具有加宽的填充或通风开口的用于电机的转子

技术领域

本发明涉及一种用于电机的转子，该转子具有由堆叠的电片形成的金属片封装、布置在其中的磁体腔和多个磁体(永磁体),其中至少一个磁体插入每个磁体腔中。

背景技术

具有这种转子的电机越来越多地用于电驱动车辆和混合动力车辆，主要用作驱动这种车辆的车轮或车轴的电动马达。

这种电动马达通常机械地联接到齿轮箱以适应转速。电动马达另外通常电联接到逆变器，该逆变器根据由电池提供的DC电压产生AC电压，例如多相AC电压，用于电动马达的操作。

还可以操作具有这种转子的电机作为发电机，用于回收车辆的运动能量。为此，运动能量首先被转换成电能，然后被转换成车辆电池的化学能。

必须确保布置在磁体腔中的磁体保持它们的位置，特别是在高转速下。在这方面，通常用灌封化合物来灌封磁体。为此目的，计量装置的喷嘴被引入到金属片封装的填充开口中，于是灌封化合物通过喷嘴和填充开口流入到金属片封装中。这里，灌封化合物可以置换存在于金属片封装中的空气，该空气通过通风开口流出金属片封装。在灌封化合物固化后，磁体被牢固地紧固在金属片封装中。

然而，在填充操作过程中，可能会出现灌封化合物从填充开口或通风开口流出并积聚在金属片封装上的情况。当灌封化合物在压力下被引入到金属片封装中时，喷嘴不能充分密封填充开口或者灌封化合物没有被精确计量时，这种不期望的效果尤其会发生。金属片封装上的灌封化合物会在电机运行期间导致损坏，因此必须费力地去除该灌封化合物。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于电机的转子，其中避免了用于将磁体固定在转子的金属片封装中的灌封化合物积聚在金属片封装上的情况。

为了实现该目的，根据本发明规定，在开头所述类型的转子中，其包括以下：多个间隙，每个间隙由插入磁体腔之一中的磁体和金属片封装界定；填充开口，其布置在金属片封装件的轴向侧，并且第一间隙通过该填充开口暴露；以及通风开口，其布置在轴向侧，并且第二间隙通过该通风开口暴露。转子的特殊特征是填充开口的外端加宽，通风开口的外端加宽或者两端都加宽。

由于填充开口的加宽(也就是说加宽的区域)，计量装置的喷嘴可以特别好地引入到填充开口中，并且定位在那里，使得喷嘴最佳地密封填充开口。这避免了灌封化合物到达金属片封装上并积聚在那里。

此外，在灌封化合物到达金属片封装上之前，有可能从通风开口出来的灌封化合物可能首先积聚在其加宽部中。因此，保持足够的反应时间来暂停填充操作，从而避免金属片封装的过度填充，过度填充会导致封装化合物在金属片封装上的积聚。

总之，填充开口或通风开口的加宽允许用灌封化合物对金属片封装的磁体进行灌封，或者控制得特别好。

填充开口或通风开口的外端可以理解为是指布置在金属片封装表面上的相应开口的部分。除了填充开口和通风开口之外，转子还可以具有这样的填充开口和/或通风开口，通过每个填充开口和/或通风开口暴露一个间隙。

金属片封装可以由电片形成，电片通过焊接、粘接、冲压或以其他方式彼此紧固。特别地，金属片封装可以具有圆柱形形状。此外，每个电片可以具有中心开口，该开口在安装状态下形成金属片封装的轴向孔，转子的转子轴可以穿过该轴向孔。转子轴或转子的轴线对应于金属片封装的轴向轴线。

插入磁体腔的磁体优选轴向排列。因此，在安装转子的过程中，磁体可以简单地一个接一个地插入或推入磁体腔中。轴向排列的磁体被称为“磁体堆叠”。转子可以具有多个这样的磁体堆叠，每个磁体堆叠布置在磁体腔中。作为磁体堆叠的替代，磁体腔也可以容纳单个磁体。

本发明的优选发展提供了第一端板，其中设置有填充开口和通风开口，该第一端板布置在转子的轴向侧。此外，转子包括布置在金属片封装的相对轴向侧的第二端板。

这两个端板可以用来轴向压缩电片，使得它们即使在高转速下也不会彼此分离。通风开口可以布置在第一端板的轴向侧或径向侧。

进一步优选的是，加宽端部之一(或加宽部之一)是具有向外增加的直径的截头圆锥的形式。加宽部因此形成漏斗型。还可能的是，填充开口和通风开口均以截头圆锥的形式向外加宽。该截头圆锥尤其可以是正截头圆锥。作为截头圆锥形状的替代，也可以使用用于加宽的一些其他形状，例如圆柱形或半球形。

这种截头圆锥或相应圆锥的张角可以是例如90°至150°、110°至130°、120°、90°、大于90°或19°。张角特别优选为60°。张角可以理解为截头圆锥的母线和圆锥轴线所形成的角度的两倍。

此外，第一间隙可以形成在磁体腔的侧表面上，第二间隙形成在磁体腔的相对侧表面上。因此，布置在两个间隙之间的磁体可以通过用灌封混合物灌封而被特别好地紧固。

在本发明的一实施例中，第一间隙和第二间隙被连接以形成连续通道。因此，填充到第一间隙中的灌封化合物可以进入第二间隙，由此不需要单独填充第二间隙。此外，当将灌封化合物填充到第一间隙中时，其中包含的空气可以通过连接通道和第二间隙向外逸出。

此外，金属片封装可以由多个金属片封装段构成，其中一个或多个金属片封装段可以相对于一个或多个其他金属片封装段在周向方向上转动。这样，可以改善转子的旋转行为。

在根据本发明的转子的情况下，磁体优选用灌封化合物灌封，该灌封化合物被引入到间隙中并且填充间隙。通常，间隙完全被灌封化合物填充。然而，也可以用灌封化合物仅部分填充间隙。所使用的灌封化合物尤其可以是环氧树脂、环氧树脂和固化剂的混合物或者粘合剂。

此外，本发明涉及一种具有所述类型转子的电机。除了转子之外，电机可以具有定子，转子可以相对于定子旋转。

定子可以具有由堆叠的电片形成的另一金属片封装(定子芯)。此外，定子可以具有电导体绕组，例如作为线圈绕组或扁平线绕组。此外，电机可以配备有容纳转子和定子的壳体，其中转子轴可以从壳体伸出。

此外，本发明涉及一种具有这种电机的车辆，该电机被设置用于驱动车辆。电机尤其可以驱动车辆的车轮或车轴。

此外，本发明涉及一种用于制造电机转子的方法，包括以下步骤：

-由堆叠的电片形成金属片封装，其中布置有磁体腔，

-将至少一个磁体插入每个磁体腔中，从而形成多个间隙，每个间隙由插入磁体腔之一中的磁体和金属片封装界定，

-将具有填充开口和通风开口的第一端板布置在金属片封装的轴向侧，第一间隙通过填充开口暴露，第二间隙通过通风开口暴露，其中填充开口的外端和/或通风开口的外端被加宽，

-将第二端板布置在金属片封装的相对轴向侧，

-使用夹紧元件将两个端板夹紧在一起，以及

-用灌封化合物灌封插入磁体腔中的磁体，该灌封化合物通过填充开口被引入到金属片封装中。

此外，本发明涉及另一种用于制造电机转子的方法，包括以下步骤：

-由堆叠的电片形成金属片封装，其中布置有磁体腔，

-将至少一个磁体插入到每个磁体腔中，从而形成多个间隙，每个间隙由插入磁体腔之一中的磁体和金属片封装界定，

-将具有填充开口和通风开口的灌封板布置在金属片封装的轴向侧，通过填充开口暴露第一间隙，通过通风开口暴露第二间隙，其中填充开口的外端和/或通风开口的外端被加宽，

-用灌封化合物灌封插入磁体腔中的磁体，该灌封化合物通过填充开口被引入到金属片封装中，以及

-从金属片封装上移除灌封板。

在根据本发明的两种方法中，计量装置的喷嘴可以在灌封操作期间插入到填充开口中，并且其形状对应于填充开口的形状。结果，填充开口被最佳地密封。

灌封操作优选在正压下进行，从而减少引入灌封化合物所需的时间段。

在根据本发明的方法的变型中，自动监控通风开口中的灌封化合物的填充水平。当达到规定的填充水平时，可以停止灌封化合物的供应。

例如，可以用计量装置的填充水平传感器来监控填充水平。填充水平传感器允许自动监控。合适的填充水平传感器尤其是无接触地检测填充水平的传感器，例如光学填充水平传感器或超声波填充水平传感器。

附图说明

下面将参照附图解释本发明的示例性实施例。附图是示意图，其中：

图1示出了根据本发明第一实施例的转子的侧视图，

图2示出了转子的金属片封装的截面图，

图3示出了转子端板细节的放大剖视图，

图4示出了根据本发明第二实施例的转子的金属片封装的剖视图，

图5示出了具有电机的车辆，该电机具有根据本发明的转子。

具体实施方式

图1以侧视图示出了根据本发明第一实施例的转子1。转子1属于用于驱动车辆的电机。

转子1具有圆柱形金属片封装2，其包围转子1的转子轴4。金属片封装2由沿轴向方向堆叠的电片构成，并且电片是相同形成的冲压部件。电片被分成五个金属片封装段，尽管也可以使用不同数量的金属片封装段或不分段的金属片封装。

沿着其圆周，多个磁体腔(未示出)布置在金属片封装2中，并且每个磁体腔从金属片封装2的轴向侧延伸到其相对的轴向侧。在磁体腔中，有多个轴向排列的立方形磁体，它们形成磁体堆叠。32个这样的磁体堆叠容纳在金属片封装中，尽管也可以使用不同数量的磁体堆叠。

与每个磁体堆叠相邻的是两个间隙，每个间隙都由磁体堆叠和金属片封装2界定。换句话说，每个磁体腔具有形成在磁体腔的侧表面上的第一间隙和形成在磁体腔的相对侧表面上的第二间隙，它们通过磁体堆叠彼此分开。第一间隙和第二间隙从金属片封装2的轴向侧到相对的轴向侧彼此平行延伸。

此外，转子1具有第一端板10和第二端板11，它们布置在金属片封装2的相对的轴向侧上，并且使用螺钉形式的夹紧元件彼此连接。结果，压缩力或预应力被永久地施加到金属片封装2上。这避免了金属片封装2的电片彼此分离，特别是在转子1的高转速下。

图2示出了具有第一端板10和第二端板11的金属片封装2的剖视图。还以示例的方式示出了其中布置有磁体堆叠6的磁体腔5之一。然而，也可以提供单个磁体来代替磁体堆叠6。

同样位于磁体腔5中的是第一间隙8和第二间隙9，它们分别由磁体堆叠6和金属片封装2界定。第一间隙8形成在磁体腔5的侧表面上，第二间隙9形成在磁体腔5的相对侧表面上。

第一间隙8通过轴向穿过第一端板10的填充开口16暴露。第二间隙9通过通风开口17暴露，通风开口17同样轴向穿过第一端板10。可替代地，通风开口可以从第一端板径向露出。

填充开口16和通风开口17分别在其外端加宽。两个加宽部中的每个都是截头圆锥的形式，其直径朝着相应开口的外端增加。

此外，第一间隙8和第二间隙9通过连接通道15彼此连接，以形成从填充开口16延伸到通风开口17的连续通道。连接通道15尤其在磁体堆叠6和第二端板11之间延伸。为此，磁体堆叠6可以合适的方式支撑在第二端板11上。

图3示出了具有填充开口16和通风开口17的第一端板10的放大细节的剖视图。可以看出，填充开口16的加宽和通风开口17的加宽各自延伸超过第一端板10厚度的大约一半。

在根据本发明的用于制造转子1的方法中，执行以下步骤：

在第一方法步骤中，其中布置有磁体腔5的金属片封装2由堆叠的电片组装而成。

在第二方法步骤中，将多个磁体插入每个磁体腔5中。特别地，磁体轴向排列，从而形成磁体堆叠6。与每个磁体堆叠6相邻的是两个间隙8、9，这两个间隙分别由磁体堆叠6和金属片封装2界定。

在第三方法步骤中，第一端板10布置在金属片封装2的轴向侧，使得第一间隙8通过填充开口16暴露，并且第二间隙9通过通风开口17暴露。

在第四方法步骤中，第二端板11布置在金属片封装2的相对的轴向侧。

在第五方法步骤中，两个端板10、11通过夹紧元件被夹紧。以这种方式完成的转子1竖直定向，第一端板10朝向顶部(参见图1)。

在第六方法步骤中，磁体用灌封材料灌封，使得间隙8、9填充有灌封材料。

为此，将计量装置的喷嘴18插入第一端板10的填充开口16中(参见图3)。特别地，喷嘴18放置在填充开口16的加宽部的内壁上，填充开口16为截头圆锥的形式。

喷嘴18的形状对应于填充开口16的形状，因为喷嘴18的前端同样是截头圆锥的形式。此外，喷嘴的截头圆锥的张角对应于填充开口16的截头圆锥的张角。结果，喷嘴18最佳地密封了填充开口16。

此外，借助于计量装置，通过喷嘴18将灌封化合物以正压压入第一间隙8中，使得灌封化合物通过第一间隙8和连接通道15流入第二间隙9中。

具体地说，灌封化合物首先轴向向下流过第一间隙8，直到第二端板11。灌封化合物然后水平地通过连接通道15流到第二间隙9。灌封化合物然后通过第二间隙9轴向向上上升，直到第一端板10。在此，存在于磁体腔5中的空气可以通过通风开口17逸出，并被灌封化合物替代。灌封化合物或空气的流动方向在每种情况下由图2和3中的箭头表示。

如果已经在第二间隙9中上升的灌封化合物达到截头圆锥形式的通风开口17的加宽部，则灌封化合物的填充水平进一步特别缓慢地增加。因此，仍有足够的反应时间来中断填充操作，以避免灌封化合物过量填充通道。此外，可以特别好地监控加宽部中的填充水平，例如通过光学填充水平传感器。

通风开口17的加宽部也用作灌封混合物的储存器。如果在填充灌封化合物之后气泡在第二间隙9中上升，则存在于通风开口17的加宽部中的额外灌封化合物可以补充上升的气泡所损失的体积。

灌封化合物在灌封操作之后固化。此外，转子轴4可被引导穿过金属片封装2中的轴向延伸的中心通孔(以及端板10、11中的相应开口)，使得金属片封装2包围转子轴4或紧固至其。

图4示出了根据本发明第二实施例的转子的金属片封装2的剖视图。该转子对应于图1所示的转子1，但与后者不同，没有端板和夹紧元件。

尤其示出了转子的磁体腔5之一，其中布置有磁体堆叠6。此外，第一间隙8和第二间隙9布置在磁体腔5中，并且分别由磁体堆叠6和金属片封装2界定。第一间隙8形成在磁体腔5的侧表面上，第二间隙9形成在磁体腔5的相对侧表面上。

还示出了放置在金属片封装2上的灌封板21。第一间隙8通过轴向穿过灌封板21的填充开口22暴露。第二间隙9通过通风开口23暴露，通风开口23同样轴向穿过灌封板21。

填充开口22和通风开口23各自在其外端加宽。每个加宽部是截头圆锥的形式，其直径朝着相应开口的外端增加。

此外，第一间隙8和第二间隙9通过连接通道15彼此连接，以形成连续通道。该通道从填充开口22延伸到通风开口23。特别地，连接通道15在磁体堆叠6和金属片封装2的端部叠片之间延伸。为此，连接通道15可以通过端部叠片20的适当弯曲来实现。

在根据本发明的用于制造转子的方法中，执行以下步骤：

在第一方法步骤中，其中布置有磁体腔5的金属片封装2由堆叠的电片组装而成。

在第二方法步骤中，将多个磁体插入每个磁体腔5中。特别地，磁体轴向排列，从而形成磁体堆叠6。与每个磁体堆叠6相邻的是两个间隙8、9，这两个间隙分别由磁体堆叠6和金属片封装2界定。以这种方式完成的转子竖直定向，轴向侧朝向顶部。

在第三方法步骤中，将灌封板放置在金属片封装2上，使得第一间隙8通过填充开口22暴露，并且第二间隙9通过通风开口23暴露。

在第四方法步骤中，磁体用灌封材料灌封，使得间隙8、9填充有灌封材料。这里，该过程如同根据本发明第一实施例的转子1那样操作。

在第五方法步骤中，从金属片封装2移除灌封板。

灌封化合物在灌封操作之后固化。此外，转子轴4可被引导穿过金属片封装2中的轴向延伸的中心通孔，使得金属片封装2包围转子轴4或紧固至其。

图5示出了具有用于驱动车辆24的电机25的车辆24。机器25具有壳体26，根据本发明的转子1和围绕转子1的定子27容纳在壳体26中。

附图标记列表

1 转子

2 金属片封装

4 转子轴

5 磁体腔

6 磁体堆叠

8 间隙

9 间隙

10 端板

11 端板

15 连接通道

16 填充开口

17 通风开口

18 喷嘴

20 端部叠片

21 灌封板

22 填充开口

23 通风开口

24 车辆

25 电机

26 壳体

27 定子