旋轉的電機器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種旋轉的電機器，其具有如下特征：具有布置在轉子軸（3）上的轉子疊片組（2）的轉子（1）；其中，所述轉子（1）具有至少一個沿著所述轉子軸（3）的軸向方向封閉所述轉子疊片組（2）的繞組端頭覆蓋件（5）；所述繞組端頭覆蓋件（5）具有至少一個朝向所述轉子疊片組（2）的內側面（6、15）；在所述繞組端頭覆蓋件（5）的內側面（6、15）上圍繞所述轉子軸（3）同心地布置有平衡環(huán)（9）。
【專利說明】旋轉的電機器
[0001]本發(fā)明涉及一種旋轉的電機器，特別是一種電動機或一種發(fā)電機。此外，公開了一種用于制造旋轉的電機器的方法。
[0002]在現代的機動車內越來越多地安裝有電動機。在此，它們特別是被用作完全整合在驅動系內的驅動電機或在混合動力應用中例如還被用作起動器發(fā)電機。在此，部分地使用他勵同步電機，這些同步電機具有由設置有勵磁繞組的疊片組構成的轉子。
[0003]具有這種疊片組的轉子在制造之后通常要么通過局部減小質量要么通過添加質量來進行失衡補償。
[0004]DE 10 2008 043 636 Al公開了一種用于對轉子進行失衡補償的方法，在該方法中將至少一個平衡重塊固定在轉子的罐形壁上。
[0005]然而，添加重塊相比于去除重塊牽涉到更高的成本，且常常不能達到所需要的精度。此外，DE 10 2008 043 636 Al所述的方法要求有可良好焊接的材料。
[0006]本發(fā)明的目的在于提出一種盡可能構造簡單且同時堅固的旋轉的電機器，它可以特別簡單地進行失衡補償。
[0007]此外，要提出一種經濟的用于制造這種旋轉的電機器的方法。
[0008]根據本發(fā)明的一個方面提出了一種旋轉的電機器，其包括:
-具有布置在轉子軸上的轉子疊片組的轉子；
-轉子具有至少一個沿著轉子軸的軸向方向密封轉子疊片組的繞組端頭覆蓋件(Wickelkopfabdeckung),其中該繞組端頭覆蓋件具有至少一個朝向轉子疊片組的內側面；
-在繞組端頭覆蓋件的內側面上圍繞著轉子軸同心地布置有平衡環(huán)。
[0009]該旋轉的電機器利用本已存在的繞組端頭覆蓋件來安置平衡環(huán)。同心地圍繞轉子軸的平衡環(huán)具有以下優(yōu)點，它允許以簡單的方式通過去除材料且必要時也通過添加材料無論在軸向上還是在徑向上都進行平衡。平衡環(huán)可以被固定在繞組端頭覆蓋件的內側面上。
[0010]在一個實施方式中，不僅可以在轉子的第一端部還可以在其第二端部設置繞組端頭覆蓋件，在該繞組端頭覆蓋件的內側面圍繞著轉子軸同心地布置有平衡環(huán)。
[0011]在本實施方式中，轉子的兩個端部是被轉子軸穿過的端面。根據為轉子軸選擇哪種軸承而定，在安裝狀態(tài)下可以在一個端部的區(qū)域為轉子軸設置固定軸承，而在另一端部的區(qū)域則為其設置浮動軸承。
[0012]在本實施方式中，在兩個端部都設置有平衡環(huán)，以便可以實現特別準確的失衡補
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[0013]在一個實施方式中，借助于滾壓波浪部(Rollierwelle)把平衡環(huán)固定在繞組端頭覆蓋件的內側面上，所述滾壓波浪部被引入到繞組端頭覆蓋件的側壁內并卡緊平衡環(huán)。
[0014]在本實施方式中，平衡環(huán)在滾壓過程中與繞組端頭覆蓋件結合為一體，并通過滾壓波浪部在軸向和徑向被固定。滾壓波浪部將平衡環(huán)特別是沿著軸向方向壓在繞組端頭覆蓋件的內側面上。同時該滾壓波浪部沿著轉子軸的軸向方向形成一底切部，在用澆注材料進行澆注過程之后該底切部被填滿，因此繞組端頭覆蓋件沿著軸向方向被固定。
[0015]同時，滾壓波浪部使得繞組端頭覆蓋件具有更高的堅固性。在一個實施方式中，在繞組端頭覆蓋件的側壁上設置有多個滾壓波浪部，以便實現更高的堅固性。
[0016]在一個實施方式中，平衡環(huán)沿著軸向方向具有至少一個底切部，必要時也具有多個底切部。特別地，這種底切部可以通過以下方式形成，即平衡環(huán)沿著軸向方向也就是平行于轉子軸的方向局部更窄地被構造。在用澆注材料進行澆注過程時，這種底切部可以被填充且在硬化后在軸向固定繞組端頭覆蓋件。
[0017]在一個實施方式中，平衡環(huán)具有一種合金，其中該合金包含鐵、鉻和鎳，其中在該合金中包含重量百分比介于18和19之間(B卩189Γ1990的鉻，且包含重量百分比介于12和
13之間(SP 12%"13%)的鎳。
[0018]優(yōu)選地，平衡環(huán)具有一種材料，該材料主要含有一種合金組分Fe M ^CraNibMncCdSiePfSgNh,即以下該合金組分包含:
-重量百分比a介于If 19之間的鉻Cr，
-重量百分比b介于12?13之間的鎳Ni，
-重量百分比c介于(Tl.4之間的錳Mn，
-重量百分比d介于(Γ0.055之間的碳C，
-重量百分比e介于(Γ0.6之間的硅Si，
-重量百分比f介于(Γ0.04之間的磷P，
-重量百分比g介于(Γ0.008之間的硫S，
-重量百分比h介于(Γ0.1之間的氮N，
-其余的重量百分比剩余為鐵Fe，
其中優(yōu)選地或理想地適用于:剩余=100-a-b-c-d_e-f-g-h。此外,該材料可以具有生產方面典型的包含其它物質的雜質。
[0019]相比于已知的不銹鋼例如根據歐洲標準EN 10020的鋼1.4301或1.4303，該材料具有特別高的鉻和鎳含量。已表明，即使經成型、沖壓或切削之后，由這種鋼制成的工件仍保持不可磁化。因此，基于這種鋼的堅固性和其不可磁化的特性，尤其適合將其用于繞組端頭復蓋件。
[0020]在一個實施方式中，繞組端頭覆蓋件具有合金，其中該合金具有鐵、鉻和鎳，其中在該合金中包含重量百分比介于18和19之間(B卩189Γ1990的鉻，且包含重量百分比介于12和13之間卿12%"13%)的鎳。
[0021]優(yōu)選地，繞組端頭覆蓋件具有一種材料，該材料主要具有與平衡環(huán)相同的合金組分Fe_CraNibMneCdSiePfSgNh,其中a、b、C、d、e、f、g和h同樣以重量百分比給定，且
18彡 a 彡 19 ;12 彡 b 彡 13 ;0 彡 c 彡 1.4 ;0 彡 d 彡 0.055 ;0 彡 e 彡 0.6 ;0 彡 f 彡 0.04 ;
O< g < 0.008且O < h < 0.1。此外，該材料可以具有生產方面典型的包含其它物質的雜質。
[0022]基于這種鋼的堅固性和其不可磁化的特性，尤其適合將其用于繞組端頭覆蓋件。
[0023]在一個實施方式中，對在轉子的內部空間中的空腔用澆注材料進行澆注。已知的電絕緣的可硬化的澆注樹脂如環(huán)氧樹脂可以被用作澆注材料。對內部空間進行澆注具有以下優(yōu)點，轉子所有的部件都可以可靠地被固定。這對于高速轉動的轉子是尤其有利的，否則就所述轉子而言可能因工作時產生的離心力而將勵磁繞組從凹槽中拉出來。
[0024]也可以使用浸潰材料代替澆注材料。還可以考慮用塑料例如用聚酰胺對轉子進行澆注。
[0025]就澆注的轉子而言有利的是，適當選擇繞組端頭覆蓋件和平衡環(huán)之間的配合方式，從而澆注材料不可以進入到它們之間。這樣做的優(yōu)點是，在為了失衡補償、去除材料而對繞組端頭覆蓋件和平衡環(huán)進行鉆孔時，鉆頭不必穿透會使其鈍化的澆注材料。
[0026]特別地，平衡環(huán)可以通過車削進行制造，然后根據所使用的材料進行滲碳退火。但是所述平衡環(huán)也可以在成型過程中例如通過沖壓或深沖進行制造。這些方法特別經濟且至少對于相對較薄的平衡環(huán)是有利的。
[0027]這樣的旋轉的電機器也適合于每分鐘10000轉及以上的高轉速。
[0028]在一個實施方式中，繞組端頭覆蓋件采用深沖工藝進行制造。
[0029]在一個實施方式中，旋轉的電機器被構造為電動機。該旋轉的電機器也可以被構造為發(fā)電機，或者既可作為電動機又可作為發(fā)電機進行工作。
[0030]這種電動機適合于在汽車內應用。它們既可以用作完全整合在驅動系中的驅動電機例如輪轂電機或者軸向電機(Achsmotor)，又可以例如用作起動器發(fā)電機。因此根據本發(fā)明的一個方面，提出一種具有所述電動機的汽車。汽車在此可以是電動汽車或者混合動力汽車。
[0031]此外，提出一種用于制造旋轉的電機器的方法，其中該方法包括:
-通過去除平衡環(huán)的材料進行平衡。準備好轉子的轉子疊片組，該轉子具有勵磁繞組和至少一個沿著軸向方向封閉轉子的繞組端頭覆蓋件，其中，在繞組端頭覆蓋件的內側面上設置有平衡環(huán)；
-通過去除平衡環(huán)的材料進行平衡。
[0032]在此，可以例如通過鉆削或銑削進行材料去除。也可以使用其它的平衡方法。根據所選擇的制造過程和繞組端頭覆蓋件的幾何形狀，可以對組裝了的轉子既在徑向上又在軸向上進行平衡。
[0033]在本方法的一個實施方式中規(guī)定，轉子的內部空間用澆注材料進行澆注。在此，為了進行澆注過程對轉子進行適當定位，從而在繞組端頭覆蓋件上開設的例如用于排出澆注材料的開口位于最高點，而在繞組端頭覆蓋件上開設的用于引入澆注材料的其它開口則位于在最高點和最低點之間的某一點處。
[0034]在本實施方式中，有些開口尤其可以位于布置在轉子的第二端部上的繞組端頭覆蓋件上并被用于施加負壓，而其它開口則可以位于布置在轉子的第一端部上的另一繞組端頭覆蓋件上并被用于填充澆注材料。
[0035]在本實施方式中，在澆注時澆注材料通過其自身的重力充滿全部空腔。在澆注時可以額外地施加負壓，以便協助填充難以夠到的空腔并防止形成氣泡。
[0036]現參照附圖對實施例進行詳述。
[0037]圖1示意性地示出了根據本發(fā)明一個實施方式的旋轉的電機器的轉子的第一區(qū)域的簡化了的縱剖面視圖；
圖2示意性地示出了按照圖1的轉子的第二區(qū)域的簡化了的縱剖面視圖；
圖3示意性地示出了根據本發(fā)明一個實施方式的轉子的簡化了的縱剖面視圖。
[0038]在所有的附圖中相同的部件均標有相同的附圖標記。
[0039]圖1示出了旋轉的電機器的轉子I的在其第一端部13區(qū)域的簡化了的縱剖面視圖。定子未被示出。
[0040]在本實施方式中，旋轉的電機器被構造為他勵的同步電機。其轉子I包括具有未被示出的勵磁繞組的轉子疊片組2。該勵磁繞組被安置在轉子疊片組2的未被示出的凹槽內，該凹槽內腔的其余之處可以用澆注材料進行澆注。
[0041]在繞組端頭4的區(qū)域內設置有采用深沖法制得的繞組端頭覆蓋件5。該繞組端頭覆蓋件包圍著轉子疊片組2的第一端部和勵磁繞組，并具有用于穿過轉子軸3的中心的開口 12。轉子軸3與轉子疊片組2和繞組端頭覆蓋件5抗扭地連接，并可轉動地安置在電的機器的未被不出的殼體部件上。
[0042]繞組端頭覆蓋件5沿著軸向封閉轉子疊片組2。該繞組端頭覆蓋件具有朝向轉子疊片組2的內側面以及背離轉子疊片組2的外側面，內側面具有內部的端面6和內部的側面15，外側面具有外部的端面7和外部的側面8。
[0043]在繞組端頭覆蓋件5的內側面上布置有平衡環(huán)9。該平衡環(huán)9同心地包圍轉子軸3，并且在所示的實施方式中貼靠在內部的端面6和內部的側面15上。平衡環(huán)9被適當成型，從而在內部的端面6的一個區(qū)域內形成底切部11。在澆注過程中，沿著軸向方向固定繞組端頭覆蓋件5的澆注材料注入底切部11的區(qū)域內。
[0044]平衡環(huán)9在軸向和徑向方向上借助于滾壓波浪部10被固定，該滾壓波浪部被適當安置在側壁18上，從而該滾壓波浪部卡緊平衡環(huán)9。在該滾壓波浪部后面還設置有另一滾壓波浪部10，其為側壁18提供附加的強度。
[0045]在本實施方式中，在失衡補償時沿著徑向方向即沿著垂直于轉子軸3的縱軸線的方向去除平衡環(huán)9的材料。該平衡方向由箭頭19表不。
[0046]繞組端頭覆蓋件5和平衡環(huán)9都由具有合金組分Fei^CraNibMneCdSiePfSgNh的不可磁化的鋼組成，其中a、b、C、d、e、f、g和h都以重量百分比給定，且18 ^ a ^ 19 ；12 彡 b 彡 13 ;0 彡 c 彡 1.4 ;0 彡 d 彡 0.055 ;0 彡 e 彡 0.6 ;0 彡 f 彡 0.04 ;0 彡 g 彡 0.008且O彡h彡0.1。
[0047]然而還可以考慮的是，對于繞組端頭覆蓋件使用其它奧氏體鋼例如鋼1.4301。
[0048]圖2示意性地示出了按照圖1的轉子I在其第二端部14的區(qū)域中的簡化了的縱剖面視圖。在該繞組端頭覆蓋件5上還設置有平衡環(huán)9，該平衡環(huán)借助于滾壓波浪部10被卡在內端面6上。平衡環(huán)9被適當成型，從而其形成用于固定繞組端頭覆蓋件5的被充滿澆注材料的底切部11。
[0049]這里，在失衡補償時，沿著軸向方向即沿著平行于轉子軸3的縱軸線的方向去除平衡環(huán)9的材料。該平衡方向由箭頭19表示。
[0050]圖3示意性地示出了轉子I的簡化了的縱剖面視圖，其中不僅示出了第一端部13還示出了第二端部14。
[0051]在該圖中示出了在第一端部13的區(qū)域內的用于澆注材料的第一開口 16和在第二端部14的區(qū)域內的用于澆注材料的第二開口 17。在澆注時，經由第一開口 16把澆注材料在4壓力下擠入到轉子I的內部，并充滿現存的空腔。
[0052]由于開口 16、17處于與平衡環(huán)9不同的水平，已表明有利的是，在澆注過程中適當地定位轉子1，使得第二開口 17位于最高點。然后經由第一開口 16加入澆注材料，而在第二開口 17上施加負壓。按照這種做法，澆注材料通過其自身的重力填充在第一開口 16的下面的空腔，并且附加地通過負壓被向上吸引，以填補那里的空腔。
[0053]盡管前面介紹了至少一個示范性的實施方式，卻可以做出各種不同的改變和改型。所述實施方式僅僅是范例，而不應以任何方式限制適用范圍、可用性或配置。確切地說，前述說明令本領域技術人員有計劃實施至少一個示范性的實施方式，其中，在不偏離所附權利要求及其法律等同體的保護范圍的情況下，可以對在示范性的實施方式中說明的部件的功能和布置方式做出眾多改型。
[0054]此外，公開了一種用于制造旋轉的電機器的方法，其中該方法包括:
-準備好轉子I的轉子疊片組2，該轉子具有勵磁繞組和至少一個沿著軸向方向封閉轉子I的繞組端頭覆蓋件5，其中，在繞組端頭覆蓋件5的內側面6、15上設置有平衡環(huán)9 ；-通過去除平衡環(huán)9的材料進行平衡。
[0055]在此優(yōu)選地，用澆注材料對轉子I的內腔進行澆注，其中，為了進行澆注過程對轉子I進行適當定位，從而被設置在繞組端頭覆蓋件5上的開口 17位于最高點，而被設置在繞組端頭覆蓋件5上的用于引入澆注材料的其它開口 16則位于在最高點和最低點之間的某一點處。
[0056]附圖標記清單
1轉子
2轉子疊片組
3轉子軸
4繞組端頭
5繞組端頭覆蓋件
6內部的端面
7外部的端面
8外部的側面
9平衡環(huán)
10滾壓波浪部
11底切部
12中心的開口
13第一端部
14第二端部
15內部的側面
16第一開口
17第二開口
18側壁
19箭頭
【權利要求】
1.一種旋轉的電機器，其包括: -具有布置在轉子軸(3)上的轉子疊片組(2)的轉子(I); -其中，所述轉子(I)具有至少一個沿著所述轉子軸(3)的軸向方向封閉所述轉子疊片組(2)的繞組端頭覆蓋件(5)； -所述繞組端頭覆蓋件(5)具有至少一個朝向所述轉子疊片組(2)的內側面(6、15)； -在所述繞組端頭覆蓋件(5)的內側面(6、15)上圍繞所述轉子軸(3)同心地布置有平衡環(huán)(9)。
2.根據權利要求1所述的旋轉的電機器，其中，不僅在所述轉子(I)的第一端部而且在該轉子的第二端部設置有繞組端頭覆蓋件(5)，在該繞組端頭覆蓋件的內側面(6、15)上圍繞所述轉子軸(3)同心地布置有平衡環(huán)(9)。
3.根據權利要求1或2所述的旋轉的電機器，其中，所述平衡環(huán)(9)借助于滾壓波浪部(10)被固定在所述繞組端頭覆蓋件(5)的內側面(6、15)上，所述滾壓波浪部被引入所述繞組端頭覆蓋件(5)的側壁(18)內，且該滾壓波浪部將所述平衡環(huán)(9)卡緊在所述內側面(6,15)上。
4.根據權利要求3所述的旋轉的電機器，其中，在所述繞組端頭覆蓋件(5)的側壁(18)上設置有多個滾壓波浪部(10)。
5.根據權利要求廣4之一所述的旋轉的電機器，其中，所述平衡環(huán)(9)沿著所述轉子軸(3)的軸向方向具有用于固定所述繞組端頭覆蓋件(5)的底切部(11)。
6.根據權利要求1飛之一所述的旋轉的電機器，其中，所述平衡環(huán)(9)具有一種合金，其中，該合金包含鐵、鉻和鎳，其中，在所述合金中包含重量百分比介于18和19之間的鉻，且包含重量百分比介于12和13之間的鎳。
7.根據權利要求6所述的旋轉的電機器，其中，所述平衡環(huán)(9)具有合金組分Fe.余CraNibMncCdSiePfSgNh,其中a、b、C、d、e、f、g和h都以重量百分比給定，且18彡a彡19 ;12 彡 b 彡 13 ;0 彡 c 彡 1.4 ;0 彡 d 彡 0.055 ;0 彡 e 彡 0.6 ;0 彡 f 彡 0.04 ;0 彡 g 彡 0.008且O彡h彡0.1。
8.根據權利要求f7之一所述的旋轉的電機器，所述繞組端頭覆蓋件(5)具有一種合金，其中該合金包含鐵、鉻和鎳，其中，在所述合金中包含重量百分比介于18和19之間的鉻，且包含重量百分比介于12和13之間的鎳。
9.根據權利要求8所述的旋轉的電機器，其中，所述繞組端頭覆蓋件(5)具有合金組分Fe剩余CraNibMneCdSiePfSgNh,其中a、b、C、d、e、f、g和h都以重量百分比給定，且18 彡 a 彡 19 ;12 彡 b 彡 13 ;0 彡 c 彡 1.4 ;0 彡 d 彡 0.055 ;0 彡 e 彡 0.6 ;0 彡 f 彡 0.04 ;O彡g彡0.008且O彡h彡0.1。
10.根據上述權利要求之一所述的旋轉的電機器，其中，所述繞組端頭覆蓋件(5)采用深沖工藝制造。
【文檔編號】H02K15/16GK104137395SQ201380011409
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年2月26日 優(yōu)先權日:2012年2月28日
【發(fā)明者】M.布拉托夫 申請人:大陸汽車有限公司