电机的冷却式转子的制作方法

本发明涉及电动径向通量型机器的转子和包括这种转子的电动机器。

背景技术：

1、由于操作期间出现的损耗，因此电机必须得到有效冷却。特别地，在高电功率和相关联的相对较大的绝对热损失的情况下，电机通常由闭合的冷却回路来冷却，在该冷却回路中，冷却剂液体靠近机器的活动部件布设。为了该目的，在许多情况下，在电机的定子的叠片式芯部上收缩有冷却护套，冷却剂液体通过该冷却护套布设。

2、冷却剂介质越可能靠近电机的活动部件，冷却回路的工作就越有效。在这种情况下，已知使冷却剂液体通过在定子的叠片式芯部中轴向延伸的孔传导，以便能够尽可能有效地使涡流损耗和芯损耗消散。这样的冷却管道通常也穿过具有齿形线圈绕组的定子中的定子齿布设，以便能够使由齿形线圈产生的欧姆损耗消散。

3、由于转子是旋转部件，因此转子处的散热更加困难。转子冷却概念是已知的，其中，冷却剂液体经由设计为中空轴的轴注射。冷却剂液体径向向外注射至转子的左侧和右侧。冷却剂液体沿着转子面流动并流动到绕组头部。该解决方案仅从端面和中空转子轴的内表面冷却转子。

4、从us 2019/0074742 a1已知一种液体冷却式转子，在该液体冷却式转子中，冷却剂液体经由转子轴被引入到叠片式转子芯部中。叠片式转子芯部具有轴向延伸的冷却管道。在轴向上观察，在叠片式转子芯部的中央区域中存在大致径向延伸的流入开口，冷却剂从转子轴经由该流入开口进入叠片式芯部的轴向延伸的冷却管道。叠片式转子芯部的一些叠片还包括径向延伸的盲孔状通道，进入冷却剂中的任何外来物质被收集在该通道中。

5、特别地，永久励磁电机在操作期间具有一定的扭矩波动。从现有技术中已知各种措施来减少这种情况。例如，de 101 47 310a1提到定子和/或转子倾斜一槽距或特定的量，以抑制永久励磁同步电机的谐波。作为这种倾斜的替代方案，还可以提供所谓的交错，其中，定子和/或叠片式转子芯部被细分成各种叠片式芯部子单元，这些叠片式芯部子单元相对于彼此旋转一预定的旋转角度。

6、本发明的目的是提供一种用于电动机器的成本有效且高效的转子。

技术实现思路

1、该目的通过具有根据权利要求1的特征的转子来实现。在从属权利要求中可以找到本发明的有利实施方式。

2、转子包括具有以一个在另一个的顶部上的方式轴向堆叠的单独的叠片的叠片式转子芯部。通常，这些单独的叠片彼此电绝缘，以防止在转子中形成涡流。在转子芯部内周向地分布有冷却管道，所述冷却管道在轴向上穿透转子芯部。这些冷却管道连接至大致径向延伸的流入管道，冷却剂介质可以经由所述流入管道供应至轴向延伸的冷却管道。

3、流入管道可以具有入口开口，通过转子轴传导的冷却剂可以经由该入口开口被允许进入叠片式转子芯部中。在这种实施方式中，例如，转子轴本身具有轴向延伸的冷却管道，冷却剂介质可以经由该冷却管道被引入到入口开口中，并且因此被引入到流入管道中。例如，转子轴设计为中空轴。冷却剂介质最终经由流入管道到达叠片式转子芯部内的轴向延伸的冷却管道。

4、轴向延伸的冷却管道可以在叠片式转子芯部的端面端部处各自具有出口开口，冷却剂介质通过该出口开口离开叠片式转子芯部。具有这种叠片式转子芯部的电动机器可以例如设计成使得从出口开口出来的冷却剂被喷射到定子绕组的绕组头部上，以便使绕组头部冷却。

5、转子的制造成本显著降低，因为所述单独的叠片具有相同的叠片横截面。为了使这成为可能，每个单独的叠片包括冷却管道孔和流入管道孔。

6、特别地，为了减少扭矩波动，叠片式转子芯部以交错的方式设计。叠片式转子芯部包括抵靠彼此旋转的许多叠片式芯部子单元。现在的挑战是制造具有在轴向上连续的冷却管道的交错式转子，该冷却管道具有用于转子的单独的叠片横截面。根据本发明，这是通过下述方式实现的：第一叠片式芯部子单元的单独的叠片中的流入管道孔与其余叠片式芯部子单元的单独的叠片中的冷却管道孔在轴向上重叠。例如，冷却剂介质从形成在转子轴中的冷却管道进入形成在第一叠片式芯部子单元中的径向延伸的流入管道中。该流入管道通向邻接的叠片式芯部子单元的轴向延伸的冷却管道。例如，由于离心力，冷却剂介质从流入管道输送到这些轴向冷却管道中。进一步邻接的叠片式芯部子单元的冷却管道与邻接第一叠片式芯部子单元的冷却管道的冷却管道重叠，使得产生从转子的一个端面到另一个端面的连续的冷却管道。第一叠片式芯部子单元内的轴向延伸的冷却管道的任务由流入管道的横截面接管，该流入管道的横截面区域与轴向延伸的冷却管道的横截面区域重叠。最后，冷却剂介质可以在端面侧叠片式芯部子单元的出口开口处离开转子。

7、在转子同时交错的情况下，可以确保轴向延伸的冷却管道的连续性，例如，因为流入管道孔和冷却管道孔均匀地分布在单独的叠片的圆周上，并且彼此之间具有周向距离，该周向距离的弧度与轴向相邻的叠片式芯部子单元的旋转角度对应。替代性地，旋转角度也可以是该弧度的整数倍。

8、例如，如果冷却剂介质经由转子轴中的轴向冷却管道在叠片式转子芯部的轴向中央被供应至转子芯部，则叠片式芯部子单元布置在叠片式转子芯部的中央是有利的。利用这种实施方式，以简单的方式实现了冷却剂在第一叠片式芯部子单元的两侧上的轴向冷却管道中的均匀分布。

9、叠片式芯部子单元可以各自配备有用以产生转子磁场的永磁体。为了确保转子的永磁体得到最佳冷却，冷却管道可以径向地布置在永磁体下方。永磁体可以例如粘合至叠片式芯部子单元的特别为筒形的外表面。然而，通常，特别是在非常高的机器速度下，将周向布置的永磁体插入靠近表面的轴向延伸的磁凹穴中是有利的。为了引起由永磁体产生的转子通量的集中效应，相邻的磁体凹穴可以相对于彼此以v形定位。由于根据本发明的相互邻接的叠片式芯部子单元相对于彼此的旋转，单独的叠片式芯部子单元的永磁体也相对于彼此周向旋转。在该有利的实施方式中，这导致交错的效果，这可以显著减少具有这种转子的电动机器的扭矩波动。

技术特征：

1.一种电动径向通量型机器的转子，所述转子包括具有以一个在另一个上方的方式轴向堆叠的单独的叠片的叠片式转子芯部(11)，其中，在所述叠片式转子芯部(11)内布置有轴向延伸且周向分布的冷却管道(6)和大致径向延伸的流入管道(7)，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的转子，其中，所述流入管道孔和所述冷却管道孔均匀地分布在所述单独的叠片的圆周上，并且彼此之间具有周向距离，所述周向距离的弧度与轴向相邻的所述叠片式芯部子单元(1至5)的旋转角度对应。

3.根据权利要求1或2所述的转子，其中，所述流入管道(7)具有入口开口(8)，通过转子轴(10)传导的冷却剂能够经由所述入口开口被允许进入所述叠片式转子芯部(11)中。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，其中，所述第一叠片式芯部子单元(1)布置在所述叠片式转子芯部(11)的中央。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，所述转子具有周向地布置在所述叠片式转子芯部(11)上的永磁体(9)，其中，所述冷却管道(6)径向地布置在所述永磁体(9)下方。

6.一种电动机器，所述电动机器具有定子和根据前述权利要求所述的转子。

7.根据权利要求6所述的电动机器，所述电动机器具有转子轴(10)，所述转子轴具有轴向延伸的入口管道(16)，所述入口管道连接至所述流入管道(7)中的一个流入管道，以用于引入冷却剂。

技术总结
本发明涉及电动径向通量型机器的转子和包括这种转子的电动机器。为了将转子设计得尽可能高效且成本有效，所述转子包括具有以一个在另一个上方的方式轴向堆叠的单独的叠片的叠片式转子芯部(11)，其中，在所述叠片式转子芯部(11)内布置有轴向延伸且周向分布的冷却管道(6)和大致径向延伸的流入管道(7)，其中，·所述单独的叠片具有相同的叠片横截面，·所述叠片式转子芯部(11)由相对于彼此旋转的叠片式芯部子单元(1至5)以交错的方式形成，并且·每个单独的叠片包括冷却管道孔和流入管道孔，其中，第一叠片式芯部子单元(1)的单独的叠片中的所述流入管道孔与其余叠片式芯部子单元(2至5)的单独的叠片中的所述冷却管道孔在轴向上重叠，以用于形成轴向延伸的所述冷却管道(6)。

技术研发人员：克里斯丁·吉尔德
受保护的技术使用者：舍弗勒技术股份两合公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12