专利名称：电机尤指电动机的转子及其制造方法
电机尤指电动机的转子 及其制造方法现有技术本发明涉及电机尤指带有磁轭的电动机的转子。该磁轭包括至少一 个具有薄片的叠片铁心，本发明还涉及这种转子的制造方法。在现有技术中，带磁轭的转子用于无刷直流电动机。这类电动机常 常具有单独的表面磁体，这些磁体安装在磁导轭铁上。大部分直流电动 机的磁体都是粘接到磁轭的外表面上的。其中可用不同的磁体形状，例如碗形、矩形或D形；兹体，后者也叫啦文"圆面包"。电动机的磁轭或用钢制成整体或由板叠组成，这种板叠包括许多叠 置的铁心片。为了》兹体在;兹扼上的定向，例如套装有用塑料制成的辅助支架，以 便磁体在胶粘剂的硬化过程中进行定位。在硬化过程结束后，取掉辅助 支架。在其他结构型式中，在转子的磁轭中集成若干固定件，磁体嵌在 或夹紧在这些固定件之间。这样就获得了磁体的良好定位。但在这种情 况中，固定件也是用导磁的钢制成的，所以在转子中产生使永》兹体的磁 通短路的石兹通，/人而减少了电才几尤指直流电动机的总通量和转矩。发明内容具有权利要求1所述特征的带一个磁轭的电机用的本发明转子的优 点是，集成在磁轭的一个薄片基体上的固定件具有很小的导磁率。在两 个相邻的固定件之间分别配置一个永》兹体，该永磁体由一个或多个薄片 的固定件固定，与薄片的基体相比，固定件的导磁率是很小的，从而防 止了在两个相邻的永》兹体之间在固定件上形成短路漏；兹路径。在固定件 内不产生磁通，从而增加转子内的有效总磁通量，并提高电机的转矩。在各项从属权利要求中公开了本发明的优选方案。薄片最好用双状态材料制成。其中最好用一种所谓的YEP-FA1材料。 这种材料可实现具有不同导磁率的范围。这是必要的，因为薄片由一个 基体和整体集成其上的固定件制成。也就是说，薄片具有同一种材料。所以这种材料必须具有不同的状态。薄片的材料特别优选含有铁、铬和碳的组分。尤其是用17.5% (体积百分比)的铬和0. 5% (体积百分比)的碳与铁组合。这种材料是特别适宜的，因为它在磁状态内具有高的相对导磁率。薄片优选具有大于500、最好大于大约90Q的导i兹率。薄片的这种优选材料在磁状态内具有下列》兹特性在磁场强度为5 千安/米时，磁通密度为1.28特斯拉，矫顽强度约为5百安/米；在磁 状态内，这种双状态材料的机械性能为抗拉强度77Q兆帕，屈服应力640 兆帕和硬度为220 Hv,延伸率为15%;在非磁性状态内，机械性能改变 成为抗拉强度大约930兆帕、屈服应力350兆帕，硬度保持为220 Hv, 延伸率增加到40%。在一种特别优选的结构型式中，薄片的固定件是经过热处理的。由 此降低了固定件的导磁率。材料或薄片的局部热处理导致了薄片的高的 导磁率在加热部位明显下降。薄片的固定件的热处理可对每个薄片先后 进行，这时， 一个薄片的固定件一个接一个地加热。但一个薄片的全部 或多个固定件也可同时加热。当然，从工艺上也可同时加热多个薄片， 这样可加速固定件的"去磁，，过程。然后，在一个薄片的全部固定件热 处理后，进行薄片的冷却，或者单个的固定件的冷却直接在其热处理后 进行。固定件应优选具有小于或等于1.01的导磁率。固定件的导磁率最 好相当于空气的导磁率。这就是说，通过热处理可在双状态材料内产生 导^t率小于或等于1.01的区域，而别的区域则具有900范围内的相对 导磁率。在一个优选的结构型式中，转子是这样构造的，在转子的圆周上布 置若干永;兹体，这些永》兹体固定在两个相邻的固定件之间。其中，薄片 最好大致为矩形或正方形横截面。磁体布置在外侧。在角上集成固定件。 通过选用合适的永^兹体例如D形7Jc;兹体，就可4姿此方式产生一个一黄截面 大致为圆形的转子。在一个优选的结构型式中，设计具有带有磁轭的本发明转子的 一种 电机，该磁轭包括至少一个带有薄片的叠片铁心，这种电机尤指电动机， 其具有这样的优点，在磁轭的圆周上布置的永磁体是卡紧在并固定在这 些薄片的集成固定件之间的。由于在两个相邻的永磁体之间没有；兹通量 流经被永磁体包围的薄片的固定件，电机的转子的有效总磁通量较大，所以改善了电机的转矩。其原因在于有非^F兹的固定件，在这些固定件之 间布置了永石兹体。根据本发明，具有权利要求10所述特征的具有带有一个基体和在 该基体上集成的固定件的多个薄片的转子制造方法的优点是，通过热处 理使固定件的导磁率减小，直到相当于空气的导磁率，这样，固定件就 是非》兹性的，所以固定件对相邻永^兹体之间产生的石兹通量没有影响。此 外，按这种方法使用一种双状态材料来制成薄片。在第 一个步骤中，对这些薄片的固定件中的至少 一个进行热处理， 实施热处理在部位上是有限制的。薄片的基体不进行热处理。固定件的 热处理可用熟知的方法进行。例如固定件可放入炉子中，用外部热辐射 加热或别的众所周知的方式加热。加热只在局部进4亍，所以只是固定件 改变导磁率。其中固定件被一直加热，直到它们具有大致1的导》兹率为止。这样就确保了导磁率小于或等于1. 01,所以固定件的导磁率相当于空气的导磁率。在局部热处理的情况下，基体的导磁率不产生变化，所 以基体本身具有高的导磁率。随后，薄片或固定件被冷却。
下面用一些优选实施例来i羊细i兌明本发明。附图表示图l 一种电机转子的一个薄片；图2由具有许多薄片的叠片铁心组成的转子；图3带固定永磁体的图2转子；图4带有图3转子的电动机的剖面；图5带有磁力线的图4电动机的一部分。
具体实施方式
下面参照图1来说明具有一个本发明转子的电动机的结构。图1表 示具有一个大致呈方形的基体2的一个薄片1。基体2的中心有一个孔 3,未示出的电动机轴通过该孔延伸。这个薄片在其每个角上具有一个 固定件4，该固定件与薄片1的基体2连成一体。固定件4设计成簧片。薄片1在一道工序中通过冲压制成。薄片1 和集成的固定件4也可通过激光切割或别的熟知的加工方法制成。每两 个相邻的固定件4分别相向对置并构成一对。在图l中，上方的和下方的固定件4分别相向对置。薄片l用一种双状态材料制成。基体2是磁 性的并具有900范围中的导磁率。固定件4在热处理后是非磁性的。固 定件4的导》兹率为1的范围。图2表示一个转子13的磁轭5,该磁扼由两个叠片《失心6组成。磁 轭5的叠片铁心6分别由若干叠置分层的薄片l组成。其中，每6个薄 片l构成一个部分铁心16,叠片铁心6由多个部分铁心16组成，其中， 两个部分铁心16分别错开90°。通过这个90。的旋转角产生图2所示的 本发明转子13的形式。通过由多个分别相互旋转90。的部分铁心16组 成的叠片铁心6的这种结构补偿了由于加工和系统引起的薄片1的厚度 和形状7>差。图3表示带有磁扼5及在薄片1的外侧布置的永磁体7的本发明转 子13。永》兹体7具有D形对黄截面，即呈"圆面包"的形状。永》兹体7用 其底面8紧贴在叠片铁心6的外侧上。永磁体7固定在相邻固定件4之 间而且不会从其位置移动出来。此外，永磁体7可用胶粘剂固定在叠片 铁心6上。但一般用设计成簧片的固定件4固定就足够了。图4表示带有本发明转子13的电动机9的横截面。电动机9具有 一个带6个极靴11的定子10。这样就可制造一台4极、3相的无刷电 动机9。转子13的薄片1在图4中以横截面示出。电动机轴12引入薄 片1的中心。4个永磁体7布置在薄片1的外侧。每个永磁体7分别由 两个固定件4固定。图5表示图4电动机9的一部分。图中示出了属于定子10的两个 极孰ll。电动机9的转子13旋转，使固定件4位于两个极執11之间。 从图5俯视图中除了可看见最上薄片l的固定件4外，也可看见位于其 下方的部分铁心16的最上薄片1的固定件4的一个自由端14。两个部 分示出的永磁体7紧贴在薄片1的外侧上。永磁体7固定在相应的两个 固定件4之间。图5中示出电动机9中的磁通量。由于固定件4在热处理后具有的 1的导》兹率并为非i兹性的，所以在固定件4内不产生》兹场的；兹力线。》兹 力线/人第一才及靱11经一个在转子13和定子IO之间形成的转子气隙15 通过永;兹体7,然后》兹力线继续通过基体2向相邻的永》兹体7并经转子 气隙15进入下一个极靴11。在固定件4中不形成短路漏磁路径。与常 -见电动才几相比，电动才几9增加了转矩。
权利要求
1.具有磁轭的电机转子，该磁轭包括至少一个具有薄片(1)的叠片铁心(6)，其中，薄片(1)具有基体(2)和至少两个一体集成在基体(2)上的固定件(4)，设置至少一个永磁体(7)，该永磁体固定在转子(13)的一个或多个薄片(1)的两个固定件(4)之间，且固定件(4)与薄片(1)的基体(2)相比具有较小的导磁率。
2. 按权利要求1的转子，其特征为，薄片(1)用双状态材料、 最好用YEP-FA1材料制成。
3. 按权利要求2的转子，其特征为，薄片(1)的材料含有铁、 铬和碳，尤其是含有17. 5% (体积百分比)的铬和0. 5% (体积百分比) 的碳。
4. 按前述权利要求任一项的转子，其特征为，薄片(l)具有大 于500的导^兹率，最好该导》兹率在900的范围中。
5. 按前述权利要求任一项的转子，其特征为，薄片(1)的固定 件(4)是经过热处理的，以便减少固定件的导磁率。
6. 按前述权利要求任一项的转子，其特征为，固定件(4)的导 》兹率小于或等于1. 01。
7. 按前述权利要求任一项的转子，其特征为，固定件(4)的导 磁率相当于空气的导磁率。
8. 按前述权利要求任一项的转子，其特征为，永磁体布置在转子 (13)的圆周上。
9. 电机具有前述权利要求任一项所述的转子(13)。
10. 带有具有基体(2)和在基体(2)上集成的固定件(4)的多 个薄片U)的转子制造方法，其中薄片(1)用双状态材料制成，包括 下列步骤对至少一个固定件(4)进行热处理，直至固定件(4)具有 大致为1的导磁率为止，其中薄片(1)的基体(2)的导磁率保持不变； 进行薄片(1 )的冷却。
全文摘要
本发明涉及具有一个磁轭(5)的电机转子(13)，它包括至少一个具有若干薄片(1)的叠片铁心(6)，其中，薄片(1)具有一个基体(2)和至少两个一体集成在基体(2)上的固定件(4)。在转子(13)上至少设置有一个永磁体(7)，该永磁体固定在转子(13)的一个或多个薄片(1)的两个固定件(4)之间。与薄片(1)的基体(2)相比，固定件(4)具有很小的导磁率。本发明也涉及这种转子(13)的制造方法，在该方法的第一步中，进行至少一个固定件(4)的热处理，直至固定件(4)的导磁率达到1为止，其中，基体(2)的导磁率保持不变；在第二步中，进行薄片(1)的冷却。
文档编号H02K1/27GK101331664SQ200680047012
公开日2008年12月24日 申请日期2006年10月12日 优先权日2005年12月14日
发明者S·A·埃文斯, T·克尼希 申请人:罗伯特·博世有限公司