具有改进的转子段交错的电机转子的制作方法

1.本发明涉及一种用于电机的转子，其包括沿着转子的旋转轴线连续布置的多个转子段，每个包括一个或多个转子板，其中两个相邻转子段的磁极围绕转子的旋转轴线相对于彼此扭转交错角(staggering angle)。交错角在这里小于位于转子段的两个磁极之间的极角。极角是由一整圈(＝360
°
)除以转子段的磁极数得出的。此外，描述了具有这种转子的电机和具有这种电机的车辆。


背景技术：

2.在电机中，已知相对于彼此扭转转子的转子段，以便在电机的操作中，获得与具有轴向对齐的转子段的电机的扭矩曲线相比具有更少扭矩波动的扭矩曲线。在现有技术中，已经提出了一些用于生产这种转子的方法，但是没有简单的可能性来定向转子段，这允许转子磁极的多个角位置，并且特别是可以用转子的相同构造的转子板来实现。


技术实现要素：

3.因此，本发明的目的是提供用于电机的改进的转子、改进的电机以及具有这种电机的改进的车辆。特别是，有利于转子的转子段的扭转(即偏斜)。
4.本发明的目的是通过最初引用的类型的转子来实现的，该转子具有至少两个切口，其围绕转子的旋转轴线布置在第一孔圆上并且各自相对于彼此扭转与极角减去或加上交错角相对应的角。
5.本发明的目的还通过一种包括定子和上述类型的转子的电机来实现，该电机安装成可相对于定子绕转子的旋转轴线旋转。
6.最后，该目的还通过具有至少两个轴的车辆来实现，其中至少一个轴被驱动，其中所述驱动至少部分地或部分时间地由上述电机提供。
7.通过所提出的措施，最初列举的缺点可被克服。具体而言，所提出的布置允许转子段的简单定向，其中可以实现转子磁极的多个角位置，并且特别是可以用转子的相同结构的转子板来构造转子。具体而言，仅转子段的各种第一切口需要一致，以便实现转子段的预定偏斜。第一切口可以例如由圆柱形孔形成，但原则上第一切口可以采取任何任意形式。然而，在转子段扭转交错角或交错角的整数倍时相一致的第一切口应该都具有统一形式。
8.例如，如果销穿过多个转子段的第一切口，则可以确保特定的角位置。销可有助于转子生产过程中的对齐，并在其完成后再次移除，或者销也可保留在转子中。当然也可以安装多个销。所述销也可以同时配置为拉杆并轴向固定转子段。当然，也可以为此使用单独的拉杆。
9.原则上，所提出的措施也可以适用于一组第一切口。然后，转子包括至少两组第一切口，其围绕转子的旋转轴线布置在第一孔圆上，其中所述组各自相对于彼此扭转与极角减去或加上交错角相对应的角。所述优点相应地适用。
10.本发明的进一步有利实施例和改进来自从属权利要求和结合附图考虑的描述。
11.有利地，转子包括布置在第一孔圆上的至少n/2个第一切口(或n/2组第一切口)，其中至少n/2-1个第一切口(或组)各自相对于彼此扭转与极角减去或加上交错角相对应的角，其中n表示转子段的磁极数量。以这种方式，所有转子段可以相对于彼此扭转预定角。
12.此外，有利地，在每种情况下，成对彼此相对的两个第一切口(或多组第一切口)布置在穿过第一孔圆的中心的直线上。这有效地避免了不平衡。原则上，转子的不平衡也可以通过另一种方式避免。
13.特别有利地，转子具有第一切口，其布置在第一孔圆上并且相对于磁极的极性轴线扭转交错角的一半。以这种方式，通过围绕穿过第一切口的轴线将转子段旋转或转动180
°
，可以实现两个相邻转子段的磁极偏斜交错角。所提出的措施增加了转子段偏斜的可能性。
14.特别有利地，转子具有布置在第一孔圆上的一组第一切口，其中该组的穿过转子的旋转轴线的对称轴线相对于磁极的极性轴线扭转交错角的一半。通过将转子段围绕对称轴线旋转或转动180
°
,两个相邻转子段的磁极也可能偏斜交错角。所提出的措施也增加了转子段偏斜的可能性。
15.权利要求1、2和5的组合也特别有利。这给出了以下布置：
16.一种用于电机的转子，具有：
[0017]-多个转子段，它们沿着转子的旋转轴线连续布置并且每个包括一个或多个转子板，其中两个相邻转子段的磁极围绕转子的旋转轴线相对于彼此扭转交错角，并且其中交错角小于位于转子段的两个磁极之间的极角，以及
[0018]-布置在第一孔圆上的至少n/2个第一切口，并且每个具有穿过转子的旋转轴线的对称轴线，并且其中至少n/2-1个组各自相对于彼此扭转一定角，
[0019]-其中n表示转子段的磁极数，
[0020]-其中不同组的对称轴线各自相对于彼此扭转与极角减去或加上交错角相对应的角，并且
[0021]-其中第一组的对称轴线相对于磁极的极性轴线扭转交错角的一半。
[0022]
此外，有利地，转子包括布置在第二孔圆上的多个第二切口，其可以装配有平衡配重，或者其中至少一些装配有平衡配重。通过选择性地给第二切口装配平衡配重，可以平衡转子。
[0023]
有利地，多个第二切口相对于彼此以与第一切口相同的方式相对于它们的角位置扭转。这样，平衡配重也可以在多个转子段上延伸。特别有利地，至少两个第二切口各自相对于彼此扭转与极角减去或加上交错角相对应的角，并且平衡配重在至少两个转子段上延伸。
[0024]
最后，有利地，连续布置的转子段的磁极：
[0025]
a)从转子的一端开始，每个都在第一方向上逐渐地相对于彼此扭转交错角，或者
[0026]
b)从转子的一端开始直到转子的中部，每个都在第一方向上逐渐地相对于彼此扭转交错角，并且从转子的中部开始直到转子的另一端，每个在相反的第二方向上逐渐地相对彼此扭转交错角。
[0027]
情况a)允许转子的特别简单的构造，而情况b)中的对称结构提供了优于非对称结构的优点，即在电机的操作中，转子段的偏斜不会产生轴向力。
[0028]
本发明的上述实施例和改进可以任意方式组合。
附图说明
[0029]
本发明的示例性实施例在所附示意图中作为示例示出。图中示出了：
[0030]
图1是示例性电机的示意性半剖视图；
[0031]
图2是图1的电机转子的斜视图；
[0032]
图3是图2的转子的最前面的转子段的正视图；
[0033]
图4是图3所示的转子段的衍生，其中一组第一切口相对于磁轴线顺时针扭转交错角的一半；
[0034]
图5与图4一样，但该组第一切口逆时针扭转；
[0035]
图6是具有图4方式的转子段的示例性转子；
[0036]
图7是具有图5方式的转子段的示例性转子；
[0037]
图8是带有用于平衡配重(balancing weights)的两个切口的转子段；以及
[0038]
图9是安装在车辆中的具有所提出类型的转子的电机。
具体实施方式
[0039]
最初，陈述了不同实施例中的相同部件带有相同的附图标记或相同的部件名称，但在某些情况下具有不同的标号。包含在说明书中的部件的公开可以相应地转移到具有相同参考符号或相同部件名称的另一部件。此外，在描述中选择的位置数据比如“顶”、“底”、“后”、“前”、“侧”等与直接描述和描绘的图形相关，并且在位置改变时，应相应地转移到新位置。
[0040]
图1示出了示意性描绘的电机1的半截面。电机1包括轴2，其上具有转子3a，其中轴2通过(滚柱)轴承4a、4b安装，从而可相对于定子5围绕旋转轴线x旋转。在该示例中，定子5具有多个定子板(未详细示出)和布置在其中的定子绕组。具体而言，第一轴承4a位于前端护罩6中，第二轴承4b位于后端护罩7中。此外，电机1包括连接前端护罩6和后端护罩7并容纳定子5的(中间)壳体部分8。在该示例中，前端护罩6、后端护罩7和壳体部分8形成电机1的壳体9。
[0041]
转子3a包括多个转子段10a..10c，它们沿着转子3a的旋转轴线x连续布置，并且每个包括一个转子板11(如图1中的情况)或多个转子板11。转子3a在横截面上也具有通孔，其由各个转子板11中的第一切口12形成。
[0042]
图2以斜视图示出了电机1的转子3a，而图3以正视图示出了转子3a的第一转子段10a。
[0043]
两个相邻转子段10a..10c的磁极a..c围绕转子3a的旋转轴线x相对于彼此扭转交错角α(特别参见图3)。交错角α在这里小于位于转子段10a..10c的两个磁极a..c之间的极角β，这是将一整圈(＝360
°
)除以转子段10a..10c的磁极a..c的数量的具体结果。在本示例中，转子3a具有六个磁极a..c。因此极角β是60
°
。磁极a..c位于相应的极性轴线a..c上。此外，产生磁场的磁体13布置在磁极a..c的区域中。
[0044]
转子段10a具有多个第一切口12，其围绕转子3a的旋转轴线x布置在第一孔圆l1上，并且各自相对于彼此扭转与极角(β)减去或加上交错角(α)相对应的角(γ)。在所示的
示例中，角γ对应于极角β减去交错角α。
[0045]
在该示例中，进一步假设转子段10a..10c或它们的转子板11结构相同。如果现在分配给磁极b的第一切口12与分配给磁极a的第一切口12相一致，则这在第一转子段10a和第二转子段10b之间产生偏斜(在图2中明显)。此外，如果分配给磁极c的第一切口12与分配给磁极b的第一切口12相一致，则这在第二转子段10b和第三转子段10c之间产生偏斜(在图2中也很明显)。磁极a..c一起给出了在转子3a的纵向方向上延伸的极性布置14a。此外，图2和3清楚地示出了转子3a的轴孔15。
[0046]
这里指出，极性布置14a的在纵向方向上延伸的磁极a..c被相同地磁性定向。相应极性布置14a的在纵向方向上延伸的磁极a..c的矢量因此都指向转子3a之外或之内。位于极性轴线a..c上相对于旋转轴线x相对的极性布置14a被反向磁化。在电机1的操作中，转子段10a..10c的偏斜给出的扭矩曲线与具有轴向对齐的转子段10a..10c的电机的扭矩曲线相比具有更少的扭矩波动。
[0047]
在上面的示例中，假设转子段10a..10c或其转子板11具有相同的结构。这确实是有利的，但不是绝对必要的。对于给定的功能，转子段10a..10c或其转子板11具有以所示方式布置的第一切口12就足够了。第一切口12也不需要布置在磁极a..c的空间附近，但可以相对于其布置在任意角位置。
[0048]
在该示例中，成对彼此相对的每两个第一切口12也布置在穿过第一孔圆l1的中心的直线g上。这避免了不平衡。然而，也可以想到，通过其他措施实现不平衡，并且成对彼此相对的第一切口12不位于直线g上。
[0049]
原则上，两个第一切口12各自相对于彼此扭转与极角β减去或加上交错角α相对应的角γ就足够了。因此两个转子段10a..10c可以相对于彼此扭转交错角α。
[0050]
然而，有利地，如在所示的示例中，转子段10a包括(至少)布置在第一孔圆l1上的n/2个第一切口12，其中至少n/2-1个第一切口12相对于彼此扭转与极角β减去或加上交错角α相对应的角γ。因此所有转子段10a..10c可以相对于彼此扭转交错角α。
[0051]
这里指出，转子段10a具有多组16第一切口12。具体而言，在每种情况下，两个第一切口12可以组合成一组16。在该示例中，分配给磁极a的组16的对称轴线s与磁极a的极性轴线a重合。以上针对各个第一切口12概述的措施以及由此产生的优点也相应地适用于多组16。
[0052]
转子段10a具有至少n/2个组16第一切口12，其各自相对于彼此扭转与极角β减去或加上交错角α相对应的角γ，其中n再次表示转子段10a的磁极a..c的数量。此外，在每种情况下，两个组16成对彼此相对地位于穿过第一孔圆l1的中心的直线(这里是对称轴线s)上。
[0053]
图4现在示出了非常类似于图3的转子段10a的转子段10a'的实施例。类似于图3的转子段10a，图4的转子段10a'也具有布置在第一孔圆l1上的第一切口12的组16。具体而言，同样在每种情况下，两个第一切口12组合成组16。然而，与图3的转子段10a相比，图4的转子段10a'包括这样的组16：组16的穿过转子3a..3c的旋转轴线x的对称轴线s相对于磁极a的极性轴线a扭转交错角的一半0.5α，在这种情况下是顺时针。该措施允许两个转子段10a..10c偏斜交错角α或其倍数(如果执行图3所述的扭转)，或者在相反的方向上偏斜交错角α(如果转子段10a围绕组16的对称轴线s旋转或转动180
°
)。另外，随后扭转角γ，也可以
实现交错角α的倍数。图4所示的转子段10a’是转子段的一个示例，其中n/2个第一切口12各自相对于彼此扭转角γ。在这种情况下，转子段10a'具有六个磁极a..c，并且有三个切口12(或这里的组16)，各自相对于彼此扭转角γ(在该布置中，相对的组16被忽略)。
[0054]
图4的实施例允许从极性轴线a开始扭转-α、-2α、 α、 2α和 3α，其中正值表示顺时针扭转，负值表示逆时针扭转。在该实施例中，负值是在不转动的情况下获得的，而正值包括转子段10a'的转动。下表以清晰的形式再次示出此，其中转动的转子段10a'在相应的磁极a..c前面用
“‑”
表示，
[0055]
cba-a-b-c-2α-α0
°
α 2α 3α
[0056]
图5示出了转子段10a"的实施例，其非常类似于图4的转子段10a'。相比之下，分配给磁极a的组16却以相反的方向扭转，即逆时针旋转角0.5α。
[0057]
这给出了磁极a..c的以下可能顺序。
[0058]
cb-aa-b-c-3α-2α-α0
°
α 2α
[0059]
图5所示的转子段10a"是转子段的一个示例，其中(至少)n/2-1个第一切口12各自相对于彼此扭转角γ。在这种情况下，转子段10a'具有六个磁极a..c，并且有两个切口12(或组16)，其各自相对于彼此扭转角γ(在该布置中，相对的组16再次被忽略)。
[0060]
然而，原则上，未详细示出的其他布置也是可能的。特别地，在磁极a..c的较大数量的情况下，表格可以扩展，或在较小数量的情况下缩短。下表示出了磁极a..d以图4的方式，以及在此之下以图5的方式。
[0061]
dcba-a-b-c-d-3α-2α-α0
°
α 2α 3α 4α
[0062]
dcb-aa-b-c-d-4α-3α-2-α0
°
α 2α 3α
[0063]
在所示的示例中，每组16包括两个第一切口12。然而，这不是必要条件，但组16原则上可以包含任意数量的多个第一切口12。然而，在转子段10a围绕对称轴线s转动180
°
时，组16的第一切口12应该优选保持一致。
[0064]
在图4和5所示的示例的衍生中，可以想到的是，布置在第一孔圆l1上的仅一个第一切口12相对于磁极a的极性轴线a扭转交错角的一半0.5α。
[0065]
图6现在示出了转子3b的另一示例性实施例，其非常类似于图3所示的转子。然而，转子3b具有对称偏斜的五个转子段10。换句话说，这意味着连续布置的转子段10a..10c的磁极a..c：在图3的情况下，从转子3a的一端开始，每个都在第一方向上逐渐地相对于彼此扭转交错角α，并且在图6的情况下，从转子3b的一端开始直到转子3b的中部，每个都在第一方向上逐渐地相对于彼此扭转交错角α，并且从转子3b的中部开始直到转子3b的另一端，在相反的第二方向上逐渐地相对彼此扭转交错角α。根据图6的模式的对称结构提供了优于非对称转子3a的优点，即在电机1的操作中，转子段10的偏斜不会产生轴向力。
[0066]
图7示出了根据图5的模式使用转子段10”构造的转子3c的示例，其中组16第一切口12相对于磁极a的极性轴线a逆时针扭转交错角的一半0.5α。相比之下，转子3a却具有八
个磁极a..d。从图7中明显看出，从转子3c的一端开始，转子3c的五个转子段10”各自在第一方向上扭转交错角α。磁极a..d的布置对应于与图5相关的表的摘录，其中磁极a..d的布置在图7的视图中是反的。从后面看，它将直接对应于下表。
[0067]
dcb-aa-4α-3α-2α-α0
°
[0068]
图8示出了转子段10'"，它是用于图7所示转子3c的转子段10”的衍生。在这种情况下，转子段10'"包括多个第二切口17，其布置在第二孔圆l2上并且可以装配有平衡配重，或者其中至少一些装配有平衡配重。通过选择性地给第二切口17装配平衡配重，转子3c可以被平衡。
[0069]
有利地，对多个第二切口17的角偏移采取与第一切口12相同的措施。
[0070]
例如，至少两个第一切口17可以各自相对于彼此扭转与极角β减去或加上交错角α相对应的角γ。以这种方式，平衡配重也可以在两个转子段10a..10c上延伸。
[0071]
这里还指出，第一切口12可以装配有相应的销，用于仅在转子3a..3c的生产过程中转子段10a..10c的对齐，但也有可能这些销永久地保持在第一切口12中，并防止在电机1的操作中转子段10a..10c的不希望的偏斜。所述销尤其也可以构造成拉杆，并轴向固定转子段3a..3c。然而显然，也可以提供单独的拉杆，或者可以采取其他措施来轴向固定转子3a..3c。
[0072]
图9最后示出了安装在车辆18中的电机1。车辆18具有至少两个轴，其中至少一个轴被驱动。具体而言，电机1连接到可选的齿轮机构19和差动齿轮20。后轴的半轴21邻接差动齿轮20。最后，从动轮22安装在半轴21上。车辆18的驱动至少部分地或部分时间地由电机1提供。这意味着电机1可以仅用于驱动车辆18，或者例如可以与内燃机(混合驱动)结合提供。
[0073]
最后，确定保护范围由专利权利要求确定。然而，说明书和附图应该作为解释权利要求的参考。附图中包含的特征可以任意地相互交换和组合。特别地，还可以确定，所描述的设备实际上可以包括比图示更多或更少的构成。在一些情况下，图示的设备或其构成也可以不按比例描绘，和/或可以放大和/或缩小。