本發(fā)明涉及一種用于電勵磁同步馬達(eesm)的轉(zhuǎn)子組件以及具有這種轉(zhuǎn)子組件的eesm。

背景技術(shù)：

1、在eesm中，軸的旋轉(zhuǎn)與供電電流的頻率同步。旋轉(zhuǎn)周期特別地等于交流(ac)循環(huán)的整數(shù)倍。同步馬達可以使用電磁體作為定子來產(chǎn)生磁場，該磁場隨著電流的振蕩而及時旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子可設(shè)置有永磁體或電磁體，并以相同的速率與定子磁場一致轉(zhuǎn)動。因此，轉(zhuǎn)子提供了同步旋轉(zhuǎn)磁場。

2、從wo?2021/232835?a1中已知一種具有轉(zhuǎn)子和定子的電動馬達。轉(zhuǎn)子包括旋轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子芯和多個轉(zhuǎn)子線圈。轉(zhuǎn)子芯圍繞旋轉(zhuǎn)軸間隔地設(shè)置有多個繞組孔眼。在兩個相鄰的轉(zhuǎn)子線圈之間形成有間隙，并且在旋轉(zhuǎn)軸中形成有第一軸孔眼。間隙被構(gòu)造成與第一軸孔眼連通的第一散熱通道，并且第一散熱通道被用于流入旋轉(zhuǎn)軸中的冷卻液體。這樣，冷卻液體從外部被引入到旋轉(zhuǎn)軸中，在離心力的作用下從第一軸孔眼進入第一散熱通道，以用于轉(zhuǎn)子線圈的散熱。

3、從us11011960?b2中已知一種繞線式轉(zhuǎn)子馬達，其中旋轉(zhuǎn)軸布置在豎直方向上，以將定子和轉(zhuǎn)子的下部線圈部分浸入冷卻油中。旋轉(zhuǎn)軸在其中具有流道，冷卻油通過該流道從轉(zhuǎn)子下方的區(qū)域向上移動，并通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)生成的離心力噴射到轉(zhuǎn)子上方的區(qū)域。

4、從kr?10-1967731中已知一種繞線式勵磁馬達，包括用于線圈的支撐和冷卻構(gòu)件。該馬達包括：轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有從中心徑向凸出的多個芯、圍繞每個芯纏繞的勵磁線圈以及多個冷卻和支撐構(gòu)件，該冷卻和支撐構(gòu)件具有用于將轉(zhuǎn)子內(nèi)部生成的熱量排放到外部的冷卻結(jié)構(gòu)。冷卻和支撐構(gòu)件被包括在內(nèi)，使得纏繞在轉(zhuǎn)子芯周圍的線圈被牢固地支撐，并且在轉(zhuǎn)子內(nèi)部生成空氣的強制對流，由此將轉(zhuǎn)子中生成的熱量排放到外部，以使冷卻性能最大化。

5、從wo?2018095842?a1(對應于fr?3059487)中已知一種繞線式轉(zhuǎn)子，其包括具有周向交替的齒和凹槽的軸，其中每個齒接收旨在產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁極的縱向繞組。每個繞組在轉(zhuǎn)子的每個縱向端部處限定凸出的線圈頭部。轉(zhuǎn)子包括用于機械地保持轉(zhuǎn)子繞組的至少一個套環(huán)，該套環(huán)安裝在轉(zhuǎn)子的縱向端部處以限定朝向線圈頭部的中心開口。套環(huán)具有至少一個逸出導管，以允許冷卻劑流入中心開口中從而被提供到線圈頭部上。

6、從cn?114567102?a中已知一種油冷馬達轉(zhuǎn)子冷卻結(jié)構(gòu)。該馬達包括具有軸的轉(zhuǎn)子、多個轉(zhuǎn)子芯組件、轉(zhuǎn)子端板和導油板。轉(zhuǎn)子鐵芯的兩個軸向端部分別覆蓋有轉(zhuǎn)子端板。轉(zhuǎn)子端板面向轉(zhuǎn)子鐵芯的端面上設(shè)置有沿徑向方向向外連通的多個第一散熱油路。多個第一噴油開口環(huán)狀地分布在轉(zhuǎn)子端板的外環(huán)圓周中，并與第一散熱油路的徑向外端部連通。

7、eesm正變得越來越受歡迎，特別是取代中高功率永磁同步電機(pmsm)，并因此避免重稀土(hre)磁體。然而，eesm的性能受到轉(zhuǎn)子和定子繞組溫度的限制。帶有間接冷卻系統(tǒng)(諸如殼體水護套或直接空氣冷卻系統(tǒng))的常規(guī)eesm具有有限的熱疏散能力。為了應對日益苛刻的性能要求，需要更先進且更有效的直接冷卻系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)子組件，特別是用于電勵磁同步馬達(eesm)的轉(zhuǎn)子組件，其具有高效的冷卻結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的目的還在于提供一種具有這種轉(zhuǎn)子組件并因此具有良好的冷卻性質(zhì)和長使用壽命的eesm。

2、根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于電勵磁同步馬達(eesm)的轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件包括：轉(zhuǎn)子軸；轉(zhuǎn)子芯，該轉(zhuǎn)子芯連接到轉(zhuǎn)子軸并包括多個周向分布的磁極部分，繞組分別被接收在磁極部分周圍，其中，繞組具有從轉(zhuǎn)子芯的第一端面軸向突出的第一繞組端部，以及在相對側(cè)上從轉(zhuǎn)子芯的第二端面軸向突出的第二繞組端部、布置在轉(zhuǎn)子芯的第一端面處的第一流體引導元件、布置在轉(zhuǎn)子芯的第二端面處的第二流體引導元件，其中，轉(zhuǎn)子軸包括軸向孔和從軸向孔延伸的布置在轉(zhuǎn)子軸的軸向中心區(qū)域中的多個徑向孔，其中轉(zhuǎn)子芯包括多個入口開口和軸向通道，入口開口流體連接到轉(zhuǎn)子軸的徑向孔，軸向通道從入口開口軸向延伸到轉(zhuǎn)子芯的第一端面處的第一出口開口和轉(zhuǎn)子芯的第二端面處的第二出口開口，其中，第一流體引導元件流體連接到所述轉(zhuǎn)子芯的第一出口開口，并且包括流體結(jié)構(gòu)，該流體結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成從所述轉(zhuǎn)子芯的第一開口接收冷卻流體并且將冷卻流體引導到沿周向方向布置在兩個周向相鄰的第一繞組端部之間的第一逸出開口，并且其中，第二流體引導元件流體連接到轉(zhuǎn)子芯的第二出口開口，并且包括流體結(jié)構(gòu)，該流體結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成從轉(zhuǎn)子芯的第二開口接收冷卻流體并且將冷卻流體引導到沿周向方向布置在兩個周向相鄰的第二繞組端部之間的第二逸出開口。

3、所提出的轉(zhuǎn)子組件的一個優(yōu)點是提供了一種直接油冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)引起的離心力來推動冷卻流體通過轉(zhuǎn)子并到端部繞組。因此，可以使用非常低的壓力將冷卻流體輸入到中空軸中。在軸腔內(nèi)，冷卻流體離心分布并沿著軸的內(nèi)壁形成流，然后通過一組導管或徑向孔離開軸，這些導管或徑向孔將軸腔連接到跨轉(zhuǎn)子芯延伸的通道。一旦冷卻流體離開轉(zhuǎn)子通道，它就流體連接到與轉(zhuǎn)子芯接觸、特別是與轉(zhuǎn)子芯的端面接觸的流體引導元件。流體引導元件朝向轉(zhuǎn)子的繞組端部向外引導和釋放冷卻流體。冷卻流體可以是適合于冷卻和/或潤滑電機的任何流體，例如油。

4、為了將冷卻流體供給到轉(zhuǎn)子軸中，可以提供供給元件，特別是以便延伸到轉(zhuǎn)子軸的軸向孔中。例如，供給元件可以被構(gòu)造成呈靜態(tài)噴槍的形式，其可以連接到殼體或連接到殼體的托架部分。與旋轉(zhuǎn)噴槍相比，靜態(tài)噴槍內(nèi)的油流不受電機轉(zhuǎn)速的影響。靜態(tài)噴槍內(nèi)不會將存在離心力，從而允許對油流朝向軸的良好控制。

5、多個徑向孔布置在轉(zhuǎn)子軸的中心區(qū)域中。更特別地，轉(zhuǎn)子軸的多個徑向孔中的至少一些可以布置在軸向位于轉(zhuǎn)子芯的中心部分內(nèi)的平面中，例如轉(zhuǎn)子芯的中心三分之一內(nèi)。在中心區(qū)域中設(shè)置徑向孔的優(yōu)點在于，冷卻流體可以從那里流到轉(zhuǎn)子芯的第一側(cè)和第二側(cè)，由此已經(jīng)從轉(zhuǎn)子芯吸收了熱量。

6、轉(zhuǎn)子芯可以任選地由多個疊片堆疊組成。轉(zhuǎn)子疊片的中心組可以包括徑向孔。軸向鄰近中心組布置的轉(zhuǎn)子疊片可以彼此具有相同的設(shè)計。軸向通道穿過所有疊片堆疊延伸到轉(zhuǎn)子芯的軸向端部，在此冷卻流體因此可以離開轉(zhuǎn)子芯。轉(zhuǎn)子芯的徑向孔和軸向通道的數(shù)量可以對應于轉(zhuǎn)子組件的磁極部分、相應地繞組的數(shù)量。軸向通道可以例如在磁極部分、相應地繞組的區(qū)域中周向地布置。然而，不同數(shù)量的通道和繞組也是可能的。軸向通道可以徑向布置在轉(zhuǎn)子芯的內(nèi)圓周面和磁極部分的用于接收繞組的徑向內(nèi)端部之間。換句話說，通道可以徑向布置在轉(zhuǎn)子芯的磁極部分內(nèi)，特別是沿周向方向與磁極部分重疊。磁極部分從環(huán)部分徑向向外延伸，并且也可以稱為凸極或腹板部分。

7、根據(jù)一個實施例，第一和第二引導元件可以具有相同的設(shè)計。因此，針對一個引導元件(第一元件)描述的特征也可以應用于另一個引導元件(第二元件)。流體引導元件可以包括與轉(zhuǎn)子芯的出口開口流體連接的環(huán)狀通道，以及流體連接到環(huán)通道并布置在引導元件的內(nèi)圓周面處的多個流體凹穴。逸出開口與流體凹穴中的相應一個流體連接。流體引導元件的環(huán)狀通道可以布置成相對于轉(zhuǎn)子芯通道的側(cè)開口徑向重疊。因此，離開軸向通道的冷卻流體聚集在流體引導元件的環(huán)狀通道中，其中環(huán)狀通道形成冷卻流體的環(huán)形池。環(huán)形池與流體凹穴流體連接，流體凹穴分別形成軸向儲器，以在通過溢流向外釋放冷卻流體之前離心地收集冷卻流體。

8、流體引導元件的逸出開口可以具有從轉(zhuǎn)子芯的端面突出的端部繞組的軸向長度的至少0.25倍、特別是至少0.5倍、特別是至少0.75倍的軸向延伸部。這樣，開口具有槽狀設(shè)計，該槽狀設(shè)計結(jié)合儲器設(shè)計，有助于朝向轉(zhuǎn)子繞組端部的軸向?qū)挼挠土髯?cascade)。因此，可以實現(xiàn)端部繞組的特別有效的冷卻。

9、在一個實施例中，流體引導元件可以包括第一環(huán)部分和從第一環(huán)部分徑向突出的多個繞組支撐部分。繞組支撐部分可以包括形成擴大端部的頭部部分，使得防止端部繞組從支撐部分滑落。端部繞組環(huán)繞繞組支撐部分，即包圍和/或接合相應的繞組支撐部分。在橫截面視圖中，繞組支撐部分可以與轉(zhuǎn)子芯的磁極部分相對應地形成，即，以便形成磁極部分的橫向延伸部。也可稱為線圈的繞組分別以圍繞轉(zhuǎn)子芯的相關(guān)聯(lián)磁極部分、第一流體引導元件的第一繞組支撐部分以及在相對端部處圍繞第二流體引導元件的第二繞組支撐部分的閉環(huán)延伸。在具有繞組支撐部分的實施例中，流體引導元件實現(xiàn)兩個功能，即冷卻和支撐端部繞組。因此，流體引導元件也可以被稱為冷卻元件和/或支撐元件。

10、流體引導元件可以由非導電材料制成，特別是不同于轉(zhuǎn)子芯材料的材料。例如，塑料材料可以用于流體引導元件。如上所述，上述一些或所有構(gòu)造可應用于第一和/或第二引導元件。

11、在一個實施例中，第一端部環(huán)可以設(shè)置在轉(zhuǎn)子芯的第一側(cè)處，并且第二端部環(huán)可以設(shè)置在相對的第二側(cè)處。第一和/或第二端部環(huán)可以由金屬材料制成，例如特別是鋁或鋁合金，但不限于此。端部環(huán)可以機械地連接到轉(zhuǎn)子芯，更特別地連接到轉(zhuǎn)子堆疊。在一種實施方式中，第一和第二端部環(huán)可以通過多個夾持或張緊元件彼此抵靠軸向夾持。每個夾持元件可以沿周向方向布置在兩個繞組之間。第一和/或第二端部環(huán)可以包括用于支撐張緊元件的凸緣部分和基本上包圍端部繞組的護套部分。因此，如果在半縱向截面中觀察，端部環(huán)具有l(wèi)形形狀。此外，端部環(huán)可以包括沿護套部分的徑向內(nèi)圓周軸向延伸的多個平臺部分。張緊構(gòu)件可軸向延伸穿過平臺部分，平臺部分可分別布置在兩個周向相鄰的端部繞組之間。

12、在優(yōu)選實施例中，端部環(huán)可以形成為收集來自轉(zhuǎn)子繞組端部的冷卻流體，以有效地通過穿過環(huán)的外部部分的一些特定定位的孔眼來將流體朝向定子的繞組端部重新導向。這些孔眼或開口允許從流體引導元件流向端部繞組的冷卻流體被暫時捕獲在端部環(huán)內(nèi)，冷卻流體從該處通過開口徑向向外逸出，并且可以在返回到冷卻系統(tǒng)之前通過離心力甩向定子。端部環(huán)的開口可以相對于相應流體引導元件的逸出開口周向偏移地布置。

13、轉(zhuǎn)子芯包括用于接收繞組的多個縱向延伸的凹部或槽，每個凹部形成在兩個周向相鄰的磁極部分之間。在每個縱向凹部中，楔元件可以分別布置沿周向方向相鄰的兩個繞組之間。楔可以固定在縱向凹部中，以防止轉(zhuǎn)子繞組通過離心力從繞組槽中釋放。

14、該目的還通過一種電勵磁同步馬達(eesm)來實現(xiàn)，該電勵磁同步馬達包括：殼體；布置在殼體中并包括定子芯和繞組的定子；以及圍繞旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體中的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子根據(jù)上述實施例中的任一個來構(gòu)造。以這種方式，提供了一種具有非常好的冷卻性質(zhì)并因此具有長使用壽命的eesm。