用于旋转的电机器的转子的制作方法
【专利摘要】一种用于旋转的电机器的转子(2)，具有：多个带励磁绕组(5)的极齿(4)；在所述极齿(4)之间分别形成槽(7)；在所述槽(7)中设置有槽楔(8)，其中，槽楔(8)为凹形，且带有朝向转子(2)的内部的弯拱(11)。
【专利说明】用于旋转的电机器的转子
[0001]本发明涉及一种用于旋转的电机器特别是电动机或发电机的转子。还公开一种用于制造这种转子的方法。
[0002]在现代汽车中，日益安装有电动机。这些电动机在此特别是用作完全整合在驱动系中的驱动电机，或者在混合动力应用中例如用作起动器发电机或轴向电机。在此部分地采用他励的同步电机，其转子由设有励磁绕组的叠片组构成。这种转子在绕制的极齿之间形成槽。
[0003]在工作中，无论内部转动件还是外部转动件，都会出现很大的离心力，这种离心力会把励磁绕组从槽中拉出来。离心力取决于转速和槽内部组件的重量。因此特别是在机器高速旋转情况下，绕组在安装后被附加地固定。为此已知有各种不同的粘接机构，其用作浸溃树脂或烧注物质。
[0004]可以附加地使用槽止动件或槽楔，以便防止绕组从槽中拉出。这种槽楔例如由DE28 17 951 Al已知。就针对转速高(10000转/分钟及以上)的电动机设计的转子而言，最好更为有效地克服在工作中出现的离心力将槽内部组件特别是励磁绕组固定住。
[0005]本发明的目的因此是，提出一种用于旋转的电机器的转子，其励磁绕组克服离心力被固定住，从而转子也可应用于很高的转速。
[0006]根据本发明的一个方面，提出一种用于旋转的电机器的转子，其具有多个带励磁绕组的极齿。在这些极齿之间分别形成槽，在这些槽中设置有槽楔。槽楔为凹形，其弯拱朝向转子的内部。
[0007]这种转子也适用于10000转/分钟及以上的高转速。这种形状的槽楔将槽内部组件特别稳固地固定住，因为凹形弯拱的槽楔能更好地引开离心力。
[0008]根据一种实施方式，槽楔具有恒定的弯曲半径。这些槽楔的横截面因而形成圆弧。
[0009]根据一种实施方式，槽楔形状稳定地夹紧在极齿中。为此在极齿中设有凹缺作为夹持件，这些凹缺可以按照槽楔的形状来成型，且容纳槽楔的边缘区段。这种形状的凹缺相应于槽楔的形状，并支持凹形槽楔的作用。
[0010]为了在浇注期间密封，槽楔与极齿之间的边界面可以具有例如硅树脂或粘接带形式的密封件。这种密封带可以在安装槽楔之前或期间要么敷设到槽楔上，要么敷设到极齿上的凹缺中。该密封带使得槽楔在其整个纵侧面上都密封。
[0011]在槽楔的至少一端与邻接的转子组件之间也可以设置密封堵塞形式的密封件。在此，密封堵塞可以具有柔性的叠片。
[0012]在一种实施方式中，用浇注物质包围励磁绕组。为此在安装转子之后，在铺设绕组并安装槽楔之后，把电绝缘的浇注物质例如浇注树脂或环氧树脂比如环氧树脂粘合剂或塑料加入到转子槽内部的空腔中并硬化。根据一种实施方式,用浇注物质基本上完全地浇注槽内部的空腔。
[0013]就这种转子而言，槽内部组件特别是励磁绕组克服在工作中出现的离心力被特别稳固地固定。
[0014]替代地，励磁绕组也可以被浸溃物质例如浸溃树脂包围。在浸溃情况下，转子浸入到浸溃物质中，然后干燥。在这种情况下，所有槽组件都粘接在一起，剩下的浸溃物质则滴落。转子槽在此通常未完全充满。
[0015]根据本发明的一个方面，提出一种带有所述转子的电动机。该电动机尤其可以被设计成他励的同步电机。它既可以是内部转动件，又可以是外部转动件。
[0016]由于槽内部组件克服所出现的离心力被有效地固定，所以电动机可以被设计用于10000转/分钟及以上的转速。
[0017]这种电动机适合于在汽车内应用。它们既可以用作完全整合在驱动系中的驱动电机，又可以例如用作起动器发电机、轮毂电机或者轴向电机(Achsmotor)。因此根据本发明的一个方面，提出一种带有驱动机构的汽车，该驱动机构具有所述电动机。汽车在此可以是电动汽车或者混合动力汽车。
[0018]根据本发明的另一方面，提出一种用于制造转子的方法，其中，该方法具有如下方法步骤:
[0019]-准备好转子叠片组，其带有励磁绕组和遮盖住槽的槽楔；
[0020]-把密封垫装到槽楔的外侧面上，其中，密封垫完全遮盖槽楔的外侧面；
[0021 ]-把转子装入浇注模具中；
[0022]-浇注转子；
[0023]-把转子从浇注模具中取出，去掉密封垫。
[0024]使用密封垫能实现可靠地防止浇注物质从极齿与槽楔之间的接口处漏出。由此也防止浇注物质到达槽楔表面。为了实现特别好的密封效果，可以使用由弹性材料例如耐热的硅树脂构成的密封垫，该密封垫在装入到浇注模具中时被压紧。
[0025]上述转子的有利设计，还可转用至电动机或汽车，也可视为电动机或汽车的有利设计。
[0026]图1为根据本发明的一个实施方式的电动机的示意性的横剖视图；
[0027]图2为根据图1的电动机的示意性的立体图；
[0028]图3示意性地示出在浇注转子时使用密封垫；
[0029]图4为转子的示意性的立体图和横剖视图；
[0030]图5为槽楔的示意性的横剖视图；
[0031]图6为转子的示意性的纵剖视图。
[0032]在所有附图中，相同的部分标有相同的附图标记。
[0033]图1为电动机I的示意性的横剖视图，该电动机带有被构造成叠片组的转子2和包围该转子2的定子3。
[0034]转子2具有多个被槽7相互分开的极齿4。极齿4带有励磁绕组5，这些励磁绕组例如利用槽绝缘纸6相对于极齿4电绝缘。也可以采用另一种绝缘方式，例如用塑料注塑包覆。
[0035]利用槽楔8使得槽7对外封闭。槽楔8由不可磁化的材料构成。
[0036]在该实施方式中，槽楔8的材料主要具有合金组分Fei^CraNibMneCdSiePfSgNh,其中，a、b、C、d、e、f、g和h是重量百分比，且18彡a彡19 ;12彡b彡13 ;0彡c彡1.4 ;O 彡 d 彡 0.055 ;0 彡 e 彡 0.6 ;0 彡 f 彡 0.04 ;0 彡 g 彡 0.008 和 O 彡 h 彡 0.1。
[0037]相比于已知的“Ni1sta”钢，这种材料的铬含量和镍含量特别高。如已表明的那样，由这种钢构成的工件即使在变形、冲裁或切割之后也保持不可磁化。由此避免了槽楔8中的涡流损失。
[0038]槽楔8为凹形，其弯拱11朝向转子2的内部。槽楔8的弯曲半径沿着其整个横截面都是恒定的。槽楔8的边缘区域容纳并保持在极齿4上的凹缺10中。
[0039]槽楔8的凹形形状引开在工作中出现的离心力。由此，即使在电动机I的高转速情况下，槽楔8也能把槽内部组件特别是励磁绕组5附加地固定在槽7中。
[0040]图2为转子2的立体图。在该图中可看到在极齿4之间延伸的槽楔8。槽楔8轴向地延伸，也就是说，沿箭头14的方向平行于转子2的旋转轴线在槽7的整个长度范围内伸展。在经常用于减小电动机的卡锁扭矩的斜槽的情况下，槽楔相应于槽7的倾斜的走势。
[0041]在铺设励磁绕组5之后安装槽楔8。这些槽楔既可以轴向地安装，又可以径向地安装。在此既可以使用未弯曲的叠片-例如从卷盘(Coil)开卷并在安装期间变形，又可以使用已在安装之前变形的部件。在安装槽楔8之后，用未示出的浇注物质对槽7的剩下的空腔进行浇注。
[0042]图3示出在浇注期间对转子2的密封。高速旋转的转子往往用浇注物质浇注，以便稳固槽内部组件。由于转子部分要尽可能均匀地浇注而不应有气泡，所以在真空中对已组装的转子2进行浇注。
[0043]在槽楔8的区域中，为了防止浇注物质漏出，设有密封垫15，该密封垫的形状在转子侧形成槽楔8的轮廓，而在浇注模具侧形成圆形。密封垫15可以适当地成型和设计，使得它在所有方向上都密封:其表面16相对于凹形槽楔8密封,其表面17相对于未示出的浇注模具密封，其侧面18相对于极齿4密封。密封垫15特别是可以具有侧切部(Hinterschnitt)9,密封垫利用这些侧切部卡入到凹缺10中或者在凹缺中夹紧。
[0044]由于密封垫15的造型和柔性，采用这种方式既可以密封笔直的槽7，又可以密封倾斜的槽。
[0045]浇注模具通常是一种开合式模具，其由两个从内部变圆的密封面构成，这些密封面在模具闭合之后形成空心柱体。在空心柱体内部容纳着转子2。
[0046]在所示实施方式中，密封垫15并非与转子2的外侧面齐平，而是略微突出。在模具闭合时，由柔性材料构成的密封垫15使得槽楔8的区域径向地密封。在模具闭合时通过压紧使得密封垫15沿转子2的纵轴线方向延展。由此在轴向上在绕组端头的盖帽21区域中也产生了密封作用。密封区域(径向的和轴向)也在图4中示出。
[0047]密封垫15也可以在浸溃时用于防止浸溃树脂从槽7中漏出。
[0048]图4示出了待径向密封的区域^和待轴向密封的区域Da，三个转子组件即转子叠片组、槽楔8和绕组端头的盖帽21在这些区域相遇。对这些区域的密封防止了浇注物质或浸溃物质漏出。密封垫15在浇注之后被去掉，且可以在下次浇注周期内使用。
[0049]除了可以使用密封垫15外，还可以采用一种替代的用来防止浇注物质漏出的方案，现在参照图4-6介绍该方案。
[0050]在径向的密封区域Dp可以在凹缺10中设置有密封件19。该密封件19可以是液态密封件，或者是密封条(Dichtschine)，且要么装入凹缺10中，要么也作为密封带(Dichtraupe)敷设到槽楔8的侧面20上。为此例如可以采用娃树脂。
[0051]待轴向密封的区域Da还可以利用密封堵塞23来密封，该密封堵塞的横截面在图6中示出。密封堵塞23由不可磁化的材料制成，例如由硅树脂或另一种塑料制成，且可以在制造槽楔8时就已经插到或者喷注到槽楔的边缘区域22上。替代地，该密封堵塞也可以在组装转子2时与槽楔8连接，其方式为，要么这两个部分都预先安装并随后接合，要么在安装槽楔8之后塞上密封堵塞23。
[0052]在所示实施方式中，密封堵塞23具有可压紧的叠片24。利用这些叠片24在密封区域Da中补偿所有构件的安装和制造误差。
[0053]在安装时可以采用如下做法:首先给槽楔8安装密封堵塞23，然后盖上绕组端头的盖帽21。在这种情况下把密封堵塞23的叠片24压紧，再贴靠到密封轮廓上。随后把要密封的区域封闭。这样一来，即使叠片24未准确地贴靠在绕组端头的盖帽21上，这里也会至少形成曲径式密封。如果浇注物质或浸溃树脂在浇注或浸溃时透过第一叠片24，其就利用曲径造型在很大程度上被挡住。
[0054]尽管前面介绍了至少一个示范性的实施方式，却可以做出各种不同的改变和改型。所述实施方式仅仅是范例，而不应以任何方式限制适用范围、可用性或配置。确切地说，前述说明令本领域技术人员有计划实施至少一个示范性的实施方式，其中，在不偏离所附权利要求及其法律等同体的保护范围的情况下，可以对在示范性的实施方式中说明的部件的功能和布置方式做出众多改型。
[0055]还公开一种用于制造在上述说明和权利要求中介绍的转子2的方法，其中，该方法具有如下方法步骤:
[0056]-准备好转子叠片组，其带有励磁绕组5和遮盖住槽7的槽楔8；
[0057]-把密封垫15装到槽楔8的外侧面27上，其中，密封垫15完全遮盖槽楔8的外侧面27 ；
[0058]-把转子2装入浇注模具中；
[0059]-浇注转子2；
[0060]-把转子2从浇注模具中取出，去掉密封垫15。
[0061]附图标记清单
[0062]I 电动机
[0063]2 转子
[0064]3 定子
[0065]4 极齿
[0066]5 励磁绕组
[0067]6 槽绝缘纸
[0068]7 槽
[0069]8 槽楔
[0070]9 侧切部
[0071]10 凹缺
[0072]11 弯拱
[0073]14 箭头
[0074]15密封垫
[0075]16 表面
[0076]17表面
[0077]18侧面
[0078]19密封件
[0079]20侧面
[0080]21绕组端头的盖帽
[0081]22边缘区域
[0082]23密封堵塞
[0083]24 叠片
[0084]25纵侧面
[0085]26端部
[0086]27外侧面
【权利要求】
1.一种用于旋转的电机器的转子(2),具有: -多个带励磁绕组(5)的极齿(4)； -在所述极齿⑷之间分别形成槽(7)； -在所述槽(7)中设置有槽楔(8)， 其中，槽楔⑶为凹形，且带有朝向转子⑵的内部的弯拱(11)。
2.如权利要求1所述的转子(2)，其中，槽楔(8)具有恒定的弯曲半径。
3.如权利要求1或2所述的转子(2)，其中，槽楔(8)的纵侧面(25)形状稳定地夹紧在极齿(4)中。
4.如权利要求3所述的转子(2)，其中，槽楔(8)的纵侧面(25)具有密封件(19)。
5.如权利要求1-4中任一项所述的转子(2)，其中，在槽楔(8)的至少一端(26)与邻接的转子组件之间设置有密封堵塞(23)。
6.如权利要求5所述的转子(2)，其中，密封堵塞(23)具有柔性的叠片(24)。
7.如权利要求1-6中任一项所述的转子(2)，其中，励磁绕组(5)被浇注物质或浸溃物质包围。
8.一种电动机(I)，带有根据权利要求1-7中任一项的转子(2)。
9.一种汽车,带有根据权利要求8的电动机(I)。
【文档编号】H02K3/487GK104365000SQ201380006878
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2013年1月23日 优先权日:2012年1月26日
【发明者】M·布拉托夫, K·韦尔克 申请人:大陆汽车有限公司