专利名称:用于电机转子的磁极模块和电机转子的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及于一种用于电机转子的磁极模块和一种用于电机的转子。
背景技术：
在永磁体同步电机中，使用在电机的转子中装配的永磁体来生成励磁场。永磁体配合于转子的、面向气隙的表面上，或者永磁体嵌入到转子的磁芯中。磁芯最常由如下铁磁铁片制成，这些铁磁铁片组装成在转子的整个长度延伸的片组。用于设定永磁体和片组尺度的设计标准是电机所需励磁功率。不同部件的机械结构和紧固受到比如对它们施加的力和电机的尺寸这样的因素影响。
励磁布置对具有大的磁极数和大的转子直径的电机，特别是对具有小的开槽因数和集中的定子绕组的电机，有特殊要求。在这些电机中，槽系因数是q〈 l，槽系数定义为q=Q/ (m*2*p)，其中Q指代槽数目，m指代相数目，而p指代电机中的磁极对的数目。集中的绕组是指如下定子绕组，其中该绕组缠绕于定子的一个齿周围。由于磁极数大，所以在转子的圆周方向上与一个磁极对应的空间小。用于磁通的径向通道窄。常常没有可能使用上文提到的表面磁体，因为表面磁体不能为负荷重的驱动提供充分磁通密度。[0004] 必须可靠地布置永磁体和磁芯的紧固以免破坏磁通的流动。永磁体电机的良好效率也要求杂散通量最少。难以在制造电机期间操控大直径的磁芯，这意味着必须预先规划生产和制造技术以允许将部件预先制造为更易于操控的较小部分。
实用新型内容
本实用新型的目的在于创建一种用于大直径的电机的高效和有利的转子磁极结构。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于电机转子的磁极模块。该磁极模块包括宽度等于至少两个转子磁极的非磁性本体部分以及构成所述转子的至少两个磁极的、附接到本体部分的至少两个片组，由此空间保持于磁极模块中的两个相邻片组之间，永磁体件可以配合到所述空间中。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种由永磁体励磁的用于电机的转子，该转子的磁路包括由永磁体配合到其中的导磁片组形成的芯部分，该电机的磁极数大。该芯部分由配合于所述转子的外圆周上的模块形成；至少两个永磁体可配合到各模块，所述模块对应地构成至少两个磁极，并且所述磁极模块可附接到所述转子中心。
在根据本实用新型的解决方案中，电机的转子的磁极结构由在圆周方向上连续地附着于转子的外表面上的数个磁极模块形成。可以单独地制造用于磁极模块的磁片组。这使得它们更易于操控并且允许将它们单独地制造完成。根据本实用新型的解决方案将明显地减少将在转子中心上安装的部件数目和将制作到转子中心的钻孔数目。也将明显地减少在组装时的转子制造时间和在工厂的安装时间。该解决方案也有助于制造和组装的自动化。[0009] 根据本实用新型的解决方案使本体结构的制造明显地更加简化和容易，因为本体结构由铝通过挤压制成而无需加工。另外，根据本实用新型的结构使磁极之间的杂散通量最少，这提高了电机的效率。
利用根据本实用新型的转子，转子的磁路的芯部分由配合于转子的外圆周上的模块形成；至少两个永磁体在转子的圆周方向上可配合到各模块，该模块构成两个磁极，并且磁极模块可附接到转子中心。由于完整磁极模块可以附接到转子中心，所以减少转子制造时间并且特别地减少在工厂的组装时间。
根据本实用新型的一个优选实施例，磁极模块的宽度对应于四个转子磁极。本体结构模块因此可以在将附接螺钉放置于每隔一个永磁体以下的情况下在圆周方向上按照相等间隔附接到转子中心。
根据一种优选环境，磁极模块在片组之间通过它的本体结构可附接到转子中心。这允许在没有如下永磁体的情况下附接本体结构，这些永磁体随后例如可安装于转子的径向方向上并且可使用配合到片组上的凹槽中的附接条来锁定就位。可以在安装期间不励磁永磁体，这使得它们更易于操控，并且将在配合就位之后在恰当方向励磁永磁体。另一方面，在本实用新型的范围内也可以使用预励磁的永磁体。配合于永磁体顶部上的附接条不仅支撑永磁体抵抗离心力而且保护它们免受灰尘和侵蚀。
根据本实用新型的一个优选特征，片组和本体部分使用形状锁定接合来互锁。有用和实用的接合特别包括在现有技术中有若干例子的燕尾接合或者T开槽接合。结合本实用新型，它们实现了实用和实际组装以及组装顺序的灵活变化。片组可以整体地或者作为更短的段、甚至一次一片地配合到本体部分。
根据另一优选特征，非磁性本体部分为铝。铝基于它的电、磁和强度性质作为本体
部分材料是可行的。挤压使尺度准确度充分的铝部件制造起来既容易又成本低廉。
根据一个优选实施例，转子中心为非磁性并且导电，这意味着转子中心也适于作
为一种抑制脉冲通量并且减少由此所致损耗的阻尼绕组。铝本体部分由于它的导热性也有
助于冷却转子。
下文将通过参照以下附图借助某些实施例更具体地描述本实用新型[0017]-图1图示了根据本实用新型的磁极模块，
-图2图示了装配于转子上的根据本实用新型的磁极模块，以及[0019]-图3图示了装配于转子上的根据本实用新型的另一磁极模块。
具体实施方式
图1图示了从模块端部查看的根据本实用新型的磁极模块。模块在转子的圆周方向上的宽度对应于三个磁极，并且它具有由铝通过挤压制成的本体结构2。模块在电机的轴向方向上的长度对应于转子的长度。本体结构的内表面4略微弯曲，这对应于转子中心的圆柱形外表面。在转子的圆周方向上，本体结构2的一端具有装配槽口 3，而另一端具有对应装配突起5。模块的本体结构的外表面在各磁极8处具有燕尾形突起或者榫头6。对应燕尾接合槽口 12形成于由导磁片制成的片组10的下边沿。片组10构成磁转子芯。转子
4芯用放置于它们之间的永磁体来励磁，从而在圆周方向上交替地形成N极和S极。这些极的顶边沿形成与电机的气隙相向的转子外表面。优选地，略微对角地切割片组的侧壁14，从而用于永磁体的矩形空间15保留于相邻片组之间。在空间15处，在本体结构中钻出用于附接螺栓的钻孔11。在转子的纵向方向上有数个钻孔ll，并且对应地有配合于钻孔中以便将模块可靠地附接到转子的螺栓。片组的侧壁14的最外部包含窄的附接凹槽16，用于永磁体18的附接条20(图2)在永磁体已经放置就位之后配合到这些附接凹槽中。在转子芯中钻出钻孔22，并且使用配合于钻孔中的螺杆24借助磁极端板26来压迫转子芯的片。[0021] 图2图示了附接到转子中心28的磁极模块30。磁极模块30具有四个磁极，但是在别的方面对应于图1中的模块，并且相互对应的部分在图1和图2中带有相同标号。[0022] 在制造转子期间，构成转子芯的片组10用燕尾接合来附接到磁极模块的本体结构。例如通过用片切割器将片组切割成恰当形状来制造用于片组的片。使用配合于端部处的端板26和穿过片组的螺杆24将片组紧密地压迫在一起。各磁极模块的本体部分2'使用配合到磁极芯之间的钻孔34中的两个螺栓32在圆周方向上附接到转子中心28。在转子的轴向方向上的附接螺栓32的数目依赖于转子的长度。磁极模块本体部分2'的底部31的曲率对应于转子中心28的外圆周表面的曲率。螺栓32在磁极模块中配合于用于永磁体18的两个最外开口处。磁极模块的一侧在转子的圆周方向上具有装配槽口 38，而另一侧具有用于互相对准和支撑磁极模块的对应装配突起40。当磁极模块附接就位时，永磁体18在片组IO之间在转子的径向方向上配合到磁极模块。因此，一些永磁体在单个磁极模块的片组之间，而一些永磁体在两个相邻磁极模块的最外片组之间。永磁体粘合到磁极模块，并且附接条20在永磁体的与气隙相向的一侧上配合于为了该目的而制成的附接凹槽16中。附接条支撑永磁体而抵抗离心力并且保护免受环境的侵蚀和其它有害影响。[0023] 本发明的思想也包括直接在转子中心的表面上组装磁极模块，这意味着本体部分首先附接到转子中心，此后将片组并且随后将永磁体配合就位。在这一情况下，本体部分也可以附接于片组的位置处。
图3图示了本实用新型的一个实施例，其中片组与本体部分的附接不同于图2的实施例。在适用范围内，图3中的标号对应于先前所用编号。T形榫头44形成于本体部分42中，并且对应地，配合T形开槽46形成于片组43中。结合件48形成于片组的侧壁的最外边沿以便支撑永磁体18抵抗离心力。在这一实施例中，永磁体18在转子的轴向方向上安装于片组之间的开口中，或者与片组43同时安装。为了防范侵蚀，永磁体的外表面45例如涂有漆或者树脂。利用从转子中心52的内部上紧的经过转子中心52延伸的螺钉50来附接本体部分42。
图2和图3中所示实施例也可以在适用情况下组合以实施本实用新型的思想。也可以使用端板来实现在片组与本体部分之间的附接，在该情况下端板也用螺栓连接到本体部分的端部。与上述情况不同，在相邻部分之间的附接也可以例如弯曲或者完全地或者部分地倾斜。
根据本实用新型的转子中的磁极数大、至少多于十。根据本实用新型的解决方案
用来高效地实施具有数十磁极或者甚至多于一百磁极的转子。根据本实用新型的转子对于
具有集中绕组(这意味着绕组层缠绕于单个齿周围)的电机特别地可行。
上文已经借助某些实施例描述本实用新型。不应当认为该描述限制专利保护范围；本实用新型的实施例可以在所附权利要求
书的范围内变化。例如，磁极模块的本体部分可以在圆周方向上延伸至片组与永磁体之间的边界。当在转子中心上直接地组装磁极模块时，本体部分之间的附接也可以在片组的位置。
标号2，2'本体结构；3装配槽口 ；4本体结构的内表面；5装配突起；6燕尾榫头；8磁极；IO片组；ll用于附接螺栓的钻孔；12燕尾槽口 ；14片组的侧壁；15用于永磁体的空间；16附接凹槽；18永磁体；20附接条；22钻孔；24螺杆；26端板；28转子中心；30磁极模块；31本体部分的底部；32附接螺栓；34钻孔；38装配槽口；40装配
突起；42本体部分；44 T形榫头；45永磁体的外表面；46 T形开槽；48结合件；50螺钉；52转子中心
6
权利要求
一种用于电机转子的磁极模块(30)，其特征在于，所述磁极模块(30)包括宽度等于至少两个转子磁极(8)的非磁性本体部分(2，2’)以及构成所述转子的至少两个磁极(8)的、附接到所述本体部分(2，2’)的至少两个片组(10)，由此空间(15)保持于所述磁极模块(30)中的两个相邻片组(10)之间，永磁体件(18)可配合到所述空间中。
2. 根据权利要求
l所述的磁极模块，其特征在于，所述磁极模块(30)的宽度等于四个 转子磁极(8)。
3. 根据权利要求
l所述的磁极模块，其特征在于，所述磁极模块(30)在所述片组之间 通过它的本体部分(2，2')可附接到所述转子中心(28)。
4. 根据权利要求
3所述的磁极模块，其特征在于，所述永磁体(18)在所述磁极模块 (30)的附接之后，在所述转子的径向方向上可安装到所述磁极模块(30)，并且可使用附接 条(20)来锁定就位。
5. 根据权利要求
1至4中的任一权利要求
所述的磁极模块，其特征在于，所述片组 (10)和所述本体部分(2，2')使用形状锁定接合(6， 12)来互锁。
6. 根据权利要求
5所述的磁极模块，其特征在于，所述片组和本体部分使用燕尾接合 (6， 12)或者T开槽接合(44,46)来互锁。
7. 根据权利要求
1至4中的任一权利要求
所述的磁极模块，其特征在于，所述非磁性本 体部分(2， 2')为铝。
8. —种由永磁体励磁的用于电机的转子，所述转子的磁路包括由永磁体(18)配合到 其中的导磁片组(10)形成的芯部分，所述电机的磁极数大，其特征在于，所述芯部分由配 合于所述转子的外圆周上的模块(30)形成；至少两个永磁体(18)可配合到各模块(30)， 所述模块对应地构成至少两个磁极(8)，并且所述磁极模块(30)可附接到所述转子中心 (28)。
9. 根据权利要求
8所述的转子，其特征在于，所述磁极模块(30)包括片组(10)和附接 到所述片组(10)的非磁性本体部分(2，2，)。
10. 根据权利要求
9所述的转子，其特征在于，所述非磁性本体部分(2， 2')导电和导热。
11. 根据权利要求
8至10中的任一权利要求
所述的转子，其特征在于，所述磁极模块 (30)包括用于永磁体(18)的、与所述转子的外圆周相向的开口 (15)，并且所述开口 (15) 可用附接条(20)来闭合。
专利摘要
本实用新型的目的在于一种用于电机的转子的磁极模块(30)和一种对应转子。根据本实用新型，磁极模块(30)包括宽度等于至少两个转子磁极(8)的非磁性本体部分(2’)以及构成转子的对应磁极(8)的、附接到本体部分(2’)的至少两个片组(10)。在磁极模块(30)中，永磁体件(18)配合于两个相邻片组(10)之间的空间中。
文档编号H02K1/27GKCN201444598SQ200890000043
公开日2010年4月28日 申请日期2008年3月3日
发明者A·玛基南, A·瓦蒂艾南, J·芒特尔, M·萨尔米, R·皮尔基南, V·武蒂莱南 申请人:Abb有限公导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan