专利名称：电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电机。
背景技术：
日本专利文献10-336929公开了一种电机。多个座板在圆周方向上相隔一定距离地排列于磁轭的圆周上，并且利用第一螺栓紧固到磁轭。磁构件置于座板上而且通过层压薄钢板得到的层压板作为压紧部件放置于磁构件上。磁构件利用第二螺栓的紧固力被夹紧在层压板与座板之间。磁构件、层压板、座板和第二螺栓组成磁块。美国专利6，879，075公开了一种永磁同步机器。周向地定向的转子组件设置有交替的永磁体和磁极构件。为降低转子中磁通量的泄漏以及增加永磁体的有效长度，使用梯形的或其他的锥形的永磁结构。通过交替的梯形永磁体和磁极构件，相比于传统的机器，在不改变马达的重量和容量的情况下，可在使用马达中同样的径向空间的空气间隙中产生更高强度的磁场。美国专利3，567，974公开了一种永磁电机。图4示出了紧固在楔形极芯和抵接部件之间的永磁块。抵接部件与转子的铁结构一起结合地形成星形支撑结构，永磁体和极芯置于该星形支撑结构内。极芯通过非磁性螺丝紧固到转子上。
实用新型内容本实用新型的目的是实现一种具有改进的极配置的电机。根据本实用新型的电机的特征如独立权利要求1中所述。从属权利要求中公开了本实用新型的一些优选实施方式。根据本实用新型的电机包括:圆筒状定子，定子内的圆筒状、旋转转子框架，所述转子框架具有外表面和轴向方向，以及在转子框架的外表面上的极配置，其中，所述极配置包括围绕转子框架的外表面周向地布置的多个区段构件、围绕转子框架的外表面周向地布置的且与所述区段构件交替地布置的多个极构件、以及在区段构件和极构件之间的永磁构件，区段构件、永磁构件和极构件形成围绕转子框架的连续的环，电机包括在轴向方向上相继的多个这样的环。根据本实用新型的电机的特征在于，每个区段构件包括抵靠转子框架的外表面定位的第一内缘、面向定子的相对的第二外缘、以及在第一内缘和第二外缘之间的侧缘，所述侧缘在第二外缘处包括倾斜部分，倾斜部分接收永磁构件，每个区段构件利用第一螺栓紧固至转子框架，每个所述极构件包括面向转子框架的外表面的第一内缘、面向定子的第二外缘、以及在第一内缘与第二外缘之间的倾斜侧缘，每个极构件利用第二螺栓紧固至转子框架，由此当第二螺栓被拧紧时，永磁构件被挤压在极构件的倾斜侧缘和区段构件的侧缘的倾斜部分之间，至少一个轴向空气通道穿过环并且至少一个径向空气管道在环之间通过。[0012]根据本实用新型的极配置使得区段构件、极构件和永磁体可靠地紧固至转子框架。根据本实用新型的极配置也使得在永磁体的上端和下端处的泄漏通量最小化。根据本实用新型的极配置也使得穿过机器的轴向空气通道以及径向空气管道能够高效地冷却机器。
下面将参照附图通过优选实施方式来详细地描述本实用新型。附图中:图1示出电机的轴向剖视图。图2示出电机中极配置的一部分的轴测视图。图3示出图1中所示的极配置的径向剖视图。图4示出电机中第一冷却装置的轴向剖视图。图5示出电机中第二冷却装置的轴向剖视图。
具体实施方式
图1示出电机的轴向剖视图。电机包括圆筒状定子100以及在定子100内的圆筒状、旋转转子框架10。所述圆筒状转子框架10具有外表面IOa和轴向方向A-A。电机还包括在转子框架10的外表面IOa上的极配200。在定子100的内表面与极配置200的外表面之间具有空气间隙G，圆筒状转子框架10包括在其圆筒体的轴向方向A-A的中间处的径向分隔壁9。转子轴8紧固到径向分隔壁9，所述转子轴8在每个端部处由轴承7a，7b支撑到电机的框架结构F上。转子框架10由非磁性材料制成。图2示出电机中极配置的一部分的轴测视图，图3示出图1中所示的极配置的径向剖视图。极配置200包括围绕转子框架10的外表面IOa周向地布置的多个区段构件20。每个所述区段构件20包括抵靠转子框架10的外表面IOa定位的第一内缘21、面向定子100的对置的第二外缘22、以及在第一内缘21与第二外缘22之间的两个侧缘23，24。侧缘23，24包括在第二外缘22处的倾斜部分23a，24a。区段构件20的侧缘23，24的倾斜部分23a，24a有利地形成V形，使得V形的顶点面向定子100。每个所述区段构件20利用第一螺栓30，优选为非磁性螺栓紧固至转子框架10。每个区段构件20的第一缘21包括燕尾接合部25，在第一螺栓30的上端处有相对应的燕尾锁定构件。第一螺栓30的自由端通过转子框架10上的孔延伸至转子框架10的内部。螺母32可拧到第一螺栓30的自由端上。通过相对于转子框架10的内表面拧紧螺母32，区段构件20可固定到转子框架10上。极配置200还包括置于每个区段构件20的侧缘23，24的倾斜部分23a，24a上的永磁构件41，42。永磁构件41，42具有矩形形状。区段构件20的侧缘23，24的倾斜部分23a，24a具有小的突起部，它们与永磁构件41，42的侧表面相接合。永磁体41，42由此被锁定，防止了沿着区段构件20的侧缘23，24的倾斜部分23a，24a的表面的滑动地运动。因此永磁构件41，42在轴向方向上的宽度要略小于极构件50的对应的宽度。极配置200还包括围绕转子框架10的外表面IOa周向地布置且与所述区段构件20交替地布置的多个极构件50。每个所述极构件50包括面向转子框架10的外表面IOa的第一内缘51、面向定子100的第二外缘52、以及在第一内缘51与第二外缘52之间的两个倾斜侧缘53，54。第一内缘51与转子框架10的外表面IOa相距一定的径向距离。第二外缘52到定子100形成空气间隙G。倾斜侧缘53，54形成V形，使得V形的顶点面向转子框架10。每个所述极构件50通过第二螺栓60，优选为非磁性螺栓，紧固至转子框架10，由此当第二螺栓60拧紧时，磁构件41，42被挤压在极构件50的倾斜侧缘53，54和区段构件20的侧缘23，24的倾斜部分23a，24a之间。紧固件61嵌入极构件50内。第二螺栓60可拧紧至紧固构件61的螺纹内，以将第二螺栓60固定到紧固构件61并因此固定到极构件50。螺母62可拧紧在第二螺栓60的自由端的螺纹上。通过使螺母62抵靠转子框架10的内表面拧紧，可将极构件50固定至转子框架10。当螺母62拧紧时，极构件50的倾斜侧缘53，54会相对于区段构件20的侧缘23，24的倾斜上部23a，24a挤压永磁体41，42。区段构件20，永磁构件41，42和极构件50形成围绕转子框架10的外表面IOa的连续的环。电机包括在轴向方向A-A上相继的多个这样的环。图2示出两个轴向相邻的环，但电机可包括任意数量的环。区段构件20由多个薄的电气钢板组成。电气钢板为含有O到6.5%的硅的铁合金。区段构件20中的电气钢板通过沿轴向方向延伸穿过电气钢板组的铆钉71挤压在一起。还具有在区段构件20的轴向侧表面上的盲孔72。每个第二区段构件20转动过180°，使得盲孔72可接收轴向相邻的区段构件20的铆钉71的旋钮。其意味着区段构件20的表面可利用它们的侧表面彼此附接定位。金属板组中的最外部的金属板略厚一点，使得当铆钉71拧紧金属板组时最外部的金属板足够坚硬以形成笔直的侧表面。区段构件20在轴向方向上的厚度要略大于极构件50的相应厚度。极构件50也由多个薄的电气钢板组成。极构件50中的电气钢板通过在轴向方向上延伸穿过电气钢板组的铆钉73被挤压在一起。电气钢板组中最外部的电气钢板略厚一点，使得当铆钉73拧紧该组时能够足够坚硬以形成笔直的侧表面。第一轴向空气通道Al形成在由两个周向地相邻的区段构件20的侧缘23，24的下部部分23b，24b、转子框架10的外表面IOa以及极构件50的第一缘51所限定的空间中。第一轴向空气通道Al在轴向方向A-A上延伸穿过整个极配置200。第一径向空气管道Rl形成于两个轴向相邻的极构件50之间。这是由于区段构件20在轴向方向A-A上与极构件50相比略微的厚。第一径向空气管道Rl从极构件50的第二缘52延伸至第一轴向空气通道Al内。第一径向空气管道Rl也在永磁构件41，42的轴向相邻侧表面之间延伸。第二轴向空气通道A2在轴向方向A-A上延伸穿过每个轴向相邻的区段构件20。第二轴向空气通道A2可例如，通过在每个形成区段构件20的薄的电气金属板的中间部分内冲出带有预定横截面的开口来形成。因此第二轴向空气通道A2在轴向方向A-A上延伸穿过整个极配置200。第二径向空气管道R2形成于两个轴向相邻的区段构件20之间。区段构件20中的最外部的金属板形成为使得第二径向空气管道R2形成于两个轴向相邻的区段构件20之间。第二径向空气管道R2从区段构件20的第二缘22延伸至第二轴向空气通道A2内。第一轴向空气通道Al和第二轴向通道A2的径向横截面的面积可以是区段构件20的径向横截面的面积的大约20%至35%。径向空气通道Rl，R2在轴向方向A-A上的宽度可以是区段构件20在轴向方向A-A上的宽度的大约10%至20%。图1中的转子框架为所谓的H型转子框架。根据本实用新型的极配置可应用于任何具有区段构件和极构件能被紧固于其的圆筒形表面的转子框架。在分隔壁9处位于转子框架10上的极构件50和区段构件20的环不能通过位于转子框架10内部的螺母32，62固定到转子框架10。区段构件20可设有孔和较小的孔，该孔从区段构件20的第二表面22延伸至区段构件的内部的支座，较小的孔从支座延伸至区段构件20的第一表面21。区段构件20可利用第一螺栓30紧固，该第一螺栓30在较小的孔内延伸至分隔壁9上的螺纹内。第一螺栓30可利用套管拧紧。套管穿过较大的孔从区段构件20的第二表面22延伸至支座以及支座上的第一螺栓30的螺母。环中的极构件50也可通过对应的方式紧固。这些延伸至区段构件20的外表面22以及极构件50的外表面的孔会在一定程度上降低区段构件20和极构件50的导磁能力。这是在其他环上不使用这种紧固布置的原因。在永磁体41，42的在极构件50的第二缘52处的上端表面自由地面对在转子和定子100之间的空气间隙G中的空气。在永磁体41，42的在极构件50的第一缘51处的下端表面自由地面对在第一轴向空气通道Al中的空气。两个周向相邻的区段构件20的侧缘23，24的下部部分23b，24b具有在永磁体41，42下端表面下方的腔，以增加永磁体41，42下表面下方的空气空间。这种布置会使在所述端部表面处的泄漏通量最小化。永磁体41，42的下端表面处没有磁性材料而是空气的情形将极大地降低永磁体41，42的在所述下端表面处的泄漏通量。泄漏通量为不通过空气间隙及连接到定子绕组的磁通量，因此不提供磁场。永磁体41,42和磁极构件50的布置对利用机器中的空间是有利的。在不改变机器的重量和容量的情况下，可在利用机器中相同的径向空间的空气间隙中产生较高强度的磁场。图4示出电机中第一冷却配置的轴向剖视图。冷却空气LI从附接到定子100的外表面的通风箱300朝向转子200的两端引入。冷却空气LI穿过进入转子100中的轴向空气通道Al，A2内并朝向转子100的中部流动。穿过进入第一轴向空气通道Al和第二轴向空气通道A2的空气的一部分也将穿过进入转子100中的第一径向空气管道Rl和第二径向空气管道R2内。穿过进入转子200中的径向空气管道Rl，R2的空气将进一步通过转子200与定子100之间的空气间隙G并且穿透进入定子100中的相应的径向空气管道R10。定子中的径向空气管道RlO通向定子腔110且所述定子腔110通向通风箱300的中间部分。冷却管道110通过通风箱300。冷却液体或冷却空气L30引导通过冷却管道310。从定子100回到通风箱300的中部的返回空气LlO将通过在通风箱300中的分隔壁320之间的冷却管道310并且进一步到达通风箱300的外表面。已经在转子200与定子100中加热的返回空气LlO将在通过冷却管道310时被冷却。返回空气LlO的方向在通风箱300的外表面处改变，使得返回空气LlO再次流动通过使所述空气进一步冷却的冷却管道310。所述冷却的空气LI之后向回引导朝向转子200的两端进入马达内。因此，在机器与通风箱300之间有闭合的冷却空气循环。该冷却空气配置形成机器的对称冷却。当转子框架10旋转时，转子框架10上的极配置200产生压力。径向空气管道R1，R2根据与径向风扇的翼相同的原理工作。通风箱300的中间部分和通风箱300的端部也可以装配有风扇。图5示出电机中第二冷却配置的轴向剖视图。通风箱300中的配置与图4中所示的不同。从定子箱110流入通风箱300的中间部分的返回空气LlO将穿透通过热转换器330a, 330b至通风箱300的每一端。返回空气LlO利用置于通风箱300的每一端处的径向风扇340a，340b被抽吸通过热交换器330a，330b。径向风扇340a，340b将冷却过的空气LI朝向转子200的端部吹回进入机器内。每个径向风扇340a，340b由马达驱动,优选为电动马达350a，350b。该空气冷却配置也形成机器的对称冷却。根据本实用新型的极配置尤其适用于中等尺寸、特别慢速旋转的电机。转速可以为例如大约400rpm。转子框架的直径可以为大约I米或更大。但是，根据本实用新型的极配置也可用于更快旋转的电机，其中，转子轴8的一端或两端都装配有风扇。所述风扇然后可将来自通风箱300的冷却空气吹入到转子中的轴向空气通道Al，A2内。本实用新型不限于上述示例，而是可在权利要求的范围内改变。
权利要求1.一种电机，包括:圆筒状的定子(100);在所述定子(100)内的圆筒状的、旋转的转子框架(10)，所述转子框架(10)具有外表面(IOa)和轴向方向(A-A);以及在所述转子框架(10)的所述外表面(IOa)上的极配置(200)，其中，所述极配置(200)包括围绕所述转子框架(10)的所述外表面(IOa)周向地布置的多个区段构件(20)、围绕所述转子框架(10)的所述外表面周向地布置的且与所述区段构件(20)交替地布置的多个极构件(50)、以及置于所述区段构件(20)和所述极构件(50)之间的永磁构件(41，42)，所述区段构件(20)、所述永磁构件(41，42)和所述极构件(50)形成围绕所述转子框架(10)的所述外表面(IOa)的连续的环，所述电机包括在所述轴向方向(A-A)上相继的多个这样的环，其特征在于， 每个所述区段构件(20)包括:抵靠所述转子框架(10)的所述外表面(IOa)定位的第一内缘(21)、面向所述定子(100)的相对的第二外缘(22)、以及在所述第一内缘(21)和所述第二外缘(22)之间的侧缘(23，24)，所述侧缘(23，24)在所述第二外缘(22)处包括倾斜部分(23a，24a)，所述倾斜部分(23a，24a)接收所述永磁构件(41，42)，每个所述区段构件(20)利用第一螺栓(30)紧固至所述转子框架(10)， 每个所述极构件(50)包括面向所述转子框架(10)的所述外表面(IOa)的第一内缘(51)、面向所述定子(100)的第二外缘(52)、以及在所述第一内缘(51)与所述第二外缘(52)之间的倾斜侧缘(53，54)，每个所述极构件(50)利用第二螺栓￠0)紧固至所述转子框架(10)，由此，当所述第二螺栓(60)被拧紧时，所述永磁构件(41，42)被挤压在所述极构件(50)的所述倾斜侧缘(53，54)和所述区段构件(20)的所述侧缘(23，24)的所述倾斜部分(23a，24a)之间， 至少一个轴向空气通道(A1，A2)穿过所述环并且至少一个径向空气管道(R1，R2)在所述环之间通过。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述区段构件(20)的侧表面(23，24)的倾斜部分(23a，24a)形成V形，使得所述V形的顶点面向所述定子(100)，所述极构件(50)的倾斜侧表面(53，54)也形成V形，使得所述V形的顶点面向所述转子框架(10)。
3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述极配置(200)包括第一轴向空气通道(Al)，所述第一轴向空气通道(Al)形成在由两个周向相邻的所述区段构件(20)的所述侧缘(23，24)的下部部分(23b，24b)、所述转子框架(10)的所述外表面(IOa)以及所述极构件(50)的所述第一缘(51)限定的空间内。
4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述极配置(200)包括第一径向空气管道(Rl)，所述第一径向空气管道(Rl)形成在两个轴向相邻的所述极构件(50)之间的空间内，所述第一径向空气管道(Rl)从所述极构件(50)的所述第二缘(52)延伸至所述第一轴向空气通道(Al)内，由于所述区段构件(20)在所述轴向方向上的宽度大于所述极构件(50)的对应宽度而形成所述第一径向空气管道(Rl)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电机，其特征在于，所述极配置(200)包括第二轴向空气通道(A2)，所述第二轴向空气通道(A2)在所述轴向方向(A-A)上延伸通过每个轴向相邻的所述区段构件(20)。
6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述极配置(200)包括第二径向空气管道(R2)，所述第二径向空气管道(R2)形成在两个轴向相邻的所述区段构件(20)的外侧表面之间，所述第二径向空气管道(R2)从所述区段构件(20)的所述第二缘(22)延伸至所述第二轴向空气通道(A2 )内。
专利摘要一种电机，包括定子、转子框架以及在转子框架上的极配置。极配置包括围绕转子框架周向地布置的且利用第一螺栓紧固于转子框架的多个区段构件，置于每个区段构件的侧缘的倾斜部分上的永磁构件，围绕转子框架周向地布置的且与所述区段构件交替布置的多个极构件。当区段构件利用第二螺栓紧固至转子框架时，磁构件被挤压在极构件的倾斜侧缘与区段构件的侧缘的倾斜部分之间。区段构件、永磁构件以及极构件形成围绕转子框架的外表面的闭合的环，电机包含在轴向方向上相继的多个这样的环。此外，还有穿过环的至少一个轴向空气通道以及在环之间的至少一个径向空气管道。
文档编号H02K1/32GK203056718SQ20122065672
公开日2013年7月10日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年5月2日
发明者阿里·瓦尔蒂艾宁, 佩卡·肯尼宁, 佩特里·梅基-翁托 申请人:Abb公司