车用电机器的平衡圈制造技术

本发明专利技术涉及一种车用电机器的平衡圈。具体地，提供使用在车辆中的电机器，其中所述电机器具有壳体。电机器包括联接到壳体的定子组件，以及布置于定子组件中并配置成用于相对定子组件旋转的转子组件。平衡圈联接到转子组件的端部并配置成用于与其一起旋转。平衡圈包括具有第一平坦表面的环形基层，和具有第二平坦表面的环形磁屏蔽层，所述第二平坦表面包覆到所述第一平坦表面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及一种车用电机器，且更进一步地涉及一种车用电机器的平衡圈以 及制造该平衡圈的方法。
技术介绍
近年来，技术进步导致了车辆设计的巨大变化。这些变化之一涉及车辆中尤其是 可替代燃料车辆中的各种电气系统的复杂性以及动力使用。例如，有时除了例如内燃发动 机的其他动力源之外，例如混合动力车辆的可替代燃料车辆经常使用例如电池、超级电容 和燃料电池的电化学功率源，从而为驱动车轮的电力牵引机器(包括电动机和马达/发电 机)提供功率。这样的电机器通常包括在固定定子内的轴上轴向旋转的转子组件。因为牵引电 机器的转子组件可以每分钟数千转(rpm)的速度旋转，这些组件平衡中的轻微异常将导致 不希望的振动、轴承和轴的过早磨损以及缩短机器寿命。为了补偿这种缺陷并维持高速下 的平衡，具有不对称的重量分布的环形金属平衡圈通常被安装到与轴同心的转子的一端或 两端。所述圈必须被机加工成用于在沿其周缘上在特定点去除重量，所述圈定制成用于具 体转子的不平衡并且补偿该不平衡。理想地，平衡圈的特征在于高机械强度以耐受在以高 rpm旋转时所产生的力，以及低磁导率(μ)以容纳转子组件内的磁通量从而提高总体机器 效率。由例如不锈钢的金属制造为单一结构形式的平衡圈提供了这两个特征，但是过于昂 贵。例如铝的的材料相对便宜并能提供高的磁屏蔽，但是在很多应用中不具有足够的机械 强度。其他便宜的材料例如碳钢提供高的机械强度但是提供很少或不提供磁屏蔽。由两种不同粉末状金属构成的制造为双层结构的复合平衡圈被用作一种结合了 高磁屏蔽和高机械强度的方式。例如，具有低μ的第一粉末状金属(例如不锈钢)层可与 具有低成本和高强度的第二粉末状金属(例如碳钢)层结合。这两层然后被一起烧结以形 成用于具体转子而被机加工的平衡圈。然而，粉末形态的金属比其他例如轧制板这样的更 常见形态的金属显著地更昂贵。此外，烧结后的不锈钢在机加工过程中趋于加工硬化，从而 使其成为特别难加工的材料。另外，烧结后的平衡圈在这种机加工过程中易于开裂。这种 开裂在制造过程中可能难以识别，并且因此会导致在高速加载时所述圈的故障。于是，希望提供一种用于车用电机器的利用便宜的初始材料的具有低磁导率和高 机械强度的平衡圈而。进一步地，还希望这种平衡圈更易于机加工且更不易于形成开裂。更 进一步地，本专利技术的其他希望的特征和特性结合附图和前述
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技术介绍
，将通过随 后的详细描述和随附权利要求变得明显。
技术实现思路
根据实施例，仅作为例子，提 供一种使用在车辆中的电机器，其中电机器具有壳 体。电机器包括联接到壳体的定子组件，以及布置于定子组件内并构造成用于相对其旋转 的转子组件。平衡圈联接到转子组件的端部并配置成与其一起旋转。平衡圈包括具有第一平坦表面的环形基层，以及具有第二平坦表面的环形磁屏蔽层，其中第二平坦表面包覆第 一平坦表面。提供用于制造车用电机器的平衡圈的方法。根据本专利技术的示范性实施例，一种方 法包括以下步骤提供具有第一平坦表面的第一金属层、提供具有第二平坦表面的第二金 属层、以及将第二平坦表面包覆到第一平坦表面以形成复合结构。本专利技术提供一种使用在车辆中的电机器，所述电机器具有壳体，所述电机器包 括联接到所述壳体的定子组件；布置在所述定子组件内并构造成用于相对于所述定子组件旋转的转子组件；以及联接到所述转子组件的端部并构造成用于与其一起旋转的平衡圈，所述平衡圈包 括具有第一平坦表面的环形基层；以及具有第二平坦表面的环形磁屏蔽层，所述第二平坦表面包覆到所述第一平坦表 面。根据本专利技术的一个方面，所述环形磁屏蔽层进一步包括联接成邻近所述转子组件 的端部的第三平坦表面。根据本专利技术的另一个方面，所述环形磁屏蔽层包括从包括钛、铝、不锈钢、铜、镁、 铬、锌、锰、钼及其合金的组中所选择的材料。根据本专利技术的另一个方面，所述环形基层包括碳钢。根据本专利技术的另一个方面，所述环形磁屏蔽层具有从大约1倍到大约2倍于真空 磁导率的磁导率。根据本专利技术的另一个方面，所述环形磁屏蔽层具有从大约1倍到大约1. 2倍于真 空磁导率的磁导率。根据本专利技术的另一个方面，所述环形基层具有从大约Imm到大约20mm的厚度。根据本专利技术的另一个方面，所述环形磁屏蔽层具有从大约0. Imm到大约IOmm的厚度。本专利技术还提供一种平衡圈，包括包括高强度材料的第一环形层，所述第一环形层具有第一平坦表面；以及包括低磁导率材料的第二环形层，所述第二环形层具有包覆到所述第一平坦表面 的第二平坦表面。根据本专利技术的又一个方面，所述第二环形层具有选自从包括钛、铝、不锈钢、铜、 镁、铬、锌、锰、钼及其合金的组中的成分。根据本专利技术的又一个方面，所述第一环形层包括碳钢。根据本专利技术的又一个方面，所述第二环形层具有从大约1倍到大约2倍于真空磁 导率的磁导率。根据本专利技术的又一个方面，所述第二环形层具有从大约1倍到大约1. 2倍于真空 磁导率的磁导率。 本专利技术还提供一种用于制造车用电机器的平衡圈的方法，所述方法包括如下步 骤提供具有第一平坦表面的第一金属层；提供具有第二平坦表面的第二金属层；将所述第二平坦表面包覆到所述第一平坦表面以形成复合结构；以及移除所述复合结构的一部分以形成环形圈。根据本专利技术的再一个方面，提供第二金属层的所述步骤包括提供包括低磁导率材 料的第二金属层。根据本专利技术的再一个方面，提供包括低磁导率材料的第二金属层的所述步骤包括 提供包括具有磁导率为真空磁导率的大约1倍到大约2倍的材料的第二金属层。根据本专利技术的再一个方面，所述移除步骤包括通过冲压移除。根据本专利技术的再一个方面，提供包括具有低磁导率的材料的第二金属层的步骤包 括提供包括铝的第二金属层。根据本专利技术的再一个方面，所述方法进一步包括机加工所述环形圈以形成所述平 衡圈的步骤。根据本专利技术的再一个方面，所述车用电机器还包括具有端部的转子，并且所述方 法进一步包括将所述平衡圈安装在所述转子的所述端部的步骤。附图说明结合下列附图，通过参考详细描述和权利要求可得出对本专利技术的更完整的理解， 其中在所有附图中相同的附图标记表示类似的元件，其中图1是示例性车辆的示意图，示出了实施例集成有各种车辆子部件的方式；图2是示例性车用牵引电机器的示意图，其与图1所示的车辆一起使用，并具有根 据示例性实施例的集成的平衡圈；图3是图2所示平衡圈的立体图； 图4是图2和3中所示类型的示例性平衡圈的剖视示意图；以及图5-7是示出了根据示例性实施例使用覆层材料制造平衡圈的方法的示意图。具体实施例方式本文所述的本专利技术的各种实施例提供一种适于装配在车辆上的电机器的转子组 件的平衡圈，以及制造这种平衡圈的方法。所述电机器可包括发电机或电动机、或它们的复 合(马达/发电机)。平衡圈具有通过将磁屏蔽层的板或铸件包覆到金属基层的板或铸件 所制成的复合结构。磁屏蔽层有助于在操作过程中容纳转子组件内的磁通量，并且其特征 在于低磁导率。金属基层由相对便宜的材料制成以降低总成本，并提供适合承受由高转速 旋转所产生的力的高机械强度。板/铸件金属的包覆提供了与前述烧结的粉末状金属设计 相比更易于机加工并在机加工过程中更不易于开裂的平衡圈。板/铸件形式的金属也比相 同组分的粉末状金属明显地更便宜，从而降低了平衡圈的总成本。图1示出根据本专利技术的一个实施例的车辆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用在车辆中的电机器，所述电机器具有壳体，所述电机器包括：联接到所述壳体的定子组件；布置在所述定子组件内并构造成用于相对于所述定子组件旋转的转子组件；以及联接到所述转子组件的端部并构造成用于与其一起旋转的平衡圈，所述平衡圈包括：具有第一平坦表面的环形基层；以及具有第二平坦表面的环形磁屏蔽层，所述第二平坦表面包覆到所述第一平坦表面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RM利奇曼，M汤普森，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]