電機的轉(zhuǎn)子和電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機的轉(zhuǎn)子。
[0002]轉(zhuǎn)子可以具有與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸抗扭地連接的轉(zhuǎn)子板疊，其中，轉(zhuǎn)子板疊在轉(zhuǎn)子板疊的旋轉(zhuǎn)軸線的方向上看具從轉(zhuǎn)子板疊的第一軸向端側(cè)向轉(zhuǎn)子板疊的第二軸向端側(cè)延伸。
[0003]此外，本發(fā)明涉及一種電機，其中電機具有定子和轉(zhuǎn)子，其中，轉(zhuǎn)子支承在軸承中，從而使轉(zhuǎn)子能夠圍繞轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于形成一種具有通風機的電機轉(zhuǎn)子，改善其運行性能。
[0005]該目的通過具有權(quán)利要求1所述的特征的轉(zhuǎn)子實現(xiàn)。轉(zhuǎn)子和相應的地電機的優(yōu)選的設(shè)計方案是從屬權(quán)利要求2至12的內(nèi)容。
[0006]電機的轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子板疊。通風機在端側(cè)設(shè)置在轉(zhuǎn)子板疊的區(qū)域中。通風機具有通風機葉片。通風機葉片處于支承元件處和/或上。該支承元件可以設(shè)計成環(huán)形的。因此，支承元件可以是環(huán)盤。由此，設(shè)計出了用于一個或者多個通風機葉片的一種類型的通風機承載盤。在支承元件上得多個通風機葉片可以在圓周方向上對稱地布置。
[0007]此外，旋轉(zhuǎn)的通風機的這種結(jié)構(gòu)通過離心力加載。尤其在通風機由薄金屬片制成時，該離心力會導致通風機葉片在通風機承載環(huán)(支承元件)的固定位置處的彎曲力矩，從而在一些情況中會超出在電機正常運行中在該區(qū)域中得允許的機械應力，這會導致部件失效。
[0008]為了改善焊接的通風機葉片的堅固性可以采用不同的措施，為此有焊縫的改進的設(shè)計方案，材料選擇，材料強度的選擇，通風機葉片的數(shù)量和/或構(gòu)型等等。
[0009]一個通風機葉片和/或多個通風機葉片可以這樣地設(shè)計，即其具有第一部段和第二部段。第一部段從支承元件上看處于第一軸向方向上，并且第二部段從支承元件上看處于第二軸向方向上。軸向方向涉及電機的旋轉(zhuǎn)軸線并進而也設(shè)計轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線。第一軸向方向與第二軸向方向相反。轉(zhuǎn)子可以這樣地設(shè)計，即這些部段(第一和第二)軸向地越過支承元件向外延伸。
[0010]通風機葉片的質(zhì)量的重心在軸向上處于通風機葉片的軸向端部區(qū)域之間。如果通風機葉片的重心不處于支承盤的平面中或者在該支承盤(平面)附近，那么在葉片的重心出作用的離心力就會在支承元件的固定點出產(chǎn)生力矩，其會導致不允許的高機械應力。基于轉(zhuǎn)子板疊外部通常比較緊張的結(jié)構(gòu)空間的原因，不容易找到簡單的措施，已將重心移動至支承元件的平面。
[0011]重心的位置是優(yōu)選的，該位置是彎曲力矩中性的。
[0012]為了使通風機葉片與支承元件的連接部在轉(zhuǎn)子運行中承受盡可能小的機械負荷，質(zhì)量重心(重心)可以盡可能朝向支承元件定位。
[0013]在轉(zhuǎn)子的一個設(shè)計方案中，第一部段的質(zhì)量和第二部段的質(zhì)量這樣的分配，即為整個葉片的部段給出一個質(zhì)量重心，其處于支承元件的區(qū)域中，其中該區(qū)域設(shè)計軸向區(qū)域和/或徑向區(qū)域。支承元件例如是環(huán)盤，其在外部區(qū)域具有通風機葉片。
[0014]通風機葉片的形狀也可以如此地受到影響，即在重心上時間的離心力不會導致在固定位置處的彎曲力矩或者引起降低的彎曲力矩。因此，由薄金屬片制成的軸流通風機也可以作為通風機使用。薄金屬片允許例如有利的制造，較小的重量，良好的可平衡性。
[0015]在轉(zhuǎn)子的一個設(shè)計方案中，轉(zhuǎn)子板疊在端側(cè)具有一個容納部。轉(zhuǎn)子板疊在端側(cè)也可以具有多個容納部，其中這些容納部優(yōu)選具有旋轉(zhuǎn)對稱的位置。容納部可以是冷卻通道，其從轉(zhuǎn)子板疊的一個端側(cè)向轉(zhuǎn)子板疊的另一個端側(cè)延伸。通風機葉片的一部分延伸到容納部中。該部分尤其是通風機葉片的第二部段，其面對轉(zhuǎn)子板疊的一個端側(cè)。如果第二部段伸入到轉(zhuǎn)子板疊的容納部中，那么當支承元件處于轉(zhuǎn)子板疊的端側(cè)附近并且在支承元件和端側(cè)之間的間距較小時，通風機葉片的重心就可以在轉(zhuǎn)子板疊的方向上移動。如果通風機葉片的第二部段伸入到冷卻通道中，那么熱量在冷卻通道中就已經(jīng)能夠傳遞給導熱的通風機葉片。作為材料，通風機葉片特別具有鐵(尤其是其由薄金屬片制成)。如果支承元件也由具有鐵的材料制成，那么該支承元件也用于附加的排熱。如果在轉(zhuǎn)子的設(shè)計方案中容納部從第一軸向端延伸射至第二軸向端側(cè)，以形成冷卻通道，其中轉(zhuǎn)子可以具有多個這樣的冷卻通道，那么對轉(zhuǎn)子的冷卻就可以通過伸入到冷卻通道中得導熱部件來改善。導熱部件可以是通風機葉片的一部分。
[0016]當僅為通風機提供了受限的結(jié)構(gòu)空間(例如因為:與突出的部件的碰撞，通風機的可平衡性，裝配等等)時，對于將通風機葉片彎折力矩中性地固定在通風機支承環(huán)上來說有利的是將通風機葉片的前底部區(qū)域移動到轉(zhuǎn)子板疊的冷卻通道中。由此，葉片的重心被推移到承載盤的平面中，從而實現(xiàn)了彎折力矩中性的固定。由此降低了部件中的應力。通過描述的葉片構(gòu)型不會對輸送效果產(chǎn)生消極作用或者不必擔心通風機的聲音。
[0017]在轉(zhuǎn)子的一個設(shè)計方案中，在轉(zhuǎn)子中的冷卻通道的橫截面在一個區(qū)域中軸向上不發(fā)生變化，在該區(qū)域中通風機葉片的第二部段延伸到冷卻通道中。這尤其在簡單的幾何形狀中出現(xiàn)，該幾何形狀能簡單地實現(xiàn)。
[0018]在轉(zhuǎn)子的一個設(shè)計方案中，支承元件與通風機葉片焊接和/或粘接。該焊接和/或粘接連接在此不僅涉及通風機葉片的第一部段，也涉及通風機葉片的第二部段。如果通風機葉片的重心朝向支承元件，那么在通風機葉片和支承元件之間的連接部就會獲得較小的機械負荷。這會對連接部(焊接連接部和/或粘接連接部)的保持性起到積極影響。
[0019]在通風機的一個設(shè)計方案中，一個通風機葉片(或者多個通風機葉片)的質(zhì)量重心處于粘接連接部或者焊接連接部的中心區(qū)域中，其中，該連接部具有徑向的指向。由此也降低了連接部的應力。
[0020]在轉(zhuǎn)子的一個設(shè)計方案中，通風機葉片設(shè)計成疊片部件。一個或者多個通風機葉片可以例如插裝到環(huán)盤上，以使通風機葉片在定位之后粘接或者焊接在那里。在一個設(shè)計方案中，通風機葉片從徑向內(nèi)側(cè)向徑向外側(cè)插裝到環(huán)盤上。由此將通風機葉片簡單地保持在環(huán)盤(支承元件)上。
[0021]在轉(zhuǎn)子的一個設(shè)計方案中，通風機葉片在容納部的內(nèi)部和外部具有不同的厚度。通過不斷或者通風機葉片的厚度的選擇的自由度允許以簡單的方式改變重心的位置。
[0022]在轉(zhuǎn)子的一個設(shè)計方案中，第二部段具有一個厚度，該厚度小于第一部段的厚度。由此可以實現(xiàn)，即冷卻通道的軸向橫截面不用不必要地減小。作為對該較小厚度的補償，第二部段伸入到轉(zhuǎn)子板疊中的部分的被設(shè)計得較長。
[0023]在轉(zhuǎn)子的一個設(shè)計方案中，通風機葉片具有拱起的端部區(qū)域，其中該端部區(qū)域在第二部段的延伸部的一個部段中處于容納部中。該拱起的端部區(qū)域尤其處于冷卻通道中。利用該拱起部可以改善冷卻通道中的流動。通過較小的渦流能夠優(yōu)化冷卻效果，或者該冷卻效果不會通過冷卻通道中的材料造成不良影響。
[0024]在本發(fā)明的一個設(shè)計方案中，所描述的設(shè)計方案的轉(zhuǎn)子被集成在電機中，該電機具有對應于轉(zhuǎn)子的釘子，其中電機是車輛的牽引發(fā)動機。例如車輛是載貨汽車、小客車、有軌車輛等等。
[0025]尤其是在車輛中的電機的通風機可以與電機的轉(zhuǎn)子固定連接，其中，轉(zhuǎn)子板疊具有圍繞旋轉(zhuǎn)軸線分布的另外的容納部，這些容納部在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上看從第一軸向端側(cè)延伸至第二軸向端側(cè)。在這些另外的容納部中例如分別插入有拉緊螺桿，其在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上看越過軸向端側(cè)伸出。在此，緊固件在兩個軸向端側(cè)處設(shè)置在拉緊螺桿上，從而使轉(zhuǎn)子板疊的轉(zhuǎn)子疊片彼此壓緊，其中在轉(zhuǎn)子板疊的第一軸向端側(cè)處在拉緊螺桿上設(shè)置有通風機。
[0026]如果轉(zhuǎn)子板疊具有多個轉(zhuǎn)子疊片，那么轉(zhuǎn)子疊片可以在其背向旋轉(zhuǎn)軸線的一側(cè)分別具有磁軛和在其朝向旋轉(zhuǎn)軸線的一側(cè)分別具有疊片轂。在該種情況中，磁軛和轉(zhuǎn)子疊片的疊片轂通過相應的疊片輻條彼此連接。優(yōu)選的時，在轉(zhuǎn)子板疊的第一軸向端側(cè)處緊固件設(shè)置在該端側(cè)和通風機之間。優(yōu)選的是，通風機具有垂直于旋轉(zhuǎn)軸線延伸的環(huán)盤和從環(huán)盤上伸出的通風機葉片。環(huán)盤可以在其背向旋轉(zhuǎn)軸線的一側(cè)具有外環(huán)并且在其朝向旋轉(zhuǎn)軸線的一側(cè)具有盤轂。在該種情況中，通風機葉片布置在外環(huán)上并且外環(huán)和盤轂通過盤輻條彼此連接。
[0027]如果在該設(shè)計方案中盤轂布置在拉緊螺桿上，那么盤轂可以不與轉(zhuǎn)子軸抗扭地連接。該盤轂在該種情況中僅僅用于在裝配時作為對通風機的定位輔助和定心輔助。
【附圖說明】
[0028]接下來參考附圖示意性地對本發(fā)明進行進一步說明。圖中示出:
[0029]圖1是電機的縱截面；
[0030]圖2是轉(zhuǎn)子疊片的橫截面；
[0031]圖3是橫向于旋轉(zhuǎn)軸線觀看的圖1中的電機的通風機；
[0032]圖4是具有電機的車輛；
[0033]圖5是通風機葉片的一個設(shè)計方案；
[0034]圖6是通風機葉片的另外的設(shè)計方案；
[0035]圖7是通風機葉片的另外的設(shè)計方案；
[0036]圖8是通風機葉片的另外的設(shè)計方案；
[0037]圖9是通風機葉片的另外的設(shè)計方案；
[0038]圖10是通風機葉片的另外的設(shè)計方案；
[0039]圖11是通風機葉片的另外的設(shè)計方案。
【具體實施方式】
[0040]根據(jù)圖1的附圖示出了具有定子I和轉(zhuǎn)子2的電機60。該轉(zhuǎn)子2具有轉(zhuǎn)子軸3和轉(zhuǎn)子板疊4。轉(zhuǎn)子軸3支承在軸承5中，從而使轉(zhuǎn)子軸3以及與之連接的整個轉(zhuǎn)子2能夠圍繞電機的旋轉(zhuǎn)軸線6旋轉(zhuǎn)。
[0041]倘若接下來使用概念“軸向的”，“徑向的”和“切向的”，那么這些概念就會一直設(shè)計旋轉(zhuǎn)軸線6。概念“軸向的”意味著平行于旋轉(zhuǎn)軸線6的方向。概念“徑向的”意味著與旋轉(zhuǎn)軸線6正交并向著旋轉(zhuǎn)軸線6或者背向旋轉(zhuǎn)軸線的方向。概念“切向的”意味著與旋轉(zhuǎn)軸線6正交和與徑向方向正交的方向，也就是與旋轉(zhuǎn)軸線6保持恒定的徑向間距圓形地圍繞旋轉(zhuǎn)軸線6。
[0042]通常，轉(zhuǎn)子2對應于圖1中的圖示徑向地布置在定子I的內(nèi)部。電機因此設(shè)計成內(nèi)轉(zhuǎn)子。然而，在個別情況中，轉(zhuǎn)子2也可以可替換地布置在定子2的徑向外部。在該種情況中，電機設(shè)計成外轉(zhuǎn)子。
[0043]根據(jù)圖1，轉(zhuǎn)子板疊4在軸向方向上看從轉(zhuǎn)子板疊4的第一軸向端側(cè)7延伸至轉(zhuǎn)子板疊4的第二軸向端側(cè)8。轉(zhuǎn)子板疊4有多個在軸向方向上彼此堆疊在一起的轉(zhuǎn)子疊片9構(gòu)成。
[0044]根據(jù)圖1和2，轉(zhuǎn)子板疊4具有多個容納部10。這些容納部10根據(jù)圖2圍繞旋轉(zhuǎn)軸線6分布地布置。容納部1