的环体的几何形状和短路杆4的横截面也自加强定位该短路环1。

间隙15在径向朝内的方向上敞开。蜿蜒曲折的环体7通过许多蜿蜒曲折来提供，它们在环体的径向上沿着周向被来回弯曲。

因为本发明的短路环可由简单的一体带材制造，故也可为各不同电机制造商提供具有不同宽度(在转子轴向X-X上的短路环尺寸)的不同的短路环。

图4示出根据本发明的第二实施例的短路环1。不同于第一实施例，第二实施例的短路环不具有接缝17。带材的头18与尾19此时分别设置在一个双壁部10上，在这里，带材的头18和尾19分别形成一个在沿径向朝内的方向上形成的末端。在其它方面，第二实施例的短路环1对应于第一实施例的短路环，因此可以参见其说明。

图5示出根据本发明的第三实施例的短路环1的一部分。第三实施例的短路环1在带材棱边区且最好在一侧附加还具有斜边6。如图1所示，斜边6形成在双壁部10的壁11、12的棱边以及内连接部14上。由此，尤其简化短路环安装在短路杆4的端部上。在其它方面，此实施例对应于之前的实施例，因而可以参照在那里给出的说明。

图6和图7示出根据本发明第四实施例的短路环1。第四实施例的短路环1基本对应于第一实施例的短路环，在这里，还附加设有多个空气循环叶片16。此时，这些空气循环叶片16如此布置，它们在轴向X-X上从短路环1的环体7突出。此外，这些空气循环叶片16已经在一体式带材中例如通过冲切被准备好并且随后通过弯曲过程被定位到制成的短路环的相应期望位置上。在此实施例中，其中设有许多空气循环叶片16。空气循环叶片16的使用尤其可以改善电机冷却。

图8示出根据本发明的第五实施例的短路环1。在此实施例中，通过断路杆4的沿轴向X-X加长的端部40获得附加的空气循环。如图8所示，短路杆4大致突出超过短路环1。由此，可以在回转时获得加强的对流和进而更好的散热。在此情况下可能的是，如此设置这些短路杆4，即相邻的短路杆具有不同的突出长度。要注意，短路杆4的端部超过短路环的突出部分的长度是相同的，也是可以的。

图9示出根据本发明的第六实施例的短路环1。不同于之前的实施例，虽然短路环1也在周向上蜿蜒曲折地构成，但蜿蜒曲折的环弯在轴向X-X上形成。如在第一实施例中那样，又形成双壁部10，其设置在相邻的短路杆4之间。外连接部13此时形成转子2的轴向末端(见图9)。外连接部13在此具有比内连接部14更大的半径。此实施例的短路环1在此在轴向X-X上插套到转子2的端面上并且可以被附加钎焊或焊接。