具有通过绕制形成的外部套管的电机的转子、用于生产这样的转子的方法、以及包括这样 ...的制作方法
【专利说明】具有通过绕制形成的外部套管的电机的转子、用于生产这样的转子的方法、以及包括这样的转子的电机
[0001]本发明涉及永磁体电机的转子，涉及制造这样的转子的方法，以及涉及包括这样的转子的电机。
[0002]电机转子已知包括金属磁芯，其中永磁体固定到该金属磁芯的外围。作为示例，永磁体可粘合到磁芯。
[0003]为了防止磁场受力(尤其是作为离心力的结果)使得磁体从磁芯剥离，已知将磁体包在紧紧压靠磁芯和磁体的钢套管(也称为带)中。为了保证套管足够紧，使转子和磁体对正且正确地加工套管的内径是必要的。另外，因为套管的厚度确定了转子与定子之间的磁隙的大小，所以一旦套管在磁芯和磁体上就位，通过机械加工来调整套管的外径是必要的。
[0004]文档US-A-4930201解释了这样的套管如何呈现增加转子的惯性以及促进转子中的涡流的缺陷。该文档提出用制成玻璃线、芳族聚酸胺纤维、或环氧树脂纤维的绕组的套管来替换钢套管，这一绕组被嵌入在树脂中。根据该文档，以此方式形成的套管呈现了若干优占.V.
[0005]它呈现了比钢制套管更小的惯性；
[0006]它不导电且因此它不允许涡流流动；以及
[0007]该套管具有比磁芯小的热膨胀系数，使得转子的受热增加了套管在磁芯上施加的夹持力。
[0008]然而，仍然发现该安排遭受到难以执行的缺陷。该线是用树脂以液态或粘胶形式来预注入的，从而使得该线难以处理。在绕制该线之后使树脂就位也是可能的，但这增加了附加步骤且使得必需确保树脂被均匀地分布在套管的整个表面积和厚度上。
[0009]本发明的目标是提出一种易于制造的转子。
[0010]本发明得自调换常规上用于制造电感或激励线圈的绕组技术来制造电机转子的套管。
[0011]常规上，为了制造这样的线圈，使用覆盖有电绝缘层的导电金属线，该电绝缘层本身被包裹在固态形式的热粘合材料的外套中。该线绕主体缠绕，以形成相互接触的各匝，并且它随后被加热使得相邻匝的热粘合材料聚合并用于将各匝彼此固定。
[0012]本发明提供了一种电机转子，包括:磁芯；固定到所述磁芯的外围的磁体；以及绕制成具有绕所述磁芯和所述磁体的相互接触的各匝的线；所述转子的特征在于所述线包括由电绝缘层包围的金属芯，所述电绝缘层本身由热粘合材料的外套来包裹，各匝通过外套的相互接触的部分之间的粘合而彼此固定。
[0013]本发明还提供了一种制造电机转子的方法，所述方法包括以下步骤:
[0014]将磁体固定到所述转子的磁芯的外围；
[0015]绕所述磁体和所述磁芯绕制线的相互接触的各匝，所述线包括由电绝缘层包围的金属芯，所述电绝缘层本身由固态形式的热粘合材料的外套来包裹；以及
[0016]加热所述线以将各匝通过外套的相互接触部分之间的粘合来彼此固定。
[0017]本发明还提供了一种包括限定可旋转地接纳这样的转子的壳体的定子的电机。
[0018]在阅读了下面的对特定的非限制性本发明的实施例之后，本发明的其他特征以及优点将变得显而易见。
[0019]参见附图，在附图中:
[0020]图1是示出根据本发明的电机的示意截面图；
[0021]图2是电机的纵向截面的局部图解剖视图；
[0022]图3是图2中的III区的更大比例的详细视图；
[0023]图4是在变型实施例中的与图3相似的视图；
[0024]图5是完成绕制的第一另选方式的纵向截面的局部图解视图；
[0025]图6是完成绕制的第二另选方式的纵向截面的局部图解视图；以及
[0026]图7是完成绕制的第三另选方式的纵向截面的局部图解视图；
[0027]参考图1到3，本发明的电机包括常规类型的定子1，定子I包括用于传导磁通的主体。该主体限定可旋转地接纳转子(由总附图标记3来给出的)的壳体2。
[0028]转子3具有基本上圆柱形的磁芯4和固定到磁芯4的外围的永磁体5。磁体5粘合到磁芯4的外围切口。磁芯4和磁体5的这一安排本身是已知的。
[0029]转子3还具有线6，线6绕磁芯4和磁体5按相互接触的各匝来绕制以形成用于将磁体5保持在磁芯4上的套管。在这一示例中，线6是按两层来绕制的，在每一层内各匝成对彼此接触且从一层到另一层也彼此接触。绕组节距因而等于线6的外径。线6的张力使得线6紧靠磁芯4和磁体5。
[0030]线6具有由电绝缘层8围绕的金属芯7，电绝缘层8本身被包裹在固态形式的热粘合材料的外套9中。线6形成的各匝通过彼此接触的各外套部分之间的粘合被彼此固定。作为示例，线6具有0.1毫米(mm)外径，其中电绝缘层8和外套9各自具有几微米厚度。在该示例中，金属芯7由非磁性钢制成。这一材料是有利的，因为磁芯4本身由钢制成，使得线6和磁芯4具有相同的膨胀系数:在确定线6的张力时无需考虑可能的不均匀膨胀。
[0031]线6具有仅仅抵靠磁芯4放置且通过外套9的各面对部分的粘合来固定的各端。
[0032]以此方式形成的套管用于将磁体5保持在磁芯4上。虽然线6的金属芯7是导电的，但线6因为电绝缘套8而没有传导涡流。
[0033]本发明的转子是通过执行包括以下步骤的制造方法来制造的:
[0034]在该示例中，通过粘合将磁体5固定在磁芯4的外围；
[0035]绕磁体5和磁芯4来绕制线6的相互接触的各匝；以及
[0036]加热线6以聚合外套9的热粘合材料并通过外套9的相互接触部分之间的粘合将各匝彼此固定。
[0037]线6是使用绕线机来绕制的。因为外套9的热粘合材料是固态或干燥形式的，所以线6易于处理，尤其是在绕线机内。
[0038]加热是通过由通过使适当量级的电流在线6的金属芯7中流动的焦耳效应来执行的。在这一示例中，加热是在绕线机中在完成绕制之后立即直接执行的。加热使得热粘合材料聚合，从而将外套9的彼此接触的各部分结合在一起。在很小程度上，这还导致各匝粘合到磁芯4。
[0039]在图4的变型中，线6被绕制成两层，且每一层内的各匝不接触。然而，各匝从一层到另一层彼此接触，外层的每一匝由内层的两个相邻匝支撑。绕组节距随后需要大于线6的外径并且小于线6的外径的两倍。
[0040]对于图5到7的变型实施例，该方法包括将线6的至少一端紧固到磁芯4的附加步骤。紧固线6的各端使得可能确保线6的各端不从转子3凸出。这使得转子3更易于处理并保证对转子3的最大直径的良好控制。
[0041]参考图5，线6的各端压靠到磁芯4的截顶圆锥(frustoconical)部分10，且具有截顶圆锥内表面12的环形式的帽11被固定在截顶圆锥部分10上以包裹线6的各端。在一变型中，线6的每一端可存在相应的帽11，尤其是在层数是奇数且线6的各端位于绕组的相对端处时。
[0042]参考图6，线6的各端中的每一端接合磁芯4中形成的口 13。口 13可以是通孔或它可以是不通的。
[0043]参考图7，线6的各端中的每一端接合磁芯4中形成的三个口 13，以彼此相邻。口13中的至少两者是通孔且线6的一端穿过口 13且在口 13之间交织，以便执行确保线6的该端被紧固的某种缝合。
[0044]当然，本发明不限于所描述的实施例，而是覆盖落在由所附权利要求限定的本发明的范围内的任何变型。
[0045]具体而言，金属芯7可由钢之外的金属制成，例如它可以由铝或铜制成。金属芯7还可由磁性钢制成，尤其是在磁体具有相对大的圆周大小的情况下，从而限制接口处的损失:在转子3的最外磁性部分(即，线6)与定子I之间具有小气隙是可能的。
[0046]线6可以只绕一层，或者可以绕两层以上。
[0047]帽11可具有与所描述的形状不同的形状。
[0048]线6也可通过红外辐射、通过吹热风或通过其他手段来加热。
[0049]线6可以在绕线机上加热或在线6所围绕的磁芯4被从绕线机取出之后加热。在这种情况下，预作安排来保持线6的各端以防止线在加热之前松开是必要的。
【主权项】
1.一种电机转子(3)，包括:磁芯(4);固定到所述磁芯⑷的外围的磁体(5);以及绕制成具有绕所述磁芯(4)和所述磁体(5)的相互接触的各匝的线￠);所述转子的特征在于所述线(6)包括由电绝缘层(8)包围的金属芯(7)，所述电绝缘层(8)本身被热粘合材料的外套(9)所包裹，各匝通过外套(9)的相互接触的部分之间的粘合而彼此固定。
2.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述金属芯(7)由钢制成。
3.如权利要求2所述的转子，其特征在于，所述钢是非磁性的。
4.如权利要求1所述的转子，其特征在于，至少一个帽(I)被固定到所述磁芯(4)上以包裹所述线(6)的至少一端。
5.如权利要求4所述的转子，其特征在于，所述线(6)的所述端被压靠在所述磁芯(4)的截顶圆锥部分(10)，且所述帽(11)是具有固定到所述截顶圆锥部分(10)以包裹所述线(6)的所述端的截顶圆锥内表面(12)的环的形式。
6.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述线(6)的至少一端接合在所述磁芯(4)中形成的至少一个口(13)中。
7.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述线(6)的至少一端接合在所述磁芯(4)中安排的多个口(13)中。
8.—种制造电机转子的方法，所述方法包括以下步骤: 将磁体固定到所述转子的磁芯的外围； 绕所述磁体和所述磁芯绕制线的相互接触的各匝，所述线包括由电绝缘层包围的金属芯，所述电绝缘层本身由固态形式的热粘合材料的外套来包裹；以及 加热所述线以将各匝通过外套的相互接触部分之间的粘合来彼此固定。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述加热是通过使所述线的金属芯通过电流的焦耳效应来执行的。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述绕制和所述加热两者是在绕线机中执行的。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，包括将所述线的至少一端紧固到所述磁芯的步骤。
12.一种包括限定可旋转地接纳如权利要求1到7中的任一项所述的转子的壳体的定子的电机。
【专利摘要】一种电机转子3，包括：磁芯4；固定到所述磁芯的外围的磁体5；以及绕制成具有绕所述磁芯4和所述磁体5的相互接触的各匝的线6；所述线6包括由电绝缘层包围的金属芯，所述电绝缘层本身由热粘合材料的外套来包裹，各匝通过外套的相互接触的部分之间的粘合而彼此固定。一种制造这样的转子的方法。一种包括这样的转子的电机。
【IPC分类】H02K1-27
【公开号】CN104823358
【申请号】CN201380062238
【发明人】B·拉布雷, B·安德鲁, G·普林凯, J·皮阿顿, T·贝赛德
【申请人】萨甘安全防护公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2013年11月28日
【公告号】CA2896703A1, EP2926437A1, WO2014083114A1