用于电机的转子的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及用于电机的转子。
【背景技术】
[0002] 用于电机，特别是用于同步电机的转子是本领域广泛已知的。特别是在使用强的 钦铁棚磁体的情况下，将运样的磁体紧固至转子上变得非常困难。在现有技术情况下，提出 了几种用于提供运样的强的磁体的紧固的不同方案。
[0003] 在Eckard Nipp所提交的论文中（Permanent Magnet Motor Drives with Switched Stator Winding; 1999年提交至School of Electrical Engineering and Information Technology,KTH,Royal Institute of Technology of Electric Power 化gineering Machines and Drives,斯德哥尔摩，的论文），提出了将磁体嵌入至转子结构 中。
[0004] EP 2 187 503(Traktionssysteme Austra GmbH)提出 了用于电机的转子，其中沿 着转子的外周设置多个开口，用磁体被布置在所述开口中。为了减少磁通量的泄漏W及增 强转子的稳定性，所述开口包括被布置成朝向相邻的开口的空隙。
[0005] JP 2011/066373(Nissan Motor Co丄td.)提出了将两个嵌入磁体布置在开口朝 向转子的外周的V形状中。另一个永磁体被设置成与V形的开口部分的周向平行。
[0006] 然而，磁体的该嵌入具有形成磁短路的缺点，且因此提供了在转子和定子之间的 空气间隙中的减小的磁通量。
[0007] EP 0 996 212(TechnischeUniversii巧tEiiKlhoven)提出了提供转子支架，其上在 周边上设置有至少两个极，各极包括永磁体。由高传导材料制成的丝网被布置在永磁体的 表面上。丝网被配置成面向电机的定子。
[000引 EP 2 068 425巧&A !^rschungsinstitut Elmas)还设及使用绑带覆盖转子，该转 子在外周上设置有磁体。
[0009] 使用诸如绑带等的保持构件提供磁体至转子良好的机械附接。然而，由于由定子 的绕组所引起的交替的磁场对接近间隙布置的磁体具有显著的影响，所W在接近电机的空 气间隙处引起满流损失。运导致溫度升高W及电机的效率的降低。由于保持构件引起磁体 的额外的热绝缘，所W冷却磁体来减少该热损耗是困难的。此外，在转子的装配或操作过程 中，保持构件可被损坏且变得从磁体脱离。在转子的操作过程中的保持构件的脱离可引起 对转子或者电机的严重的损坏。
[0010] EP 1 860 755使用另一种方法，其中周向排列的磁体载体被固定至转子的外缘。 由非磁性材料制成的倒置的U型磁极片保持件被固定至各磁体载体，且形成有轴向延伸的 通道。由磁性材料制成的磁极片被设置成与各磁体载体的径向外表面相邻且位于形成在相 关联的磁极片保持件中的通道中。
[0011 ] WO 2009/068736(Neorem Ma即ets OY)公开了一种可安装在转子的周缘上的可表 面安装的永磁体构件。该永磁体构件包括至少一个永磁体，W及包围该永磁体的保护壳。该 保护壳包括用于将构件固定至转子的周缘上的固定元件。此外，由薄的金属片形成的壳体 盖住所述永磁体。
[0012] 目标为将磁体刚性地固定至转子的布置在永磁体顶部上的该金属盖具有的缺点 是在运些金属盖中产生显著的满电流，其导致电机效率的降低。
[0013] 在EP 1 777 795(The General Electric Company)中说明了另一种方法，其中磁 极组件被布置在转子的周缘上，磁极组件包括永磁体块，具有机械地连接至磁极的磁极盖 的多个叠片，W及具有机械地连接至所述磁极的底板的多个叠片。
[0014] US 2013/0140932(General Electric Company)提出 了用于电机的转子忍，所述 转子忍包括福条，该福条围绕该转子忍径向地布置且通过适形配合互锁（form-fit interlock)的方式而附接至转子忍，其中禅从转子忍延伸。导体被布置在相邻的福条之间 的导体开口中。
[0015] 然而，所述两种配置都使用多个分离的部件且因此是笨重的且制造成本高昂的。
[0016] US 2013/0169081(Siemens Aktiengesellschaft)说明了一种用于电机的转子， 其包括多个段。风扇至少被布置在两个所述段之间。多个段结合W形成转子忍，而端板被附 接至转子忍的轴向端。
【发明内容】
[0017] 本发明的目的是提供一种设及初始提及的技术领域的转子，其允许永磁体磁极被 牢固地机械附接至转子，同时避免发生磁短路或者满电流。此外，本发明的转子应避免任何 具有额外的热绝缘效果的构件，W及使用尽可能少的部件W降低转子的成本和生产时间。
[0018] 本发明的方案由权利要求1的特征限定。根据本发明，转子包括至少一个基本圆柱 形的铁磁性基底构件。铁磁性基底构件包括从其延伸的多个柱，每个所述柱由至少第一侧 表面和第二侧表面界定，其中凹部被限定在每对相邻的柱之间。在每对柱之间的各凹部中 布置一个铁磁性中间元件，各铁磁性中间元件通过至少一个永磁体的方式分别被固定至各 对柱的第一柱的所述第一侧表面W及固定至第二柱的第二侧表面。所述永磁体分别被定向 为使得相同的磁极朝向所述铁磁性中间元件。
[0019] 通过该配置，铁磁性基底构件的柱用作转子的第一极，而铁磁性中间元件用作转 子的第二相反极。其优点在于转子的第一极性的转子极都包括在铁磁性材料的单个、一体 件(unitary piece)中，而仅有具有相反极性的极需要被分别地附接至转子。运极大地减少 了装配转子所需要的部件的数量，并且因此降低了转子制造的复杂性和制造成本。此外，对 于各转子极对(例如，对于每对的一个铁磁性中间元件和一个柱)仅需要一个磁体(或者使 用多于一个磁体时的一个磁体组）。此外，磁力已经将铁磁性中间元件保持定位，从而铁磁 性中间元件仅需要被另外地错固至铁磁性基底构件，W提供抵抗转子在电机内运行过程中 产生的加速力和离屯、力的充分连接。
[0020] 本发明的转子旨在用于电机，例如电动机，优选为同步类型，或者发电机。在该应 用中，转子W在定子中同屯、地旋转的方式而布置，该定子包括多个绕组，在该定子和该转子 之间设置空气间隙。
[0021] 铁磁性基底构件优选为圆柱形状，即，其包括在与其旋转轴线垂直的平面中的基 本圆形横截面。可选地，该横截面还可W是多边形的。然而，很重要的是铁磁性基底构件的 质量是围绕旋转轴线对称分布的，从而避免转子在电机内的旋转过程中的任何不平衡。
[0022] 该铁磁性基底构件优选为包括从其延伸的偶数个柱。柱的数量可根据所需要的柱 的数量W及铁磁性基底构件的直径而改变。总而言之，根据本发明的转子包括与磁极对的 数量(等于各极的数量的一半)相同数量的柱。用于操作转子的磁极对W及相应的柱的最小 数量为2(等于4个单个极）。优选地，转子包括更多个磁极对(且因此铁磁性基底构件包括更 多柱）。优选地磁极对/柱的数量为从6至20磁极对，更优选地从8至12个磁极对。例如为了避 免转子的不平衡，磁极优选为沿着铁磁性基底构件的外周均匀地且对称地分布。
[0023] 柱可具有任何可能的形状，但是优选为多边形。柱的尺寸需要被配置成为铁磁性 中间元件提供充分的支撑，且考虑到在转子的运行过程中产生的任何离屯、力、剪切力或者 其它力。明显地，柱的尺寸还被配置成适于用于铁磁性基底构件的材料。
[0024] 例如为了传递旋转能量，铁磁性基底构件优选地包括开口，W接收轴并连接至轴。
[0025] 铁磁性基底构件W及铁磁性中间元件优选地由磁钢制成。至少一个永磁体优选为 钦铁棚磁体(NcbFewB),其也已知为钦磁铁。可选地，还可使用其它类型的磁体。
[00%]对于本领域技术人员很明显，铁磁性中间元件具有可插入凹部中的尺寸，即，至少 在与转子的旋转轴线垂直的平面内，铁磁性中间元件的外尺寸比凹部的尺寸小。此外，铁磁 性中间元件被尺寸设置成使得至少一个永磁体可被布置在铁磁性中间元件的至少第一侧 表面和至少第二侧表面之间。此外，例如为了避免磁性短路，铁磁性中间元件需要成型和尺 寸设置成使得其不与铁磁性基底构件接触。
[0027]铁磁性基底构件和/或铁磁性中间元件可包括多个忍板，有选地由磁钢制成。运有 助于最小化在铁磁性基底构件和/或铁磁性中间元件中产生的满电流。
[00%]优选地，柱的第一侧表面和第二侧表面和/或铁磁性中间元件的朝向所述第一侧 表面和所述第二侧表面的表面包括至少一个连接构件，其允许与所述至少一个永磁体的适 形配合连接。该连接构件优选为鼻突头的形式。
[0029] 通过提供适形配合连接，实现了铁磁性中间元件与永磁体的机械连接和/或永磁 体与柱的机械连接。运另外地将永磁体和/或铁磁性中间元件错固至转子的基底构件，并且 抵抗由作用在转子上的力(例如重力、离屯、力或剪切力)所引起的移动。通过该配置，甚至可 预见在用磁体与柱和/或铁磁性中间元件之间没有粘合剂粘合，运是由于适形配合构件本 身足W施加充分的保持力，W防止永磁体和/或铁磁性中间元件的任何径向位移。
[0030] 该至少一个永磁体优选地通过粘合剂固定至所述第一侧表面和所述第二侧表面 和/或固定至铁磁性中间元件的朝向所述第一侧表面和所述第二侧表面的表面，该粘合剂 优选为包括娃酬的粘合剂。提供粘合剂提供了永磁体和/或铁磁性中