用于电机的转子的制作方法

本发明涉及一种用于电机的转子，所述转子包括转子组和转子轴，其中转子组固定地设置在转子轴上，并且其中转子轴至少局部地具有非圆形的，尤其多边形的横截面，使得在转子组和转子轴的侧表面之间至少局部地构成多个轴向延伸的通道。此外，本发明涉及一种包括定子、这种转子和冷却回路的电机，其中转子的轴向延伸的通道用于实现冷却回路，并且涉及一种用于制造这种转子的方法。

背景技术：

1、上述类型的电机用于将电能转换为机械能和相反地转换，并且通常用作机动车工程领域中的马达和/或发电机。

2、电机包括固定的定子和可运动的转子，其中在电机的最常见的结构形式中，转子可旋转地支承在环形构成的定子内。

3、由于介电损耗，电机在其运行期间产生热量，这一方面会引起电机效率变差，另一方面也会对电机在使用寿命内的可靠运行产生负面影响。因此，在具有电机的驱动装置中，通常设有冷却设备，其冷却电机的要冷却的部件。

4、电机的传统冷却使用循环的气态或液态冷却剂。例如，冷却剂在电机的壳体中或在构成为空芯轴的转子轴中循环，电机的转子设置在所述转子轴上。冷却剂由于其热容量吸收热量并将其运走。

5、如果冷却剂通过转子轴传导，则在转子轴的端部区域中在转子轴的侧表面中通常设置径向孔，可以经由所述径向孔用冷却剂尤其供应绕组头。然而，在此尤其很难根据固定比例用冷却剂供给径向孔。此外，电机的径向安装空间通常有限，并且构成为空芯轴的转子轴只能具有很小的内径，这进一步损害冷却效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种用于电机的改进的转子。此外，本发明的目的是，提出一种具有根据本发明的转子的电机，所述电机的特征在于，与具有类似的冷却设计的电机相比改进的转子冷却、更小的液压损耗从而更高的效率，以及提出一种用于制造这种转子的方法。

2、所述需求可以通过根据独立权利要求1和15的本发明的主题和根据权利要求16的方法覆盖。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中描述。

3、根据本发明的转子包括转子组和转子轴，其中转子组固定地，即轴向固定地且抗扭地设置在转子轴上。根据本发明，转子轴至少局部地具有非圆形横截面，使得在转子组和转子轴的侧表面之间至少局部地构成多个轴向延伸的通道。根据本发明，转子轴的至少一个具有非圆形横截面的区域通过径向锻造来制造，而无需切削的再加工，使得转子轴的具有非圆形横截面的区域具有锻造表皮。

4、根据本发明，电动机转子的冷却通道的制造借助于径向锻造的多边形的转子轴通过“网状”制造来进行，使得因此不进行切削加工，至少在转子轴的横截面的非圆弧形地构成的而是优选平坦地构成的一个或多个区域中。通过转子轴的这种成型，转子轴与再加工的转子轴的区别在于，创建的构件的几何形状和通过径向锻造工艺赋予转子轴的表面特性。通常，“网状”的未加工的面是无光泽的，切削加工的表面是有光泽的。

5、冷却通道由于存在的锻造表皮而具有特别好的机械和化学特性，如即使在冷却通道中的更具侵蚀性的冷却介质情况下的强度和耐久性，并且冷却通道的制造在此非常经济地且没有废料地进行。

6、根据本发明，优选通过在生产工艺期间切断工件转速，将转子轴原料(冲挤坯件、管道等)径向锻造(塑形)，使得受工艺影响地，例如借助4个锻造锤产生具有四个扁平部的4重的多边形，通常借助n个锻造锤具有n个扁平部的n重多边形。所述扁平部不再被继续加工并且与具有圆形内直径的优选压装的转子组一起构成轴向冷却通道。

7、用于制造转子轴的原材料可以是在两侧上敞开的管道和在一侧上封闭的冲挤坯件。构件变形(直径减小、轴向膨胀)可以通过具有工件转速的径向锻造进行。最终的径向锻造工艺步骤可以通过切断工件转速和径向传送和轴向进给进行。随后可以进行转子堆或转子组的压装。由此产生已经具有轴向的冷却通道的制成的转子。

8、在本发明的范围内进行原材料的径向锻造的、未加工的轮廓的固化和原材料的锻造表皮的保持。在此，复杂几何形状的成型是可行的，例如多边形，接近最终轮廓的构件设计是可行的进而通过减少的机械加工引起的成本节约是可能的。可实现冷却通道的经济生产，冷却通道用于优化承受高的热负荷的转子从而降低在永磁同步机中的磁体温度。

9、方向说明“轴向”对应于沿着转子轴的中央旋转轴线或平行于转子轴的中央旋转轴线的方向。方向说明“径向”对应于法向于转子轴的旋转轴线的方向。

10、根据本发明，例如可以圆形地或非圆形地构成的“区域”对应于沿着转子轴的环周的部段。因此，环周的一部分可以是圆形的，更准确地说是圆弧形的，或是非圆形的，更准确地说是非圆弧形的。

11、优选地，转子轴的具有圆形横截面的至少一个区域在径向锻造转子轴后切削地再加工，使得转子轴的具有圆形横截面的区域不具有锻造表皮。由此实现在将转子组压装到转子轴上时的精确配合。

12、转子轴优选至少局部地具有多边形横截面。多边形横截面是非圆形横截面的一个实例。

13、转子轴可以至少部分地空心地构成有中央空腔并且具有至少一个径向伸展的横向孔，所述横向孔将中央空腔直接或间接地，例如经由横截面是环形的通道，即环式通道，与在转子轴的侧表面和转子组之间的至少一个轴向延伸的通道连接。

14、转子轴可以一件式地或多件式地构成，其中多件式地构成的转子轴的零件固定地彼此连接。

15、转子轴优选具有第一部段、第二部段和第三部段，其中第二部段沿轴向方向位于第一部段和第三部段之间。转子组优选在第二部段的区域中固定地设置在转子轴上。还优选地，第二部段具有非圆形的、尤其多边形的横截面，使得在转子组和转子轴的侧表面之间在转子轴的第二部段的区域中构成多个轴向延伸的通道。

16、在转子轴的第一部段和/或第二部段和/或第三部段的区域中优选构成有流体导入路径和/或流体导出路径。

17、特别优选地，中央空腔构成流体导入路径和/或流体导出路径。

18、在本发明的一个有利的实施方案变型形式中，转子轴的中央空腔经由转子轴的第一部段延伸至转子轴的第二部段中并且构成流体导入路径，其中中央空腔经由至少一个径向伸展的横向孔与转子轴的侧表面在至少一个轴向伸展的通道的区域中连接。

19、在本发明的一个优选的实施方案变型形式中，在第一部段的区域中和/或在第三部段的区域中，邻接于第二部段从而邻接于转子组地，端盖固定地设置在转子轴上。

20、端盖优选构成为，使得径向地在转子轴和端盖之间构成横截面是环形的通道，即环式通道，其中环形通道一方面与在转子轴的第二部段的区域中的轴向伸展的通道连接并且另一方面经由在转子轴的第一部段中和/或在转子轴的第三部段中的至少一个径向伸展的横向孔与在转子轴的第一部段的区域中和/或在转子轴的第三部段的区域中的中央空腔连接，其中中央空腔构成流体导入路径和/或流体导出路径。

21、在本发明的另一有利的实施方案变型形式中，转子轴多件式地构成，其中沿轴向方向在转子轴的零件之间设置或构成有流体传导元件。

22、转子轴在此优选构成为，使得轴向地在转子轴的第一部段和第二部段之间和/或轴向地在转子轴的第二部段和第三部段之间设置有流体传导元件。

23、流体传导元件的横截面优选圆形地构成并且流体传导元件在其外环周上具有另外的环形通道，即环式通道，以及至少一个径向伸展的横向孔。在流体传导元件中的径向伸展的横向孔将在转子轴的第一部段和/或第三部段的区域中的转子轴的中央空腔与另外的环形通道连接，其中另外的环形通道还与轴向延伸的通道在转子轴的第二部段的区域中连接。

24、根据本发明的电机包括定子、根据本发明的转子以及冷却回路，其中根据本发明的转子的轴向延伸的通道用于实现冷却回路。

25、根据本发明的用于制造转子的方法包括：通过径向锻造来制造转子轴的具有非圆形横截面的至少一个区域，优选所有区域，而无需切削的再加工，其中坯件在最终的径向锻造过程中不旋转。

26、转子轴的具有圆形横截面的至少一个区域，优选所有区域在径向锻造转子轴后切削地再加工。

27、根据本发明的方法用于由基本上柱形的坯件借助于径向锻造制造至少部分地横截面是非圆形的、即优选在外环周上部分多边形地构成的轴。

28、根据本发明，坯件在最终径向锻造过程中不旋转。

29、坯件可以是在两侧上敞开的管道和在单侧上封闭的冲挤坯件。

30、优选地，所述方法至少具有以下在时间上在最终的径向锻造过程前的另外的步骤：

31、-提供基本上柱形的坯件，

32、-在坯件旋转时径向锻造至少一个轴部段。

33、在本发明的上下文中，可以将“最终径向锻造过程”理解为最后的锻造过程，在时间上跟随已经在前进行的锻造过程，然而也可以理解为单个锻造过程，而无需使坯件事先经历锻造过程。

34、通过根据本发明的方法以简单的方式和方法实现轴的可能复杂的外部几何结构，即多边形。此外，可实现接近最终轮廓的构件设计进而实现由于机械再加工耗费降低引起的成本节约。