用于电动机的改进的转子，尤其用于牵引，和相关电动机的制作方法

1.本发明涉及用于电动机的改进的转子，特别用于牵引，以及相关电动机。


背景技术：

2.在汽车领域中，尤其是在牵引电动机中，众所周知的是使转子包括曲轴，成堆的铁磁钢片键合在其之上。所述钢片与布置在电动机定子上的磁体相互作用，以便在曲轴上产生通常用于牵引的扭矩。
3.曲轴和钢片之间的机械式联接器是电动机的极其关键的元件。
4.事实上，在牵引领域，电动机的曲轴可达到极高的转速，接近20,000rpm，通常传递相当大的扭矩。
5.显然，这样的转速和扭矩(以及因此传输功率)在所有部件尤其是在轴和钢片之间的机械式联接器上施加张力。
6.必须指出，在高性能电动机中，必须避免曲轴和钢片堆叠体之间的任何相关的角偏差，因为这种电动机的性能(尤其是在扭矩方面)会迅速降低，尤其是在电动机设计带有一定的“偏斜”角度的情况下，即带有钢片的角错位，在前部或前壁朝向转子的后部之间移动。
7.因此，有必要在轴和钢片之间提供机械式联接器，该机械式联接器在装配线上可重复并且在所有电动机运行条件下(可能变动很大的扭矩、角速度和温度)始终确保轴和钢片之间的旋转的一体式连接(即，没有相互的角偏差)。
8.为此目的，已知钢片堆叠体和曲轴的中心座之间的强迫联接，即过盈(interference)(压配合)联接。这种强迫联接仅在曲轴转速不太高的情况下才能确保不出现相关的角偏差。
9.然而，当转速增加和/或涉及高扭矩时，在轴和钢片堆叠体之间使用压配合联接可能不再防止在轴和钢片堆叠体之间发生显著的(和破坏性的)角偏差。
10.此外，在扭矩反转的情况下(这在牵引应用中极其频繁)，电动机的运行特别困难：在所述扭矩反转中，有必要保持轴和转子堆叠体之间的连续接触，最小的角运动也可能导致相应速度传感器(解析器)的读数不正确，从而导致电动机的非最佳运行。
11.出于该原因，在现有技术中存在在钢片堆叠体和电动机转子之间设有形状联接器的解决方案：然而，所述已知的形状联接器并不能始终确保足够的性能，尤其是当(除了高转速和高扭矩之外)由于电动机过热而增加热应力时。


技术实现要素：

12.因此，本领域中需要解决参考现有技术所引用的上述缺点和限制。
13.根据权利要求1所述的用于电动机的改进的转子和根据权利要求14所述的相关电动机满足了这一要求。
14.从属权利要求中描述了本发明的其他实施例。
附图说明
15.本发明的其他特征和优点从以下对其优选的、非限制性实施例的详细描述中将变得更加明显，其中：
16.图1是根据本发明实施例的电动机转子的分解立体图。
17.图2是图1中转子曲轴上的键合钢片的平面视图；
18.图3是图1中在组装配置下的电动机转子的立体图；
19.图4是图1中钢片与曲轴之间的联接器的横截面视图；
20.图5至图6是根据本发明实施例的曲轴上钢片的联接齿的几何形状的放大细节。
21.将使用相同的附图标记来标示下文描述的实施例中共同的元件或元件的部分。
具体实施方式
22.参考前述附图，4总体上指电动机转子，特别是用于汽车领域。
23.转子又以已知的方式至少部分地相对于定子(未示出)被同轴容纳。
24.应当注意，本发明在汽车领域的应用是优先的，但不是排他的，因为电动机可以具有各种应用领域。
25.转子4包括曲轴8和至少一个钢片12，所述曲轴8沿与曲轴8的旋转轴线相一致的主延伸轴线x-x延伸，所述钢片12设有用于容纳磁体的槽16和根据过盈联接而键合至曲轴8外侧壁24的中心座20。
26.例如，过盈联接涉及在曲轴8的外侧壁24和中心壳体20之间相互接触的一对角度部段28，相对于转子4的旋转轴线，所述角度部段28布置成在直径上对置的位置处。
27.优选地，所述转子4包括多个钢片12，优选地具有相同的轴向厚度，轴向(即沿着主延伸轴线x-x)对齐布置。
28.优选地，钢片12彼此相同并且具有相同数量的槽16，所述槽16相对于旋转轴线具有相同的几何形状和角度布置。以这种方式，磁体可被容纳于彼此相邻的钢片12的相应的槽16中。
29.每个钢片12在所述中心座20处通过形状联接装置32联接至曲轴8。
30.有利地，所述形状联接装置32包括在钢片12上形成的第一齿36，其朝向关联的曲轴8突出，以及所述形状联接装置32包括在曲轴8的外侧壁24上形成的第一径向座40，以便至少部分地径向容纳所述第一齿36。
31.优选地，第一径向座40在曲轴8的外侧壁24上持续延伸，以拦截与沿主延伸轴线x-x并排布置的多个钢片12的第一齿36。
32.有利地，相对于垂直于所述旋转轴线的横截面平面，第一径向座40具有等腰梯形横截面；所述等腰梯形由朝向旋转轴线汇聚的一对斜边44侧面地界定(但不一定具有与轴线重合的准线)。
33.优选地，第一径向座40在高度上，在径向方向上由一对扁平部46界定，所述扁平部46减小了曲轴8的外径以避免与关联的钢片12直接接触。
34.相似地，第一齿36具有“v”形横截面，所述“v”形横截面具有一对曲线侧壁48，适合于接合抵靠第一径向座40的所述斜边44。
35.优选地，第一径向座40的斜边44是扁平的，并且第一齿36的所述曲线侧壁48是圆
形的。
36.优选地，第一齿的圆形壁具有至少10mm的曲率半径。
37.根据实施例，第一齿36的“v”形横截面在旋转轴线一侧上在所述第一齿36的悬臂式径向端部处具有径向倒角52；因此，所述悬臂式径向端部确定与第一径向座40的底部56的径向间隙。
38.根据可能的实施例，所述第一齿36在钢片12与所述曲线侧壁48中的一个之间的每个连接区域处具有径向凹部60，所述径向凹部60从关联的曲轴8的相对侧延伸。
39.所述径向凹部60构成相对于曲轴8的外侧壁24上的所述扁平部46的额外径向间隙。
40.根据可能的实施例，所述第一齿36包括中央凹部64，所述中央凹部64将每个第一齿36再分成一对翅片68，所述一对翅片相对于所述中央凹部64对称布置。
41.优选地，相对于垂直于旋转轴线的横截面平面，所述中央凹部(64)具有椭圆形横截面，其中，椭圆的长轴“a”沿切线(即垂直于穿过旋转轴线的径向方向)取向，并且椭圆的短轴“b”沿着所述径向方向取向。
42.优选地，椭圆的长轴“a”和短轴“b”的比值大于或等于2。
43.优选地，所述中央凹部64向关联的第一径向座40敞开或通向关联的第一径向座40。这在扭矩传递期间增加了由所述中央凹部分开的所述翅片68的受控制的弯曲。
44.优选地，第一齿36和第一径向座40之间的联接是过盈型的。
45.具体地，所述过盈联接发生在第一齿36的曲线侧壁48与第一径向座40的斜边44之间的接触处。
46.优选地，形状联接装置32包括在钢片12上形成的第二齿72，所述第二齿72朝向关联的曲轴8突出，以及形状联接装置32包括包括在曲轴8的所述外侧壁24上形成的第二径向座76，以便至少部分地径向容纳所述第二齿72。
47.有利地，相对于曲轴8的旋转轴线，第二齿72和第二径向座76布置成与第一齿36和第一径向座40在直径上对置。
48.优选地，第二齿72与第一齿36具有相同的几何形状和尺寸，并且，第二径向座76与第一径向座40具有相同的几何形状和尺寸。
49.每个齿36,72与关联的径向座40,76之间的形状联接是过盈型的，其中，第二齿72与第二径向座76之间的联接提供的过盈比第一齿36和第一径向座40之间提供的过盈更少或者没有过盈。
50.根据实施例，钢片12在穿过所述第一齿36和第二齿72的组装对称轴线s-s以及所述钢片12的磁对称轴线w-w之间具有角错位。所述角错位允许在彼此相同的但180
°
旋转后安装在所述曲轴8上的钢片12之间获得总的双倍错位或“偏斜”sk。
51.在所述配置中，中央凹部64的长轴“a”确定与穿过旋转轴线的径向方向的某个角度，所述角度等于90度
±
在组装对称轴线s-s和钢片12的磁对称轴线w-w之间的角错位。
52.现在将描述根据本发明改进的转子的联接方法和相关操作。
53.具体地，由于曲轴8和片的中心座20之间的直径上的过盈不过大，转子4可以通过以下方式组装：
54.通过仅冷却曲轴8；
55.通过仅加热钢片叠层体12；
56.在室温下直接压配合。
57.应当指出的是，通过冷却曲轴8，径向座40,76的形状允许更大的“间隙”或游隙以实现更精确的齿组装36,72。
58.就操作而言，在高速(例如20000rpm)情况下，曲轴8的直径相对于钢片12“分离”：因此，防止曲轴8与钢片堆叠体之间互反旋转的唯一接触是齿36,72。
59.因此，在低转速下，扭矩通过曲轴8的直径上的过盈传递，而在中到高转速下通过一个或多个齿及其各自的径向座传递。
60.当曲轴8的转速从高向低返回时，齿的“v”形几何形状允许自动对中。
61.通过几何平面/球体接触，扭矩传递中第一和/或第二齿36,72上的应力保持较低：该平面由界定曲轴8径向座40,76的斜边44的倾斜表面给出，而该球体由钢片12的每个齿36,72的弯曲侧壁48的半径给出。
62.可见，有利条件要求，这种曲线侧壁48的半径r》＝10mm。
63.以这种方式，接触是精确的，但机械应力却不过大。
64.所述齿36,72上的中央凹部64被制成为所述齿提供更大的灵活性，并且其几何形状是椭圆形的，以便在曲轴8旋转期间在离心力中表现得更好。
65.优选地，椭圆的半轴之比应为a/b》＝2。
66.如从上述说明可意识到的那样，本发明克服了现有技术的缺点。
67.具体地，即使在重负荷工作条件下(即在高转速/高扭矩和旋转方向频繁反转的情况下)，所述转子使得避免钢片堆叠体和曲轴之间的任何相关的角偏差成为可能。
68.更具体地，对于低转速，扭矩传递是通过曲轴的外侧壁和钢片堆叠体的中心座之间的摩擦发生的，而对于高转速，它是由于啮合于其各自的径向座中的齿的作用而发生的。
69.齿的特定几何形状一方面避免了高速下的任何相互角偏差，另一方面在转速降低时允许自动定心。
70.此外，齿的几何形状和径向座的壁的几何形状使得能够获得几何接触，所述几何接触将特定接触压力降低到可接受值的范围内，以确保部件的长寿命。
71.使用两个相同的但彼此在直径上对置的齿允许快速且经济地获得键合在所述曲轴上的(旋转180
°
的)钢片堆叠体之间的所需偏斜。
72.本领域技术人员可对上述方案进行许多修改和变化，以满足特定和具体的要求，这些修改和变化均包含在以下权利要求所限定的本发明的保护范围内。