专利名称：旋转电机上的在两相邻齿之间包括磁性元件的转子的制作方法
技术领域：
本发明提出了 一种用于电机(electrical machine )的转子，其包括至少一 个设置在两相邻齿之间且分开几部分生产的磁性元件。
更具体地说，本发明提出了一种用于旋转电机的转子，该旋转电机具有 两个f兹轮(magnetic wheel)和至少一个具有纵向主取向》兹性元件，每一个 磁轮都相对于转子的主轴线大致径向地延伸，并包括一组的轴向齿，每一个 齿都从相关的磁轮向另 一个石兹轮方向轴向向内地延伸，/人而》兹轮的每一个齿 都位于另 一个磁轮上的两个连续齿之间的间隙内，磁性元件横向地设置在分 别属于每个》兹4仑的相邻齿之间，并具有至少一个》兹体。
背景技术：
根据已知的实施方式，例如如文献EP-A-0 762 617和FR-A-2 784 248中 所描述的，该转子包括横向设置在轴向齿之间的磁体。
该石兹体的主要功能是减少相邻齿之间的间隙处的的/f兹通量泄漏，并通过 固有磁通量的建立来增强该磁通量。由此，转子的总磁特性部分地由这些磁 体所确定。
安置在转子中的磁体数量是可变的，且取决于旋转电机所期望的特性。 由此可以生产具有不同数量磁体的电机。
由此，当生产了两组仅磁体数不同的转子时，为组间的变化而对装配转 子的装置的修改将会太大而无利可图。
这就是为什么在生产转子时通常期望可以对所有的转子组的磁体数量 保持相同。因此，在某些组中转子具有超过需要的磁体。
由此，安装在这些转子上的磁体产生的磁通量大于所需的磁通量，从而 与其预期使用相比，转子的性能没有被最佳化。
发明内容
本发明的目的是提出一种转子，其具有安装在两个相邻齿之间的磁性元件，其中由该磁性元件所建立的磁通量的值对于电机所需的使用是最佳化 的。
为此，本发明提出了一种转子，其特征在于该磁性元件包括至少一个支 撑垫片和将该支撑垫片连接到-兹体的装置，该支撑垫片由非磁性材料制成且 安装在磁体的横向端面上。
根据本发明的其它特征
》兹性元件具有两个垫片，其横向地分布在磁体的每一侧； 磁性元件具有两个磁体，其横向地分布在垫片的每一侧； 磁性元件具有外部垫片，其安装在磁体的外部径向端面上； 磁体的尺寸和垫片的尺寸根据磁性元件的尺寸和磁性元件的总磁特性 而决定；
磁体的宽度和磁性元件的宽度之比在0.4和1之间； 垫片通过粘合剂层连接到磁体，该粘合剂层布置在垫片和磁体之间。 垫片通过非磁性材料绕磁体至少一部分的插入模制(insert moulding) 而连接到石兹体。
垫片与所述连接装置生产为一件。
磁轮的齿的侧面有利地每一个都包括沿着该侧面的纵向延伸的凹槽。 磁体至少部分地由稀土制成。
垫片可以是实心的从而在磁体和磁轮的齿的侧面之间没有形成空气通道。
在一个变式中，垫片可以-波布置以致在石兹体和齿的侧面之间形成至少一 个空气通道以〗更于允许磁体的冷却。
垫片可以至少部分地由热固性或热塑性材料制成。 在一个变式中垫片至少部分地由铝制成。
在阅读随后的详细描述之后，本发明的其他特征和优点将会变得明显。 为了便于对随后详细描述的理解，必须参考附图，其中 图1是包括磁性元件的转子的透视示意图2是图1所示的转子的横向径向平面(transverse radial plane )取的截 面的放大视图，示出了磁性元件的结构；
图3到5是类似于图2的视图，示出了磁性元件的不同实施方式； 图6示出了在20。C和120。C下作为比率"La/Lg"的函数的比率"B/Br，， 的变化；
图7示出了磁性元件所包括的磁体的磁特性。
具体实施例方式
图1示出了旋转电机的转子10，其固定地安装到中央转轴(未示出)以 绕转子10的主轴线A旋转。
转子10是爪式转子(claw rotor)，其特別是包括两个轴向并置的》兹轮 12,每一个都具有环形的径向凸缘14,该凸缘14在其外侧周边设置有爪16。
激励绕组(未示出)轴向地定位在磁轮'12的凸缘14之间。
每一个爪16都具有根部18，齿20在根部18的外侧周边大致轴向地延伸。
在定子的主体的内侧周边和齿20的外周面20e之间存在环形气隙。
齿20大致为梯形，且轴向地指向另一磁轮12的凸缘14,在石兹轮12上 的齿20进入另 一磁轮12的两个连续齿20之间存在的间隙，从而在磁轮12 上的齿2(H皮互锁。
以公知的方式，每一个齿20具有两个侧面22，每一个都与另一个-兹轮 12的相邻第二齿20的相对侧面22间隔一定距离并平行地延伸。
由此，磁轮12的第一齿20和另一个磁轮12的第二齿20,其每一个都 具有与另 一齿20的侧面22相对的侧面22，将#1称为两相邻齿20。
如图2到4可见，转子10包括插置在两相邻齿20之间的磁性元件24， 该石兹性元件24降低了在两相邻齿20之间的间隙处的磁通量泄漏，这有助于 增强磁通量。
根据优选实施例，这些磁性元件24的数量是这样确定的，以致该数量 小于转子IO上的磁极(pole)的数量，且它们的布置是关于转子IO的轴对 称的。例如提供了用于八对磁极的四对磁性元件28。
在下列描述中，将参考两相邻齿20以及相关的磁性元件24,该磁性元 件24设置在这两个齿20之间。此外，方向垂直和横向将依照图2到5中所 示的参考系V， T而被非限定性地采用，其中垂直方向对应于关于转子10 的主轴线A的径向，该方向穿过》兹性元件24的中间平面，而横向方向对应
于两相邻齿20的侧表面22的法向，纵向方向对应于/f兹性元件24的主轴线。
齿20是相同的，应该理解该描述同样应用于其它齿20。
如在图2等等中可以更加清楚看到的，两齿20的相对侧表面22每一个
都具有凹槽26或凹部，其沿着侧表面的纵向延伸。
每一个凹槽26在横向垂直平面中的截面是横向地朝向另一凹槽26开口
的"U"的形式，且凹槽26具有垂直底部26a和两个在此处为平行的横向翼 26b。
由此，在两相邻齿20上的两个凹槽26限定了一个纵向壳体，其中容纳 了石兹性元件24。
依照本发明，每一个》兹性元件24都分为几部分生产且包括至少一个永 -兹体28、至少一个支撑垫片30以及用于将支撑垫片30和71<^兹体28连接的装置。
每一个磁体28都通过烧结磁性粉末或通过机加工块状磁性材料而以常 规方法生产。
每一个支撑垫片30由非磁性材料生产，通过如此限定使得支撑垫片30
对磁性元件24的磁特性没有影响。例如，支撑垫片30用塑料或者铝生产。 由此垫片30有助于辅助气隙的建立。 垫片30被安装到与磁体28相对的垂直横向端面28a。 随后，磁体28和垫片30的组装到一起以便于形成磁性元件24，然后，
磁性元件24被安置到磁场中以便磁化该磁性元件24。
此处，石兹性元件24以及磁体28和垫片30大致是平行六面体形状。 才艮据如图2所示本发明的第一实施例，石兹性元件24具有单个磁体28和
单个垫片30，其设置在^f兹性元件24的横向端部。此外，^f兹体28和垫片30
每一个都被接收在相关的凹槽26中。
图3示出了本发明的第二实施例，根据该实施例磁性元件24具有两个
》兹体28和单个垫片30。此外，两个磁体28横向地设置在垫片30的每一侧，
且每一个磁体28都被接收在相关的凹槽26中。
图4示出了本发明的第三实施例，根据该实施例，》兹性元件24包括两
个垫片30和单个》兹体28。此外，两个垫片30 4黄向地设置在^兹体28的每一
侧，且每一个垫片30都净皮接收在相关的凹槽26中。
磁性元件24由两种具有不同磁特性的元件制成使得可以调整由磁性元
件24建立的总一磁通量(global magnetic flux )。
这是因为由这些磁性元件24建立的总;兹通量对应于每一个;兹性元件所 建立的磁通量的总和。
由每一个磁性元件建立的磁通量等于磁性元件的工作磁通量密度"B" 和石兹性元件的；兹体和爪的表面之间的相对表面"S"之间的乘积。
"B"由图7中的磁化曲线确定，且对应于磁体28的磁特性(曲线Q) 和直线△的交点C的纵坐标，该直线△的斜率尤其与磁通量经过的主路径 的气隙以及^f兹体28的宽度"La"有关。
气隙包括例如位于齿20的外周面20e和定子16的主体的内侧周边之间 的间隙。
"Br"对应于当磁场H等于零时的残余磁通量密度。 由此，每一个磁体28的横向尺寸"La"越大，直线A越靠近Y轴。贝'J ，
磁体的工作磁强度"B"倾向于"Br"且由磁性元件24建立的磁通量增大。 由此，根据本发明，形成磁性元件24的磁体28或两个磁体28的尺寸
根据所期望获得的磁通量的值而确定。
磁性元件24的尺寸，特别是其横向宽度"Lg"，根据两个凹槽26的尺
寸而确定，因此磁性元件的横向宽度"Lg，，大致等于两个凹槽26的底部26a
之间的距离。
由此，每一个垫片30的尺寸可以根据每一个磁体28的尺寸而被确定， 从而调整磁性元件24的尺寸到由两个相对凹槽限定的壳体的尺寸。 图6示出了作为比率"La/Lg，，的函数的比率"B/Br，，的变化。 如上文所述，"B，，表示磁性元件24的工作磁通量密度，"Br"表示残余磁 通量密度，"La，，表示磁性元件24的磁体28的宽度，"Lg"表示磁性元件24 的横向宽度。
残余;兹通量密度对应于在磁化阶段终点处磁体中的残余的永久石兹通量。 通过图6中的曲线，可以根据磁性元件24所期望的磁特性，也就是说
根据所期望的工作磁通量密度而推断出磁体28的宽度"La"。
作为比率"La/Lg，，的函数的比率"B/Br"的变化根据磁性元件24所经受的
温度而不同。
由此，在Tl,约20度，曲线的特征是线性的。在T2，约120度，当比 率La/Lg较小时曲线最初为非线性，其后变得线性。这是因为当温度上升时，
磁性元件的磁体特征降低。当比率La/Lg较小时，该降低加剧。
然而，在机器起作用期间，/磁体的温度在T2左右。由此通过在曲线T2 的线性部分工作，可以根据磁化部件的宽度"La"来调整工作磁通量的密度。
最小工作磁通量密度"B，，由磁体在温度T2下的线性工作极限而固定。
由此，关于T2的曲线，必须在曲线部分工作以致"La/Lg"大于0.4。 由此可以避免磁体28的总退磁。
通过T2的曲线，可以更容易地通过作为所期望的工作磁通量密度"B" 的函数以及根据在两个凹槽26之间存在的距离"Lg"来确定磁体28的尺寸。
应该理解，当i兹性元件24包括几个》兹体28时，譬如如图3中所示的实 施例的例子，磁体28的宽度"La"根据如该实施例所述对应于磁性元件24 的所有f兹体28的宽度的总和而被确定。
通常而言，磁性元件24的使用在期望在两相邻齿24之间安装一元件时 尤其有用，在两相邻齿24之间工作磁通量密度的值小于安装在两个齿之间 的实心(solid)磁体的工作磁通量密度的值。
于是，至少一个垫片30的使用使得可以使^磁性元件24的尺寸与凹槽26 的尺寸相适应。
垫片30由非磁性材料制成，其有助于辅助气隙的建立。
此外，与实心石兹体相比，在-兹性元件24中使用垫片30还可以增加石兹性 元件24—定的机械强度。
这是因为，不论它用什么方法制造，磁体24都是相对易碎的元件。另 一方面，垫片30由可弹性变形的材料制造。
因此，由可变形材料制成的垫片30用于生产磁性元件24使得可以补偿 在转子10中的一定的尺寸误差，该误差例如是由两个凹槽26的径向偏移导 致的，也就是说横向对准中的缺陷，或两个凹槽26的底部26a之间的距离 的变化。
根据图2到5所述的本发明的实施例，支撑垫片30通过粘合剂层32连 接到每一个石兹体28。
将垫片30连接到磁体28的粘合剂层32也由非磁性材料制成。此外， 根据这些实施例的优选方面，粘合剂层32是相对柔性的，从而使得磁性元 件24可以提供磁性元件24的形状对转子10中的任意尺寸误差的适应。
根据本发明的关于连接垫片30和磁体28的装置的变式实施例(未示
出)，非磁性材料模制在磁体28周围和垫片30周围。
根据该变式的优选实施例，垫片30与连接装置生产为一件，也就是说
垫片30至少部分地由模制非磁性材料到磁体28周围而制成。
当包括转子10的电机在工作中时，转子10绕它的轴线高速旋转。 随后，由于转子10的齿16，以及》兹性元件24，被布置在凸缘14的外
部径向端部处，每一个^F兹性元件24都在转子IO的旋转期间经受较高的离心力。
图5示出了本发明的一个变式实施例，其中磁性元件24包括外部垫片 34,其在磁性元件24的整个宽度"Lg"上横向地延伸，且垂直向上抵接每 一个凹槽26的顶部横向翼。
由此，外部垫片径向地布置在每一个万兹体28和凹槽26的顶部对黄向翼26b 之间。
当转子IO旋转时，每一个磁体挤压外部垫片34,于是外部垫片34緩冲 由离心力导致的磁体28的压力和磁轮12的任意变形。
磁性元件24可以安装到常规的转子10上，替代实心磁体。此外，将磁 性元件24安置在转子上不需要对装配转子10的装置做任何修改，因此这不 会引起生产旋转电机的成本的增加。
上面已经描述了包括平行六面体形状的磁性元件24的转子。应该理解 的是，本发明并不局限于该实施例，且磁性元件24可以具有不同的形状， 例如它们可以具有菱形形状的横向截面。
权利要求
1、一种转子(10)，用于旋转电机，该转子(10)包括两个磁轮(12)，每一个磁轮都相对于转子(10)的主轴线大致径向地延伸，且包括一组轴向齿(20)，其中的每一个齿(20)都从相关联的磁轮向另一个磁轮(12)的方向轴向地向内地延伸，以使得一个磁轮(12)上的每一个齿(20)位于另一个磁轮(12)上的两个连续的齿(20)之间的间隙中；至少一个具有纵向主取向的磁性元件(24)，所述磁性元件横向地设置在分别属于各个磁轮(12)的两个相邻齿(20)之间，且具有至少一个磁体(28)；其特征在于该磁性元件(24)包括至少一个支撑垫片(30)和将该支撑垫片连接到所述磁体的连接装置，该支撑垫片(30)由非磁性材料制成且安装在所述磁体(28)的横向端面上。
2、 如权利要求1所述的转子(10)，其特征在于所述磁性元件(24)具 有两个垫片(30)，该两个垫片(30)横向地分布在所述磁体(28)的每一 侧。
3、 如权利要求1所述的转子(10),其特征在于所述^兹性元件(24)具 有两个磁体(28),该两个磁体(28)横向地分布在所述垫片(30)的每一侧。
4、 如前述任一权利要求所述的转子(10 ),其特征在于所述磁性元件(24 ) 具有外部垫片(34)，该外部垫片(34)安装在磁体(28)的外部径向端面 上。
5、 如前述任一权利要求所述的转子(10),其特征在于所述磁体(28) 的尺寸和所述垫片(30)的尺寸才艮据所述磁性元件(24)的尺寸(Lg)和所 述石兹性元件(24)的总石兹特性而确定。
6、 如前述任一权利要求所述的转子(10)，其特征在于所述磁体(28) 的宽度和所述磁性元件(24 )的宽度之比在0.4和1之间。
7、 如前述任一权利要求所述的转子(10)，其特征在于所述垫片(30) 通过粘合剂层(32)连接到所述磁体，所述粘合剂层(32)布置在所述垫片(30)和所述,兹体(28)之间。
8、 如权利要求1到6中任一项所述的转子，其特征在于所述垫片(30) 通过非磁性材料的绕所述磁体(28)至少一部分的插入模制而连接到所述磁 体(28)。
9、 如前述权利要求任一项所述的转子(10),其特征在于所述垫片(30) 与所述连接装置生产为一件。
10、 如前述任一权利要求所述的转子，其特征在于所述;兹轮的齿的侧面 22有利地每一个都包括沿着该侧面的纵向延伸的凹槽(26 )。
11、 如前述任一权利要求所述的转子，其特征在于所述磁体至少部分地 由稀土制成。
12、 如前述任一权利要求所述的转子，其特征在于所述垫片是实心的， 以使得在所述石兹体和所述-兹轮的侧面(22)之间没有形成空气通道。
13、 如前述任一权利要求所述的转子，其特征在于所述垫片至少部分地由热固性或热塑性材料制成。
14、 如前述任一权利要求所述的转子，其特征在于所述垫片至少部分地由铝制成。
全文摘要
本发明提出一种转子(10)，用于旋转电机，该转子(10)包括两个磁极星轮(12)，每一个都相对于转子(10)的主轴线大致径向延伸，且包括一组轴向齿(20)，其中每一个齿(20)都从相关的磁极星轮向另一个磁极星轮(12)的方向轴向向内地延伸，从而磁极星轮(12)上的每一个齿(20)位于另一个磁极星轮(12)上的两个连续的齿(20)之间的间隙中；至少一个具有纵向主取向的磁性元件(24)，其横向地设置在分别属于各个磁极星轮的两个相邻齿(20)之间，且具有至少一个磁体(28)；其中该磁性元件(24)包括至少一个支撑垫片(30)和将该支撑垫片连接到所述磁体的装置，该支撑垫片(30)由非磁性材料制成且安装在所述磁体(28)的横向端面上。
文档编号H02K1/22GK101346872SQ200680048706
公开日2009年1月14日 申请日期2006年11月24日 优先权日2005年12月21日
发明者让-菲利普·巴戴伊 申请人:法雷奥电机设备公司