一种电机转子和相应组装方法
【专利摘要】描述一种用于电机的转子（1）包括层合芯（2），该层合芯具有主轴线（R）和多个极（3a，3b），极限定了沿主轴线（R）延伸的多个径向座部（4），每个座部（4）被第一和第二极（3a，3b）限定；转子包括插入在座部（4）中的多个磁体（5）和在座部（4）中锁定磁体（5）的多个弹簧（10）；弹簧（10）作用在每个磁体（5）和限定相应座部的第一极（3a）之间，弹簧用于将每个磁体（5）推向限定了同一座部（4）的第二极（3b）。
【专利说明】一种电机转子和相应组装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电机转子，尤其涉及具有永磁体的转子，并且涉及将磁体锁定在相应座中的系；本发明还涉及用于组装转子的方法。
【背景技术】
[0002]特别用在无电刷电机中的已知类型的具有永磁体的电机转子通常包括层合芯，也就是说，由多层薄金属层组成的芯，层合芯还具有与电机转动轴线重合的主轴线。
[0003]转子通常具有多个纵向槽和中心孔，它们平行于主轴线延伸，分别用于容纳磁铁和驱动轴。
[0004]槽在层合芯中形成一种扇形结构,扇形结构形成转子极，其中，每一扇形部保持与层合芯的中心部分连接，该中心部分围绕轴的孔，并且每个扇形部分开两个相邻的槽。
[0005]磁体沿转子的轴线延伸，其在转子中径向放置，一般来说，抵靠于一对相对应槽的外部端的接触元件布置，槽通常在转子的外表面是开口的(除了用于前述的接触元件)。
[0006]这种类型转子的共同问题涉及到将磁体固定在相对应的槽中的方法。
[0007]为了电机正确的电磁操作和在操作电机的过程中不会触发振动，磁体必须附连在槽中精确的位置。
[0008]在本发明的参考转子中，S卩，带有径向放置磁体的转子中，一个现有技术的解决方案是把磁体胶粘到相应的座部中。带有胶在上面的磁体插入到相对应的槽中，借助特殊工具保持其与外接触元件相对相邻，直到胶固定。
[0009]在不同的实施例中，磁体借助工具保持在槽中的位置，而转子插入被注入塑料的模具。这样，磁体与叠片结构彼此压制并借助塑料保持就位。
[0010]前面所述的现有技术方案由于组装的复杂性相对昂贵。
[0011]在另一实施例中，最经常采用的一种，每个磁体借助径向推压弹簧与接触元件保持相邻抵接，推压弹簧插设在磁体和层合芯的中心部分之间。
[0012]这些弹簧可以是单独的(一个磁体一个)或是组合一起成为单一环状元件。
[0013]在这个方案中，一个主要的缺点是，对于給的磁铁，由于插入磁体的机械公差，相对应的弹簧会在不完全径向的方向推压磁体，使得磁体仅与准备的接触元件的一个相抵接，换言之，仅与限定槽的一个扇形部相抵接。
[0014]在一些情况下，这些扇形部没有被磁体稳定，所以在电机的操作中振动。
[0015]此外，由于接独元件的接触表面减少，磁体会在接触元件被削片。
【发明内容】
[0016]本文中，本发明的主要技术目的是提出一种没有上述缺点的电机转子。
[0017]本发明的又一目的是提出一种相对经济和组装简便的转子。
[0018]本发明的另一目的是提出一种在使用中没有机械振动风险的转子。
[0019]上面提到的目的基本上被权利要求1所限定的电机转子实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]参照附图中所示的电机转子的较佳的、非限制性的实施例，在下文的详细描述中，本发明的其他特征和优点变得更明显，附图中:
[0021]图1是根据本发明第一实施例的八极转子部分分解示意图。
[0022]图2是图1的转子的放大细节的示意立体图；
[0023]图3是图2的细节的沿II1-1II的横截面；
[0024]图4是在上面列出的图中示出的转子的示意立体图；
[0025]图5是根据本发明第二实施例的转子的细节的示意立体图；
[0026]图6是根据本发明第三实施例的八极转子部分分解示意图。
[0027]图7是图6的转子的细节的示意立体图；
[0028]图8是根据本发明第三实施例的八极转子部分分解示意图。
[0029]图9是图8的转子的细节的示意立体图。
【具体实施方式】
[0030]参照附图，具体地参照图1、6和8，标注1标识了根据本发明的电机转子。
[0031]转子1包括了多个叠片结构的层合芯或组件2，层合芯具有主轴线R和多个极3a，3b，而这些极限定了多个座部4。
[0032]极或齿3a，3b呈扇形的形式，它们从层合芯2的中心核部径向延伸出。
[0033]座部4也是径向的并且根据主轴线R延伸(在长度方向)，每个座部由第一极3a和第二极3b限定。
[0034]转子1包括磁体5,例子示出的是8个磁体,每个磁体插入到相对应的座部4。
[0035]转子包括在座部4内锁定磁体5的弹性装置，弹性装置作用在每个磁体5和限定相应座部4的第一极3a之间，用于朝向限定同一座部4的第二极3b推压每个磁体5。
[0036]如图所示，每个第一极3a具有限定相邻座部4的两个面6，这些面有利地为平坦的，每个第二极3b具有限定相邻座部4的两个面7，这些面有利地为平坦的。
[0037]换言之，每个座部4由第一极3a的平面6和第二极3b的平面7限定。
[0038]给出座部4，限定座部的面6和7相对平行于彼此，使得弹性装置从第一极3a向第二极3b的平面7推压相对应的磁体5。
[0039]磁体5是长方体的形状，并具有一对平坦平行的面8和9。较佳地，磁体5也具有打磨光滑的外表面。
[0040]附图中的标记8表示磁体5面对极3a的面，标记9表示磁体5面对极3b的面,具体地说，相对应的面6和7。
[0041]弹性装置被定型使得向限定了相应的座部4的相对应的第二极3b的平面7推压磁体5的平面9。
[0042]在所示的较佳的实施例中，前述的弹性装置包括多个弹簧10。
[0043]一般而言，弹簧10是叉形的，弹簧每隔一个地插入到齿上，S卩，在附图提供的仅以示例的例子中，弹簧插入到极3a。
[0044]每个弹簧10推压在两个相邻磁体5上，迫使其抵靠位于弹簧10关于磁体5的相对侧上的齿3b的面7，如下文更详细的描述。
[0045]这样,每个铁磁齿或极3a, 3b借助围绕的铁磁5保持静止。
[0046]更详细地看，在弹簧10的定位处，需要注意的是每个极3a具有用地相应的弹性装置(即弹簧10)的配合装置。
[0047]更具体地，弹簧10的配合装置为在极3a的面6上的槽11的形式。
[0048]槽11平行于主轴线R延伸，对于给定的极3a，这些槽根据具有与主轴线相对应的轴线的圆柱表面对齐。
[0049]弹簧10的形状使得在插入磁体5之后挤压到相对应的槽11中，从而完全填充槽11，由于弹簧10较佳地由铁磁材料制成，因此，磁回路得以优化。
[0050]一般而言，因此，弹性装置包括多个弹簧10，每一个弹簧与极3a相关联，用于向限定相对应座部4的极3b推压相对应的磁体5。
[0051]特别是参照附图3、4、5、7和9，根据本发明的电机1的弹簧10更加详细得示出。
[0052]弹簧10具有底部段12，从该底部段延伸出两个基本上平行的分叉13、14，这些分叉被设计成配合在槽11内。
[0053]底部段12较佳地是曲线的，用于钩住极3a，配合保持分叉13和14就位。此外，底部段12根据与转子1同心的圆周延伸。
[0054]槽13、14平行于主轴线R延伸，根据具有相对于的主轴线R的轴线的圆柱表面对齐。
[0055]分叉13、14具有第一直线段15和至少第二弹性变形的波状段16。
[0056]波状段16具有相对于极3a相对的凸面，每个凸面对着相对应的座部4并在座部4内突出。
[0057]分叉13和14的波状段16作用在插入两个彼此相邻的座部4中的磁体5上。
[0058]在弹簧10已经在转子中定位在相对应的极3a上之后，分叉13、14的直线段15使得刚开始的几个毫米座部4中不存在弹簧10的部分，这样可以定位磁体5，随后可以将这些磁体5推压到座部4中。
[0059]磁体5和相应的座部4具有很小的组装公差，在毫米十分之一的数量级，因此，没有弹簧10的部分对于在座部4的开口部处正确定位磁体5是重要的。
[0060]在磁体5插入到座部4之后，弹簧10在相应的槽11中完全延伸(除了突出以推压磁体的凸起部16的一小部分)，允许磁回路的完成。
[0061]在第一实施例中，如图1到4所示，较佳地对于具有输出大概在100-300瓦的电机和具有长度到20毫米和半径到100毫米的层合组件的转子，由弹簧金属丝制成的且每个分叉13、14具有单个波状段16的弹簧10就足够了。
[0062]如图5所示，在第二实施例中，较佳地用于达到约100毫米的较长电机，并且因此对于相同的转子1的半径具有较重磁体5，弹簧10的每个分叉13、14具有从第一波状段16起延伸的第二波状段17。
[0063]第二波状段17具有相对的凸面(凸状部),每个凸面面对磁体5相对应的座部4，并在座部4内突起，用于在相对应的磁体5上施加推压作用。
[0064]钢弹簧金属丝较佳地用于前述的实施例。
[0065]为使弹簧10的分叉13、14尤其是直线段15不会阻塞座部4，金属丝的半径可比相应的槽11的深度小。
[0066]在第三个实施例中，如图6和7所示，较佳地适用于层合组件的长度到20毫米和半径大于或远远大于100毫米的转子，对于该转子，磁体5相协调得具有大于之前的方案的径向延伸部，弹簧10可由合适形状的金属条带制成，其形状适当地设置成可在磁体5上施加适合的推压作用。
[0067]由金属条带制成的弹簧10的形状与金属丝制成的弹簧10的形状相对应，即，弹簧10具有头部或基部12和两个平行的从基部12突起的分叉13、14。
[0068]弹簧10基本上沿转子全长延伸，其长度具有和对应的齿3a相同的长度数量级。
[0069]金属条带的宽度基于作用在磁体5上的力和磁体的重量选择。
[0070]以上述实施例相同的方式，分叉13、14具有第一直线段15和至少第二弹性变形的波状段16。
[0071]波状段16具有相对的凸面，每个凸面面对相对应的座部4并在座部4内突出。
[0072]分叉13和14的波状16作用在插入彼此相邻的两个座部4中的磁体5上。
[0073]在弹簧10已经在转子中定位在相应的极3a上之后，分叉13、14的直线段15使得刚开始的几个毫米在座部4中不存在弹簧10的部分，这样可以定位磁体5，随后可以将这些磁体5推压到座部4中。
[0074]可替代地，在没有示出的实施例中，金属条带弹簧被适当地设定尺寸的两个或多个之前描述的类型的弹簧10替换，这些弹簧10由金属丝制成并沿极3a径向隔开。
[0075]如图8所示，在第四实施例中，在长达100mm或以上且具有100毫米或以上更大半径的较长电机的情况下，该电机因此也具有较重的磁体，弹簧10的分叉13、14具有从第一波状段16起延伸的多个波状段18、19、20。额外的波状段18、19、20具有相对的凸面，每个凸面面对相对应的磁体5的座部4，并在座部4内突起，用于在相对应的磁体5上施加推压作用。
[0076]需要注意的是，即使由金属条带制成的弹簧10也具有初始直线段15，其允许磁体5在插入到相对应的座部之前的正确定位(在相对应的座部4的开口部)。
[0077]不同弹簧10的波状段16、17、18、19、20适用于制造成用于垂直于磁体5邻接弹簧10的表面在相应的磁体5上施加推压力。
[0078]这个推压力相对应于在磁体5的相对面9和极的面7之间的切向力，弹簧10支承和推压该极的面。
[0079]有利地，弹簧10如所示的由铁磁材料制成，所以他们相比较现有技术解决方案中采用非磁性材料制造弹簧成本要低，相邻的磁体不会短路且不会损失磁通。
[0080]弹簧10使用磁性材料允许基本上消除可能在弹簧10的座部的空气中存在的磁通的分散。
[0081]在实践中，弹簧10切向于通过槽11的圆周推压每个磁体5，使得其移动到相应的极3b旁边。推压磁体5的力垂直作用于磁体5,在这种情况下,将磁体5保持在座部4中的摩擦力产生在搁置在叠片结构的组件2的铁上的磁体的整个面9上。
[0082]为了均匀分布弹簧10在相对应的磁体上的力，弹簧10基本上定位在相对应的磁体5的中间部分上(考虑径向延伸)。根据本发明，在磁体5已经定位后，塑性变形的弹簧10保持弹性特征，该弹性特征足以将磁体5推向极3b的面7，并适于承受使用中电机的热膨胀。
[0083]有利地，部分弹性特征的失效允许弹簧10形成正确尺寸，弹簧10带有的预载荷值允许并适用于推压磁体5。
[0084]特别参照图1、2、6和8，需要注意的是层合芯具有在极3a，3b中的多个孔21，这些孔沿着轴线R延伸。
[0085]孔21的目的是减少重量，这些孔限定了用于在电机组装过程中移动转子的工具配合到转子中的装置。
[0086]给定的叠片结构组件2，一种较佳的组装转子1的方法包括定位所有弹簧10跨过相对应的极3a
[0087]和同时插入所有磁体5的步骤。
[0088]可替换地，若一次插入一个磁体5，极3a，3b借助装备有多个销的工具(未示出)保持在交互位置，而销与上述的孔21配合。
[0089]具体地参照图2，需要注意的是，层合芯2在极3的外周端处具有作用在磁体5上的齿22。这些齿22沿着轴线R纵向延伸，并限定了用于定位磁体5的径向参照；有利地，如上所述，磁体5借助磁体5的面9和极3b的面7之间的摩擦力保持在相对应的座部4内，而不是借助前述的齿22。
【权利要求】
1.一种电机的转子，包括: 层合芯(2)，所述层合芯具有主轴线(R)和多个极(3a，3b)，所述极限定了多个沿主轴线(R)延伸的径向座部(3)，每个座部(4)被第一和第二极(3a，3b)限定，所述转子包括多个磁体(5)和弹性装置(10)，所述磁体插入到座部(4)中，所述弹性装置用于在座部(4)中锁定磁体(5)，所述转子的特征在于，弹性装置(10)在每个磁体(5)和限定相应的所述座部(4)的第一极(3a)之间操作，用于向限定同一座部(4)的第二极(3b)推压每个磁体(5)。
2.根据权利要求1所述的电机的转子，其特征在于，第一极(3a)具有限定座部(4)的第一面(8)，第二极(3b)具有限定座部(4)的第二面(7)，第一和第二面(6，7)相对彼此平行，弹性装置(10)向第二面(7)推压相对应的磁体(5)，
3.根据权利要求1或2所述的电机的转子，其特征在于，弹性装置(10)包括多个弹簧(10)，所述弹簧(10)中的至少一个与每个第一极(3a)相关联，用于向限定了相应座部(4)的第二极(3b )推压每个磁体(5 )。
4.根据前面任一权利要求所述的电机的转子，其特征在于，弹性装置(10)包括多个弹簧(10)，所述弹簧具有底部段(12)，从底部段延伸两个分叉(13，14)，所述分叉(13，14)具有第一直线段(15)和至少一个弹性变形的波状段(16)，每个弹簧(10)装配有相对应的第一极(3a)，分叉(13，14)的波状段(16)在彼此相邻的两个座部(4)之间的磁体(5)上操作。
5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，分叉(13，14)平行于主轴线(R)延伸，并与具有相对应于主轴线(R)的轴线的圆柱体表面对齐。
6.根据前面任一权利要求，其特征在于，每个第一极(3a)具有与相应的弹性装置(10)配合的装置(11)。
7.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，配合装置(II)以槽(11)的形式位于第一极(3a)的面上，分叉(13，14)插入到槽(11)中，波状段(16)具有对着相邻座部(4)的凸面。
8.根据权利要求7所述的转子，其特征在于，槽(11)平行于主轴线(R)延伸，并且位于具有对应于主轴线(R)的轴线的圆柱体表面上。
9.根据前面任一权利要求所述的转子，其特征在于，磁体(5)是长方体的形状并具有一对平行面(8，9)，所述平行面对着相应的座部(4)的相对应平行面(6，7)，弹性装置(10)定型为向限定相应座部(10)的对应的第二极(3b)的面(7)推压磁体(5)的面(9)。
10.根据前面任一权利要求所述的转子，其特征在于，弹性装置(10)包括多个由铁磁材料制成的弹簧(10)。
11.根据前面任一权利要求所述的转子，其特征在于，弹性装置(10)包括由金属条带制成的多个弹簧(10)。
12.根据前面任一权利要求所述的转子，其特征在于，弹性装置(10)包括由弹簧金属丝制成的多个弹簧(10)。
13.一种根据前面所述任一权利要求用于组装电机转子的方法，其特征在于，所述方法包括: 定位弹性装置跨过每个第一极(3a)的步骤； 在相对应的座部(4)定位每个磁体(5)的步骤，在相对应的座部(4)中插入磁体(5)的步骤。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，对于所有磁体(5)同时进行所述插入的步骤。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述方法包括了通过孔(21)相对锁定第一和第二极(3a，3b)的步骤，一次进行一个磁体的插入步骤。
【文档编号】H02K1/27GK104321951SQ201280050884
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2012年10月17日 优先权日:2011年10月17日
【发明者】P·德菲利皮斯 申请人:斯佩尔汽车有限公司