用于旋转电机的具有加强边沿的塑料凸缘的制作方法

1.本发明尤其涉及一种旋转电机，包括壳体，该壳体包括至少一个由塑料材料制成的凸缘，该凸缘设置有加强边沿。
2.本发明特别有利地适用于旋转电机领域，例如交流发电机、交流发电机-起动机，或者可逆电机或电动机。应该记得，可逆电机是旋转电机，其能够可逆地操作，一方面当用作交流发电机时作为发电机，另一方面作为电动机，例如为了启动机动车辆的热机。


背景技术：

3.旋转电机包括可绕轴线旋转运动的转子和围绕转子的固定定子。在交流发电机模式下，当转子旋转时，它会在定子上感应出磁场，定子将该磁场转化为电流，从而为车辆的用电设备供电，并为蓄电池充电。在电动机模式下，定子由电源供电，感应出磁场，通过轴承带动转子旋转。旋转电机还包括电子组件，其包括多个功率模块，这些功率模块使得可以对由定子供应的电流进行整流。该电子模块安装在电机的壳体上，特别是安装在形成壳体的一个凸缘上。此外，壳体使得可以保持和保护由定子和转子形成的组件。
4.为了减少电机的总重量，以限制co2排放为目标，以符合抗污染标准，已经开发了由塑料材料制成的凸缘。
5.塑料凸缘比金属凸缘刚性小，其中容纳电机，其上特别安装有电子设备，承受相当大的机械应力。特别是，当电机受到车辆的强烈振动时，凸缘会发生明显的变形。


技术实现要素：

6.本发明提出了一种用于具有轴线x的旋转电机的塑料凸缘，包括横向于轴线x延伸的基部和从基部的周边轴向延伸的侧壁，其特征在于，基部和侧壁中的至少一个具有表面，加强边沿从该表面延伸。
7.边沿使得可以硬化凸缘，从而减少变形。此外，由空腔局部挖空的这种类型的凸缘被甚至进一步减轻。
8.根据单独或组合地采用的其他特征：
9.塑料凸缘通过模制获得；
10.凸缘包括限定封闭空腔的多个边沿；
11.空腔基本彼此相同；
12.空腔在横向于轴线x的平面上的横截面具有至少两个对称轴线；
13.空腔具有六边形横截面；
14.至少一个边沿的厚度介于基部或从其延伸的侧壁的厚度的四分之一和一倍之间，并且优选为基部或从其延伸的侧壁的厚度的大约一半；
15.至少一个边沿的轴向高度介于基部或从其延伸的侧壁的厚度的一半和三倍之间，并且优选大约是基部或从其延伸的侧壁的厚度；
16.该表面是外表面，该凸缘还包括内表面，另外多个边沿也从该内表面延伸，该外表
面的至少一个边沿与该内表面的至少一个边沿轴向对准；
17.凸缘还包括用于轴通过的中心开口和从中心开口延伸的毂，并且其中空腔形成在凸缘的基部上：首先通过来自以下的两个多个中的一个多个：从侧壁相对于电机的轴线径向延伸的多个周边径向边沿；以及从边缘相对于电机的轴线径向延伸的多个中心径向边沿；其次是围绕电机的轴线横向于多个径向边沿延伸的周向边沿；
18.凸缘包括多个中心径向边沿和多个周边径向边沿，周边径向边沿的数量与中心径向边沿的数量之间的比率在1和2之间，优选等于1.5；
19.多个边沿之一的两个成角度相邻的边沿成角度地分开大致在10
°
和15
°
之间的角度，该角度是在垂直于轴线x的平面上从该轴线测量的；
20.至少一个边沿具有随着远离周向边沿而增加的轴向高度；
21.凸缘的第一外表面包括根据第一实施例的凸缘，第二内表面包括根据第二实施例的凸缘。
22.本发明的主题还涉及一种旋转电机，其包括转子、定子、冷却室和这种类型的凸缘。
23.通过阅读本发明的非限制性实施例的以下详细描述，并通过检查附图，将能够更好地理解本发明。
附图说明
24.图1示意性地且部分地示出了根据本发明实施例的旋转电机的剖视图。
25.图2a是根据本发明的凸缘的透视图。
26.图2b示意性地且部分地示出了根据本发明的两个相邻边沿。
27.图2c示意性地且部分地示出了根据本发明的两个轴向对准的边沿。
28.图3是图2a中凸缘内部的透视图。
29.图4示出了根据本发明的冷却室。
具体实施方式
30.在各幅图中，相同、相似或相当的元件使用相同的附图标记。还应该注意，各个附图不一定是相同的比例。此外，下文描述的实施例决不是限制性的。特别地，可以设想本发明的变型，其仅包括下文所述的一系列特征，与所述的其他特征相分离。特别地，如果从技术观点来看没有什么反对这种组合，所有的变型和所描述的所有实施例可以彼此组合。
31.在下文的描述中，术语轴向、径向、外部和内部指的是电机的轴线x，即穿过轴13的中心。轴向方向对应于轴线x，而径向方向对应于会聚在轴线x上特别是垂直于轴线x的平面。横向平面是垂直于电机轴线x的平面。侧表面是围绕电机的x轴延伸的旋转表面。根据垂直于壁的轴线，壁的厚度由形成壁的两个表面之间的距离来定义。
32.图1示出了特别用于机动车辆的紧凑型多相旋转电机10。该旋转电机10在交流发电机模式下将机械能转换成电能，并且可以在电动机模式下操作，以便将电能转换成机械能。该旋转电机10例如是交流发电机、交流发电机-起动机、可逆电机或电动机。
33.旋转电机10因此包括壳体11。在该壳体11内部，它还包括：轴13，其装配成相对于壳体围绕轴线x旋转；转子12，其与轴13一体旋转；以及定子15，其围绕转子12。转子12的旋
转运动因此围绕轴线x发生。
34.轴13的肋状端部使得可以确保电机与外部元件的机械连接，以便将旋转运动传递到轴13，或者轴13传递其旋转运动。
35.转子12包括一组金属板形式的主体。永久磁体被植入主体的空腔中。定子15包括一组金属板形式的主体，该主体设有凹口，配备有凹口绝缘体，用于安装连接的电绕组。绕组电连接到电子控制模块。
36.作为变型，转子朝向外部，或者电机是轴流式电机。
37.壳体11包括相互组装的前凸缘16和后凸缘17。两个凸缘中的至少一个由塑料材料制成，并且有利的是两个凸缘都由塑料材料制成。
38.下文提供的描述涉及由塑料材料制成的两个凸缘中的至少一个，其同样可以是前凸缘或后凸缘。
[0039]“塑料凸缘”是指由塑料或复合塑料材料制成的凸缘。
[0040]
图2所示的凸缘包括横向于轴线x延伸的基部2，并且在其中心设置有用于接收轴承的容纳部。凸缘2包括用于轴13通过的中心开口20。凸缘还包括从基部的周边轴向延伸的侧壁3。
[0041]
凸缘的内表面将在下文中被定义为朝向电机内部即朝向定子定向的凸缘的基部和/或侧壁的表面。凸缘的外表面被定义为朝向电机外部定向的凸缘的基部和/或侧壁的表面。
[0042]
加强边沿4从凸缘的基部2或侧壁3延伸。边沿4延伸从其的表面是凸缘的基部或侧壁的内表面或外表面之一的全部或一部分。
[0043]
边沿4有利地基本垂直于所述表面延伸。作为变型，边沿4可以在相对于垂直于它们从其延伸的表面的方向倾斜的方向上延伸。
[0044]
在图2a所示的第一实施例中，凸缘的基部在其整个表面上包括多个形成限定封闭空腔的网状结构的所述加强边沿。“封闭空腔”是指在垂直于电机轴线的横截面上其横截面具有封闭周边的空腔。在容积上，空腔由凸缘基部的一部分和加强边沿限定。空腔的容积在与凸缘基部相对的一侧沿轴向方向敞开。这样“挖空”的带有空腔的凸缘同时被减轻和硬化。
[0045]
作为变型，可以设想通空腔，即仅由加强边沿限定的空腔，并且在两侧轴向开口，凸缘的基部被局部穿透。
[0046]
一般来说，这些空腔基本都是相同的，并且规则地与表面啮合。
[0047]
在该第一实施例中，在垂直于轴线x的横截面平面上的空腔横截面具有至少一个对称轴线，例如在空腔横截面是等腰三角形的情况下。有利地，空腔的横截面具有至少两个对称轴线。空腔的横截面例如是三角形、椭圆形、菱形或圆形。在三维空间中，例如在这种情况下，空腔包括两个对称平面，每个对称平面包含轴线x。
[0048]
空腔有利地具有六边形横截面。事实上，网格的每个交叉点延伸三个分支的事实显著地硬化了凸缘的基部。
[0049]
因此，凸缘的基部具有限定所谓的蜂窝硬化结构的加强边沿的网状结构。
[0050]
然而，凸缘基部的边缘的空腔，即位于基部2与中心开口20的接合处或基部2与侧壁3的接合处的空腔被截断，即这些空腔的横截面不是完整的六边形。所述截断空腔或由围
绕其整个周边形成凸缘基部2的边缘的边沿封闭，或由在中心开口20处形成凸缘基部2的边缘的边沿封闭。
[0051]
在有利实施例中，至少一个边沿的厚度介于基部或从其延伸的侧壁的厚度的四分之一和一倍之间，优选为基部或从其延伸的侧壁的厚度的大约一半。凸缘之间的距离大约是凸缘的基部或从其延伸的侧壁的厚度的一至两倍。
[0052]
每个边沿的厚度通常在1和1.5mm之间，有利地约为1.3mm。形成空腔40的边沿4从其延伸的基部2的厚度通常大约为边沿4的厚度的一半，如图2b所示。因此，这提供了易于从模具中移除的凸缘。
[0053]
凸缘的轴向高度约为4mm。凸缘的高度有利地是基部厚度的一半到三倍。在基部的厚度在其延伸平面上基本均匀的情况下，边沿在其整个表面上具有与基部厚度基本相同的高度。作为变型，在基部2的厚度可变的情况下，边沿4的厚度也可以是可变的，使得形成空腔的边沿4的厚度基本近似局部形成空腔的基部2的厚度。
[0054]
在图2c所示的变型中，两个轴向对准的边沿41、42从基部2的两侧延伸。有利地，每个边沿的高度大约是边沿轴向高度的一半，这对于所需的硬化是必要的。因此，与边沿4的存在相关的空间是有限的，因为硬化凸缘所需的给定轴向边沿高度分布在电机的内部和外部之间。
[0055]
在变型中，空腔40仅存在于基部2的一部分上。空腔例如有利地位于基部的周边表面上。作为变型，空腔位于基部的中心表面上。这种类型的空腔的局部化使得可以优化空腔的分布，以便减轻和硬化凸缘，然而不会使其太脆弱。
[0056]
蜂窝网状结构可以位于凸缘基部的内表面或外表面。在变型中，蜂窝网状结构可以位于凸缘的侧壁3的内表面或外表面上。
[0057]
在图3所示的第二实施例中，多个径向边沿43在凸缘的基部2上相对于轴线x径向延伸。这些径向边沿形成加强臂，并且有利地位于凸缘基部2的内表面上。
[0058]
所述多个径向边沿例如从凸缘的侧壁3延伸。更具体地，侧壁30的下端部分被定义为侧壁的从基部2的周边延伸的部分，在其轴向位于基部2附近的部分中。所谓的周边径向边沿在凸缘的基部上从侧壁30的所述下端部分朝向轴线x延伸。边沿4围绕电机的轴线x成角度地分布。10
°
和15
°
之间的角度将两个相邻的边沿成角度地分开。边沿之间这种类型的分离角度可以优化刚化，而不会使凸缘太重。两个相邻边沿之间的角度围绕整个轴线基本相同。边沿定位在基部的表面上，该表面限定围绕电机轴线x的周边冠部。
[0059]
凸缘的基部2还包括周向边沿44。周向边沿围绕电机的轴线轴向延伸，并与第一多个径向边沿43的至少一部分相交。因此，空腔40由侧壁30的下端部分的一部分以及两个周边径向加强边沿43和周向边沿44的一部分限定。由多个边沿限定的空腔都具有基本相同的尺寸和相同的几何形状。
[0060]
出于成型原因，在周向边沿轴向穿透的孔眼使得可以减轻凸缘的重量，并确保材料厚度恒定。由于模具中温度的变化，材料厚度的突然变化或较大的厚度会导致成型困难，并因此存在收缩空腔或材料缺失的风险。
[0061]
组合地，第二多个径向边沿围绕电机的轴线x延伸。第二多个边沿围绕电机的轴线成角度地分布在基部的限定围绕轴线x的中心冠部的表面上。
[0062]
中心开口20有利地包括塑料毂21。塑料毂在轴向方向上横向于凸缘的基部2延伸，
形成套筒。塑料毂包括由金属制成的元件。将支撑轴的轴承被压入由金属制成的该元件中。作为变型，包括由金属制成的元件的毂被包覆成型到轴承上。由金属制成的元件使得前轴承的良好可靠性以及轴承在毂中夹紧的良好控制成为可能。
[0063]
第二多个所谓的中心径向边沿45在凸缘的基部2上从毂21朝向侧壁3延伸。
[0064]
至少部分中心径向边沿与周向边沿44相交。因此，空腔4由毂21的一部分以及两个中心径向加强边沿45和周向边沿44的一部分限定。由多个边沿限定的空腔基本都具有相同的尺寸和相同的几何形状。
[0065]
周边径向边沿43的数量和中心径向边沿45的数量之间的比率有利地约为1.5。
[0066]
作为变型，凸缘包括围绕轴线x同心定位的多个周向边沿44。这种类型的边沿44与径向边沿43、45相交，从而限定多个空腔40。
[0067]
边沿43、45的轴向高度在它们从其延伸的壁(即侧壁2或毂21)和周向边沿44之间减小。例如，边沿的轴向高度在它从其延伸的壁和周向边沿之间呈指数下降。周向边沿通常具有约几毫米的高度，通常为10mm。
[0068]
更具体地，在径向方向上，中心径向边沿45的轮廓具有从毂21开始的轴向高度恒定的部分，然后是轴向高度呈指数下降直到在径向边沿45与周向边沿44的接合处达到周向边沿44的轴向高度的部分。
[0069]
在优选实施例中，在其外侧的基部面2上，凸缘具有“蜂窝”网状结构，并且在其内侧的基部面上具有加强臂。
[0070]
作为变型，边沿形成开放的空腔。
[0071]
上述塑料凸缘有利地通过模制获得。基部2和毂21之间或者基部2和侧壁3之间的接合处稍微呈圆形，并且不具有突出角度。在通过模制获得的这种类型的凸缘中，边沿4因此与凸缘的基部2成一体。
[0072]
为了满足抵抗热应力的要求，设想在塑料中添加辅助元素。通常，使用热塑性材料，或者热固性塑料材料，或者填充有纤维的塑料，比如机械纺织纤维，或者填充剂，比如碳、石墨、玻璃纤维、铝或铜。作为变型，塑料材料在凸缘的基部或裙部用加强元素加强，比如金属，比如铝，或金属合金。作为变型，塑料由碳或纺织纤维或者动物或植物纤维比如蜘蛛丝或腱或凯夫拉尔纤维或大麻加强。这些加强元件在承受特别大的应力的区域中提供了高度局部化的加强。此外，这种类型的金属添加例如必须以非常小的比例进行，以便不冒使凸缘的重量更重的风险。
[0073]
考虑到前面是对前凸缘16的描述，后凸缘17还包括基部和侧壁，基部在其中心设置有用于接收后轴承的容纳部，侧壁朝向前凸缘的侧壁轴向延伸。前后凸缘彼此形成一体，从而形成容纳电机的壳体的全部或一部分。
[0074]
凸缘16、17可以通过固定单元(比如螺钉)彼此固定或固定到中间部分，固定单元穿过从凸缘的侧壁径向延伸的穿孔孔眼，并设计成与设置在从另一凸缘或中间部分的侧壁径向延伸的孔眼内的相应螺纹孔配合。
[0075]
因为塑料是绝热的，所以有利地提供了通过液体比如油或水的冷却。
[0076]
在图4所示的电机的有利构造中，前塑料凸缘16可以有利地具有形成冷却室160的横向双壁。
[0077]
更具体地，前凸缘的侧壁由围绕轴线x的两个径向同心的环形壁形成，即径向内壁
31和径向外壁32。径向内壁31面向绕组定位，径向外壁32面向外部定位。每个壁31、32在连接到基部2的一端之间以环形形式沿着轴线x延伸。这种双壁的两壁在基部相互连接。内壁和外壁的自由端是彼此不相连的端部，并且不与横向壁相连。
[0078]
后凸缘17例如仅具有侧壁形式的没有延伸部的基部。前凸缘3的侧壁沿定子15的整个高度覆盖定子15，后凸缘17是没有侧壁的盖，前后凸缘不具有围绕轴线x的覆盖表面。
[0079]
冷却室160因此容纳在前凸缘的侧壁中于两个同心壁之间。后凸缘17的基部支撑在前凸缘的侧壁的自由端上的周边区域，与前凸缘的基部相对。冷却流体在两个同心壁之间流通。
[0080]
同心外壁32有利地具有至少局部形成蜂窝结构的加强边沿4。因此，这限制了磁噪声。