用于驱动马达的转子固定单元.pdf

本申请提供了一种用于驱动马达的转子固定单元，所述转子固定单元将转子芯固定至轴。具体地，多个键槽部分形成在轴的外周表面中，该多个键槽部分包括在轴的轴向方向上形成的第一键槽，以及在旋转方向上连接至第一键槽的第二键槽。另外，多个键突出部形成在转子芯的内周表面上，每个键突出部分别耦接至键槽部分的每一个，然后用于将轴和转子芯固定的固定构件插入第一键槽内以将键突出部固定在第二键槽中。

权利要求书1.  一种用于驱动马达的转子固定单元，所述转子固定单元将转子芯固 定至轴，所述转子固定单元包括： 多个键槽部分，形成在所述轴的外周表面中，其中，每个键槽 部分都包括在所述轴的轴向方向上形成的第一键槽，以及在所述轴 的旋转方向上连接至所述第一键槽的第二键槽； 多个键突出部，每个键突出部分别耦接至所述键槽部分中的一 个，其中，所述多个键突出部形成在所述转子芯的内周表面上，以 及 多个固定构件，所述固定构件通过被插入所述第一键槽内而将 所述轴和所述转子芯固定至彼此。 2.  根据权利要求1所述的转子固定单元，其中： 所述键槽部分在所述旋转方向上彼此以特定间隔隔开。 3.  根据权利要求1所述的转子固定单元，其中： 所述转子芯通过所述键突出部在所述轴向方向上插入所述第 一键槽内并且在所述旋转方向上插入所述第二键槽内。 4.  根据权利要求1所述的转子固定单元，其中： 每个键槽部分都具有将所述第一键槽与所述第二键槽连接的 衔接突起。 5.  根据权利要求4所述的转子固定单元，其中： 所述衔接突起形成为具有与每个键突出部的宽度相对应的宽 度，并且所述衔接突起防止每个键突出部在所述轴向方向上被拉出。 6.  根据权利要求5所述的转子固定单元，其中： 所述固定构件和所述第一键槽均具有与所述衔接突起的宽度 相对应的宽度。 7.  根据权利要求1所述的转子固定单元，其中： 所述轴具有的轴向长度长于所述转子芯的轴向长度。 8.  根据权利要求7所述的转子固定单元，其中： 所述第一键槽形成为具有与所述轴和所述转子芯之间的轴向 长度差相对应的长度。 9.  根据权利要求8所述的转子固定单元，其中： 所述键突出部形成为具有与所述转子芯的轴向长度相对应的 长度，并且 所述第二键槽形成为具有与每个键突出部的轴向长度相对应 的长度。 10.  根据权利要求7所述的转子固定单元，其中： 所述固定构件具有与所述轴的轴向长度相对应的长度。 11.  一种用于驱动马达的转子固定单元，所述转子固定单元将转子芯固 定至轴，其中 所述转子芯通过在轴向方向上和旋转方向上被插入所述轴的 一部分中而耦接至所述轴的外周表面，并且 所述轴和所述转子芯通过在所述轴向方向上和所述旋转方向 上被插入所述轴的部分中的键来固定。 12.  根据权利要求11所述的转子固定单元，其中： 多个键槽部分形成在所述轴的外周表面中，并且在所述旋转方 向上彼此以特定间隔隔开，所述键槽部分包括在所述轴的所述轴向 方向上形成的第一键槽以及在所述旋转方向上连接至所述第一键槽 的第二键槽，并且 多个键突出部形成在所述转子芯的内周表面上，每个所述键突 出部分别插入所述键槽部分。 13.  根据权利要求12所述的转子固定单元，其中： 固定构件插入所述第一键槽的每一个中。

说明书用于驱动马达的转子固定单元
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年12月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利 申请第10-2013-0158572号的优先权和权益，通过引证将其全部内容结合 于此。
技术领域
本发明涉及驱动马达(drive motor)，并且更具体地，涉及驱动马达 的将转子固定至轴的转子固定单元。
背景技术
通常，常常称作环境友好型车辆的混合动力车辆或电动车辆典型地由 从电能产生转矩的电动马达(在下文中，称作“驱动马达”)驱动。
混合动力车辆能够在电动车(EV)模式(其为只使用来自驱动马达 的电力来运行车辆的纯电动车模式)下被驱动，或者能够在混合电动车 (HEV)模式(使用来自引擎的转矩和来自驱动马达的转矩作为动力)下 被驱动，以降低车辆产生的排放量并且降低燃料消耗。另一方面，电动车 辆仅使用来自驱动马达的转矩作为动力来驱动并且没有其他动力源。
例如，用作这些环境友好型车辆的动力源的驱动马达常常是永磁同步 马达(PMSM)。永磁同步马达具有定子、转子，以及安装在转子上的永 磁体，其中转子被放置为使得在定子和转子之间具有预定气隙。依据将永 磁体安装至转子的方法，大部分是两种类型的永磁同步马达：表面永磁马 达(SPMM)，其中永磁体安装在转子的表面上；以及内部永磁同步马达 (IPMSM)，其中永磁体嵌入转子中。
在永磁同步马达中，转子具有转子芯，在转子芯中堆叠有多个钢板片， 并且转子芯固定至并安装在轴的外周表面上。
为了将转子芯固定在旋转方向上，转子芯具有键突出部，形成该键突 出部用于被适配在键槽内，该键槽在轴向方向上形成在轴的外周表面中。 因此，当键突出部在轴向方向上适配在轴的键槽中并耦接至轴的键槽时， 转子芯变得固定至轴的外周表面同时在旋转方向上有支撑力。
另外，在相关技术中，为了在轴向方向上固定转子芯，保持件常常以 压装(presss-fit，压接)的方式安装在转子芯的端板侧处。此处，端板由 具有高磁阻的材料制成，放在保持件和转子芯之间，并且该端板用于最小 化磁通量泄漏。因此，当保持件安装在转子芯的端板侧处时，转子芯能够 固定至轴的外周表面同时在轴向方向上有支撑力，无需担心键突出部从键 槽中出来。
此处，在上述的用于在轴向方向上固定转子芯的结构中，因为端板与 轴的材料彼此不同，所以端板和轴不能固定至彼此。如此，当温度变化时， 由与转子芯相同的钢材(steel material)制成的保持件压装在端板和轴之 间。
然而，因为该保持件由具有低磁阻并且因此允许磁通量良好流动的钢 制成，磁通量可能从转子芯泄漏至保持件。这样影响马达的整体性能。
在该背景部分中所公开的上述信息仅用于增进对本发明背景的理解， 因此其中可能包含不构成对于本领域普通技术人员来说是在该国家的已 知的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于提供一种驱动马达的转子固定单元，该驱动马达通过去 除保持件而防止由于保持件导致的磁通量泄漏。
本发明的示例性实施方式提供驱动马达的转子固定单元，该转子固定 单元用于将转子芯固定至轴，其中包括，i)形成在轴的外周表面中的多个 键槽部分，包括形成在轴的轴向方向上的第一键槽以及在旋转方向上连接 至第一键槽的第二键槽，ii)形成在转子芯的内周表面上的多个键突出部， 分别耦接至每个键槽部分，以及iii)固定构件，用于将轴和耦接至第一键 槽的转子芯固定。
另外，在根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子固定单元 中，键槽部分可以形成在轴的外周表面以在旋转方向上彼此以特定间隔隔 开。
另外，在根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子固定单元 中，通过键突出部转子芯可以在轴向方向上耦接至第一键槽并且在旋转方 向上耦接至第二键槽。
另外，在根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子固定单元 中，键槽部分可以具有将第一键槽与第二键槽连接的衔接突起(catching  projection)。衔接突起可以形成为具有与键突出部宽度相对应(correspond  to，一致)的宽度，并且可以防止键突出部在轴向方向上被拉出。如此， 固定构件和第一键槽均可以具有与衔接突起的宽度相对应的宽度。
另外，在根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子固定单元 中，轴具有的轴向长度可以比转子芯的轴向长度长。此外在一些实施方式 中，第一键槽可以形成为具有与轴和转子芯之间的轴向长度差相对应的长 度，并且键突出部可以形成为具有与转子芯的轴向长度相对应的长度。如 此，第二键槽可以形成为具有与键突出部的轴向长度相对应的长度。
另外，在根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子固定单元 中，固定构件可以具有与轴的轴向长度相对应的长度。
本发明的另一个示例性实施方式提供驱动马达的转子固定单元，该转 子固定单元将转子芯固定至轴，其中，转子芯在轴向方向上以及在轴的旋 转方向上耦接至轴的外周表面，并且轴和转子芯通过体现为键的固定构件 而被固定。
另外，在根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子固定单元 中，包括在轴的轴向方向上形成的第一键槽以及在旋转方向上连接至第一 键槽的第二键槽的多个键槽部分可以形成在轴的外周表面中，以在旋转方 向上彼此以预定间隔隔开。分别耦接至键槽部分的这些键突出部可以形成 在转子芯的内周表面上。
另外，在根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子固定单元 中，固定构件可以具体地耦接至第一键槽。
根据本发明的示例性实施方式，通过轴的键槽部分、转子芯的键突出 部以及固定构件，转子芯可以在相对于轴的轴向方向和旋转方向上被固 定。因此，在本发明的示例性实施方式中，通过键槽和键突出部的耦接， 以及固定构件的耦接，转子芯可以在相对于轴的轴向方向和旋转方向上被 固定，从而消除对相关技术中典型地使用的由钢制成的保持件的需要。
因此，在本发明的示例性实施方式中，消除了在相关技术中的由钢制 成的保持件(具有低磁阻并且因此允许磁通量从其中流过)，使得可以防 止发生由于保持件导致的磁通量泄漏，因此通过降低铜损(copper loss) 和提高输出来提高马达的效率。
附图说明
附图旨在作为参考以描述本发明的说明性示例性实施方式，并且附图 不应被解释为将限制本发明的技术精神。
图1是示出了根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子固定 单元的分解立体图。
图2和3是示出了根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子固 定单元的部分分解立体图。
图4是示出了通过根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子 固定单元而装配转子芯和轴的状态的部分耦接立体图。
图5是用于解释根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子固 定单元的操作效果的图表。
具体实施方式
在附图中示出了本发明的示例性实施方式，下文将参照附图在更充分 地描述本发明。本领域的技术人员会认识到，可通过多种不同的方式来修 改所描述的实施方式，所有这些修改都不背离本发明的精神或范围。
为了清晰地描述本发明，将省略与说明书无关的部分，并且贯穿本说 明书相同或相似的元件通过相同的参考标号表示。
随意地显示在图中所示的每个组件的尺寸与厚度，是为了更好地理解 本说明书以及更容易地描述，但是本发明不限于此。为了表达清楚，一些 部分和区域的厚度被放大。
此外，在以下的详细描述中，相同关系的组成物的名称被分为“第一”、 “第二”等，但是本发明并不局限于以下描述中的顺序。
贯穿本说明书，除非明确地描述为与之相反，否则词语“包括 (comprise)”以及诸如“包含(comprises)”或者“含有(comprising)” 的变型应被理解为意指包括所述元件，但并不排除任何其他的元件。
另外，在说明书中描述的“单元”、“装置”、“部件”、“构件”等是指 进行至少一种功能或操作的综合构造(conprehensive configuration)的单 元。
应当理解的是，本文中所使用的术语“车辆(vehicle)”或“车辆的 (vehicular)”或其他类似术语包括广义的机动车辆，诸如包括运动型多用 途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、多种商用车辆的载客车辆；包括各种 小船、舰船的船只；航天器等；并且包括混合动力车辆、电动车辆、插入 式(plug-in)混合电动车辆、氢动力车、电池燃料车辆和其他替代燃料车 辆(例如，燃料来源于非石油能源)。如本文中提及的，混合动力车辆是 具有两种或多种种动力源的车辆，例如，同时具有汽油动力和电动力的车 辆。
本文所用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而不旨在限制本 发明。如本文所用，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)” 旨在也包括复数形式，除非上下文有其他明确说明。如本文所用的，术语 “和/或”包括所关联的列出项目中的一个或多个的任意组合和所有组合。
图1是示出了根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子固定 单元的分解立体图。参考图1，根据本发明的示例性实施方式的驱动马达 的转子固定单元100可以应用于永磁同步马达(PMSM)，该永磁同步马 达是在例如，诸如混合动力车辆、燃料电池车辆或电动车辆的环境友好型 车辆中使用的驱动马达，并且该驱动马达获得来自电能的驱动动力。
具体地，从图1中能够看到，永磁同步马达包括定子(图中未示出)、 根据本发明的示例性实施方式的转子10，以及安装至转子10的永磁体30， 其中该转子被设置为在轴和转子之间具有预定气隙。
此处，在中，转子10包括转子芯11，在该转子芯中堆叠有多个钢板 片，并且转子芯11通过示出的根据本发明的示例性实施方式的转子固定 单元100而固定至轴13的外周表面并且安装在轴的外周表面上。在这种 情况下，轴13的一端是开放的，轴13的另一端是封闭的，轴13形成为 柱形形状，该柱形形状具有形成在封闭端内的轴孔15，并且转子芯11可 以固定至轴13的外周表面。
同时，应用本发明的示例性实施方式的转子固定单元的永磁同步马达 的实例可以包括永磁体30安装在转子芯11的表面上的表面永磁马达 (SPMM)，以及永磁30嵌入转子芯11内的内部永磁同步马达(IPMSM)。
另外，应用至本发明的示例性实施方式的永磁同步马达的实例可以包 括转子芯11设置在定子(图中未示出)的内侧的内转子型同步马达，以 及转子芯11设置在定子的外侧的外转子型同步马达。
在下文中，为了便于描述，将内转子型同步马达的结构以及内部永磁 同步马达的结构作为示例描述，在内转子型同步马达中，定子(图中未示 出)设置在转子芯的外侧，并且转子芯11在定子内部旋转；在内部永磁 同步马达中，永磁体30嵌入转子芯11中。然而，不应理解为本发明的范 围必须局限于此，并且除了上述的永磁同步马达之外，为了多种用途，本 发明的技术精神可以应用于多种类型的驱动马达，比如绕线转子同步马 达。
通过去除相关技术中的在轴向方向上固定转子芯11的保持件，前述 的根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子固定单元100能够阻止 与保持板相关的磁通量泄漏。
图2和3是示出了根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子固 定单元的部分分解立体图。参考图1至3，在本发明的示例性实施方式中， 转子芯11在轴向方向上和轴13的旋转方向上耦接至轴13的外周表面， 并且可以将轴13和转子芯11固定的驱动马达的转子固定单元100被设置 作为分离的固定装置。
为此，根据本发明的示例性实施方式的驱动马达的转子固定单元100 包括形成在轴13中的多个键槽部分51、形成在转子芯11上的多个键突出 部61，以及多个固定构件71，其中一旦键突出部61插入键槽部分51中， 该多个固定构件将转子芯11固定至轴13。
在本发明的示例性实施方式中，键槽部分51用于相对于轴13在轴向 方向上固定转子芯11，并且该键槽部分具有可以在轴13的轴向方向上和 旋转方向上将转子芯11耦接至轴13的外周表面的结构。键槽部分51形 成在轴13的外周表面中以在轴13的旋转方向(周向方向)上彼此以特定 间隔隔开。此处，例如，轴13可以具有比转子芯11的轴向长度长的轴向 长度。
每个键槽部分51可以包括形成在轴13的轴向方向上的第一键槽53， 以及在旋转方向上连接至第一键槽53的第二键槽55。第一键槽53形成在 轴13的开放端以具有特定的轴向长度，并且第一键槽可以形成为具有与 轴13和转子芯11之间的轴向长度差相对应的长度。
此外，第二键槽55可以在轴方向上连接至第一键槽53，并且第二键 槽可以形成为以一定长度朝向轴13的封闭端延伸。即，基于轴13的旋转 方向，第二键槽55可以形成为具有大于第一键槽53的宽度的宽度。在这 种情况下，在本发明的一些示例性实施方式中，将第一键槽53与第二键 槽55连接的衔接突起57也形成在上述键槽部分51中。衔接突起57可以 具有与第一键槽53的宽度相对应的宽度。
在本发明的示例性实施方式中，键突出部61在轴13轴向方向上和旋 转方向上键耦接至轴13的键槽部分51，并且该键突出部形成在转子芯11 的内周表面上以与键槽部分51相对应。即，键突出部61可以在轴向方向 上耦接/插入键槽部分51的第一键槽53中，然后在旋转方向上耦接/插入 第二键槽55中。
键突出部61在轴13的轴向方向上整体形成在转子芯11的内周表面 上，并且该键突出部形成为在轴13的旋转方向上彼此以预定的间隔隔开。 此处，键突出部61可以形成为具有分别与转子芯11的轴向长度和第二键 槽55的轴向长度相对应的长度。此外，键突出部61可以形成为具有分别 与第一键槽53的宽度和上述衔接突起57的宽度相对应的宽度。如此，一 旦键突出部在旋转方向上插入第二键槽中，衔接突起57可以防止这些键 突出部61在轴向方向上拉出。
在本发明的示例性实施方式中，固定构件71用于将转子芯11和轴 13固定为转子芯11通过键突出部61在轴向方向上和旋转方向上耦接至转 子芯11的键槽突起51的状态。即，固定构件71用于相对于轴13在轴向 方向上固定转子芯11，并且固定构件可以设置作为具有特定长度的金属 销，通过第一键槽53安装至第二键槽55，并且从轴13的开放端向封闭端 插入第一键槽和第二键槽53和55。固定构件71可以形成为具有与轴13 的轴向长度相对应的长度，并且固定构件形成为具有分别与第一键槽53 和上述衔接突起57相对应的宽度。
在下文中，将参考上述图以及附图描述使用根据本发明的示例性实施 方式的驱动马达的转子固定单元100(其配置为以上所描述的)而装配转 子芯11和轴13的方法。
第一，在本发明的示例性实施方式中，转子芯11的键突出部61通过 在轴13的轴向方向(图中的实线箭头方向)上插入键槽部分51的第一键 槽53而耦接至键槽部分的第一键槽，如图2所示。然后，键突出部61通 过在轴向方向上穿过第一键槽53并插入第二键槽55中而耦接至第二键 槽，并且转子芯11被定位在轴13的外周表面上。
在这种情况下，因为键突出部61形成为具有与第二键槽55的轴向长 度相对应的长度，所以键突出部61位于第二键槽55的一侧区域内，因为 第一键槽53形成为具有与轴13和转子芯11之间的轴向长度差相对应的 长度，所以第一键槽53暴露在外侧。
如图3所示，在这种状态下，在本发明的示例性实施方式中，转子芯 11在轴13的旋转方向(图2和3中的虚线箭头的方向)上旋转以将转子 固定至轴。结果，转子芯11的键突出部61朝向第二键槽55的另一侧区 域滑动地移动，并且在旋转方向上耦接在另一侧区域内。在这种情况下， 通过衔接突起57而支撑键突出部61，使得可以防止键突出部61在轴向方 向上从第二键槽55的另一侧区域中拉出。因此，在本发明的示例性实施 方式中，衔接突起57支撑键突出部61，因此相对于轴13在轴向方向上将 转子芯11固定。
此后，在本发明的示例性实施方式中，如图3和4所示，固定构件 71通过在轴13的轴向方向(图中的实线箭头方向)上插入键槽部分51 的第一键槽53而耦接至键槽部分的第一键槽。然后，固定构件71在轴向 方向上穿过第一键槽53而耦接在第二键槽55的一侧区域内。如此，固定 构件71插入第一键槽53和第二键槽55中。因此，在本发明的示例性实 施方式中，固定构件71在轴向方向上穿过第一键槽53而耦接在第二键槽 55的一侧区域内，因此相对于轴13在旋转方向上将转子芯11固定。
在本发明的示例性实施方式中，当通过上述的一系列过程装配转子芯 11和轴13时，通过轴13的键槽部分51、转子芯11的键突出部以及固定 构件71，转子芯11可以相对于轴13固定在轴向方向上和旋转方向上。因 此，在本发明的示例性实施方式中，通过将键槽和键突出部耦接，然后插 入固定构件，可以相对于轴13在轴向方向上和旋转方向上将转子芯11固 定，从而去除了相关技术中由钢制成的保持件。
因此，在本发明的示例性实施方式中，去除了相关技术中由钢制成的 保持件(该保持件具有低磁阻，因此该保持件允许磁通量的良好流动)， 使得可以防止发生由于保持件而导致的磁通量泄漏，从而通过降低铜损以 及提高输出来提高马达的效率。
此外，在本发明的示例性实施方式中，因为与相关技术不同可以除去 保持件，所以增加了反电动势(back electromotive voltage)。因为当产生 相同的转矩时输入电流减少，并且当施加相同的电流时增加了转矩和输 出，所以反电动势的增加提高了降低铜损的效率。
即，如图5所示，在本发明的示例性实施方式中，因为可以去除保持 件(与比较例不同)，所以当施加相同的电流时转矩增加了约1.6％。因此， 在本发明的示例性实施方式中，当产生相同的转矩时输入电流可以减少 1.6％，并且铜损可以减少2.56％。
尽管结合目前认为是实用的示例性实施方式描述了本发明，但是应理 解的是，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，本发明旨在覆盖所 附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同配置。
<符号说明>
10.转子
11.转子芯
13.轴
15.轴孔
30.永磁体
51.键槽部分
53.第一键槽
55.第二键槽
57.衔接突起
61.键突出部
71.固定构件