端盤組合件、端盤和同步機的制作方法

本發明涉及一種用于制造用于驅動機動車的驅動系統所用的外勵同步機的轉子所用的端盤的端盤組合件。此外，本發明涉及一種用于外勵同步機的轉子的端盤以及一種外勵同步機。

背景技術：

1、外勵同步機的轉子具有轉子基體，該轉子基體通常由多個彼此同軸布置的板材盤組合，并且因此也稱為“轉子板材包”。外勵同步機的轉子基體形成多個極，所述極通常通過由繞組線材構成的轉子繞組卷繞。

2、為了使繞組線材的損壞最小化以及優化繞組線材的存放，繞組線材應始終在盡可能大的半徑上引導。出于這種原因，在轉子板材包的端側處典型地分別存在端盤，該端盤由于其幾何形狀有時也稱為“星形盤”。

3、端盤通常由電氣絕緣材料組成，并且具有用于貼靠繞組線材的半徑以及必要時用于限定地定位繞組線材的溝槽輪廓。為了優化繞組線材的存放以及為了集成另外的功能，該端盤典型地具有復雜的幾何形狀。這樣的端盤在文獻de?10?2018?128?521?a1、ep?2?717435?a2和wo?2019/197?266a1中公開。

4、這樣的端盤的主要問題是，由于同步機中的高溫和通過附加功能產生的高負荷，可使用的材料受到嚴重限制。出于成本原因，為了制造端盤大多使用熱固性材料，但所述熱固性材料可能有時是非常脆的且不太能延展。這在端盤的設置用于穿引轉子軸的中央軸孔的區域中經常導致端盤在運行中的斷裂。由此，需要附加構件而或復雜的材料組合。

5、已知將端盤的任務限制為引導繞組線材或者通過被包覆注射的元件至少部分地經由兩個端盤中的一個最大化實現連接的解決方案。在這種情況下，板材的軸向固定經常通過粘合板材(“烤漆”)或將板材包焊接在槽底中來實現。在這種情況中，端盤的軸向固定經常經由附加的緊固元件(如螺紋件、壓緊環等)實現。

6、此外，已知除了可能的連接元件之外還包覆注射由其他典型地非鐵磁性的材料(如鋁)構成的插入件的解決方案。然后，由插入件形成的內徑可以以相應高的過盈壓緊到轉子的軸上，以便實現板材包以及端盤的持久張緊和軸向固定。

7、另一種解決方案設置成，由不同塑料材料的組合注射端盤，從而例如在端盤的內環處使用比在端盤的更可能受壓力負荷的、利用線材纏繞的區段的區域中更能延展的材料。這可以通過順序進行不同的鑄造技術來實現，例如具有連接插入器的熱固性塑料注射成型和隨后的用于內環的熱塑性塑料注射成型。

8、已知解決方案的缺點是較低的功能集成度。尤其是，旋擰部的使用具有較高的保障耗費和生產中的故障率。板材的焊接在電磁上是不利的，因為在這里在其他方面彼此絕緣的板材之間產生接觸。鋁插入器的使用使用于制造線材存放幾何形狀的注射過程變得不必要地復雜，并且與另外的插入件(尤其是連接元件)的組合非常耗費。

9、同樣例如，與轉子的鋼軸相比，鋁具有非常高的熱延展，從而在運行中可能發生軸向張緊在溫度和轉速較高的情況下的松開。由于構件中的不同的熱延展特性的組合，在順序鑄造解決方案中使用不同的塑料材料也很難保障在溫度和轉速較高的情況下的使用壽命。同樣，與插入的連接元件組合的該過程在實現上是耗費的。

10、在一些已知的解決方案中，還存在如下缺點，即，通過塑料件不能夠在繞組存放的區域中在轉子的各個極上施加足夠的壓力。因此，需要另外的措施來執行該過程。此外，由于較高的機械以及熱負荷，在運行中增長地發生轉子軸的區域中的裂紋，從而需要轉子的耗費的維修。

技術實現思路

1、因此，本發明的任務是消除或至少部分地消除外勵同步機的轉子中的上述缺點。尤其是，本發明的任務是提供一種用于外勵同步機的轉子和一種用于裝配外勵同步機的轉子的方法，其以簡單且成本有利的方式降低了端盤在運行中的失效的風險。

2、前述問題通過本發明技術方案來解決。因此，該任務通過一種用于制造用于驅動機動車的驅動系統所用的外勵同步機的轉子所用的端盤的端盤組合件、通過用于驅動機動車的驅動系統所用的外勵同步機的轉子所用的端盤以及通過外勵同步機來解決。本發明的另外的特征和細節由本發明技術方案、說明書和附圖得出。在此，結合根據本發明的端盤組合件描述的特征和細節當然也適用于結合根據本發明的端盤以及根據本發明的外勵同步機描述的特征和細節，并且相應地反之亦然，從而關于本發明的各個方面的公開始終相互參照或可以相互參照。

3、根據本發明的第一方面，該任務通過一種用于制造用于驅動機動車的驅動系統所用的外勵同步機的轉子所用的端盤的端盤組合件來解決。端盤組合件具有第一構件和多個可布置在第一構件處的第二構件。第一構件形成具有環形容納部以及中心軸線的用于同軸布置在轉子的轉子軸上的中央區域。第二構件構造成，提供端盤的用于布置轉子的轉子繞組的繞組線材的卷繞區域和用于使繞組線材偏轉的偏轉元件。第一構件具有與第二構件不同的基礎材料。

4、可利用端盤組合件制造的端盤構造用于布置和偏轉轉子繞組的繞組線材。為了將端盤布置在轉子軸上，端盤組合件具有第一構件。第一構件具有用于容納傳統的、優選轉動對稱的轉子軸的第一容納部。因此，第一容納部優選地具有內輪廓，該內輪廓構造用于如此穿引轉子軸，使得第一構件優選地根據配合(例如壓配合)保持在轉子軸上。

5、第一構件還具有多個第一聯結區段，所述第一聯結區段分別構造用于與第二構件中的一個的第二聯結區段聯結。第一聯結區段優選地構造在第一構件的一個或多個側部上，所述側部遠離第一容納部指向和/或與第一容納部相鄰地布置。第一聯結區段中的一個或多個優選地構造成，在端盤的裝配狀態下接觸轉子的板材包，使得第二聯結區段保持在板材包和第一構件之間或至少優選形狀配合地固定以防掉落。

6、第一構件優選地由基礎材料形成或者具有至少一種基礎材料，該基礎材料可以比第二構件的基礎材料更高地熱和/或機械負荷。因此，第一構件的基礎材料優選具有比第二構件的基礎材料更高的強度。第二構件的基礎材料優選地是電氣絕緣體，或者至少在用于繞組線材的接觸面處具有電氣絕緣體。在本發明的范圍內，基礎材料優選理解為如下材料，相應的構件由該材料形成、主要或至少賦予特性地形成。主要形成意味著相應的構件的大部分具有相應的基礎材料。賦予特性的形成意味著相應的構件通過基礎材料獲得特別的物理特性，如強度、硬度、熱負荷能力等。在本發明的范圍內，基礎材料也可以理解為物質混合物、合金等。第二構件優選地具有比第一構件更低的密度。

7、第二構件提供端盤的卷繞區域，轉子繞組的繞組線材可以布置在該卷繞區域處。用于使繞組線材偏轉的偏轉元件布置在卷繞區域中。偏轉元件構造成，分別與轉子板材包的繞組齒對齊地布置。偏轉區域優選地具有構造用于在徑向方向上布置的柄。在柄的在裝配狀態下與第一構件間隔開地布置的端部處，優選地布置有頭部區域，該頭部區域在周向方向上具有比柄更大的延展。對于制造端盤所需的第二構件一起優選地具有四個、六個或八個偏轉元件。

8、第一構件和第二構件優選地構造成，在裝配狀態下形成用于外勵同步機的轉子的端盤，該端盤與普通端盤的總體幾何形狀沒有區別。在裝配狀態下，第二構件的卷繞區域星形地遠離第一構件延伸。利用根據本發明的端盤組合件制造的端盤和普通端盤之間的主要區別特征是第一構件和第二構件之間的分離縫以及與第二構件相比第一構件的不同基礎材料。

9、根據本發明的用于制造用于驅動機動車的驅動系統所用的外勵同步機的轉子所用的端盤的端盤組合件相對于傳統端盤具有如下優點，即，可以利用簡單的手段以及以成本有利的方式制造具有局部需求優化的基礎材料的端盤。這意味著端盤在特殊的熱以及機械負荷的區域中具有相對于這樣的負荷的特別高的耐受能力。在繞組的區域中，熱以及機械負荷較低，使得在這些區域中的端盤優選地具有較低的密度，從而減小了端盤的旋轉質量。通過電氣絕緣構造第二構件，降低了短路的風險，從而改善了外勵同步機的運行安全性。可借助于根據本發明的端盤組合件制造的端盤因此具有更高的負荷能力和因此更長的使用壽命。

10、根據本發明的一個優選的改進方案，可以在端盤組合件中設置成，第一構件環形地構造。在本發明的范圍內，環形構造優選地理解為中空柱形的基礎形狀，其中，棱邊優選地可以具有倒角和/或倒圓。除了基礎形狀之外，第一構件可以具有一個或多個另外的與基礎形狀并列的形狀，例如孔、凸起、槽、螺紋等。第一構件優選地具有帶有盡可能小的缺口效應的形狀。這具有如下優點，即，利用簡單的手段以及以成本有利的方式提供了第一構件，該第一構件具有特別高的機械承載能力以及第二構件的良好的可裝配性。

11、根據本發明，優選的是，第一構件由鋼形成并且/或者第二構件由塑料形成。在第一構件中，優選的是具有與外勵同步機的傳統轉子軸的良好的可組合性的鋼。第一構件可以施覆有烤漆層。作為塑料，優選的是可在注射成型方法中使用的塑料。因此，優選的是，第二構件在注射成型方法中制造。作為塑料，優選的是熱塑性塑料和熱固性塑料。這具有如下優點，即，利用簡單的手段以及以成本有利的方式改善了端盤的耐用性和運行安全性。

12、進一步優選地，第二構件分別具有偏轉元件中的一個或偏轉元件中的兩個或偏轉元件中的三個。特別優選的是，第二構件分別具有至少兩個偏轉元件，從而減少了裝配耗費。這具有如下優點，即，利用簡單的方式以及以成本有利的方式改善了端盤的耐用性和運行安全性以及可裝配性。

13、在本發明的一個特別優選的設計方案中，可以在端盤組合件中設置成，第二構件分別具有相同數量的偏轉元件。如果第二構件例如具有兩個偏轉元件，則對于具有六個偏轉元件的端盤需要三個相應構造的第二構件和一個第一構件。如果第二構件分別具有三個偏轉元件，則對此僅還需要兩個第二構件和一個第一構件。針對第二構件分別僅具有一個偏轉元件的情況，對于具有六個偏轉元件的端盤因此需要六個第二構件和一個第一構件。這具有如下優點，即，利用簡單的手段以及以成本有利的方式最小化了用于端盤的第二構件的變型數量。

14、優選地，第二構件分別具有用于與第一構件的配對形狀配合元件機械聯結的形狀配合元件。形狀配合元件和配對形狀配合元件優選地構造成，使第二構件相對于第一構件的相對運動形狀配合地限制至少一個、優選多個自由度。形狀配合元件和配對形狀配合元件優選地如此構造，使得第二構件相對于第一構件的所有相對運動在裝配狀態下形狀配合地限制在轉子板材包處。形狀配合元件和配對形狀配合元件優選地如此構造，使得第一構件與第二構件在相應限定的接合方向上的接合被釋放。反之，與限定的接合方向不同的相對運動優選地形狀配合地限制。這具有如下優點，利用簡單的手段以及以成本有利的方式改善了第二構件在第一構件處的裝配以及保持。

15、根據本發明的一個優選的實施方式，可以設置成，形狀配合元件構造為銷并且配對形狀配合元件構造為穿引部，或者形狀配合元件構造為穿引部并且配對形狀配合元件構造為銷。備選地，形狀配合元件可以構造為鍵并且配對形狀配合元件可以構造為槽，或者形狀配合元件可以構造為槽并且配對形狀配合元件可以構造為鍵。根據另一個備選方案，形狀配合元件可以構造為鉤并且配對形狀配合元件可以構造為凹部，或者形狀配合元件可以構造為凹部并且配對形狀配合元件可以構造為鉤。銷優選地具有柱形或錐形、尤其是截錐形的外形。穿引部優選地具有銷的顛倒形狀，使得銷可以引入到穿引部中。銷的外徑優選地相應于穿引部的內徑。銷可以具有外螺紋，并且穿引部可以具有相配的內螺紋。鍵優選地具有矩形或梯形橫截面。槽優選地具有鍵的顛倒形狀，使得鍵可以引入到槽中。鍵的外部尺寸優選地相應于槽的內部尺寸。鍵可以具有一個或多個用于接合到槽的一個或多個縱向凹部中的接合元件，使得鍵可以推入到槽中并且形狀配合地保持在槽中。鉤例如可以具有半徑并且構造成接合到凹部中。在本發明的范圍內，也可以設置由形狀配合元件構成的組合，例如由鍵和凹部構成的組合，其中，通過鉤同時提供用于鍵的槽。這具有如下優點，即，利用簡單的手段以及以成本有利的方式進一步改善了第二構件在第一構件處的裝配以及保持。

16、特別優選地，用于連接轉子繞組的連接插入器集成到第二構件中的至少一個中。在此，優選的是，第二構件分別具有至少兩個偏轉元件，其中，連接插入器在兩個偏轉元件之間延伸。連接插入器例如可以在制造第二構件時插入到注射成型模具中，并且在注射成型過程的范圍內集成到第二構件中，其中，用于電氣連接的連接插入器的連接接觸部優選地暴露。這具有如下優點，即，利用簡單的手段以及成本有利的方式改善了轉子繞組的電氣連接的制造。

17、根據本發明的第二方面，該任務通過用于驅動機動車的驅動系統所用的外勵同步機的轉子所用的端盤來解決。根據本發明，端盤由根據本發明的端盤組合件制造。因此，端盤與根據本發明的第一方面的端盤組合件的區別在于如下特征：第二構件布置在第一構件處，例如通過插上、壓上、推上、擰上等。優選地，第二構件附加地緊固在第一構件處，例如經由粘合劑、附加的螺紋件、固定銷等。

18、在根據本發明的端盤中，得出已經針對根據本發明的第一方面的端盤組合件描述的所有優點。因此，根據本發明的端盤相對于傳統端盤具有如下優點，即，利用簡單的手段以及以成本有利的方式提供了具有局部需求優化的基礎材料的端盤。這意味著端盤在特殊的熱以及機械負荷的區域中具有相對于這樣的負荷的特別高的耐受能力。在繞組的區域中，熱以及機械負荷較低，使得在這些區域中的端盤優選地具有較低的密度，從而減小了端盤的旋轉質量。通過電氣絕緣構造第二構件，降低了短路的風險，從而改善了外勵同步機的運行安全性。可借助于根據本發明的端盤組合件制造的端盤因此具有更高的負荷能力和因此更長的使用壽命。

19、根據本發明的第三方面，該任務通過用于驅動機動車的驅動系統所用的外勵同步機來解決。同步機具有定子和與定子同軸布置的具有轉子繞組的轉子。根據本發明，轉子具有至少一個根據本發明的端盤。轉子優選地具有轉子板材包，轉子繞組布置在該轉子板材包上。轉子板材包優選地布置在轉子的轉子軸上。根據本發明的端盤優選地布置在轉子軸上。端盤優選地布置在轉子板材包的一端處。特別優選地，根據本發明的端盤布置在轉子板材包的兩端處。轉子繞組優選地繞著端盤的偏轉元件偏轉。

20、在根據本發明的外勵同步機中，得出已經針對根據本發明的第一方面的端盤組合件以及根據本發明的第二方面的端盤描述的所有優點。因此，根據本發明的外勵同步機相對于傳統外勵同步機具有如下優點，即，該同步機利用簡單的手段以及以成本有利的方式具有帶有局部需求優化的基礎材料的端盤。這意味著端盤在特殊的熱以及機械負荷的區域中具有相對于這樣的負荷的特別高的耐受能力。在繞組的區域中，熱以及機械負荷較低，使得在這些區域中的端盤優選地具有較低的密度，從而減小了端盤的旋轉質量。通過電氣絕緣構造第二構件，降低了短路的風險，從而改善了外勵同步機的運行安全性。可借助于根據本發明的端盤組合件制造的端盤因此具有更高的負荷能力和因此更長的使用壽命。