DE102015213593A1

DE102015213593A1 - Rotorstruktur eines antriebsmotors mit gewickeltem rotor

Info

Publication number: DE102015213593A1
Application number: DE102015213593.4A
Authority: DE
Inventors: Hong Seok Yang; Sangjin Park; Jungwoo Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2016-06-09
Also published as: US20160164357A1; KR20160066843A; CN105680597A; CN105680597B; US10148145B2; KR101664047B1

Abstract

Es wird ein Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor bereitgestellt. Der Rotor umfasst ein Rotorgehäuse, welches in drehbarer Weise mit einem vorbestimmten Luftspalt innerhalb eines Stators installiert ist und in welchem eine Rotorspule in eine Mehrzahl von Rotorzähnen gewickelt ist. Ein Spulenkörper ist an dem Rotorgehäuse fixiert, und zwar durch die Rotorspule, welche an entgegengesetzten Seiten einer axialen Richtung des Rotorgehäuses angeordnet ist, wobei das Rotorgehäuse die Rotorspule unterstützt. Das Rotorgehäuse bildet eine Mehrzahl von Luftbewegungsdurchgängen aus, welche in einer axialen Richtung darin zur Außenseite hin geöffnet sind, wobei der Spulenkörper eine Mehrzahl von Verbindungsdurchgängen bildet, welche mit den Luftbewegungsdurchgängen gekoppelt sind.

Description

Hintergrund
(a) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsmotor mit gewickeltem Rotor, und insbesondere eine Rotorkühlstruktur eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor, welcher eine Rotorspule mit Außenluft kühlt, und in einer offenen Struktur nach einem nicht-formenden Verfahren hergestellt ist.
(b) Beschreibung des Standes der Technik
Allgemein erzeugt ein Hybrid-Elektrofahrzeug bzw. ein Elektrofahrzeug ein Antriebsdrehmoment unter Verwendung eines Elektromotors (im Folgenden als ein „Antriebsmotor“ bezeichnet), welcher ein Drehmoment durch elektrische Energie entwickelt. Beispielsweise kann ein Hybrid-Elektrofahrzeug in einer Elektrofahrzeug (EV = Electric Vehicle)-Betriebsart betrieben werden, welche eine reine Elektrofahrzeug-Betriebsart ist, wobei Energie von einem Antriebsmotor verwendet wird, oder in einer Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV = Hybrid Electric Vehicle)-Betriebsart, wo Drehmomente eines Verbrennungsmotors und eines Antriebsmotors gleichzeitig als eine Energiequelle verwendet werden. Mit anderen Worten, ein allgemeines Elektrofahrzeug fährt unter Verwendung eines Drehmoments eines als eine Energiequelle dienenden Antriebsmotors.
Typischerweise sind Antriebsmotoren, welche als Energiequellen von umweltfreundlichen Fahrzeugen verwendet werden, Permanentmagnetsynchronmotoren (PMSMs). Beispielsweise müssen PMSMs eine Leistung von Permanentmagneten maximieren, um eine maximale Leistung bei eingeschränkter Anordnung zu liefern. Bei dem Permanentmagneten verstärkt eine Neodym (Nd)-Komponente eine Intensität eines Permanentmagneten, wobei eine Dysprosium (Dy)-Komponente eine Hochtemperatur-Entmagnetisierungstoleranz verstärkt. Jedoch ist eine Seltene Erden (Nd, Dy)-Metallkomponente eines solchen Permanentmagneten in ihrem Vorkommen beschränkt, ist relativ teuer und ist starken Preisschwankungen unterworfen. Dementsprechend wurde kürzlich eine Anwendung eines Induktionsmotors in Erwägung gezogen, jedoch ist für die gleiche Motorleistung ein übermäßiger Volumen- und Gewicht-Zuwachs des Motors erforderlich.
Derzeit wird ein Synchronmotor mit gewickeltem Rotor (WRSM = Wound Rotor Synchronous Motor) entwickelt, um einen Permanentmagnetsynchronmotor (PMSM) als einen Antriebsmotor zu ersetzen, welcher als eine Energiequelle eines umweltfreundlichen Fahrzeuges Verwendung findet. Bei Bilden eines Rotors in einem Elektromagnet durch Wickeln einer Spule in einem Rotor und in einem Stator und bei Anlegen eines Stromes ersetzt ein WRSM einen Permanentmagnet eines PMSM. Bei einem solchen WRSM ist der Rotor mit einem vorbestimmten Luftspalt innerhalb des Stators angeordnet. Bei Energiezufuhr zu einer Spule des Stators und des Rotors wird ein magnetisches Feld gebildet, wobei sich der Rotor durch eine dazwischen auftretende magnetische Wechselwirkung dreht. Im Gegensatz zu einem PMSM verbindet der WRSM eine Spulenwicklung mit einem Rotor, wenn sich der Rotor bei einer hohen Geschwindigkeit dreht (zum Beispiel bei einem normalen Elektrofahrzeug mit etwa 10000 U/min oder mehr), wobei durch die auftretende Zentrifugalkraft eine Rotorspule abgetrennt werden kann. Um ein solches Auftreten zu vermeiden, wird im Stand der Technik eine Spulenendabdeckung innerhalb entgegengesetzter Endabschnitte eines Rotors befestigt, wobei eine Rotorspule durch Vergießen eines Kunstharzes innerhalb der Spulenendabdeckung fixiert wird.
Weiterhin weist ein WRSM eine Struktur auf, bei welcher ein Rotor mit einem vorbestimmten Luftspalt innerhalb eines Stators angeordnet ist und durch Anlegen eines Stromes an eine Rotorspule über eine Kohlebürste und einen Schleifring einen Magnetfluss erzeugen kann. Dementsprechend tritt bei einem WRSM durch einen Widerstand einer Rotorspule ein Kupferverlust auf, wobei sich eine Leistung des Motors durch Aufheizen der Rotorspule verschlechtert.
Die in diesem Abschnitt offenbarte obige Information dient lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrundes der Erfindung und kann deshalb Information enthalten, welche nicht den Stand der Technik bildet, welcher einem hiesigen Fachmann bereits bekannt ist.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung stellt einen Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor bereit, und zwar zum Bewegen von Außenluft in eine axiale Richtung auf Grundlage einer offenen Struktur, welche nach einem nichtverformenden Verfahren hergestellt ist, bei welcher eine Spulenendabdeckung weggelassen werden kann, und zum wirksamen Kühlen bei auftretender Hitzeentwicklung in einer Rotorspule.
In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor umfassen: ein Rotorgehäuse, welches in rotierbarer Weise innerhalb eines Stators mit einem vorbestimmten Luftspalt dazwischen montiert ist, und mit einer Mehrzahl von Rotorzähnen, auf welche eine Rotorspule gewickelt sein kann; und Spulenkörper, welche an entgegengesetzten axialen Seiten (zum Beispiel beiden Seiten) des Rotorgehäuses angeordnet sind, welche die Rotorspule unterstützen und durch die Rotorspule am Rotorgehäuse fixiert sind.
Zusätzlich kann das Rotorgehäuse eine Mehrzahl von Luftbewegungsdurchgängen umfassen, welche in dem Rotorgehäuse ausgebildet sein können und in einer axialen Richtung darin zur Außenseite hin geöffnet sein können. Jeder Spulenkörper kann eine Mehrzahl von Verbindungsdurchgängen bilden, wobei jeder Verbindungsdurchgang mit einem entsprechenden Luftbewegungsdurchgang kommunizieren kann. Das Rotorgehäuse kann in einer offenen Struktur von einer nicht-verformenden Art durch die Spulenkörper ausgebildet sein. Jeder Luftbewegungsdurchgang kann zwischen benachbarten Rotorzähnen ausgebildet sein, auf welchen die Rotorspule in dem Rotorgehäuse gewickelt sein kann. Der Spulenkörper kann eine Mehrzahl von Spulenunterstützungsabschnitten umfassen, welche die Rotorzähne unterstützen und in radialer Weise die Mehrzahl von Verbindungsdurchgängen unterteilen können. Der Spulenkörper kann mit einem Keil gekoppelt sein, welcher die Rotorspule unterstützt, und zwar zwischen Rotorzähnen des Rotorgehäuses. Der Spulenkörper kann in integraler Weise mit einem Keil-Befestigungsabschnitt ausgebildet sein, welcher mit dem Keil gekoppelt ist.
Weiterhin kann der Spulenkörper einen ersten Unterstützungsring umfassen, welcher einen Außenumfang von entgegengesetzten axialen Seiten des Rotorgehäuses unterstützt; einen zweiten Unterstützungsring, welcher eine Drehwelle an einem zentralen Abschnitt des Rotorgehäuses lagert; und einen Spulenunterstützungsabschnitt, welcher in integraler Weise den ersten und den zweiten Unterstützungsring koppelt und der in radialer Weise die Mehrzahl von Verbindungsdurchgängen unterteilt und die Rotorspule unterstützt, wobei die Rotorspule zwischen den Rotorzähnen gewickelt ist. Das Rotorgehäuse kann einen Keil umfassen, welcher zwischen den Rotorzähnen angebracht ist und die Rotorspule unterstützt.
Ein Keil-Befestigungsabschnitt, welcher mit dem Keil gekoppelt ist, kann auf integrale Art und Weise bei einer Unterstützungsoberfläche des ersten Unterstützungsrings ausgebildet sein. Der Spulenunterstützungsabschnitt kann eine erste Spulenunterstützung umfassen, welche in integraler Art und Weise mit dem ersten und dem zweiten Unterstützungsring gekoppelt ist, und die Rotorspule entlang einer zentralen Richtung des Rotorgehäuses unterstützt; und eine zweite Spulenunterstützung, welche integral mit dem ersten Unterstützungsring und der ersten Spulenunterstützung gekoppelt ist und die Rotorspule entlang einer Außenumfangrichtung der Rotorzähne unterstützt. Das Rotorgehäuse kann unter Verwendung eines Befestigungsrings an einer Drehwelle fixiert werden, welche an dem zentralen Abschnitt des Rotorgehäuses durch einen Befestigungsring angeordnet ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch Bilden des Verbindungsdurchganges, welcher mit dem Luftbewegungsdurchgang des Rotorgehäuses gekoppelt ist, in dem Spulenkörper auf gegenüberliegenden Seiten des Rotorgehäuses Außenluft in eine axiale Richtung des Rotorgehäuses bewegt werden, welches in einer offenen Struktur nach einem nicht-verformenden Verfahren hergestellt ist, wobei in der Rotorspule sich entwickelnde Hitze auf wirksame Art und Weise abgeleitet werden kann. Deshalb kann nach einer beispielhaften Ausführungsform ein Kupferverlust aufgrund eines Widerstands der Rotorspule reduziert werden, eine Leistung bzw. Wirksamkeit eines Antriebsmotors gesteigert werden, ein Energieverbrauch eines umweltfreundlichen Fahrzeuges gesenkt werden und die Lebensdauer des Antriebsmotors verbessert werden.
Weiterhin kann nach einer beispielhaften Ausführungsform die Rotorspule unter Verwendung von Außenluft in einer offenen Struktur nach einem nicht-verformenden Verfahren gekühlt werden, wobei eine Spulenendabdeckung sowie ein innerhalb der Spulenendabdeckung vergossenes Kunstharz weggelassen werden können, und Herstellungskosten können durch das Weglassen der Spulenendabdeckung und des Gießharzes gesenkt werden. Zusätzlich kann eine Kühlleistung des Rotors weiter gesteigert werden, und zwar durch direktes Kühlen der Rotorspule mit Außenluft.
Somit kann nach einer beispielhaften Ausführungsform, da der Keil-Befestigungsabschnitt integral in dem Spulenkörper ausgebildet sein kann, ein separates Keilstück zum Befestigen des Keils in einer axialen Richtung des Rotorgehäuses weggelassen werden. Dementsprechend kann nach einer beispielhaften Ausführungsform die Anzahl an Komponenten eines vollständigen Antriebsmotors reduziert werden, wobei somit die Kosten zur Herstellung des Antriebsmotors gesenkt werden können. Weiterhin kann nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, während die Spulenkörper mit Endabschnitten auf gegenüberliegenden Seiten des Rotorgehäuses gekoppelt sind, der Keil-Befestigungsabschnitt mit dem Keil gekoppelt werden, wobei somit ein Montagevorgang für den gesamten Antriebsmotor vereinfacht werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Während die Zeichnungen in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen, welche als solche gegenwärtig betrachtet werden, beschrieben werden, wird davon ausgegangen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Zeichnungen beschränkt ist.
1 ist eine perspektivische Zusammenbau-Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform, welche einen Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine detaillierte Explosionsansicht einer beispielhaften Ausführungsform, welche einen Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist eine Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform, welche ein Rotorgehäuse in Verbindung mit einem Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform, welche einen Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform, welche eine beispielhafte Änderung eines Spulenkörpers zeigt, und zwar in Verbindung mit einem Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
6 ist eine Teil-Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform, welche eine beispielhafte Änderung eines Spulenkörpers zeigt, und zwar in Verbindung mit einem Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen eingehender beschrieben, in welchen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Der Fachmann wird erkennen, dass die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Arten modifiziert werden können, ohne dabei vom Grundgedanken bzw. Umfang der vorliegenden Erfindung abzukehren.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck des Beschreibens bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein, eine, eines“ sowie „der, die das“ auch die Pluralformen mit umfassen, es sei denn, dass sich aus dem Zusammenhang eindeutig etwas anderes ergibt. Es wird weiterhin davon ausgegangen, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“ bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein von aufgeführten Merkmalen, ganzzahligen Vielfachen, Schritten, Betriebszuständen, Elementen und/oder Komponenten beschreiben, jedoch nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren weiteren Merkmalen, ganzzahligen Vielfachen, Schritten, Betriebszuständen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen von einem oder mehreren der im Zusammenhang stehenden aufgeführten Gegenstände. Beispielsweise sind zur klareren Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht dazugehörige Teile nicht dargestellt, und die Dicken von Schichten und Bereichen sind für bessere Klarheit übertrieben dargestellt. Weiterhin, wenn eine Schicht als „auf“ einer anderen Schicht oder einem Substrat angeordnet beschrieben ist, kann die Schicht direkt auf einer anderen Schicht oder einem Substrat angeordnet sein, oder eine dritte Schicht kann dazwischen angeordnet sein.
Wie hierin verwendet, wird der Begriff „etwa“ als innerhalb eines Bereiches von normaler Abweichung im Stand der Technik verstanden, beispielsweise innerhalb von zwei Standardabweichungen vom Mittel, es sei denn, dass dies ausdrücklich anders aufgeführt ist oder aus dem Zusammenhang ersichtlich ist. „Etwa“ kann als innerhalb von 10 %, 9 %, 8 %, 7 %, 6 %, 5 %, 4 %, 3 %, 2 %, 1 %, 0,5 %, 0,1 %, 0,05 % oder 0,01 % des aufgeführten Wertes liegend entsprechen. Alle hierin bereitgestellten numerischen Werte sind mit dem Ausdruck „etwa“ versehen, es denn, dass dies in sonstiger Weise eindeutig aus dem Zusammenhang hervorgeht.
Es wird davon ausgegangen, dass der Ausdruck „Fahrzeug“ bzw. „zu einem Fahrzeug gehörig“ oder ein weiterer ähnlicher Ausdruck, wie hierin verwendet, Motorfahrzeuge im Allgemeinen umfassen, wie zum Beispiel Passagierfahrzeuge, einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl an Booten, Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Verbrennungsmotorfahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elekrofahrzeuge, mit Wasserstoff betriebene Fahrzeuge und mit anderen alternativen Kraftstoffen betriebene Fahrzeuge umfasst (zum Beispiel Kraftstoffe, welche nicht aus Erdöl gewonnen werden).
1 ist eine perspektivische Zusammenbauansicht einer beispielhaften Ausführungsform, welche einen Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist eine detaillierte Explosionsansicht einer beispielhaften Ausführungsform, welche einen Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Mit Bezug auf 1 und 2 kann eine beispielhafte Ausführungsform auf einen Antriebsmotor mit gewickeltem Rotor angewendet werden, wobei der Antriebsmotor mit gewickeltem Rotor für eine elektrisch betriebene Antriebsvorrichtung verwendbar ist, welche in einem umweltfreundlichen Fahrzeug ein Antriebsdrehmoment durch elektrische Energie liefern kann.
Beispielsweise kann der WRSM einen Stator (nicht dargestellt) umfassen, in welchem eine Statorspule (nicht dargestellt) gewickelt sein kann, und einen Rotor 100 in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in welchem eine Rotorspule 1 gewickelt und welche im Stator angeordnet ist. Nach der obigen Beschreibung kann innerhalb des Rotors 100 eine Drehwelle 3 mit der zentralen Seite davon gekoppelt sein, wobei eine Außenfläche des Rotors 100 innerhalb des Stators mit einem vorbestimmten Luftspalt von einer Innendurchmesserfläche des Stators angeordnet sein kann.
Deshalb kann der WRSM den Rotor 100 in einem Elektromagneten bilden, wenn ein Strom angelegt ist, und zwar durch Wickeln der Rotorspule 1 in dem Rotor 100 als auch in dem Stator, und er kann dazu ausgebildet sein, um ein Antriebsdrehmoment durch elektromagnetische Anziehung und Abstoßung zwischen einem Elektromagnet des Rotors 100 und einem Elektromagnet des Stators zu erzeugen. Der Rotor 100 des Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor kann eine offene Struktur aufweisen, welche nach einem nichtverformenden Verfahren hergestellt worden ist, bei welchem eine Spulenendabdeckung weggelassen werden kann, wobei der Motor eine Struktur aufweisen kann, welche Außenluft in einer axialen Richtung transportieren kann, und zwar für eine wirksame Kühlung bei innerhalb der Rotorspule 1 auftretender Hitzeentwicklung. Dementsprechend kann der Rotor 1 des Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor ein Rotorgehäuse 10 und einen Spulenkörper 50 umfassen.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Rotorgehäuse 10 in rotierbarer Weise mit einem vorbestimmten Luftspalt innerhalb des Stators (nicht dargestellt) eingebaut sein. Die Drehwelle 3 kann an einem zentralen Abschnitt des Rotorgehäuses 10 gekoppelt sein, wie oben erwähnt worden ist. Zusätzlich kann das Rotorgehäuse 10 unter Verwendung eines Befestigungsringes an der Drehwelle 3 befestigt sein, welcher am zentralen Abschnitt des Rotorgehäuses 10 in einer axialen Richtung (Bezugszeichen 5, 4 im Folgenden) angeordnet ist. Der Befestigungsring 5 kann als ein Befestigungsring mit einer axialen Befestigungsstruktur ausgebildet sein, wie sie allgemein im Stand der Technik bekannt ist, weshalb an dieser Stelle die detaillierte Beschreibung dazu weggelassen wird.
Das Rotorgehäuse 10 kann eine Mehrzahl an Rotorzähnen 11 umfassen, um welche die Rotorspule 1 gewickelt sein kann. Die Rotorzähne 11 können in einer axialen Richtung ausgebildet sein und können getrennt voneinander um einen vorbestimmten Spalt in einer Umfangsrichtung des Rotorgehäuses 10 (zum Beispiel einer Außenumfangsrichtung) angeordnet sein. Ein Schlitz 13 zum Wickeln der Rotorspule 1 in den Rotorzähnen 11 kann zwischen den Rotorzähnen 11 ausgebildet sein. Mit anderen Worten, die Rotorzähne 11 können separat voneinander um einen vorbestimmten Spalt in einer Umfangsrichtung des Rotorgehäuses 10 angeordnet sein, während sie zwischen den Schlitzen 13 angeordnet sind.
3 ist eine Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform, welche ein Rotorgehäuse in Verbindung mit einem Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Mit Bezug auf 3 kann bei dem Rotorgehäuse 10 in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in den Schlitzen 13 zwischen den Rotorzähnen 11 ein Keil 17 als eine Unterstützungsstruktur zum Unterstützen der in den Rotorzähnen 11 gewickelten Rotorspule 1 befestigt werden. Insbesondere kann, wenn sich das Rotorgehäuse 10 bei einer im Wesentlichen hohen Geschwindigkeit dreht, der Keil 17 als eine Isolierung zwischen der in den Rotorzähnen 11 gewickelten Rotorspule 1 dienen, während der Keil eine in der Rotorspule 1 wirkende Zentrifugalkraft abfängt. Der Keil 17 kann in einer axialen Richtung innerhalb des Schlitzes 13 zwischen den Rotorzähnen 11 eingebaut sein. Weiterhin kann der Keil 17 in einer axialen Richtung im Schlitz 13 zwischen den Rotorzähnen 11 eingefügt sein, und kann in gleitender Weise mit den Rotorzähnen 11 gekoppelt sein. Der Keil 17 kann zur Bereitstellung einer Isolierung zwischen der in den Rotorzähnen 11 gewickelten Rotorspule 1 aus einem Isoliermaterial hergestellt sein. Weiterhin kann der Keil 17 eine Oberfläche aufweisen, welche die Rotorspule 1 in dem Schlitz 13 zwischen den Rotorzähnen 11 unterstützt und einen vorbestimmten Abstand (zum Beispiel einen Hohlraum) in einer axialen Richtung zur Innenseite hin bildet. Eine separate Keilplatte 19 zur Befestigung des Keils 17 in einer axialen Richtung kann an gegenüberliegenden Endseiten des Rotorgehäuses 10 installiert sein. Die Keilplatte 19 kann die Rotorzähne 11 an gegenüberliegenden Endseiten des Rotorgehäuses 10 unterstützen, und kann in eingefügter Weise mit gegenüberliegenden Endabschnitten des Keils 17 gekoppelt sein.
Bezugszeichen 80 zeigt in der Zeichnung eine Rotoraußenabdeckung, welche die Außenumfangsseite des Rotorgehäuses 10 umgibt. In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Rotorgehäuse 10 in einer offenen Struktur nach einem nicht-verformenden Verfahren durch die weiter unten beschriebenen Spulenkörper 50 gebildet werden, wobei eine Spulenendabdeckung weggelassen werden kann. Wie in 4 dargestellt ist, kann das Rotorgehäuse 10 eine Mehrzahl von Luftbewegungsdurchgängen 31 zum Transportieren von Außenluft in einer axialen Richtung zum Inneren hin umfassen. Wie in 3 und 4 dargestellt ist, kann der Luftbewegungsdurchgang 31 zur Außenseite hin in einer axialen Richtung des Rotorgehäuses 10 geöffnet sein (zum Beispiel mit der Außenseite gekoppelt), und kann zwischen den Rotorzähnen 11 ausgebildet sein, in welchen die Rotorspule 1 innerhalb des Rotorgehäuses 10 gewickelt sein kann. Beispielsweise kann der Luftbewegungsdurchgang 31 in einem Innenraum des Keils 17 ausgebildet sein, welcher im Schlitz 13 zwischen den Rotorzähnen 11 eingebaut sein kann. Mit anderen Worten, das Rotorgehäuse 10 kann Außenluft entlang eines Innenraums des Keils 17 durch den Luftbewegungsdurchgang 31 hindurchbewegen.
Mit Bezug auf 1 und 2 kann der Spulenkörper 50 in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die innerhalb der Rotorzähne 11 gewickelte Rotorspule 1 unterstützen. Der Spulenkörper 50 kann verhindern, dass die Rotorspule 1 durch eine Zentrifugalkraft bei Rotation des Rotorgehäuses 10 bei einer im Wesentlichen hohen Geschwindigkeit (zum Beispiel bei einem normalen Elektrofahrzeug etwa 10000 U/min oder mehr) von den Rotorzähnen 11 getrennt wird. Hierbei kann der aus einem isolierenden Material hergestellte Spulenkörper 50 am Rotorgehäuse 10 befestigt sein, kann an jeder der gegenüberliegenden Seiten entlang einer axialen Richtung des Rotorgehäuses angeordnet sein und kann die Rotorspule 1 unterstützen.
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, um Außenluft zu dem Luftbewegungsdurchgang 31 (siehe 4) des Rotorgehäuses 10 zu bewegen, jeder der Spulenkörper 50 eine Mehrzahl von Verbindungsdurchgängen 51 bilden, wobei jeder der Verbindungsdurchgänge 51 in Kommunikation mit einem entsprechenden Luftbewegungsdurchgang 31 ist. Beispielsweise kann der Spulenkörper 50 mit einem ersten Abschnitt ausgebildet sein, welcher die Endabschnitte von gegenüberliegenden Seiten des Rotorgehäuses 10 unterstützt, und mit einem zweiten Abschnitt, welcher die Drehwelle 3 lagern kann, wobei in dem zweiten Abschnitt eine Axialbohrung 53 ausgebildet sein kann, mit welcher die Drehwelle 3 gekoppelt sein kann. Die Mehrzahl an Verbindungsdurchgängen 51 kann zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ausgebildet sein.
Insbesondere kann der Spulenkörper 50 einen ersten Unterstützungsring 61 als einen ersten Abschnitt umfassen, welcher Endabschnitte von gegenüberliegenden Seiten des Rotorgehäuses 10 unterstützen kann, und einen zweiten Unterstützungsring 62 als einen zweiten Abschnitt, welcher die Drehwelle 3 unterstützen bzw. lagern kann. Der erste Unterstützungsring 61 kann eine im Wesentlichen kreisförmige Gestalt aufweisen, und kann einen Außenumfang eines Endabschnitts von gegenüberliegenden axialen Seiten des Rotorgehäuses 10 unterstützen. Der zweite Unterstützungsring 62 kann die Axialbohrung 53 bilden und kann die Drehwelle 3 an einem zentralen Abschnitt des Rotorgehäuses 10 lagern. Der Spulenkörper 50 kann in integraler Weise den ersten und zweiten Unterstützungsring 61 und 62 koppeln und in radialer Weise die Mehrzahl an Verbindungsdurchgängen 51 unterteilen. Der Spulenkörper 50 kann eine Mehrzahl von Spulenunterstützungsabschnitten 63 zur Unterstützung der zwischen den Rotorzähnen 11 gewickelten Rotorspule 1 des Rotorgehäuses 10 umfassen.
Die Spulenunterstützungsabschnitte 63 können die Rotorzähne 11 an gegenüberliegenden Seiten einer axialen Richtung der Rotorzähne 11 unterstützen, wobei die Rotorspule 1 innerhalb der Rotorzähne 11 gewickelt sein kann. Die Spulenunterstützungsabschnitte 63 können in integraler Weise mit den ersten und zweiten Unterstützungsringen 61 und 62 gekoppelt sein. Die Spulenunterstützungsabschnitte 63 können in radialer Weise von einem Mittelpunkt des zweiten Unterstützungsringes 62 angeordnet sein, um den Rotorzähnen 11 zu entsprechen. Die Spulenunterstützungsabschnitte 63 können erste und zweite Spulenunterstützungen 71 und 72 umfassen. Die erste Spulenunterstützung 71 kann in integraler Weise mit den ersten und zweiten Unterstützungsringen 61 und 62 gekoppelt sein. Die erste Spulenunterstützung 71 kann in zweidimensionaler Weise die Rotorspule 1 entsprechend einer mittigen Richtung des Rotorgehäuses 10 an gegenüberliegenden Seiten einer axialen Richtung der Rotorzähne 11 unterstützen. Weiterhin kann die zweite Spulenunterstützung 72 in integraler Weise mit dem ersten Unterstützungsring 61 und der ersten Spulenunterstützung 71 gekoppelt sein. Die zweite Spulenunterstützung 72 kann derart ausgebildet sein, um von einem Ende der ersten Spulenunterstützung 71 hin zu der axialen Richtung hervorzustehen, und zwar angrenzend an den ersten Unterstützungsring 61, welcher einem Außenumfang der Rotorzähne 11 entspricht. Die zweite Spulenunterstützung 72 kann die Rotorspule 1 entlang einer Außenumfangsrichtung der Rotorzähne 11 unterstützen.
Im Folgenden wird ein Betrieb des Rotors 100 eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform in der obigen Anordnung beschrieben. Zunächst kann bei einer beispielhaften Ausführungsform bei Anlegen eines Stromes an eine Statorspule des Stators und die Rotorspule 1 des Rotorgehäuses 10 das Rotorgehäuse 10 aufgrund einer zwischen dem Stator und dem Rotorgehäuse 10 auftretenden magnetischen Wechselwirkung rotieren. Ein Kupferverlust kann beispielsweise durch einen Widerstand der Rotorspule 1 auftreten, wodurch Hitze in der Rotorspule 1 entsteht. Bei einem solchen Vorgang kann sich das Rotorgehäuse 10 drehen, wobei sich der Spulenkörper 15, welcher an gegenüberliegenden Seiten einer axialen Richtung des Rotorgehäuses 10 angeordnet ist, ebenfalls drehen kann.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann innerhalb des Rotorgehäuses 10 der Luftbewegungsdurchgang 31 in einer axialen Richtung ausgebildet sein, und da eine Mehrzahl von Verbindungsdurchgängen 51, welche mit dem Luftbewegungsdurchgang 31 gekoppelt sind, innerhalb des Spulenkörpers 50 ausgebildet werden kann, kann Außenluft in eine axiale Richtung des Rotorgehäuses 10 durch den Luftbewegungsdurchgang 31 und den Verbindungsdurchgang 51 transportiert werden. Beispielsweise kann Außenluft als Kühlluft in den Luftbewegungsdurchgang 31 des Rotorgehäuses 10 (zum Beispiel auf einer ersten Seite) durch den Verbindungsdurchgang 51 des Spulenkörpers 50 eingebracht werden, welcher auf einer Seite des Rotorgehäuses 10 angeordnet ist, und kann dann durch den Luftbewegungsdurchgang 31 transportiert werden. Weiterhin kann die Außenluft durch den Verbindungsdurchgang 51 des Spulenkörpers 50 ausgestoßen werden, welcher auf der gegenüberliegenden Seite des Rotorgehäuses 10 angeordnet ist.
Mit anderen Worten, Außenluft kann in den Luftbewegungsdurchgang 31 des Rotorgehäuses 10 durch den Verbindungsdurchgang 51 des Spulenkörpers 50 eingebracht werden, welcher auf gegenüberliegenden Seiten des Rotorgehäuses 10 angeordnet ist, und kann in entgegengesetzte Richtungen in einer axialen Richtung durch den Luftbewegungsdurchgang 31 transportiert werden. Somit kann in einer beispielhaften Ausführungsform, durch Transportieren von Außenluft zu dem Luftbewegungsdurchgang 31 des Rotorgehäuses 10 durch den Verbindungsdurchgang 51 des Spulenkörpers 50, in der Rotorspule 1 entstandene Hitze nach außen abgeleitet werden, wobei die Rotorspule 1 auf schnelle Art und Weise gekühlt werden kann.
Wie oben beschrieben worden ist, und zwar in Übereinstimmung mit dem Rotor 100 des Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor nach einer beispielhaften Ausführungsform, kann durch Bilden des Verbindungsdurchgangs 51, welcher mit dem Luftbewegungsdurchgang 31 des Rotorgehäuses 10 gekoppelt ist, innerhalb des Spulenkörpers auf gegenüberliegenden Seiten des Rotorgehäuses 10 Außenluft in einer axialen Richtung des Rotorgehäuses 10 transportiert werden, welcher nach einem nicht-verformenden Verfahren als eine offene Struktur ausgebildet ist, wobei innerhalb der Rotorspule 1 entstandene Hitze auf wirksame Weise abgeleitet werden kann.
Somit kann nach einer beispielhaften Ausführungsform ein Kupferverlust durch einen Widerstand der Rotorspule 1 reduziert werden, wobei somit eine Wirksamkeit eines Antriebsmotors erhöht werden kann, ein Energieverbrauch eines umweltfreundlichen Fahrzeuges verbessert werden kann und eine Lebensdauer des Antriebsmotors gesteigert werden kann.
Weiterhin kann nach einer beispielhaften Ausführungsform die Rotorspule 1 mit Außenluft in einer offenen Struktur nach einem nicht-verformenden Verfahren gekühlt werden, wobei eine Spulenendabdeckung und ein Kunstharz, welches in der Spulenendabdeckung vergossen ist, weggelassen werden können, wobei Herstellungskosten gesenkt werden können und eine Kühlleistung des Rotors durch direkte Kühlung mit Außenluft für die Rotorspule 1 weiter gesteigert werden kann.
5 ist eine beispielhafte Ansicht, welche eine beispielhafte Änderung eines Spulenkörpers zeigt, welcher in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform an einem Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor angewendet worden ist, und 6 ist eine beispielhafte Teil-Querschnittsansicht, welche eine beispielhafte Änderung eines Spulenkörpers darstellt, welcher an einem Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform angewendet worden ist. Mit Bezug auf 5 und 6 kann eine beispielhafte Änderung eines Spulenkörpers 150 in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform eine separate Keilplatte zur Befestigung eines Keils 17 in einer axialen Richtung eines Rotorgehäuses 10 weggelassen werden und kann in integraler Weise einen Keilbefestigungsabschnitt 191 bilden, welcher mit dem Keil 17 gekoppelt ist.
Beispielsweise kann der Keilbefestigungsabschnitt 191 integral an einer Innenumfangsoberfläche des Spulenkörpers 150 ausgebildet sein (das heißt, an einer Unterstützungsfläche, welche einen Außenumfang eines Endabschnitts von gegenüberliegenden Seiten des Rotorgehäuses 10 unterstützt), um jedem der Schlitze 13 zwischen den Rotorzähnen 11 zu entsprechen. Insbesondere kann der Keilbefestigungsabschnitt 191 derart ausgebildet sein, um in integraler Weise an einer Unterstützungsfläche des ersten Unterstützungsrings 61 in dem Spulenkörper 150 hervorzustehen. Mit anderen Worten, bei Kopplung des Spulenkörpers 150 mit jedem der Endabschnitte der gegenüberliegenden Seiten des Rotorgehäuses 10 kann der Keilbefestigungsabschnitt 171 in gegenüberliegende Endabschnitte des Keils 17 zwischen den Rotorzähnen 11 eingefügt und damit gekoppelt werden. Deshalb kann nach einer beispielhaften Ausführungsform der Keilbefestigungsabschnitt 191 integral in der Spulenendabdeckung 150 ausgebildet sein, so dass eine separate Keilplatte zum Befestigen des Keils 17 in einer axialen Richtung des Rotorgehäuses 10 weggelassen werden kann.
Dementsprechend kann die Anzahl an Komponenten für einen vollständigen Antriebsmotor reduziert werden, und somit können Herstellungskosten für den Antriebsmotor gesenkt werden. Während weiterhin der Spulenkörper 150 an Endabschnitte von gegenüberliegenden Seiten des Rotorgehäuses 10 gekoppelt wird, kann der Keilbefestigungsabschnitt 191 mit dem Keil 17 gekoppelt werden, wobei somit ein Zusammenbauvorgang zum Vervollständigen eines Antriebsmotors vereinfacht werden kann. Die übrigen Konfigurationen und Funktionen des Spulenkörpers 150 gemäß der vorliegenden beispielhaften Änderung entsprechen denen der vorangegangenen beispielhaften Ausführungsformen, weshalb eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen wird.
Während diese Erfindung mit Hilfe dessen erörtert worden ist, was gegenwärtig als beispielhafte Ausführungsformen betrachtet wird, wird davon ausgegangen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken soll, welche im Grundgedanken und Umfang der beigefügten Ansprüche enthalten sind. Außerdem sollen alle diese Modifikationen und Änderungen im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.
Bezugszeichenliste

1: Rotorspule
3: Drehwelle
5: Befestigungsring
10: Rotorgehäuse
11: Rotorzähne
13: Schlitz
17: Keil
19: Keilplatte
31: Luftbewegungsdurchgang
50, 150: Spulenkörper
51: Verbindungsdurchgang
53: axiale Bohrung
61: erster Unterstützungsring
62: zweiter Unterstützungsring
63: Spulenunterstützungsabschnitt
71: erste Spulenunterstützung
72: zweite Spulenunterstützung
80: Rotoraußenabdeckung
191: Keilbefestigungsabschnitt

Claims

Rotor eines Antriebsmotors mit gewickeltem Rotor, umfassend: ein Rotorgehäuse, welches in rotierbarer Weise innerhalb eines Stators mit einem vorbestimmten Luftspalt dazwischen montiert ist und mit einer Mehrzahl von Rotorzähnen, auf welche eine Rotorspule gewickelt ist; und eine Mehrzahl von Spulenkörpern, welche auf gegenüberliegenden axialen Seiten des Rotorgehäuses angeordnet sind, um die Rotorspule zu unterstützen, und welche an dem Rotorgehäuse durch die Rotorspule angebracht sind, wobei das Rotorgehäuse eine Mehrzahl von Luftbewegungsdurchgängen umfasst, welche in dem Rotorgehäuse ausgebildet sind und in einer axialen Richtung darin zur Außenseite hin geöffnet sind, und wobei jeder Spulenkörper eine Mehrzahl von Verbindungsdurchgängen bildet, von denen jeder mit einem entsprechenden Luftbewegungsdurchgang kommuniziert.
Rotor nach Anspruch 1, wobei das Rotorgehäuse in einer offenen Struktur nach einer nicht-verformenden Herstellungsart durch die Spulenkörper gebildet ist.
Rotor nach Anspruch 1, wobei jeder Luftbewegungsdurchgang zwischen benachbarten Rotorzähnen ausgebildet ist, auf welchen die Rotorspule in dem Rotorgehäuse gewickelt ist.
Rotor nach Anspruch 1, wobei der Spulenkörper eine Mehrzahl von Spulenunterstützungsabschnitten umfasst, welche die Rotorzähne unterstützen und in radialer Weise die Mehrzahl an Verbindungsdurchgängen unterteilen.
Rotor nach Anspruch 1, wobei der Spulenkörper mit einem Keil gekoppelt ist, welcher die Rotorspule zwischen den Rotorzähnen des Rotorgehäuses unterstützt.
Rotor nach Anspruch 7, wobei der Spulenkörper integral mit einem Keil-Befestigungsabschnitt ausgebildet ist, welcher mit dem Keil gekoppelt ist.
Rotor nach Anspruch 1, wobei der Spulenkörper umfasst: einen ersten Unterstützungsring, welcher Außenumfänge von gegenüberliegenden axialen Seiten des Rotorgehäuses unterstützt; einen zweiten Unterstützungsring, welcher eine Drehwelle bei einem zentralen Abschnitt des Rotorgehäuses unterstützt; und einen Spulenunterstützungsabschnitt, welcher in integraler Weise die ersten und zweiten Unterstützungsringe verbindet und in radialer Weise die Mehrzahl von Verbindungsdurchgängen unterteilt und die Rotorspule unterstützt, welche auf den Rotorzähnen dazwischen gewickelt ist.
Rotor nach Anspruch 7, wobei das Rotorgehäuse umfasst: einen Keil, welcher zwischen den Rotorzähnen montiert ist und die Rotorspule unterstützt, und einen Keilbefestigungsabschnitt, welcher mit dem Keil gekoppelt ist, welcher in integraler Weise bei einer Unterstützungsoberfläche des ersten Unterstützungsrings ausgebildet ist.
Rotor nach Anspruch 7, wobei der Spulenunterstützungsabschnitt umfasst: eine erste Spulenunterstützung, welche in integraler Weise mit den ersten und zweiten Unterstützungsringen gekoppelt ist und die Rotorspule entlang einer zentralen Richtung des Rotorgehäuses unterstützt; und eine zweite Spulenunterstützung, welche in integraler Weise mit dem ersten Unterstützungsring und mit der ersten Spulenunterstützung gekoppelt ist und die Rotorspule entlang einer Außenumfangsrichtung der Rotorzähne unterstützt.
Rotor nach Anspruch 1, wobei das Rotorgehäuse unter Verwendung eines Befestigungsrings an einer Drehwelle am zentralen Abschnitt des Rotorgehäuses fixiert ist.