专利名称：具有将磁体固定在转子中的盖板的转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电动机的转子，例如用于直接起动电动机(line-startmotor)。尤其是，本发明涉及一种转子，其包括由导磁材料制成的转子芯。该转子包括鼠笼，在电动机运行期间可以在该鼠笼中感应出电流。该转子还包括至少一个永磁体，因此其可以应用到直接起动电动机中。磁体位于带有第一横截面积的腔体中，该腔体在芯的端面上形成开口。该开口使磁体能够在鼠笼模制好之后插入到腔体中。端板固定到端面上以将磁体固定在该腔体中。为了降低或避免磁体短路，该端板包括带有第二横截面积的孔。
背景技术：
在通常采用的一类电动机中，定子包括绕组，电场在绕组中形成旋转磁场。转子可旋转地连接在定子的内部或者圆周外侧，以便在磁场的作用下旋转。这里有许多法则。在同步电动机中，转子被磁化或者包括一组永磁体。这种类型的电动机简单而且可靠，转子的旋转速度对应于定子绕组中的电场旋转速度。然而在某些应用中，同步电动机具有不适当的起动特性。在异步电动机中，转子包括基本纵向延伸的绕组，该绕组在转子轴向两端通过短路环连接。通常，用于异步电动机的转子包括由导磁材料制成的转子芯和鼠笼，在该鼠笼中绕组和短路环由例如铝的导电材料模制成一整体。转子可以由金属片叠制而成，其中每片包括开口，与其它片组合在一起，使开口形成贯通转子沿轴向延伸的导体槽。在片组合成转子芯之后，构成绕组的导条利用该槽作为模具直接模制入导体槽中，短路环被模制成与导条成为一体。在使用中，利用定子中产生的磁场而在到转子绕组中感应电流，由于定子绕组电场与转子绕组电场之间的偏差，转子开始旋转。这种电动机具有很好的起动性能，但是为了继续在转子绕组中感应电场，定子电场必须相对于转子绕组移动。因此转子的旋转速度将始终低于定子中电场的旋转速度。为了提高转子速度，直接起动电动机的转子除了绕组之外还包括一组永磁体，因此直接起动电动机集合了同步电动机和异步电动机的优点。
由于鼠笼模制期间的高温可能会影响永磁体强度甚至损坏磁体，所以磁体通常是在鼠笼被模制好之后才插入到腔体中。在一种公知的这种电动机中，磁体腔体由开口构成，通常是四边形开口，该开口从一个轴向端面延伸穿过转子到达相对的轴向端面。在其中一个端面上，开口是封闭的，或者开口的面积利用一个第一端板来减少，该第一端板或者没有开口或者具有尺寸减少的开口。该端板形成了转子叠片的一部分，它通常由一样的材料制成，即导磁材料。在相对一端，磁体插入到腔体中，第二端板随后装配到该相对端面上以固定磁体。与第一端板类似，该公知电动机的第二端板或者没有开口或者具有尺寸减少的开口。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种可供选择的转子并对现有的电动机进行改进。另一个目的在于提供一种将磁体固定在转子中的方法，例如用于直接起动电动机。因此本发明提供一种在技术领域中提到的那种转子，其中该孔被设置成使得腔体的开口的第一部分与该孔是相通的，并使得腔体的剩余的第二部分由该端板覆盖以将该磁体固定在腔体中，而与该端板绕该中心轴的定向无关。由于磁体的固定是与端板的定向无关的，所以不需要在端板上做定位标记，而使制造工艺变得容易。
在一种实施方式中，第二面积至少与第一面积一般大，该孔被成形为这样或者说从该腔体偏移成这样，即使得腔体的开口大部分与孔是相通的，而使得腔体的剩余部分由端板来覆盖以将磁体固定在腔体中。由于孔至少是腔体横截面的尺寸，所以与公知类型的端板相比可以防止或减少磁体短路。
该芯可以由例如含铁材料的导磁材料板制成。这些板在联锁过程中制造并组装。磁体腔体可以利用每个板中的孔来形成。当将这些板堆叠起来时，这些孔在叠制好的转子结构中形成了基本轴向延伸的导体槽，在这些槽中可以模制鼠笼绕组。该腔体可以具有正好与磁体形状匹配的形状以将磁体紧紧包围住。优选的是，磁体和腔体具有矩形横截面的形状，优选的是，该腔体从第一轴向端面到相对的第二轴向端面延伸穿过转子芯，并且具有相同的横截面尺寸和形状。第一类的端板可以在联锁过程中被制造并被固定到该芯的第一轴向端面上，随后，鼠笼可以直接模制进该芯中用于导体的槽中，由此在第二轴向端面上留下开口用于在鼠笼模制之后将磁体插入到磁体腔体中。按照这种方式，可以保护磁体免遭模制工艺中产生的高温侵害。最后，第二类端板可以固定到第二轴向面上以将磁体固定在磁体腔体中。第一和/或第二类端板优选由导磁材料制成，并优选与构成转子芯的板具有相同的材料。端板设有孔，该孔的横截面尺寸至少是或者大于腔体的横截面尺寸，或者至少是或者大于腔体在端面上的开口的横截面尺寸。然而孔的形状可以与端面上的开口形状不同，或者孔可以相对于其在开口上的位置偏移，使得腔体的开口大部分与孔是相通的，并使得腔体剩余的小部分可以由端板来覆盖以将磁体固定在腔体中。该孔的大部分横截面积是与腔体的开口是相通的，该大部分横截面积大于孔的横截面积50％，例如大于75％，或者甚至大于95％或大于99％。优选的是，转子包括多个磁体，例如绕径向延伸的对称轴对称设置，该对称轴例如是电动机中转子的转轴。
在一个实施方式中，该孔是弧形的或者形成为绕中心轴对称延伸的圆的一部分。作为例子，圆形的孔可以分裂成许多的由桥接部分隔开的段。在这个实施方式中，其中一个磁体可以利用内周边而被固定在腔体中，相邻的磁体可以利用外周边被固定在腔体中。
为了能够将端板反复固定到转子芯上以及将端板从转子芯上拆除，端板可以具有周缘，该周缘具有第一缘部和与第二缘部，两缘部距离中心轴形成不同的径向距离。按照这种方式，端板可以固定到转子芯的端面上，例如通过沿边缘铆接的方式，如果必须卸下端板，例如为了更换磁体，可以转动端板，这样已经存在的铆接点不会干扰到该端板中具有最大径向尺寸的缘部。
在第二方面，本发明提供了一种制造转子的方法，该转子包括由导磁材料制成的芯，置于该芯的腔体中的磁体，该腔体具有第一横截面积并允许磁体经由芯的一端面上的开口插入到腔体中，和部分覆盖端面的端板，该端板具有孔，该孔具有第二横截面积，第二横截面积的尺寸至少是第一横截面积的尺寸。
该方法特征在于，该端板固定到该芯上，其中孔从腔体偏移开，使得腔体的开口的大部分与孔是相通的，腔体的剩余的小部分由端板覆盖以将磁体固定在腔体中。端板可以例如通过铆接或者粘贴而固定。该方法包括提供所描述的与本发明第一方面相关的那种转子所必需的任何步骤。
下面，将结合附图进一步描述本发明的优选实施方式，图中图1示出了根据本发明的转子，图2示出了用于转子叠片的板的视图，图3-图4示出了用于将磁体固定在转子叠片中的端板的不同实施方式。
具体实施例方式
图1示出了转子1，其支撑在定子中来绕中心轴2旋转。该转子包括具有第一和第二轴向相对端面4的转子芯3。该转子还包括第一和第二轴向相对短路环5，其与轴向延伸的绕组6结合。转子与驱动轴(未示出)组装在一起，驱动轴延伸穿过开口7并悬在旋转轴承中以使转子可以相对于对应的定子(未示出)转动。转子由金属片制成，将金属片进行堆叠来形成叠片芯。每个片包括开口，与其它片组合在一起，该开口形成沿轴向延伸穿过转子的导体槽。在将这些片组装成转子芯之后，构成绕组的导条利用槽作为模具直接模制入导体槽中，短路环被模制成与导条成为一体。为了提高转子速度，转子包括6个永磁体，即转子用于直接起动电动机。
图2示出了转子叠片体中的一种金属片8的俯视图，其中在多个片被堆叠在一起以形成叠片式转子结构时，开口9形成了一部分导体槽。在两个径向相对处，导体槽10更长更宽以形成磁通的屏障。在组装好的状态下，矩形开口11形成用于永磁体12的磁体腔体，永磁体12被插入到转子两个轴向相对端面中的一个端面上的开口中，以形成直接起动电动机。中心开口13形成用于驱动轴的、穿过转子的轴向延伸开口的一部分。
图3中的端板14适于在鼠笼模制好之后装配到转子芯的端面上。为了这个目的，该端板具有比构成转子芯的金属片更小的径向尺寸，而且它没有可形成一部分导体槽的开口9。在制造过程期间，是以联锁过程来制造转子芯的，其中一定数量的板8被堆叠成转子芯的主要部分。在一端，用于磁体的腔体例如通过使用端板而被至少部分地封闭，该端板形成为转子叠片体的一部分并且包括导条可在其中延伸的导体开口。在模制过程之后，即当工件冷却了之后，磁体穿过一相对的端面而插入到磁体腔体中，将例如图3和图4中示出的那种端板装配到那个端面上以将磁体固定在腔体中。该端板例如可以通过使用铆接而与转子叠片体的剩余部分结合，或者该端板可以粘接到转子叠片体上。为了将该端板装配到短路环的内周壁之内，端板具有圆形的外周缘16。由于孔的圆形形状以及外周缘的圆形形状，所以端板可以任意设置在短路环之内的该端面上。图4示出了具有周缘的端板17，该周缘具有第一缘部18和第二缘部19，这两个缘部具有到中心轴22的不同径向距离，该径向距离用标记20和21表示。
对应于图3中的端板，该端板具有孔23，其可以设置成与用于磁体的腔体的开口相通。
权利要求
1.一种绕电动机中的中心轴(2)旋转的转子(1)，该转子包括由导磁材料制成的芯(3)，置于该芯的腔体中的磁体(12)，该腔体具有第一横截面积并允许磁体经由该芯一端面上的开口(11)而插入到该腔体中，端板(14)，其覆盖该端面，该端板具有孔(15)，该孔(15)具有第二横截面积，其特征在于，孔是这样设置的，即腔体的开口的第一部分与该孔是相通的，且该腔体的剩余的第二部分由该端板覆盖以将该磁体固定在该腔体中，而与该端板绕该中心轴的定向无关。
2.根据权利要求1的转子，其中该第一部分构成了腔体开口的横截面积的至少50％。
3.根据权利要求1或2的转子，其中该端板具有圆形的外周缘(16)。
4.根据前述任一权利要求的转子，还包括具有轴向相对的短路环(5)的鼠笼(5，6)，其中该端板具有比短路环的径向尺寸更小的径向尺寸，并且该端板的形状与短路环的内表面是匹配的。
5.根据前述任一权利要求的转子，其中该第二面积等于或者大于该第一面积。
6.根据前述任一权利要求的转子，其中该孔是弧形的。
7.根据前述任一权利要求的转子，包括多个磁体，其中该端板包括多个孔。
8.根据权利要求6-7的转子，其中该弧形孔限定了弧形的径向外周边和弧形的径向内周边，其中磁体之一利用该内周边固定在该腔体中，相邻的磁体利用该外周边固定在该腔体中。
9.根据前述任一权利要求的转子，其中该端板由导磁材料制成。
10.根据前述任一权利要求的转子，其中该端板由与转子相同的材料制成。
11.根据前述任一权利要求的转子，其中该端板具有带有第一缘部和第二缘部的周缘，该两个缘部距离中心轴形成不同的径向距离。
12.一种制造转子的方法，该转子包括由导磁材料制成的芯，置于芯内的腔体中的磁体，该腔体具有第一横截面积并允许该磁体经由芯的一端面上的开口插入到该腔体中，和端板，其覆盖该端面，该端板具有孔，该孔具有第二横截面积，该方法特征在于，孔这样设置，即该腔体的开口的第一部分与该孔是相通的，该腔体的剩余的第二部分由该端板覆盖以将该磁体固定在该腔体中，而与该端板绕该中心轴的定向无关。
13.根据权利要求12的方法，其中该孔被设置成至少是第一横截面积的尺寸。
全文摘要
本发明提供一种用于电动机中的转子，电动机例如为直接起动电动机。该转子包括置于转子芯内的腔体中的磁体。该芯由导磁材料片叠制而成，并且该磁体利用覆盖着端面的端板而固定在腔体中。为了避免磁体短路，在端板上设置孔，使得该腔体的开口的第一部分与孔是相通的，该腔体的剩余的第二部分由端板覆盖以将磁体固定在腔体中，而与该端板绕中心轴的定向无关。
文档编号H02K1/22GK1819405SQ200510104700
公开日2006年8月16日 申请日期2005年12月19日 优先权日2004年12月20日
发明者N·C·维劳赫, P·S·安德森 申请人:丹福斯压缩器有限公司