CN112771763A - 用于交通工具的电机的转子管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于交通工具的电机的转子管。转子管在此包括外管、第一和第二耦连部段以及第一和第二轮毂，第一和第二耦连部段相对于转子管的纵轴线在外管的相对的端部区域上与外管耦连，第一和第二轮毂相对于转子管的所述纵轴线在外管的相对的端部区域上与外管耦连。转子管还包括通风元件和内管，通风元件与外管耦连，内管相对于转子管的纵轴线布置在外管内部，使得外管包围内管。第一耦连部段、第二耦连部段、第一轮毂、第二轮毂、外管、通风元件和内管中的至少两个部件一体式借助铸造构成铸造部件。

Description

用于交通工具的电机的转子管

本发明涉及一种用于交通工具，尤其轨道交通工具的电机的转子管。此外，本发明还涉及一种带有转子管的电机以及带有这种电机的交通工具。

在具有所谓的直接驱动系统的轨道交通工具中，电机转子直接驱动轮组轴而没有传动装置。通常，这种转子管必须实现多种功能并由多个单独部件构建，所述单独部件在严格的公差内相应地相互协调。

本发明要解决的技术问题是实现一种用于交通工具的发动机或电机的转子管，它能有助于简化和低成本的制造以及实现电机可靠和安全的运行。

该技术问题通过独立权利要求的特征解决。有利的设计方案在从属权利要求中给出。

根据第一方面，一种用于交通工具的电机的转子管包括外管、第一和第二耦连部段以及第一和第二轮毂。耦连部段和轮毂相对于转子管的纵轴线在外管的相对的端部区域上与外管耦连。转子管还包括通风元件和内管，通风元件与外管耦连，内管相对于转子管的纵轴线布置在外管内部，使得外管包围内管。第一耦连部段、第二耦连部段、第一轮毂、第二轮毂、外管、通风元件和内管中的至少两个部件一体式借助铸造构成并且实现共同的铸造部件。

借助转子管的所述构造可以实现制造时的成本节约，此外可以有助于转子管和对应的电机的安全和可靠的功能。

至少两个，优选多于两个部件构造成共同的铸造部件，这些单个的部件以此集成在具有多种功能的唯一的构件中。因此相较于多件式的结构，所需的构件更少，并且转子管可以节省材料地制造，以便实现相应的重量优势。由于待制造的构件较少，所以转子管的装配可以更方面和更省时间地进行。因此可以进一步节约成本并且此外更容易满足对转子管的技术要求。

此外避免或减少了单个构件之间的分隔缝(或者说分界缝)，所述分隔缝都呈现为例如在配合和腐蚀方面潜在的问题位置。由于在一体式铸造件中集成多个部件，所以这种分隔缝被省掉并且可以有助于转子管的和配设这种转子管的电机的可靠运行和更长的使用寿命。此外，以此可以有助于更高的稳定性。

尤其这种转子管可用于轨道交通工具的电机，有助于电机的可靠和安全运行。例如，涉及带有自己的直接驱动系统的轨道交通工具，其中转子管直接通过联接器驱动轮组轴而不需要传动装置。在此由于转矩高而优选使用直接驱动的永久磁铁励磁激励的同步电机。在这种电机中，轮组轴延伸穿过机器并且转子管借助联接器与轮组轴耦连。

由于永久励磁激励的磁铁，所以这种电机通常封装地构造并且例如通过水套冷却。为了将热量从转子管排出，例如在机器内部还设置有封闭的空气冷却回路，其例如通过水套将热量输送到冷却水中。机器和内部冷却回路的这种结构需要转子管一定的结构，其设计成双层壁式并且同时满足多种功能。转矩借助转子管通过联接器传输到轮组轴上并且此外利用转子管的通风元件将空气在内部的冷却回路中循环。

内管防止转子管内部空间的污染并且将内部的冷却回路密封。相对于转子管的纵轴线，内管布置成比外管沿径向更靠近纵轴线。换句话说，内管和外管例如柱形地构造，使得内管的直径小于外管的直径。外管将轮毂与活动部件或者说有源部件连接并且构造用于容纳叠片组或转子管的位于内部的部件。

耦连部段分别实现转子管的可以与另外的部件，例如待安装的轴承耦连的部段。耦连部段呈现为转子管支承位置并构成用于安装轴承的耦连位置。因此耦连部段也可称为支承位置(或者说轴承位置)。第一耦连部段例如布置在驱动侧并且还用作用于联接器的连接位置，所述联接器例如与第一耦连部段用螺栓连接。此外，第一和/或第二耦连部段还可以设置用于安装另外的部件。尤其在对应的机器的可能的双侧受驱动的情况中，两个耦连部段都可以设置成耦连位置或者支承位置。

第一和第二轮毂例如设计成开口的或者设有凹部，使得空气可以在内管和外管之间行进通过内部冷却系统。通风元件用作风扇，该风扇使空气为了内部冷却系统而循环并且有助于可靠地排出热量。

在传统的转子管中，不同的部件被单独车削加工并随后被组装。此外，轮毂被压装到内管上并且此外转矩利用内管传输，使得其相应地设计成厚壁式的。外管还是套装在轮毂上并与其连接，以便构成双层壁式转子管。在此严格遵守单个构件的公差，以便满足转子管的技术要求和实现转子管的可靠运行。

借助所述的转子管简化了组装并且还放宽了公差条件，由于单个部件共同设计成铸造构件。这还实现了使用薄壁式内管作为简单的保护管，以便将转子管的内部空间向内封闭和密封。

根据转子管一种优选改进设计，第一轮毂、第二轮毂和外管一体式借助铸造构成并且实现所述铸造部件。按照特别优选的改进设计，此外甚至第一和第二耦连部段一体式借助铸造构成并且实现所述铸造部件。

此外甚至通风元件可以借助铸造构造在该一体式的铸造部件中。优选的是，通风元件集成在第二轮毂中，以实现转子管的节省空间和节省材料的结构。

第一支承位置或第一耦连部段例如借助第一轮毂与外管一体式构造并且在外管的端部区域中在外管的内侧与之相连。在外管的相对置的端部区域上连接，例如继续一体式构造有带有集成的通风元件的第二轮毂和随后的第二耦连部段。然后耦连部段和轮毂以及通风元件集成到外管中并且合并成一个构件。以这种方式产生紧凑的铸造构件，其实现转子管可靠和有利的运行。

按照转子管的一种改进设计，第一和第二轮毂布置在外管的面向内管的内侧上。按照转子管的另外的改进设计，第一耦连部段借助第一轮毂与外管的内侧耦连，第二耦连部段借助第二轮毂与外管的内侧耦连。

按照一种改进设计，转子管包括一个或多个定位元件，其构造用于将内管相对于纵轴线定位在相对于外管的预先规定的位置中。这种定位元件实现了安装辅助，以便例如预先规定用于内管在外管内部的位置的止挡或者设置相对于纵轴线的可靠的管定心。

按照转子管的一种改进设计，至少一个定位元件也同样一体式借助铸造构造，以便其一并实现铸造部件。

按照另一方面，一种电机包括前述转子管的设计方案，该转子管与电机耦连。该转子管尤其可以在直接驱动的永久磁铁励磁激励的同步电机中用于交通工具，尤其轨道交通工具的轮对轴的直接驱动。然而此外，这种转子管也可以用于机动车，尤其重型货车，其中，转子管在两个端部上可以分别具有耦连位置。轨道交通工具包括前述转子管的设计方案，所以在适用时，转子管的所述特性和特征也被公开用于轨道交通工具，反之亦然。

按照另一方面，一种交通工具包括至少一个前述的电机。在此，交通工具可以设计成轨道交通工具并且电机尤其可以驱动轮组轴。

本发明的实施例下面根据附图进一步阐述。其中：

图1示出轨道交通工具的示意图，

图2示出用于按照图1的轨道交通工具的电机的转子管的实施例，

图3示出与按照图1和图2的轨道交通工具的电机耦连的转子管的示意图。

相同结构和功能的元素在附图中都用相同的附图标记表示。

图1以示意性侧视图示出带有电机12的轨道交通工具10，电机12借助转子管1和联接器16与轮对轴14耦连(见图3)。机器12的转矩借助转子管1传输到轮对轴14上，此外空气在内部的冷却回路中循环。如下文参照图2所述，转子管1的结构实现制造时节约成本，同时也实现转子管1和对应的机器12的安全和可靠的功能性。

图2以立体视图示出转子管1的可行的设计方案。转子管1包括铸造部件3，铸造部件3柱形地包围内管4。铸造部件3一体式借助铸造构造并且具有外管35、第一和第二耦连部段31、32以及第一和第二轮毂33、34，第一和第二耦连部段相对于转子管1的纵轴线L在外管35的相对的端部区域上与外管35耦连，第一和第二轮毂相对于转子管1的所述纵轴线L在外管35的相对的端部区域上与外管35耦连。铸造部件3还包括通风元件36，通风元件36与外管35耦连并且设计成集成在第二轮毂34中。以此能实现转子管1的特别节省空间和节省材料的结构。此外，铸造部件3具有环形的定位元件37，定位元件37构造在外管35的内侧38上。

此外还存在两个另外的定位元件5，其与浇铸部件的定位元件37一样作为安装辅助实现内管4的固持和定位并且简化转子管1的安装。内管4相对于转子管1的纵轴线L布置在外管35内部，使外管35包围内管4。定位元件37优选具有多个指状元件，这些指状元件沿纵轴线L的方向径向向内延伸并且在转子管1的装配状态中接触内管4的面对外管35的外侧。

因此所示转子管1基本上由两个单独的构件构成，即铸造部件3和内管4。在转子管1的备选设计方案中也可以规定单个部件的集成的不同的分布。例如内管4在增强的设计中可以设计成与耦连部段31、32、轮毂33、34和通风元件36作为一个铸造的构件并且实现为共同的铸造部件，外管35套装到该铸造部件上。

第一和第二耦连部段31、32分别形成支承位置并且可以分别一体式借助铸造构造在外管35上或具有内管4的铸造部件上，或者可以设计成一个耦连部段31与外管35集成，另一个耦连部段32与内管4集成。

第一耦连部段31、第二耦连部段32、第一轮毂33、第二轮毂34、外管35、通风元件36和内管4中的至少两个部件一体式借助铸造构成铸造部件3，以实现转子管1紧凑和有利的结构。按照图2所示的实施例，在共同的铸造部件3中一体式构造七个功能构件：第一耦连部段31，其借助第一轮毂33与外管35的内侧38耦连；第二耦连部段32，其借助第二轮毂34与外管35的内侧38耦连；通风元件36，其构造成集成在第二轮毂36中；定位元件37，其构造在外管35的内侧38上。

备选的是，带有第一轮毂33的内管4和带有第二轮毂34和必要时带有通风元件36的外管35也可以分别构造成铸造部件，它们相互耦连实现转子管1的一种设计方案。外管35也可以作为轧制管提供或者借助离心铸造薄壁式构成。

内管4将转子管1的内部冷却回路密封并且防止内部空间的污染。借助所述结构，不需要将其他构件压装到内管4上，此外，通过耦连部段31、32进行到外管35上的力流和转矩传输。因此，内管4例如可以由具有相对较低壁厚的若干毫米的不锈钢构造。相较于传统的转子管，所述转子管1的内管4可以构造为明显壁厚更薄，优选通过金属压制或滚压构造，以便有助于节省材料、重量和成本。备选的是，内管4也可以由玻璃纤维增强的塑料制造并且设计成重量特别轻。

内管4形成区段，在转子管1的装配状态下该区段连接在整个内管上，由于铸造技术和车削技术的原因，该整个内管在第一轮毂33和第二轮毂34之间的区域内中断，以便此外能够在铸造之后对外管35的内侧38进行后处理。为了在车削后封闭这种中断的开口，内管4例如作为一种由板制成的保护管安装在转子管1中并且与对应机器的整个内管耦连。因此，内管4呈现为一件式的保护管，其相对于对应的机器在装配状态下又封闭中断的整个内管。

支承位置或耦连部段31、32用于容纳相应的轴承并且用于以螺栓连接或安装机器12的联接器16。轮毂33、34具有凹部，所述凹部用作空气孔并且与通风元件36一起实现预先规定的冷却空气流。通风元件36例如具有多个空气通道，多个空气通道倾斜地以预先规定的斜度延伸穿过第二轮毂34。

至少两个，或者如图所示七个构件构造成共同的铸造部件3，这些单个的构件以此集成在具有多种功能的唯一的构件中。因此相较于多件式的结构，所需的构件更少，并且转子管1可以节省材料地制造，以便实现相应的重量优势。由于待制造的构件较少，所以转子管1的装配可以更方面和更省时间地进行。因此可以进一步节约成本并且此外更容易满足对转子管的技术要求。

此外避免或减少了单个构件之间的分隔缝(或者说分界缝)，所述分隔缝都呈现为例如在配合和腐蚀方面潜在的问题位置。由于在一体式铸造件中集成多个部件，所以这种分隔缝被省掉并且可以有助于转子管1的和配设这种转子管1的机器12的可靠运行和更长的使用寿命。此外，转子管1的所述设计有助于更高稳定性并且以此有助于安全和可靠的运行。

图3示意性地示出轨道交通工具10的电机12中安装状态中的转子管1。转子管1包围轮组轴14并且借助联接器16与其耦连。

附图标记列表：

1 转子管

10 交通工具

12 交通工具的电机

14 交通工具的轮组轴

16 交通工具的联接器

3 铸造部件

31 铸造部件的第一耦连部段

32 铸造部件的第二耦连部段

33 铸造部件的第一轮毂

34 铸造部件的第二轮毂

35 铸造部件的外管

36 铸造部件的通风元件

37 铸造部件的定位元件

4 内管

5 定位元件

L 纵轴线

Claims (13)

1.一种用于交通工具(10)的电机(12)的转子管(1)，其包括：

-外管(35)，

-第一耦连部段(31)和第二耦连部段(32)，第一耦连部段(31)和第二耦连部段(32)相对于所述转子管(1)的纵轴线(L)在所述外管(35)的相对的端部区域上与所述外管(35)耦连，

-第一轮毂(33)和第二轮毂(34)，第一轮毂(33)和第二轮毂(34)相对于所述转子管(1)的所述纵轴线(L)在所述外管(35)的相对的端部区域上与所述外管(35)耦连，

-通风元件(36)，其与所述外管(35)耦连，

-内管(4)，所述内管相对于所述转子管(1)的所述纵轴线(L)布置在所述外管(35)内部，使所述外管(35)包围所述内管(4)，其中，

-第一耦连部段(31)、第二耦连部段(32)、第一轮毂(33)、第二轮毂(34)、外管(35)、通风元件(36)和内管(4)中的至少两个部件一体式借助铸造构成铸造部件(3)。

2.按照权利要求1所述的转子管(1)，其中，所述第一轮毂(33)、所述第二轮毂(34)和所述外管(35)一体式借助铸造构成所述铸造部件(3)。

3.按照权利要求2所述的转子管(1)，其中，此外，所述第一耦连部段(31)和所述第二耦连部段(32)一体式借助铸造构成所述铸造部件(3)。

4.按照权利要求2或3所述的转子管(1)，其中，此外，所述通风元件(36)一体式借助铸造构成所述铸造部件(3)。

5.按照上述权利要求之一所述的转子管(1)，其中，所述通风元件(36)集成在第二轮毂(34)中。

6.按照上述权利要求之一所述的转子管(1)，其中，所述第一轮毂(33)和所述第二轮毂(34)布置在所述外管(35)的面向所述内管(37)的内侧(38)上。

7.按照权利要求6所述的转子管(1)，其中，所述第一耦连部段(31)借助所述第一轮毂(31)与所述外管(35)的所述内侧(38)耦连，所述第二耦连部段(32)借助所述第二轮毂(34)与所述外管(35)的所述内侧(38)耦连。

8.按照上述权利要求之一所述的转子管(1)，其中，此外，所述转子管(1)包括一个或多个定位元件(37、5)，定位元件构造用于将所述内管(4)相对于所述纵轴线(L)定位在相对于所述外管(35)的预先规定的位置中。

9.按照权利要求8所述的转子管(1)，其中，所述定位元件(37)一体式借助铸造构成所述铸造部件(3)。

10.一种用于交通工具(10)的电机(12)，其包括按照权利要求1至9之一所述的转子管(1)。

11.按照权利要求10所述的电机(12)，其设计为用于交通工具，尤其轨道交通工具的轮组轴的直接驱动的永久磁铁励磁激励的同步电机。

12.一种交通工具(10)，其包括至少一个权利要求10或11所述的电机(12)。

13.按照权利要求12所述的交通工具(10)，其设计为轨道交通工具。

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