电机转子的制作方法

本公开涉及永磁电机转子。

背景技术：

混合动力车辆和电动车辆使用电机来提供动力。混合动力车辆可使用内燃发动机和电机来推进车辆。电机还可被用于给车辆电池再充电。

电机通常利用转子和定子来产生扭矩。电流流过定子的绕组以产生磁场。由定子产生的磁场可与固定到转子的永磁体共同作用以产生扭矩。在一些布置中，永磁体可以以v形的对布置。另外，扭矩的产生可在转子内诱发应力。

技术实现要素：

一种转子可包括：平面叠片，其中布置有永磁体并且具有限定开口的内边缘，所述开口被构造成容纳驱动轴。所述平面叠片可包括驱动轴键以及卸荷槽和凹口，所述卸荷槽和凹口被设置在所述驱动轴键的每侧上以在转子旋转期间分散传递到所述驱动轴键的应力并减小由于离心荷载而导致的转子的形变。所述卸荷槽可紧邻所述驱动轴键。所述卸荷槽可被夹在所述凹口之间。所述内边缘还可包括额外的凹口。所述内边缘还可包括被设置为与所述驱动轴键相对的另一驱动轴键。所述凹口中的每个均可具有卵形形状。所述凹口中的每个均可具有椭圆形状。

一种电机包括：定子和转子。所述转子可由所述定子围绕并且包括限定驱动轴开口的内表面，所述驱动轴开口具有键、一对卸荷槽以及一对凹口，所述一对卸荷槽被设置在所述键周围以将所述键夹在其间，所述一对凹口被设置在所述卸荷槽周围以将所述卸荷槽夹在其间，使得所述凹口在所述转子旋转期间分散传递到所述键的应力。所述内表面还可包括额外的凹口。所述内表面还可包括被设置为与所述键相对的另一键。所述凹口中的每个均可具有卵形形状。所述凹口中的每个均可具有椭圆形状。

一种转子可包括：平面叠片，在其中布置有永磁体并具有边缘，所述边缘限定驱动轴键、一对卸荷槽和一对凹口，所述一对卸荷槽将所述驱动轴键夹在之间，所述一对凹口将所述卸荷槽夹在之间以在所述转子旋转期间分散传递到所述驱动轴键的应力。所述边缘还可限定额外的凹口。所述边缘还可限定被设置为与所述驱动轴键相对的另一驱动轴键。所述凹口中的每个均可具有卵形形状。所述凹口中的每个均可具有椭圆形状。

一种电机可包括：转子，在其中布置有永磁体并具有表面，所述表面限定驱动轴槽和一对凹口，所述一对凹口将所述驱动轴槽夹在其间并且与所述驱动轴槽间隔开以在所述转子旋转期间分散传递到所述驱动轴槽的应力。所述表面还可限定额外的凹口。所述表面还可限定被设置为与所述驱动轴槽相对的另一驱动轴槽。所述凹口中的每个均可具有卵形形状。所述凹口中的每个均可具有椭圆形状。

附图说明

图1a是电机的转子的叠片的平面视图；

图1b是具有堆叠的叠片的转子的侧视图；

图2是基准叠片层的冯·米塞斯(vonmises)应力分布的等值线图；

图3是沿着转子的内径的边缘具有一组卸荷槽和多个凹口的叠片的平面视图；

图4是沿着图3的视域4摘取的叠片层的平面视图；

图5是具有键的驱动轴的平面图，其中，所述键的大小适于放入转子的键孔；

图6是具有键的外转子的平面图，其中，所述外转子被构造成围绕内定子，所述键的大小适于匹配驱动环键孔。

具体实施方式

在此描述了本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅为示例，其它实施例可采用各种可替代的形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可以与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合，以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。

电机通常利用转子和定子来产生扭矩。电流流经定子的绕组以产生磁场。由定子产生的磁场可与固定到转子的永磁体共同作用以产生扭矩。电机具有多种构造。一种构造可包括设置在外部的转子，这允许转子绕着定子旋转。转子可以直接连接为驱动一装置。例如，具有外转子的电机可将扭矩直接施加到风扇叶片或车轮。外转子还可将能量供应到围绕该转子的驱动底盘或驱动轴以收集由该转子的旋转所产生的扭矩。

另一种构造可将转子设置在内部，这允许转子在定子内旋转。驱动轴可与转子共同作用以将产生的扭矩传递至外部装置。例如，驱动轴可将由转子产生的扭矩传递至车辆的动力传动系。在这两种情况下，扭矩的传递均可造成整个转子上的应力不均匀或分布不合适。离心荷载可造成驱动轴开口或转子叠片的卵形形变。每个叠片均可能分别经受这种不均匀的应力分布或形变。一对卸荷槽(reliefnotch)可减轻驱动轴和转子之间的能量传递点附近的应力。卸荷槽可具有多种形状。可优选平滑的形状或者圆滑的形状。虽然位于能量传递部分周围的一组卸荷槽可减轻应力分布不均，但是还可以进一步减轻那些不均匀的应力分布。在转子的驱动轴孔周围添加凹口、缺口或凹窝可进一步减少剧烈的高应力区域。凹口可均匀地或零星地分布在转子的表面、边缘或内径或者外径的周围。每个凹口均可以是呈曲线、平滑或刚性的形状。例如，十个凹口可均匀地分布在转子的内径或者外径的周围。凹口可具有类似的卵形形状或者交替出现的形状(例如，直角、卵形、直角、卵形)。

现参照图1a，示出了用于转子的平面叠片10。叠片10可针对由永磁体15形成的交替出现的磁极16中的每个限定多个部分11。磁极可被布置成使得每个邻近的部分11是不同的磁极。图1a示出了八极转子。本领域已熟知的是，电机可具有不同数量的磁极。叠片10可限定适于保持永磁体15的多个凹腔或空腔12。永磁体可形成转子的磁极16。在各个凹腔12之间，桥可为转子提供结构支撑。叠片10的中央可限定用于容纳驱动轴的圆形中央开口或内边缘14，该驱动轴具有可容纳驱动轴键30的键道(keyway)。永磁体还可以以不同的定向来布置。如图1a所示，保持永磁体的凹腔或空腔12被布置成v形18。现参照图1b，可堆叠多个叠片10以形成转子8。叠片可偏斜以提高马达的输出扭矩，并且可将叠片分组为相对于其他区段偏斜的区段。沿着转子轴向地设置了中央开口或孔14以接合输出轴从而通过转子旋转来传递扭矩。设置了若干质量减小空腔(massreductioncavity)27以减小转子的总质量。

键特征、驱动键(drivekey)或驱动轴键30被设置在中央开口14的内表面以接合动力系输出轴并传递来自电机的扭矩。一个或更多个卸荷槽32可被设置成邻近键特征30。为了在键特征30处获得更加均匀的应力分布，优化了键特征30附近的切口形状。总的来说，几何形状平滑并且去除了尖锐的边缘。虽然键特征30附近的小的卸荷槽限制对叠片10的削弱作用并减小卵形形变，但是更大的卸荷槽具有在键特征30附近提供更平滑的应力分布并且提供更低的总体应力水平的好处。

图2是电机的运转期间在荷载作用下的转子叠片层10的一部分的冯·米塞斯应力的等值线图。较暗的区域指示较高的应力水平。因为叠片中的最高应力水平中的一个通常出现在键特征30附近，所以管理与键特征30上的荷载相关联的应力会是有利的。在提供的示例中，应力减轻槽32处受到的最大应力约为叠片层10中总的最大应力的99％。由图2所示出的应力等值线可见，邻近键特征30处经受不均匀的应力分布或应力梯级(stressriser)。当可利用不同形状的卸荷槽32时，可使用局部特征来限制由键特征30上的荷载所引起的应力重新分布。虽然卸荷槽32改善了叠片的应力分布，但是卸荷槽32在转子结构中引入了在离心荷载作用下造成转子椭圆形变的弱点。

图3是叠片10的一部分的截面平面视图。可设置凹口34以平衡应力作用下的转子的椭圆形变并减小卸荷槽32上的比应力(specificstress)。卸荷槽32可将驱动键或驱动槽30夹在中间。一对凹口34可将卸荷槽32夹在中间。凹口34可沿着叠片10的大致环形的内径的边缘均匀地间隔开并且与邻近的叠片一致。凹口34可具有大致椭圆的形状36。凹口34的主轴线38的尺寸可使得适于沿着中央开口14的内径的边缘安插十个凹口34。如图4所示，区域4公开了典型的凹口34。

图4描绘了凹口34的示例。虽然示出的是大致椭圆的形状，但是凹口可采用任何形状或部分形状。例如，凹口可以是卵形、矩形或者三角形的形状。平滑椭圆的图形可在高扭转应力和机械形变下提供均匀的应力分布。对于具有58mm的内径的开口14而言，主轴线的优选长度中的一个为11.0mm。对于相似的开口而言，次轴线40的优选长度中的一个为0.72mm。次轴线40将具有从开口14的边缘开始的0.30mm的切口深度42。

现参照图5，在一个实施例中，驱动键30还可被设置在驱动轴50上，相对应的键道或键槽31由转子叠片10限定。按类似的方式，无论驱动键是在驱动轴上还是在转子上，都可沿着开口14的边缘限定凹口34。虽然驱动键30优选地设置在转子14的内径上(如图3所示)，但这不是必须的。凹口34可适用于不同种类的电机。

现参照图6，示出了外转子8以表明本公开的通用性。凹口可根据电机的构造而设置在转子的内表面或外表面上。外转子围绕具有线圈绕组的定子(未示出)。外转子8可具有永磁体15，该永磁体被布置为形成磁极。类似于上面所讨论的内转子8，外转子8可具有驱动键30。外转子8可具有沿着转子8的外径的边缘的一组卸荷槽32和多个凹口34。

在说明书中所使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可做出各种改变。如前所述，可将各种实施例的特征组合以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管针对一个或更多个期望特性，各种实施例可能已经被描述为提供优点或者优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，根据特定的应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并可被期望用于特定的应用。