用于电动机的转子、用于制造转子的方法以及电动机与流程

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于电动机的转 子、一种根据权利要求20的用于制造转子的方法以及一种根据权利 要求23的前序部分的电动机。


背景技术：

2.已知一种用于电机的转子，其包括转子轴和与转子轴至少抗扭 地连接的转子组。转子组通常由若干个转子盘组成，它们在轴向方向 上依次安装在转子轴上。
3.在此背景下还已知由各个转子盘部段构成的转子盘，这些转子 盘部段通过连接器件相互连接。在此涉及所谓的部段化的转子盘。基 本上在这种结构方式中设置，转子盘不是一体地由板材成形，而是由 多个转子盘部段构成，转子盘部段组合成转子盘。使用部段化的转子 盘的优点在于，与例如圆形冲裁的转子盘相比，提高了材料利用率。 部段化的定子元件或者转子元件比如从ep 2356734a1中已知。
4.另一方面，转子盘的这种部段化的设计在转子组与转子轴抗扭 连接时会产生问题。常规的、也就是说未部段化的转子组通常在横向 挤压连接(querpressverband)中例如借助于热缩配合与转子轴连接。 伴随着这种横向挤压连接，在周向方向上出现拉应力。如果将该方法 应用于部段化的转子盘，那么拉应力可以扩展转子盘部段的连接器件 (verbindungsmittel)，也就是接合部位，并且因此抵抗转子组在 轴上的力配合的牢固配合。


技术实现要素：

5.本发明的目的相应地在于，提出一种改进的转子，优选提出一 种转子，在该转子中，上面概述的问题不会或至少减少地出现，尤其 提出一种转子，在该转子中，可以确保在具有部段化的转子盘的转子 组和转子轴之间的可靠的连接。
6.根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的转子来实现。
7.由于转子轴和转子组之间的抗扭连接件包括至少一个第一压盘 和第二压盘，其中至少一个压盘至少抗扭地与转子轴连接，其中转子 组被夹紧在压盘之间，因此可以在具有部段化的转子盘的转子组之间 提供适于传递扭矩的连接，其中在转子盘部段之间的接合部位处的拉 应力不是预期的，或者至少不是在对连接有害的程度上预期的。与例 如热横向挤压连接相比，也有利地在接合时不对板材组产生热影响。
8.所提出的本发明的其它有利的设计方案尤其由从属权利要求的 特征得出。不同权利要求的主体或特征原则上可以任意地相互组合。
9.在本发明的一种有利的设计方案中例如可以设置，转子组包括 若干个转子盘，这些转子盘沿转子轴的轴向方向依次布置。就此而言， 转子组能够由若干个单独的转子盘构成。转子盘可以彼此间借助于合 适的连接器件相互连接。
10.在本发明的另一有利的设计方案中，例如可以设置，转子轴穿 过设置在转子组中的开口，其中，在转子轴和开口之间设置环绕的间 隙。换句话说，优选设置，板材组内部几
何结构通过间隙与转子轴外 径间隔开，并且板材组相对于转子轴的定心经由板材组的外径实现。 这尤其是有利的，因为通过缩短部件公差链降低了部件的成本，因为 又可以通过利用外定心装置的装配过程来实现精度。此外，优选不需 要在板材组下面加工转子轴。优选在板材组中不产生径向力和横向挤 压连接。优选地，能够通过间隙散热。
11.为了将压盘安装在转子轴上，可考虑不同的有利的变型方案。
12.在本发明的一种有利的设计方案中例如可以设置，压盘直接安 装在转子轴上或者与转子轴一体地设计。这种变型方案节省材料并且 在生产技术上可简单地执行。
13.在本发明的另一有利的设计方案中例如可设置成，压盘安装在 法兰上或与法兰一件式地设计，其中，法兰与转子轴连接。在此变型 方案中，例如，不同的转子轴端部可由法兰提供。此外，转子轴的制 造总体上更简单地设计，因为包括相应的压盘的法兰可以单独地制 造。
14.在本发明的另一有利的设计方案中例如可设置成，转子组、尤 其转子盘、优选地至少一个转子盘部段配备有至少一个磁体、尤其永 磁体。根据电机的类型，代替磁体也可以在转子盘中布置其他电磁构 件/导电的导体，例如短路棒或绕组。
15.在本发明的另一有利的设计方案中例如可设置成，转子组、尤 其转子盘、优选至少一个转子盘部段配备有至少一个用于容纳磁体的 袋。袋相应地用于可靠地容纳磁体。
16.在本发明的另一有利的设计方案中例如可以设置，袋完全由转 子盘部段的材料包围。
17.在本发明的另一有利的设计方案中例如可以设置，袋朝向转子 盘部段棱边敞开，其中，袋优选由相邻的转子盘部段的转子盘部段棱 边封闭。
18.在本发明的另一有利的设计方案中例如可以设置，袋沿径向方 向敞开。
19.在本发明的另一有利的设计方案中可以设置，转子盘部段通过 连接器件、尤其形状配合的连接器件、优选燕尾形的连接器件彼此连 接。通过该措施，转子盘部段能够以简单的方式和方法相互连接成圆 形的转子盘。
20.在本发明的另一有利的设计方案中可以设置，至少两个转子盘 彼此偏移地布置。由此得到转子组的更高的稳定性，类似于在砌筑时 的偏移。
21.在本发明的另一有利的设计方案中可以设置，至少一个拉杆设 置在两个沿周向方向并排布置的转子部段之间。转子部段之间的拉杆 优选用于在沿径向方向承受压力的同时沿周向方向承受拉力，所述压 力尤其在离心力作用下通过绕组和浇铸料径向向外地作用到拉杆上。
22.在本发明的另一有利的设计方案中可以设置，转子部段设计为t 形，其包括一个长臂和两个转子齿，其中拉杆布置在沿周向方向并排 布置的转子部段、尤其转子齿之间。
23.在本发明的另一有利的设计方案中可以设置，拉杆配备有用于 在拉杆和转子部段之间的形状配合和/或力配合的连接器件。
24.在本发明的另一有利的设计方案中可以设置，连接器件设计为t 形或l形的轮廓。这种结构可以容易地在拉杆的端侧制造。t形轮廓 例如能够容易地轴向推入到转子部段中的对应的凹部中。l形轮廓例 如可以容易地卡扣，但也可以插入。
25.在本发明的另一有利的设计方案中可以设置，一个或多个转子 部段配备有浇铸形状配合槽，其中，浇铸形状配合槽优选设置在转子 部段的长臂中。这种浇铸形状配合槽
例如具有燕尾形。通过用浇铸料 浇铸，可以实现转子部段复合体或转子盘复合体的进一步稳定化。
26.在本发明的另一有利的设计方案中可以设置，至少一个压盘、 优选两个压盘配备有用于绕组头的容纳器件。绕组头可以被包围。可 以吸收作用在绕组上的离心力和/或防止塑性变形。
27.在本发明的另一有利的设计方案中可以设置，容纳器件设计为 凹部，尤其设计为与绕组头对应的凹部。由此，例如能够建立形状配 合的连接，所述连接又用于提高转子的稳定性。
28.在本发明的另一有利的设计方案中可以设置，浇铸料布置在凹 部和绕组头之间的中间空间中。通过该措施，扭矩传递的一部分可通 过压盘实现。
29.本发明的另一目的在于，提出一种用于制造根据本发明的转子 的有利的方法。
30.根据本发明，该目的通过具有根据权利要求20的方法步骤的方 法来解决。此外，由于在转子组和转子轴之间留存的间隙，可以使用 定心装置，该定心装置与转子组的外径或外表面接触。此定心装置也 可以称为外定心装置。
31.本发明的另一目的在于，提出一种改进的电动机，尤其是提出 一种电动机，其中，可以确保在具有部段化的转子盘的转子组和转子 轴之间的可靠连接。
32.根据本发明，该目的通过具有权利要求23的特征部分的特征的 电动机来解决。
附图说明
33.本发明的其它特征和优点将参照附图借助于以下对优选实施例 的描述而变得清楚。其中
34.图1以侧视图示出了根据本发明的转子；
35.图2以剖视侧视图示出根据本发明的转子；
36.图2a以正面的剖视图示出了根据本发明的转子；
37.图3a示出了在第一状况中的转子盘的偏移的布置；
38.图3b示出了在第二状况中的转子盘的偏移的布置；
39.图4示出了转子盘部段之间的连接器件(变型)；
40.图5示出了压盘的一个实施方式；
41.图6示出了压盘的一个实施方式；
42.图7示出了压盘的一个实施方式；
43.图8示出了压盘的一个实施方式；
44.图9示出了压盘的一个实施方式；
45.图10示出了磁体和袋的布置可能性(变型)；
46.图11示出了具有定心装置的转子；
47.图12示出了根据本发明的电动机；
48.图13示出了根据本发明的转子的、尤其是转子部段之间的拉杆 的细节；
49.图14示出了图13的细节；
50.图15示出了拉杆的t形端部；
51.图16示出了拉杆的l形端部；
52.图17示出了穿过根据本发明的转子的示意性剖视图。
53.附图标记列表
54.l 旋转轴/纵轴
55.r 转子
56.s 定子
57.f
z 拉力
58.f
d 压力
59.1 转子轴
60.2 转子组
61.2a、2b、
…
转子盘
[0062]2’
、2”、
…
转子盘部段
[0063]
3 第一压盘
[0064]
4 第二压盘
[0065]
5 袋
[0066]
6 磁体
[0067]
7 间隙
[0068]
8 开口/孔
[0069]
9 定心装置
[0070]
10 法兰
[0071]
21 (转子盘部段的)连接器件
[0072]
22 (转子盘的)连接器件
[0073]
23 短路棒
[0074]
24 长臂
[0075]
25 转子齿
[0076]
26 (用于转子盘部段的)拉杆
[0077]
27 浇铸形状配合槽
[0078]
28 绕组头
[0079]
29 容纳器件/凹部
[0080]
30 拉杆(轴向，用于转子盘)
[0081]
31 连接器件
[0082]
32 浇铸料
具体实施方式
[0083]
根据本发明的用于电动机的转子r基本上包括转子轴1和转子 组2。转子组2原则上旋转对称地构造并且相应地具有沿轴向方向的 旋转轴l或纵轴。转子组2沿着此纵轴配备有开口8或孔。因此，总 体上对于转子组2得到一个空心圆柱体形的形状。
[0084]
转子轴1穿过开口8插入并且至少抗扭地、优选固定地与转子 组2连接。转子轴1优选是空心轴。
[0085]
转子组2包括若干个基本上圆形地设计的转子盘2a、2b、
…
， 优选由钢板制成。转
子盘厚度的选择可以根据离心力进行。转子盘 2a、2b
…
在轴向方向上沿着转子轴1布置并且形成转子组2。转子盘 2能够经由适当的器件彼此连接。优选地，转子盘2a、2b、
…
通过一 个或更多个沿周向方向作用的连接器件22、例如冲压凸块、粘接点 等相互连接。相应地，这些连接器件22有助于使转子盘不能相对彼 此旋转。此外，粘附连接器件还起到轴向固定的作用。
[0086]
此外，转子或转子组2可以配备有短路棒23。优选地，短路棒 在轴向方向上平行于旋转轴l延伸。优选地，多个短路棒在周向方向 上并排布置。短路棒优选是实心的铜棒，其优选与压盘连接(图8)或 者与其它短路棒端部一起在周向方向上构成短路环(图9)。
[0087]
作为这种转子盘包括至少两个、优选若干个转子盘部段2’、 2
”…
，所述转子盘部段沿周向方向依次布置并且优选经由连接器 件21彼此连接。连接器件21优选是形状配合的连接器件，尤其是榫 槽连接，例如根据燕尾榫连接(schwalbenschwanzverbindung)的类 型。例如在de 20 2004 005 652u1中给出形状配合的连接的选择。 也可以考虑其它连接器件，例如粘附连接器件、尤其是粘结剂。可以 考虑部段的数量、形状和位置的数量众多的变型方案。
[0088]
对于转子盘部段在周向方向上的布置来说也可以设想不同的状 况。尤其是转子盘或转子盘的分组可以相互偏移地布置。在此，尤其 提供所述转子盘部段之间的对接棱边(stoβkante)的偏移，类似于 在砌筑时的偏移。在此，对接棱边在轴向方向上不是前后相继地布置， 而是在每个层中或在多个层中彼此偏移地布置。图3示例性地示出两 个设计方案，其中转子盘2a至2d的相应的转子盘部段2’直接轴向 依次错位(图3a)。替代地，在图3b中示出，一方面由多个转子盘2a、 2b、2c组成的分组和另一方面由2d、2e、2f组成的分组偏移地布置。
[0089]
转子组2至少抗扭，也就是说经由适合用于传递转矩的连接件 与转子轴1连接。
[0090]
根据本发明提出，借助于轴向作用的压连接实现转子轴1和转 子组2之间的抗扭的连接，所述压连接也可以称为压配合。该抗扭连 接基本上包括第一压盘3和第二压盘4，其中，至少一个压盘，但优 选两个压盘3、4抗扭地与转子轴1连接，其中，转子组2被夹紧在 压盘3、4之间。扭矩的导入可相应地根据轴刚性经由一个或两个压 盘实现。
[0091]
压盘3、4在轴向方向上施加压力到转子组2上，从而在压盘3、 4和转子组2之间存在至少摩擦配合和/或形状配合的连接并且最终 产生用于在转子轴1和转子组2之间传递转矩的连接。优选地，扭矩 传递从转子盘部段传递到压盘。在转子盘之间也可以存在摩擦配合。
[0092]
作为这种压盘3或4优选设计成在圆周上连续的压盘。换句话 说，压盘像环绕的凸缘一样径向地突出于转子轴1。此外，压盘3、4 轴向地固定转子组2。由此优选提供，压盘3、4也轴向固定地、即 轴向不可移动地与转子轴1连接。这也间接地适用于例如使用还更详 细说明的法兰10的情况。
[0093]
对于一个或更多个压盘3、4可设想不同的变型方案。
[0094]
在第一实施方式中，可以设置成使得压盘3和/或4相对于转子 轴1被实施为单独的构件。压盘3和/或4推到转子轴1上并且通过 合适的器件抗扭地与该转子轴连接。转子轴1通常形成转子的一个或 更多个轴向端部。
[0095]
在另一实施方式中，压盘3和/或4成形在法兰10处或与该法 兰10一体地成型。在
此，法兰10能够区段式地插入到转子轴1中。 法兰10的一部分从转子轴1轴向地伸出并且形成转子的轴向端部。 如通常那样，压盘3和/或4径向突出超过法兰10或转子轴1。
[0096]
上述实施方式也可以共同地应用在转子上，也就是说，第一变 型方案在转子的一端，而另一变型方案在转子的另一端。
[0097]
此外可设想，压盘已经与转子轴一体地成型。相应地，第二压 盘可如上所述地构造。
[0098]
此外优选设置，在转子轴1与转子组2的孔8之间、尤其在轴 向上沿着转子轴构造环绕的间隙7。该间隙也可以被称为转子轴1的 外表面与孔8的内表面之间的自由空间。尤其在转子轴1和转子组2 之间没有设置横向挤压连接。
[0099]
转子组2的定心优选经由转子组2的外表面进行。为此，设置 定心装置9，其与转子组2的外表面共同作用。例如在de 10 2015 216971 a1中描述了这种定心装置。
[0100]
转子组2，尤其转子盘2a、2b、
…
，优选至少一个转子盘部段2’、 2
”…
中配备有至少一个磁体6，尤其是永磁体。在此，能够在转 子组2中、尤其在转子盘2a、2b、
…
，优选在转子盘部段2’、2
”…ꢀ
中设置袋5，其中，可以考虑不同的设计。因此，袋5例如能够完全 由转子盘部段的材料包围。袋5可以朝向转子盘部段边缘敞开。袋5 在此情况下优选由相邻的转子盘部段封闭。在另一备选的或附加的实 施方式中，袋也可径向敞开。
[0101]
对于磁体、最终也对于袋，可以考虑不同的空间设计方案，优 选矩形或圆弧段。优选地，在转子组或转子盘或转子盘部段中设置多 个袋和磁体。
[0102]
根据本发明的转子r的安装优选地包括至少以下方法步骤：
[0103]
a)将第一压盘3固定在转子轴1或法兰10上，或者将具有第 一压盘3的法兰10插入到转子轴1中
[0104]
b)插入转子组2
[0105]
c)借助作用于转子组的外径的定心装置9进行转子组2的定心
[0106]
d)穿引第二压盘4
[0107]
e)通过使压盘3、4推在一起来压缩转子组2
[0108]
f)固定第二压盘4。
[0109]
在插入转子组2之前进行另外的优选方法步骤：
[0110]
‑
转子盘部段(2’、2
”…
)的圆形布置
[0111]
‑
转子盘部段(2’、2
”…
)的连接
[0112]
‑
将转子盘(2a、2b、2c、
…
)轴向地布置成转子组。
[0113]
进一步优选地设置，转子盘以偏移的方式布置。
[0114]
根据本发明的电动机基本上包括转子和定子。转子优选为上述 转子。
[0115]
本发明不限于任何特定的电机类型。电机的类型例如可以是： 永磁同步机器(psm)、异步电机(asm)、直流串联电机(grm)、外部激 励同步电机(fsm)。
[0116]
根据本发明的转子的其它有利的实施方式在图13至17中示出。
[0117]
关于转子的基本结构可以参考上面所做的实施方案。
[0118]
图13示出转子盘2a的一个区段，所述转子盘2a包括至少两个 转子部段2’、2”。这些转子部段具有至少区段地t形的形状并 且相应地具有一个径向延伸的长臂24和两个在周向方向上延伸的转 子齿25。
[0119]
在两个并排布置的转子部段、尤其两个转子部段2’、2”的 转子齿之间设置有拉杆26。为了在转子部段2’或2”与拉杆26 之间进行连接，拉杆的端部区域配备有连接器件31。连接器件31例 如可以设计为t形或l形轮廓，其接合在转子部段的相应的凹部 (aussparung)中并且可以在拉杆26与转子部段之间建立至少一个 形状配合和/或力配合的连接。t形轮廓可以轴向地推入到转子部段 的相应的凹部中。l形轮廓可以轴向推入或径向卡扣到转子部段的相 应的凹部中。
[0120]
在图14中还通过箭头示出，拉杆适用于传递拉力f
z
和/或压力 f
d
。
[0121]
此外设置，一个或多个转子部段2’、2”、2
”’
配备有 浇铸形状配合槽(vergussformschlussnut)27。优选地，浇铸形状 配合槽27设置在转子部段的长臂24中。
[0122]
优选地，在此设置成，至少一个压盘3和/或4、优选两个压盘 配备有用于绕组头28的容纳器件29。绕组头28通常由用于短路棒 的绕组或连接片形成，从转子组2轴向地伸出。用于绕组头的容纳器 件29通常设计为对应的凹部，其相应地设置用于容纳绕组头28，尤 其形状配合地容纳绕组头28。此外可以设置，浇铸料32填充到凹部 29和绕组头28之间的中间空间中并且在那里硬化。
[0123]
此外优选可以设置，转子或转子组配备有至少一个、优选更多 个轴向延伸的拉杆30。借助拉杆30将转子盘2a、2b、
…
附加地彼此 压紧和固定。
[0124]
上述类型的装置和方法例如在生产用于机动车的电动机中使 用。
[0125]
结合所述方法描述的特征和细节当然也适用于结合根据本发明 的装置描述的特征和细节，反之亦然，从而关于对各个发明方面的公 开内容始终相互参照或者可能相互参照。此外，根据本发明的方法可 以利用根据本发明的装置来实施。