CN206820570U - 转子组件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种安装到转子轴的转子组件。转子使用预制的导电转子条，其中端部被成形并且调节尺寸以配合至相应的端盖容座中。组装之后，结构被压缩，从而实现在导电转子条和端盖之间的机电耦合。置于组件的任一端的锁定构件保持在结构上的理想轴向压缩力水平。

Description

转子组件
技术领域
本实用新型一般涉及电机组件，以及更具体地说，涉及有效的转子制造技术及其产生的转子组件。
背景技术
为了响应由不断升高的燃料价格和全球变暖的可怕后果驱动的消费者的需求，汽车工业慢慢开始接受对超低排放、高效率汽车的需求。虽然行业中的一些人正试图通过设计更有效的内燃机实现这些目标，但其他人正在将混合动力或全电气传动***合并到他们的车辆阵容中。然而，为了满足消费者的期望，汽车工业必须不仅实现更环保的传动***，而且必须这样做，同时保持合理水平的性能、行程(range)、可靠性和成本。
近年来，电动车辆已经证明不仅是环境友好的，而且能够满足(如果不超过)消费者对性能的需求和期望。虽然早期的电动车辆使用DC 电机以便达到驱动车辆所需的可变水平的速度和转矩，但是利用直接转矩控制的现代电机控制***的出现允许AC电机提供相同水平的性能，同时提供许多与AC电机相关的益处，包括小尺寸、低成本、高可靠性和低维护。
目前，各种技术被用于制造在AC电机中的转子组件，这些技术提供一系列性能能力。不管制造技术如何，一般来说，转子组件由组合以形成堆叠的多个叠片盘组成。堆叠内的叠片盘包括多个在圆周上间隔开的开口或槽。穿过每组开口或槽的是金属导电条，通常由铝或铜制成。开口或槽可以被对准，使得导电条平行于转子组件的轴线，或者它们可以是轻微偏斜的，使得导电条相对于转子组件的轴线倾斜。导电条可以就地铸造(cast inplace)或预制并***和通过叠片盘的堆叠。在转子组件的任一端部是通过将延伸超过堆叠的导电条的端部机电结合在一起而形成的端环。在常规的转子组件中，导电条和端环通常是铜焊或电子束焊接在一起。
在第4,064,410号美国专利中提供了常规转子组件的例子。如所公开，转子组件通过将多个弓形间隔开的导电条***通过叠片盘的堆叠而形成。放置于堆叠的相对端部的端环被焊接至条的突出端部部分。
虽然常规的转子组件通常使用与导电条分开制造的端环，但是压铸技术可以用于在单个操作中铸造导电条和端环。例如，第2,607,969 号和第2,991,518号美国专利分别公开了常规和真空助力压铸技术 (vacuum-assisted die casting)，用于从各种导电金属铸造转子组件。然而，由于较高的熔融温度和较大的铜密度，这些专利中公开的技术最适用于铝铸件。第5,332,026号美国专利公开了铸造***的改进，其设计用于弥补与压铸铜相关的一些不寻常的问题，从而允许在压铸转子中实现95％或更大的转子笼电导率。
为了减小与端环组件相关的电阻，第8,365,392号美国专利公开了一种转子组件，其中，在转子条的端部部分之间铜焊棒条(slugs)，铜焊接头接触大百分比的转子条端部部分。在每个转子条/棒条组件被加热以形成多个铜焊接头之后，对两个转子条/棒条组件中的每一个进行加工以移除周向边缘部分。然后，在至少一个实施例中，容纳环(containment ring)在每个转子条/棒条组件的加工区域上配合。
虽然存在可用于制造电动车辆电机的转子组件的各种技术，但是存在与每种方法相关的在制造复杂性和成本以及由此产生的转子的电气和机械特性之间的取舍。因此，需要一种转子制造方法，其既有成本效率并且能够产生具有优异电气特性的结构坚固的转子。本实用新型提供这样的制造方法。
实用新型内容
本实用新型提供安装到转子轴上的转子组件，电机组件包括(i) 组装成堆叠的多个叠片盘，其中每个盘包括在堆叠内共同对准的多个槽；(ii)多个导电转子条，其延伸穿过堆叠并且穿过多个槽，其中每个转子条的第一逐渐变细的端部区域延伸出堆叠的第一端面，并且每个转子条的第二逐渐变细的端部区域延伸出堆叠的第二端面；(iii) 第一端盖，其包括第一多个容座，其中第一多个容座的每个容座接收相应的导电转子条的第一端部区域，并且其中第一多个容座的每个容座与相应的导电转子条的第一端部区域机电耦合；(iv)第二端盖，其包括第二多个容座，其中第二多个容座的每个容座接收相应的导电转子条的第二端部区域，并且其中第二多个容座的每个容座与相应的导电转子条的第二端部区域机电耦合；(v)放置在转子轴上的第一锁定构件(例如，锁紧螺母)，其被设置为在第一端盖上施加轴向压缩力，以便将每个导电转子条的第一端部区域保持在第一多个容座的相应的容座内；和(vi)放置在转子轴上的第二锁定构件(例如，锁紧螺母)，其被设置为在第二端盖上施加轴向压缩力，以便将每个导电转子条的第二端部区域保持在第二多个容座的相应的容座内。每个导电转子条的至少第一端部区域的两个表面和第二端部区域的两个表面可以是逐渐变细的。每个导电转子条的第一端部区域和第二端部区域可以各自包括至少一个弓形表面。多个导电转子条、第一端盖和第二端盖可以由无氧电解(OFE)铜、非OFE铜或铝制成。
在一个方面，第一多个容座可以远离第一端盖的内表面并朝向堆叠的第一端面延伸。类似地，第二多个容座可以远离第二端盖的内表面并朝向堆叠的第二端面延伸。
在另一方面，第一多个容座可以在第一端盖的内表面和外表面之间延伸。类似地，第二多个容座可以在第二端盖的内表面和外表面之间延伸。
在另一方面，每个导电转子条的第一端部区域的部分可以在第一多个容座的相应容座内机械地变形和展开。类似地，每个导电转子条的第二端部区域的部分可以在第二多个容座的对应容座内机械地变形和展开。
在另一方面，每个导电转子条的第一端部区域的部分可焊接至第一多个容座的相应容座。类似地，每个导电转子条的第二端部区域的部分可焊接至第二多个容座的相应容座。
在另一方面，每个叠片盘和两个端盖可以包括第一特征(例如，槽)，而转子轴可以包括与第一特征互补的第二特征。在组装时，第一和第二特征保持叠片盘以及第一和第二端盖的对准。
在另一方面，第一隔片可以放置在堆叠的第一端面和第一端盖之间。类似地，第二隔片可以放置在堆叠的第二端面和第二端盖之间。第一和第二隔片限制多个导电转子条的压缩性和变形。
在另一方面，组件可以包括放置在每个叠片盘中的多个对准孔内的多个对准锁销，其中对准孔在堆叠内共同对准，并且其中对准锁销延伸穿过堆叠。另外，对准销可以延伸出堆叠并延伸至第一和第二端盖内的互补端盖孔径中。
在另一方面，组件可以包括放置在第一端盖的外端部表面和第一锁定构件之间以及在第二端盖的外端部表面和第二锁定构件之间的碟形弹簧，其中碟形弹簧保持轴向压缩力作用在第一和第二端盖上。
在另一方面，第一端盖的第一圆周部分可以被移除，并且多个导电转子条的每一个的第一端部区域的第一部分可以经由第一加工工艺暴露。另外，多个导电转子条的每一个的第一端部区域的第一部分可焊接至第一端盖的圆周部分。类似地，第二端盖的第二圆周部分可以被移除，并且多个导电转子条的每一个的第二端部区域的第二部分可以经由第二加工工艺暴露。另外，多个导电转子条的每一个的第二端部区域的第二部分可焊接至第二端盖的圆周部分。第一容纳环可以配合(例如，过盈配合)至第一端盖的第一圆周部分。类似地，第二容纳环可以配合(例如，过盈配合)至第二端盖的第二圆周部分。第一和第二容纳环可以由不锈钢、铍铜合金或金属基复合材料制成。
本实用新型还提供了用于制造转子组件的方法，所述方法包括以下步骤：(i)组装包括多个叠片盘的叠片堆叠，其中每个叠片盘包括中心钻孔和多个槽，所述槽在叠片堆叠内共同对准；(ii)将多个导电转子条***至对应于叠片堆叠的多个槽中，其中多个导电转子条的每一个的第一逐渐变细的端部区域延伸超过叠片堆叠的第一端面，并且其中多个导电转子条的每一个的第二逐渐变细的端部区域延伸超过所述叠片堆叠的第二端面；(iii)将转子轴定位在叠片堆叠的中心钻孔内；(iv)将第一端盖安装至转子轴上并且与叠片堆叠的第一端面相邻，第一端盖包括与所述多个导电转子条对应的第一多个容座；(v)将每个导电转子条的第一端部区域***至第一多个容座的相应容座中，其中第一多个容座的每个容座与相应的导电转子条的第一端部区域机电耦合；(vi)将第二端盖安装至转子轴上并且与叠片堆叠的第二端面相邻，第二端盖包括与多个导电转子条对应的第二多个容座；(vii)将每个导电转子条的第二端部区域***至第二多个容座的相应容座中，其中第二多个容座的每个容座机电耦合至相应的导电转子条的第二端部区域；(viii)将第一锁定构件安装至转子轴上并且与第一端盖相邻，其中第一锁定构件在第一端盖上施加轴向压缩力，以便将每个导电转子条的第一端部区域保持在第一多个容座的相应容座内；和(ix)将第二锁定构件安装至转子轴上并且与第二端盖相邻，其中第二锁定构件在第二端盖上施加轴向压缩力，以便将每个导电转子条的第二端部区域保持在第二多个容座的相应容座内。该方法可以包括使每个导电转子条的至少第一端部区域的两个表面和第二端部区域的两个表面逐渐变细。该方法可以包括使每个导电转子条的至少第一端部区域的一个表面和第二端部区域的一个表面弓形地成形。多个导电转子条可以由无氧电解(OFE)铜、非OFE铜或铝制成。第一端盖和第二端盖可以由无氧电解(OFE)铜、非OFE铜或铝制成。
在第一多个容座完全延伸通过第一端盖并且第二多个容座完全延伸通过第二端盖的一个方面中，将每个导电转子条的第一端部区域***至第一多个容座的相应容座中的步骤可以进一步包括以下步骤：在第一多个容座的相应容座内，使多个导电转子条的每一个的第一端部区域的部分机械地变形和展开。类似地，将每个导电转子条的第二端部区域***至第二多个容座的相应容座中的步骤可以进一步包括以下步骤：在第二多个容座的相应容座内，使多个导电转子条的每一个的第二端部区域的部分机械地变形和展开。
在第一多个容座完全延伸通过第一端盖且第二多个容座完全延伸通过第二端盖的另一方面中，该方法可以进一步包括(i)将每个导电转子条的第一端部区域焊接至第一多个容座的相应容座中，和(ii)将每个导电转子条的第二端部区域焊接至第二多个容座的相应容座中。
在另一方面，该方法可以包括(i)在多个叠片盘以及第一端盖和第二端盖中的每一个上制造第一特征，(ii)在转子轴上制造第二特征，其中第一特征与第二特征互补，以及(iii)使多个叠片盘和第一端盖以及第二端盖中的每一个的第一特征与转子轴的第二特征对准，其中对准步骤保持每个叠片盘、第一端盖和第二端盖的对准。
在另一方面，该方法可以包括(i)将第一隔片安装至转子轴上，并且将第一隔片定位在堆叠的第一端面和第一端盖之间，以及(ii)将第二隔片安装至转子轴上，并且将第二隔片定位在堆叠的第二端面和第二端盖之间。第一和第二隔片限制多个导电转子条的压缩性和变形。
在另一方面，该方法可包括(i)在多个叠片盘中的每一个内制造多个对准孔，以及(ii)将多个对准锁销***穿过叠片堆叠并穿过多个对准孔。此外，该方法可以包括：(i)将多个对准锁销中的每一个的第一端部分***至第一端盖的相应的互补端盖孔径中，以及(ii)将多个对准锁销中的每一个的第二端部分***至第二端盖的相应的互补端盖孔径中。
在另一方面，该方法可以包括：(i)将第一碟形弹簧放置在第一端盖的外端部表面和第一锁定构件之间，其中第一碟形弹簧保持在第一端盖上轴向压缩力，以及(ii)将第二碟形弹簧放置在第二端盖的外端部表面和第二锁定构件之间，其中第二碟形弹簧保持在第二端盖上的轴向压缩力。
在另一方面，该方法可以包括：(i)制造第一端盖以移除第一端盖的圆周部分，其中制造步骤暴露多个导电转子条的每一个的第一端部区域的部分，(ii)将多个导电转子条的每一个的第一端部区域的所述部分焊接至第一端盖的圆周部分，(iii)制造第二端盖以移除第二端盖的圆周部分，其中制造步骤暴露多个导电转子条的每一个的第二端部区域的第二部分，以及(iv)将多个导电转子条的每一个的第二端部区域的第二部分焊接至第二端盖的圆周部分。该方法可以进一步包括：(i)围绕第一端盖配合第一容纳环，其中第一容纳环包围多个导电转子条的每一个的第一端部区域的部分，并且其中第一容纳环被放置于在制造步骤期间第一端盖的第一圆周部分被移除的位置；以及(ii) 围绕第二端盖配合第二容纳环，其中第二容纳环包围多个导电转子条的每一个的第二端部区域的部分，并且其中第二容纳环被放置于在制造步骤期间第二端盖的第二圆周部分被移除的位置。第一和第二容纳环可以由不锈钢、铍铜合金或金属基复合材料制成。
通过参考说明书的其余部分和附图，可以实现对本实用新型的本质和优点的进一步理解。
附图说明
应当理解，附图仅意在说明而不是限制本实用新型的范围，并且不应被认为是按比例的。另外，不同图上的相同参考标记应当被理解为指代相同组件或具有类似功能的组件。
图1提供了根据本实用新型的至少一个实施例的导电条的透视图；
图2提供了图1中所示的导电条的第一端部区域的端视图；
图3提供了图1中所示的导电条的第一端部区域的俯视图；
图4提供了图1中所示的导电条的第一端部区域的仰视图；
图5提供了图1中所示的导电条的第一端部区域的侧视图；
图6提供了替代的实施例的导电条的端部区域的侧视图，其中导电条的侧表面是逐渐变细的，而导电条的上表面和下表面保持非逐渐变细；
图7提供了替代的实施例的导电条的端部区域的俯视图，其中导电条的侧表面都是逐渐变细和弯曲的；
图8提供了构造成与诸如图1-5中所示的成形的导电条一起使用的端盖的内表面的透视图；
图9示出了将导电条的端部区域***至对应的端盖容座中；
图10提供了导电条和端盖组件的透视图，其包括根据本实用新型的优选实施例配置的一对锁定构件；
图11提供了图10中所示的导电条和端盖组件的第二透视图；
图12提供了转子组件的部分的分解图；
图13提供了用于形成图12所示的部分转子组件的叠片堆叠的单个叠片的端视图；
图14提供了图12所示的部分转子组件的未分解透视图；
图15提供了在***转子轴和部分组装的端盖后的图14的转子组件的透视图。
图16提供了在最终组装之后的转子的透视图；
图17提供了根据本实用新型的优选实施例的制造方法的流程图；
图18提供了用于形成替代的实施例的叠片堆叠的单个叠片的端视图；
图19提供了用于与叠片堆叠一起使用的销的侧视图，叠片堆叠包括诸如图18所示的盘的叠片；
图20提供了使用图18所示的叠片以及图19所示的销的部分转子组件的透视图；
图21提供了根据替代的实施例的导电条的部分的透视图；
图22提供了配置为捕获每个导电条的端部区域的替代的端盖设计的透视图；
图23提供了在导电条的端部区域已被完全捕获之后的如图22所示的端盖的相同视图；
图24提供了单个叠片的端视图，其用于示出防止在电机操作期间端盖的未对准的键控特征(keying feature)；
图25提供了组装的转子组件的端视图；
图26提供了图25中所示的转子组件的横截面图；和
图27示出了使用激光焊接将端盖锁定至导电棒。
具体实施方式
如本文所使用，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”也旨在包括复数形式。如本文所使用，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”和/或“包含(including)”是指所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。如本文所使用，术语“和/或”和符号“/”意在包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。另外，尽管术语第一，第二等在本文中可以用于描述各种步骤或计算，但是这些步骤或计算不应当由这些术语限制，而是这些术语仅用于将一个步骤或计算与另一个相区分。例如，第一计算可以被称为第二计算，类似地，第一步骤可以被称为第二步骤，类似地，第一组件可以被称为第二组件，这都不脱离本公开的范围。
图1提供了根据本实用新型的至少一个实施例的导电转子条100 (在本文中也称为导电条)的透视图。导电条100包括中心区域101、第一端部区域103和第二端部区域105。优选地，端部区域103的形状与端部区域105的形状相同，因此简化了制造，但是应当理解，端部区域103和105可以是彼此不同地成形。图2-5分别提供了导电条100 的端部区域103的优选构造的端视图、俯视图、仰视图和侧视图。在至少一个优选实施例中，导电条100为近似200至220毫米长，导电条高度107介于10和25毫米之间。在优选实施例中并且如所示(例如，参见图1和图2)，导电条的宽度是逐渐变细的(tapered)，该导电条具有介于2和15毫米之间的最大宽度201。优选地，端部区域103 和105近似为3至10毫米长(图5所示的尺寸501)，最终导电条高度203在8和23毫米之间，最终条宽度205最大在2和13毫米之间。
下面描述的导电条100和端盖优选地由铜(例如，无氧电解铜，也称为OFE或C10100铜)制成，但是也可以使用其它材料(例如，非OFE铜、铝、铝合金等)。尽管导电条和端盖优选地由相同的材料制造，但是在至少一个替代的优选实施例中，导电条由第一材料(例如，OFE铜)制成，而端盖由第二材料(例如，铝)制成。具有用于标准化铜的最高纯度的OFE铜具有99.99％的纯度等级，并且由于其均匀性，表现出高的热导率和电导率。此外，OFE铜免于氢脆。使用 OFE等级铜条确保了所得的转子组件在结构上比如果导电条是压铸的情况下更稳固，因为压铸导电条将导致包含各种材料缺陷、瑕疵和杂质，其会影响转子强度和性能。
通常，每个导电条100的端部区域是逐渐变细的，从而如以下详述地允许在导电条的端部和集成到每个端盖中的相应的容座之间实现紧密配合。逐渐变细的端部区域包括多个界面表面，界面表面被成形以便于在制造期间的机械耦合，并且在转子组装之后在每个导电条和端盖容座的互补内表面之间提供有效的物理和电连接(图1-5未示出)。
如图所示，端部区域103包括第一侧表面207和第二侧表面209。侧表面207和209从中心条区域101的相应侧面109和211，优选地以 1和30度之间的角度，更优选地以2和10度之间的角度，向下成逐渐变细。端部区域103的其他表面可以是逐渐变细的，从而进一步有助于将导电条***至相应的端盖中，同时确保在条和端盖之间的强的机电连接。例如，在所示的实施例中，端部区域103的顶表面213也是逐渐变细的，角度优选地在1度至30度之间的角度，更优选地在2度与10度之间的角度，远离包含导电条的中心区域109的顶表面的平面。类似地，底表面503优选地是逐渐变细的，其角度为例如以从包含导电条的中心区域109的下表面的平面远离测量的1到30度之间，更优选地2到10度之间的角度。
如上所述且如图1-5所示，导电条100的端部部分向内逐渐变细，因此使导电条的高度从中心区域109的高度107减小到端部部分的端部表面215的高度203。类似地，导电条100的宽度在中心区域109 和端部部分的端部表面215之间减小。因此，导电条的最大宽度从条的中心部分测量的宽度201减小至在表面215处测量的宽度205。导电条100的底部的宽度也从在条的中心部分109处测量的宽度217减小至在端部表面215处测量的宽度219。优选地，相邻表面之间的过渡是圆形的(例如，圆形边缘221)。应当理解，导电条100的端部部分103/105的形状仅是说明性的，并且发明人设想了其它形状和构造。例如，图6提供了替换的构造的侧视图，其中侧表面207和209是如图 1-5中所示的逐渐变细的，而条的上表面601和下表面603保持非逐渐变细，如图6所示。另外，应当理解，逐渐变细的表面不需要是平的。例如，图7提供导电条的俯视图，其中逐渐变细的表面701和703为弓形形状，其中表面701和703对应于第一实施例的表面207和209。应当理解，导电条的端部部分可以包括逐渐变细的和非逐渐变细的表面、以及平面和弓形表面的各种其他组合。
图8提供了端盖800的优选的实施例的内表面的透视图，所述端盖800构造为与例如在图1-5中所示的成形导电条一起使用。优选地，端盖800作为单件被制造，例如使用锻造和机械加工制造工艺，但是应当理解，可以使用其他技术(例如，压铸)制造每个端盖。端盖800 包括盘。在图8中可以看到盘的内表面801和边缘803。位于端盖的中心并与端盖的旋转轴线805共同对准的是孔806，转子组件的转子轴 (在该图中未示出)通过该孔***。多个容座807从内表面801向内延伸并朝向叠片堆叠(在该图中未示出)。容座807关于旋转轴线805径向放置。每个容座807成形以接收相应的导电条的端部部分，例如，导电条100的端部部分103。每个容座807的内表面(例如，表面 809-811)成形以确保当相应导电条的端部部分***容座时，容座的内表面和相应导电条端部部分的外表面都机电耦合在一起。优选地，当导电条的端部部分***至端盖的相应容座中时，实现紧密且刚性的过盈配合。
在至少一个实施例中，如图8所示，每个容座807包括凹口 (indentation)813，其构造为接纳少量焊料，例如少量焊料球。焊料材料可以放置在每个导电条的端部处，允许导电条被铜焊至端盖。可选地，且在至少一个其他实施例中，省略了凹口813和相应的焊料。
应当理解，在本实用新型的一些实施例中，对应于导电条的端部区域的外表面的表面粗糙度和对应于端盖的容座的内表面的表面粗糙度可以基本相同。仍在本实用新型的其它实施例中，对应于导电条的端部区域的外表面的表面粗糙度和对应于端盖的容座的内表面的表面粗糙度可以不同。
在至少一个实施例中，端盖的容座成形为使得所有内容座表面与导电条端部区域的相应外表面匹配，因此当导电条被***至端盖中时使两个结构之间的表面面积接触最大化。可选地，与相应的外导电条表面相比，一个或多个内容座表面可具有稍微不同的尺寸、锥角或形状。
应当理解，通过用足够柔软的材料(例如，OFE铜)制造端盖和/ 或导电条，和/或以足够的力将导电条***至相应的容座中，容座的内表面和/或导电条的端部区域的外表面可能轻微变形，进一步增强导电条至端盖的结构和电气耦合。
图9大致示出了端盖800的一部分和导电条100的一部分，并且更具体地示出了将导电条100的端部部分103***至端盖800的容座 807中。
图10和图11提供了关于旋转轴线1001定向的导电条和端盖组件的两个不同的透视图，两个视图来自同一组件的相对端部。图10和11 分别示出锁定构件1002和1101，所示的锁定构件根据本实用新型的至少一个实施例构造。为了清楚起见，这些图不包括操作转子组件所需的叠片堆叠，但是叠片堆叠如图12和图13所示。所示的组件包括多个1003导电条100。每个导电条100包括如上关于图8所述的焊料球 1005和凹口813。如前所述，即使一些实施例中包括了该焊料，其不是本实用新型所必需的。
如图10所示，包括多个1003的每个导电条100的第一端部区域已经被***至端盖1009的相应容座1007中。在组件的另一端，每个导电条100的第二端部区域1011准备好以***至第二端盖1015的相应容座1013中。锁定构件1002被构造为在端盖上施加和/或保持轴向力，从而确保导电条的端部区域保持机电耦合至端盖。在根据一个实施例的组装过程中，在转子组件的制造期间，使用压力机(例如，液压机)向端盖(例如，端盖1009和1015)施加足够的力，使得导电条端部区域***至端盖的相应容座中。优选地，施加足够的力以确保导电条和端盖容座的配合界面表面的充分的机电耦合。在至少一个组装过程中，施加足够的力以提供在相应的端盖容座内的导电条端部区域的部分变形。可以实施锁定构件1002以在制造处理已经完成之后并且在转子组件的整个操作寿命期间保持组件上的压缩力。锁定构件1002 可以被构造为锁紧螺母或者保持端盖和导电条上的轴向压力的任何其他结构。组件可以进一步包括隔片1017。虽然在图10和11的实施例中的锁定构件1002和1101具有相同的设计，但是应当理解，位于组件的任一端部的锁定构件可以具有不同的设计和构造。
图12提供了部分转子组件1200和包括部分组件的主要部件的分解透视图。注意，该图不包括转子轴或轴承组件。部分转子组件1200 的转子叠片堆叠1201由多个叠片盘1301组成，选定的堆叠长度优选在50至200毫米的范围内。优选地，转子组件的外径在100至150毫米的范围内。
图13提供了单个叠片盘1301的端视图。优选地包括厚度选择为在0.15至0.40毫米范围内的钢的每个盘1301可以使用冲压工艺或其他技术制造。优选地，盘1301用例如氧化物涂覆，以便使叠片彼此电绝缘。或者可选地，组成堆叠的金属盘可以通过包括位于相邻金属盘之间的电绝缘隔片盘而彼此电绝缘。
在至少一个优选实施例中，位于堆叠1201的任一端上的最后一个盘比其余盘厚，以便最小化在转子组装期间损坏堆叠的风险。通常在该构造中，端部叠片盘具有选择为在1.0至3.5毫米的范围内的厚度。端部盘可以具有比叠片盘更小的磁特性，或者甚至可以包括非磁性材料。端部盘可以利用与其余叠片盘中使用的相同的槽尺寸，由此允许使用相同的方式来在两者中制造槽图案。或者可选地，端部盘的槽尺寸可稍大于叠片盘1301中的槽1303。
如上所述，每个盘1301(或者如果使用隔片盘的话，每个盘1301 和每个***的隔片盘)包括多个槽1303，导电条100穿过所述多个槽 1303***。所有这些具有基本相同的形状和尺寸的槽1303具有与导电条100的横截面形状互补的形状。优选地，槽1303具有近似矩形的形状。应当理解，本实用新型的转子组件制造技术不限于特定数量的槽 1303，也不限于条100/槽1303的特定横截面形状，并且，图中的条和槽的数量和形状仅意在说明而不是限制本实用新型。
每个盘1301(或者如果使用隔片盘的话，每个盘1301和每个***的隔片盘)可以包括一个或多个凹口(未示出)或其他定位方式，用于将每个盘对准相邻盘，从而确保槽1303的同心性(proper alignment)。取决于期望的转子构造，槽1303可以这样对准，使得它们通过堆叠1201轴向地延伸，由此允许每个导电条100与转子轴平行对准。可选地，槽1303可以是略微倾斜的，从而使转子组件内的导电条100相对于转子轴的轴线倾斜。每个盘1301的中心部分1305被移除，优选地通过钻孔或通过盘冲压操作(disc stamping operation)，由此为转子轴提供开口。在至少一个优选构造中，开口中心部分1305还包括槽(未示出)，槽的尺寸设置成适配于转子轴上的键，从而提供用于将转子轴定位和放置在堆叠内的方式。
图14示出了在导电条100(即，转子条)已经***至堆叠1201 的槽1303中之后的图12的部分转子组件。
图15提供了在***转子轴1501之后的图14的部分转子组件的透视图。在如图10所示的组件中，在所示的组件中穿过堆叠1201的每个导电条的第一端部区域已经被***至端盖1009的相应容座中。在组件的另一端部，延伸出堆叠1201的每个导电条的第二端部区域准备好***至第二端盖1015的相应容座中。虽然本实用新型不需要，但是该实施例包括隔片1017。隔片1017放置在叠片堆叠1201和端盖1015 之间的转子轴1501上。虽然在该图中不可见，优选地如果使用隔片，则存在至少一个隔片，其安装在叠片堆叠的任一端并且在堆叠和相应的端盖之间。当端盖压在导电条的各自端部区域上时，隔片1017可用于控制压缩水平和可能的变形。在一些实施例中，隔片1017构造为在叠片堆叠和相应的端盖之间提供间隙，由此减少或消除在例如组件的热循环期间置于导电条上的共享负荷(sharing load)。
图16提供了在最终组装之后的转子的透视图，包括将轴承组件 1601安装到轴1501上。
图17示出了与制造工艺的优选实施例相关的主要步骤，其步骤在上面详细描述。首先制造导电条(步骤1701)。优选地，导电条由OFE 铜制成，但是如前所述可以使用其它材料。在导电条的制造期间，其通常使用机械加工工艺，形成端部区域和相应的逐渐变细的表面。除了制造导电条之外，最初还制造叠片(步骤1703)并且组装为叠片堆叠(步骤1705)。一旦堆叠被组装，将转子轴***至叠片堆叠中(步骤1707)。优选地，转子轴通过执行收缩配合处理(shrink fitting treatment)而牢固地结合到叠片堆叠，例如通过加热和/或冷却轴和/或堆叠而在轴和堆叠之间形成过盈配合。在至少一个实施例中，在实现这种过盈配合之前将堆叠加热到350℃。接下来，将导电条***至叠片堆叠内的槽中(步骤1709)。在至少一些工艺的实施例中，在***导电条之前改变堆叠的温度(例如，在***条之前冷却堆叠)。注意，在至少一个可选的实施例中，导电条在转子轴之前***至堆叠中。
在导电条和转子轴已经被***至叠片堆叠中之后，将端盖放置就位(步骤1711)，并且使用压力机或类似技术来将压缩力(例如，高达30公吨)施加到组件(步骤1713)。步骤1713确保导电条端部区域正确地安置在端盖容座内。为了便于端盖安装，可以降低导电条的温度和/或可以提高端盖的温度。注意，在将隔片(例如，隔片1017) 结合到组件中的那些实施例中，在将端盖放置就位之前，放置隔片(步骤1715)。由于隔片可以包括或可以不包括在组件中，步骤1715以虚线框示出。
一旦组件被压缩，从而将导电条端部区域机电耦合至端盖容座，锁定构件被放置并锁定就位(步骤1717)。如果需要，可以加工组件 (例如，端盖)(可选步骤1719)，以便优化转子组件的性能(例如，平衡)。最后，安装轴承组件(步骤1721)。
尽管以上描述的配置是优选的，但是应当理解，发明人想到了可以在某些情况下增强转子组件性能的各种变化。例如，在一些应用中，可能期望提供将转子组件锁定在一起的其它方式，即，除了端盖和锁定构件之外的方式。
图18-20示出了对前述实施例的变型。根据该变型，多个锁销用于将端盖与包括叠片堆叠的叠片盘锁定在一起，从而确保在操作期间组件不扭曲或以其他方式变得不对准。图18提供了替代的叠片盘1801 的端视图。除了增加关于中心轴开口(即，孔1805)径向放置的多个孔1803之外，该叠片与前述的盘1301的材料和构造均相同。虽然不是必需的，但是优选地，如图所示，孔1803关于中心轴线等距间隔。
在堆叠组装期间，每个叠片盘1801内的每个单独的孔1803与相邻盘中的孔对准。然后，将对准锁销1901(例如，参见图19)***穿过堆叠并穿过每组对准的孔1803。每个销1901优选地由铜或铝制成，但是可以使用其他材料(例如，钢)。
虽然每个销1901仅可以延伸通过叠片堆叠，因此有助于防止组件扭曲和变得不对准，不过优选地每个销1901延伸出并且远离叠片堆叠的任一端，如图20所示。然后，在转子组装期间，销1901***至互补的端盖孔径中。
图21-23示出了设计成将端盖径向锁定在一起的优选实施例的另一种变型。在该实施例中，每个导电条2101的端部区域设计成完全延伸穿过相应的端盖(例如，端盖2201)。尽管在每个导电条的任一端部的整个端部区域2103可以是逐渐变细的，但是优选地仅部分2105 是逐渐变细的，如图21所示。使导电条端部区域的至少部分变细以确保导电条和端盖之间的足够的机电耦合。
在该实施例中，用于捕获导电条端环的容座完全穿过端盖(参见，例如，图22所示的端盖2201中的容座2203)。优选地，整个容座包含在端盖的前表面和后表面之间，如图所示，但是应当理解，每个导电条容座的一部分可以以与以下相同的方式从一个或两个端盖表面延伸：如图8和图9所示的实施例中的容座807从端盖800的后表面延伸。
在组装期间，每个导电条的端部区域***至相应的端盖容座中，直到容座内表面和导电条外表面配合。一旦配合，每个导电条的小部分2205(为了清楚起见而突出显示)优选地延伸出并远离前端盖表面 2207，如图所示。在所有导电条的端部区域已经***至相应的端盖容座中之后，每个条的端部部分2205永久地结合到相应的端环。永久结合可以通过机械地变形端部部分2205以使其在对应的容座2203的外部分内展开并且被永久地捕获在该容座内来实现。可选地，每个导电条的端部部分2205可以例如使用激光焊接技术焊接至端盖。图23示出了永久地捕获在相应的端盖容座内的单个代表性导电条的端部部分 2205。
可用于将端盖锁定在一起的另一种方法是通过使用键控特征。图 24示出了叠片盘2401。除了中心部分2403被移除以为转子轴提供开口之外，还移除了槽或其他特征2405。优选地，特征2405与中心部分 2403同时并且使用与中心部分2403相同的工艺(例如，冲压)被移除。特征2405的尺寸被设计成配合在转子轴(例如，轴1501)上的互补特征(例如，键)。每个端盖还包括相同的特征(例如，特征2405)，因此确保组件保持锁定在一起并且在操作期间不会扭曲或不对准。
图25和26示出了优选实施例的另一种变型，其中一对碟形弹簧保持在端盖上的，并由此在导电条和端盖的接合处的压缩力，即使在转子组件在操作期间经历热循环。优选地，如图所示，该组件使用圆锥碟形弹簧(即Belleville垫圈)。
图25提供了转子组件2500的端视图。从该视图可以看到端盖 2501、锁定构件2503和转子轴2505的边缘。还可以看到弹簧垫圈2507 的边缘。图26中提供的横截面图沿着平面A-A截取，提供了这些结构的更清楚的视图。如图所示，当锁定构件2503就位时，碟形垫圈2507 在端盖2501上施加期望的力。在优选实施例中，碟形垫圈2507在端盖上施加5至15公吨。
图27示出了将端盖锁定在一起以及限制导电条相对于端盖移动的另一种方法。根据该实施例，在端盖安装在转子组件上之后，每个端盖的圆周部分2701经由机械加工工艺被移除。如图所示，在该处理期间移除足够的材料以暴露每个导电条的端部部分2703。在加工步骤之后，使用激光焊机2705将暴露的端部部分2703焊接至端盖2707。如果需要，容纳环2709可以装配在端盖2707的加工部分上。容纳环2709 可以经由过盈配合，或通过焊接(soldering)、焊接(welding)或将环粘合(bonding)在适当位置保持就位。优选地，容纳环由不锈钢、铍铜合金或金属基复合材料制成。
已经以一般术语描述了***和方法，以帮助理解本实用新型的细节。在一些实例中，没有具体示出或详细描述公知的结构、材料和/ 或操作，以避免模糊本实用新型的各方面。在其他实例中，给出了具体细节以便提供对本实用新型的透彻理解。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本实用新型的精神或基本特征的情况下，本实用新型可以以其它具体形式实施，例如以适应特定***或装置或情况或材料或部件。因此，本文的公开和描述旨为说明性的，而不是限制本实用新型的范围。

Claims (16)

1.一种安装到转子轴的转子组件，其特征在于，所述转子组件包括：
多个叠片盘，所述多个叠片盘的每一个包括多个槽，所述多个叠片盘组装成堆叠，并且所述多个叠片盘的所述多个槽在所述堆叠中共同对准；
多个导电转子条穿过所述堆叠和穿过所述多个槽延伸，其中所述多个导电转子条的每一个的第一端部区域延伸出所述堆叠的第一端面，其中所述多个导电转子条的每一个的第二端部区域延伸出所述堆叠的第二端面，并且其中所述多个导电转子条的每一个的所述第一端部区域和所述第二端部区域逐渐变细；
置于所述转子轴上的第一端盖，所述第一端盖包括对应于所述多个导电转子条的第一多个容座，其中所述第一多个容座的每个容座接收所述多个导电转子条的每个相应的导电转子条的所述第一端部区域，以及其中所述第一多个容座的每个容座与所述多个导电转子条的每个相应的导电转子条的所述第一端部区域机电耦合；
置于所述转子轴上的第二端盖，所述第二端盖包括对应于所述多个导电转子条的第二多个容座，其中所述第二多个容座的每个容座接收所述多个导电转子条的每个相应的导电转子条的所述第二端部区域，以及其中所述第二多个容座的每个容座与所述多个导电转子条的每个相应的导电转子条的所述第二端部区域机电耦合；
置于所述转子轴上的第一锁定构件，所述第一锁定构件被配置为在所述第一端盖上施加第一轴向压缩力以将所述多个导电转子条的每个导电转子条的所述第一端部区域保持在所述第一多个容座的每个相应的容座内；和
置于所述转子轴上的第二锁定构件，所述第二锁定构件被配置为在所述第二端盖上施加第二轴向压缩力以将所述多个导电转子条的每个导电转子条的所述第二端部区域保持在所述第二多个容座的每个相应的容座内。
2.如权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述多个导电转子条的每一个的所述第一端部区域的至少两个表面为逐渐变细，并且其中所述多个导电转子条的每一个的所述第二端部区域的至少两个表面为逐渐变细。
3.如权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述多个导电转子条的每一个的所述第一端部区域包括至少一个弓形表面，所述多个导电转子条的每一个的所述第二端部区域包括至少一个弓形表面。
4.如权利要求1所述的转子组件，其特征在于，进一步包括第一隔片和第二隔片，所述第一隔片置于所述堆叠的所述第一端面和所述第一端盖之间，所述第二隔片置于所述堆叠的所述第二端面和所述第二端盖之间，其中所述第一隔片和所述第二隔片限制所述多个导电转子条的压缩性和变形。
5.如权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述第一锁定构件包括第一锁紧螺母，以及其中所述第二锁定构件包括第二锁紧螺母。
6.如权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述第一多个容座远离所述第一端盖的内部第一表面并向着所述堆叠的所述第一端面延伸，以及所述第二多个容座远离所述第二端盖的内部第二表面并向着所述堆叠的所述第二端面延伸。
7.如权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述第一多个容座在所述第一端盖的内部第一表面和所述第一端盖的外部第一表面之间延伸，以及所述第二多个容座在所述第二端盖的内部第二表面和所述第二端盖的外部第二表面之间延伸。
8.如权利要求1-7中任一项所述的转子组件，其特征在于，所述多个叠片盘、所述第一端盖和所述第二端盖中的每一个进一步包括第一特征，其中所述转子轴进一步包括第二特征，其中所述第一特征与所述第二特征互补，并且其中所述第一特征和所述第二特征保持所述多个叠片盘、所述第一端盖和所述第二端盖中的每一个对准。
9.如权利要求1-7中任一项所述的转子组件，其特征在于，所述多个导电转子条中的每一个的所述第一端部区域的第一部分完全通过所述第一端盖延伸，以及其中所述多个导电转子条中的每一个的所述第二端部区域的第二部分完全通过所述第二端盖延伸。
10.如权利要求9所述的转子组件，其特征在于，所述多个导电转子条中的每一个的所述第一端部区域的所述第一部分在所述第一多个容座的每个相应的容座内机械变形和展开，以及其中所述多个导电转子条中的每一个的所述第二端部区域的所述第二部分在所述第二多个容座的每个相应的容座内机械变形和展开。
11.如权利要求9所述的转子组件，其特征在于，所述多个导电转子条中的每一个的所述第一端部区域的所述第一部分被焊接至所述第一多个容座的每个相应的容座，以及其中所述多个导电转子条中的每一个的所述第二端部区域的所述第二部分被焊接至所述第二多个容座的每个相应的容座。
12.如权利要求1-7中任一项所述的转子组件，其特征在于，进一步包括多个对准锁销，所述多个叠片盘的每一个进一步包括多个对准孔，所述多个叠片盘的所述多个对准孔在所述堆叠中共同对准，所述多个对准锁销被置于所述堆叠中，并且其中所述多个对准锁销穿过所述堆叠并穿过所述多个对准孔延伸。
13.如权利要求12所述的转子组件，其特征在于，所述多个对准锁销的每一个的第一端部分延伸出所述堆叠的所述第一端面并且被置于所述第一端盖的互补端盖孔径内，并且其中所述多个对准锁销的每一个的第二端部分延伸出所述堆叠的所述第二端面并且被置于所述第二端盖的互补端盖孔径内。
14.如权利要求1-7中任一项所述的转子组件，其特征在于，进一步包括第一碟形弹簧和第二碟形弹簧，所述第一碟形弹簧被置于所述第一端盖的外端部表面和所述第一锁定构件之间，所述第一碟形弹簧保持在所述第一端盖上的所述第一轴向压缩力，所述第二碟形弹簧被置于所述第二端盖的外端部表面和所述第二锁定构件之间，所述第二碟形弹簧保持在所述第二端盖上的所述第二轴向压缩力。
15.如权利要求1-7中任一项所述的转子组件，其特征在于，所述第一端盖的第一圆周部分被移除且所述多个导电转子条的每一个的所述第一端部区域的第一部分经由第一加工工艺暴露，其中所述多个导电转子条的每一个的所述第一端部区域的所述第一部分被焊接至所述第一端盖的所述圆周部分，其中所述第二端盖的第二圆周部分被移除且所述多个导电转子条的每一个的所述第二端部区域的第二部分经由第二加工工艺暴露，其中所述多个导电转子条的每一个的所述第二端部区域的所述第二部分被焊接至所述第二端盖的所述圆周部分。
16.如权利要求15所述的转子组件，其特征在于，进一步包括与所述第一端盖的所述第一圆周部分过盈配合的第一容纳环，以及与所述第二端盖的所述第二圆周部分过盈配合的第二容纳环。
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