旋转电机转子的制作方法
【专利摘要】一种旋转电机转子(2)，包括：叠置的多个叠片或相应的叠置的多沓叠片(9)，每个叠片或相应地每沓叠片(9)包括毂(11)和交替的极部(13)以及凹部(16)，所述极部连接至毂(11)并且为非浮动式的，多个叠片或相应地多沓叠片(9)以下述方式成角度地偏移：一叠片的或相应的一沓叠片(9)的非浮动式极部(13)与相继的一叠片的或相继的一沓叠片(9)的凹部(16)上下叠合，并且一叠片的或相应地一沓叠片(9)的凹部(16)与所述相继的一叠片的或所述相继的一沓叠片(9)的极部(13)上下叠合，固位杆(26)接合穿过非浮动式极部(13)，浮动式极部(17)接合在固位杆(26)上并且布置在位于一叠片的或相应的一沓叠片(9)的非浮动式极部(13)之间的凹部(16)内，并且非浮动式极部(13)与浮动式极部(17)之间布置有永磁体(18)。
【专利说明】
旋转电机转子
技术领域
[0001 ]本发明涉及旋转电机的转子并且涉及包括所述转子的旋转电机。
【背景技术】
[0002]专利EPO 641 059公开了一种旋转电机转子，该旋转电机转子包括第一沓浮动叠片和第二沓叠片从而确保转子的机械强度。杆插入穿过叠片从而确保组件的固位。第二沓叠片的数量小于第一沓叠片的数量，因此杆未被第二沓叠片保持其大部分长度。所述电机不适于以高速运行。
【发明内容】
[0003]本发明的目的旨在提供一种制造简单并且具有改善的机械强度的、特别是在转子高速旋转的情况下具有改善的机械强度的旋转电机转子。
[0004]本发明根据其第一方面通过下述旋转电机的转子实现了该目的，所述旋转电机的转子包括:
[0005]-多个叠置的叠片或叠置的成沓的叠片，每个叠片或每沓叠片包括毂以及交替布置的极部和凹部，所述极部连接至毂(即非浮动式极部)；叠片或成沓的叠片以下述方式成角度地偏移:
[0006]-连接至一个叠片的或一沓叠片的毂的极部与相继的一叠片或相继的一沓叠片的凹部上下叠合，并且
[0007]-—个叠片或一沓叠片的凹部与连接至所述相继的一叠片或所述相继的一沓叠片的毂的极部上下叠合，
[0008]-固位杆接合穿过极部，
[0009]-浮动式极部接合在固位杆上并且布置在连接至叠片或一沓叠片的毂的极部之间的凹部内，并且
[0010]-在连接至毂的极部与浮动式极部之间布置有永磁体。
[0011]根据本发明，每个叠片或每沓叠片包括非浮动式极部，固位杆接合穿过所述非浮动极部，使得杆靠置在非浮动式极部上的点的数量明显大于根据专利EP O 641 059的电机中的杆靠置在非浮动式极部上的点的数量，在专利EP O 641 059中，仅一些沓的叠片提供了杆的支承点。因此，改进了电机的强度并且对离心力的阻力更大。
[0012]在叠片已经组装时，转子具有交替布置的非浮动式极部，所述非浮动式极部与叠片形成为一个件，并且极部与所述叠片间隔开。
[0013]根据本发明，杆可以以均匀且刚性的方式被非浮动式极部保持，这些非浮动式极部用于与杆互锁接合并且因此有助于浮动式极部的杆的固位。
[0014]每个极部一一无论是浮动式还是非浮动式极部一一可以由单个叠片形成。在该情况下，转子在轴向方向上包括单件式叠片，所述单件式叠片包括若干非浮动式极部，所述非浮动式极部与毂一起形成并且交替地成角度地偏移，所述浮动式极部布置在这些叠片的非浮动式极部之间留出的空间中。
[0015]然而，优选地，叠片成沓的组合在一起。因此，非浮动式极部的厚度对应于叠置的叠片的数量。此外，浮动式极部有利地由成沓的叠置的叠片形成。
[0016]转子可包括N个极，例如四个、六个、八个、十个、十二个、十四个或十六个极。限定非浮动式极部的相继的两个叠片或相继的两沓叠片可以成角度地偏移360°/N的角度。
[0017]每个上述凹部可以容纳单个浮动式极部。
[0018]磁体可以沿径向布置在浮动式极部与非浮动式极部之间。获得的转子可以是磁通集中式转子。
[0019]磁体在垂直于旋转轴线方向上可以具有梯形截面，该梯形截面具有沿远离转子轴线的方向会聚的径向边缘。这种梯形截面由于浮动式极部与非浮动式极部之间的楔固作用而允许磁体被保持在转子上。
[0020]每个磁体可以制成为一个件，或者在变体中可包括沿轴向和/或沿径向接连地布置的若干磁体部分。
[0021 ]在变体中，磁体可以具有矩形截面。
[0022]浮动式极部和非浮动式极部可包括固位突出部，该固位突出部构造成抵抗由转子的旋转产生的离心力将磁体保持就位。
[0023]使用沿径向方向接连地布置的磁体部分允许机械地缓解固位突出部的负担，而用磁体部分作为其他磁体部分的支承。
[0024]在两个非浮动式极部之间形成的每个凹部可在周向方向上至少部分地容纳第一永磁体、浮动式极部和第二永磁体，所述磁体具有指向浮动式极部的相同极性。
[0025]当极部已经被安装至凹部中并且在固位杆插入之前，凹部的尺寸、浮动式极部的尺寸和磁体的尺寸可以使得磁体设置在所述凹部内且没有侧向游隙。
[0026]在变体中，当浮动式极部已经被安装在凹部中并且在固位杆插入之前，磁体被容纳在凹部内且具有侧向游隙，该游隙例如大于或等于0.2mm。
[0027]每沓叠片可包括10个至500个、特别是50个至150个叠片。
[0028]每个叠片可包括将毂连接至非浮动式极部的径向臂部，所示非浮动式极部围绕毂均匀地布置。
[0029]浮动式极部和非浮动式极部可以具有大致相同的尺寸。
[0030]在浮动式极部与毂之间可以设置有缝隙。这些缝隙在角度方向上的长度优选地大于极的长度。缝隙可以由将非浮动式极部连接至毂的臂部沿周向界定。
[0031]缝隙可以具有圆形的、例如半圆形的端部边缘，该端部边缘通过以旋转轴线为中心的同心圆弧连接。
[0032]—个缝隙的两周向端部之间的角度方向上的间隔优选地大于两个相邻磁体的径向内端部之间的角度方向上的间隔。
[0033]缝隙的功能在于有助于转子的通风并且通过毂降低由于磁体的磁通循环而产生的损耗。因此，毂所接合至的轴可以是磁性的，这样比非磁性轴的成本低。
[0034]叠片的或多沓叠片的交错布置可以留出由缝隙的叠加形成的轴向通风通道。
[0035]浮动式极部和非浮动式极部可以分别包括用于杆的大致具有相同形状的通孔，使得每个杆被保持交替地设置于浮动式极部的孔内和非浮动式极部的孔内。
[0036]在插入固位杆之前，当磁体设置在形成于非浮动极部之间的凹部内且具有侧向游隙时，浮动式极部的孔和非浮动式极部的孔可以相对于相同的参考方向略微地成角度地偏移。所述插入使得孔对准并且产生将永磁体锁定在浮动式极部与非浮动式极部之间的转矩。
[0037]形成在每个非浮动式极部中的孔例如布置成使得由穿过所述孔的中心的半径和将非浮动式极部分成两半的半径限定出第一角度，并且浮动式极部中形成的每个孔可以布置成使得由穿过所述孔的中央的半径和将浮动式极部分成两半的半径限定出第二角度，该第二角度与第一角度不同。第一角度与第二角度之间的差足够大从而使得当固位杆插入到孔内时通过相继的各叠片的或相继的各沓叠片的角度上的滑动而消除侧向游隙。游隙的散布可以通过叠片的和固位杆的弹性补偿。
[0038]根据本发明的另一方面，本发明还涉及旋转电机，该旋转电机包括:
[0039]-如以上所限定的转子，以及
[0040]-与转子相互作用的定子。
[0041]转子优选地构造成用于具有内部转子的旋转电机中，但是作为变体，转子可以用于具有外部转子的旋转电机中。
[0042]该电机优选地是径向通量感应电机。根据变型，该电机也可以是轴向通量感应电机。
[0043]该电机可以是马达或发电机，例如多相电机、特别是三相电机。
[0044]该电机例如构造成以1kW至2000kW的额定功率运行。
【附图说明】
[0045]通过阅读以下涉及本发明的实施方式的非限制示例的描述并且参照附图将更好的理解本发明，在附图中:
[0046]图1是根据本发明的实施方式的第一示例的转子的半分解视图，
[0047]图2和图3是根据本发明的其他示例的穿过电机的截面图，以及
[0048]图4以示意性的形式示出了永磁体的变体。
【具体实施方式】
[0049]图1示出了根据本发明的实施方式的示例的旋转电机I的转子2。
[0050]该电机的转子2可以在定子3内旋转，该定子3如图2和图3中所示包括具有多个齿5的磁体4。定子3优选地是具有在齿上的绕组的类型，但是也可以变型为具有分布绕组的类型。定子3优选地是三相定子。尽管所示电机I为具有内部转子的电机，但是在未示出的变型中电机I也可以是具有外部转子的电机。
[0051 ]转子2包括在由非磁性材料制成的两个端板1之间沿着转子2的旋转轴线X叠置的多个磁性叠片9。在未示出的变型中，这些板10可以由十字形元件代替，特别是具有与非浮动式极部的数量相对应的多个臂部，在该情况下，所述十字形元件可以是磁性的。
[0052]杆26将板10连接起来，从而保持堆叠沿轴向受压。
[0053]如图1中所示，转子的每沓叠片9包括毂11以及从毂11径向向外突出的多个非浮动式极部13，该毂11形成有用于转子轴(未示出)的通道。在所示示例中，转子包括八个极并且每沓叠片9包括在毂11的周缘上均匀地分布的四个极部13。
[0054]每个极部13通过臂部14连接至毂11，所述臂部14比对应的极部13窄。
[0055]在图2中所示的示例中，每个臂部14具有恒定的宽度并且具有直的边缘20。
[0056]在图3中所示的示例中，每个臂部14具有半圆形的凹形边缘20。
[0057]如在图1至图3中可以看到的，每个非浮动式极部13可以具有沿远离转子轴线X的方向分岔开的相反的边缘12。同一沓叠片9的两个相继的极部13之间限定有凹部16，该凹部16在所描述的示例中从毂11延伸直至电机的气隙E。
[0058]如图1至图3中可以看到的是，每个凹部16内设置有与成沓的叠片9和永磁体18分离开的浮动式极部17。每个凹部16中可设置由两个磁体18围绕的浮动式极部17。在所示示例中，磁体18沿径向设置，其中所述磁体18的磁化方向沿周向定向。
[0059]图1至图3中所示示例的转子具有例如如图所示的四个北极和四个南极。
[0060]浮动极部17和磁体18在设置于凹部16内时保持与毂11相距缝隙V的距离，该缝隙V在两个相邻的臂部14之间延伸。在磁体18和极部17设置在凹部16内时，非浮动式极部13的径向内边缘、浮动式极部17的径向内边缘和磁体18的径向内边缘可以定位成与转子轴线X相距相同距离。
[0061]在图1和图2的示例中，磁体具有梯形截面，即磁体在两个径向边缘19之间测得的宽度沿远离转子轴线X的方向减小。图2中所示磁体18形成为一个件，但是在图4中所示的变型中，若干磁体部分18a、18b和18c沿远离转子轴线X的方向沿径向接连地布置。
[0062]在图3的示例中，磁体18具有矩形截面，并且在极部17和极部13的相向的边缘上设置有固位突出部22，以抵抗离心力保持磁体18就位。
[0063]极部的径向外边缘的曲率半径可以小于转子直径的一半，以减小转矩波动。
[0064]如图1至图3中所示，极部13和极部17可以围绕轴线X延伸大致相同的角距离。
[0065]每个相应的极部13和极部17可分别包括如所示通孔24和通孔25，所述通孔24和通孔25例如具有圆形形式。这些孔24和孔25设计成接纳固位杆26，在图1中可以看到。
[0066]孔24和孔25在极部13和极部17中可以形成为使得当转子的所有叠片组装时转子的所有叠片被准确地叠置。
[0067]在变体中，如图2中所示，每个孔24可以设置成使得在穿过孔24中心的半径与将对应的极部13分成两半的中间半径之间形成的角度α不同于在穿过孔25中心的半径与将对应的极部17分成两半的中间半径之间限定的角度β。与角度β不同，角度α可以是零，或者反之亦然。在变体中，角度α和角度β都不是零并且具有不同的值。
[0068]现在将对成沓的叠片9的组装方式进行描述。每沓叠片包括例如50个至150个叠片。属于同一沓叠片9的叠片具有相同取向，即所有这些叠片的极部13相叠合，并且这些叠片的凹部16也相叠合。相继两沓叠片9成角度地偏移成使得一沓叠片的极部13与相继的一沓叠片的凹部16上下叠合，并且所述一沓叠片的叠片16与相继的一沓叠片的凹部16上下叠合。因此，沿着极，存在极部13和17的交替布置。
[0069]在未示出的变型中，一沓叠片由单个叠片代替，从而两个相继的叠片成角度地偏移。
[0070]在图1至图3所示示例中，相继两沓叠片相偏移360°/Ν，Ν表示电机的极的数量。
[0071]在制造期间，在多沓叠片被叠置之后，孔24和孔25沿着转子的整个长度精确地重口 O
[0072]在一个变体中，当磁体18和浮动式极部17在凹部16内就位时在每个永磁体18的边缘19与极部13和极部17的相向的径向边缘之间可能留有侧向游隙。在该情况下，可能是孔24和孔25在一沓叠片与另一沓叠片之间没有对准，而杆26的沿着轴线X的插入可以使孔24和孔25的对准。杆26的插入使得成沓的叠片相对于彼此角向滑动(angular sliding)，这样消除了位于每个永磁体18与极部13和极部17的径向边缘之间的侧向游隙。每个永磁体18因此可以与这些径向边缘相接触，从而将磁体18锁定在这些径向边缘之间。叠片和/或杆26例如设置成具有足够的弹性以补偿侧向游隙的散布。
[0073]本发明并不限于以上描述的示例。例如电机的极的数量可以不同。
【主权项】
1.一种旋转电机(I)的转子(2)，包括: 叠置的多个叠片或叠置的多沓叠片(9)，每个叠片或每沓叠片(9)包括毂(11)和交替布置的极部(13)以及凹部(16)，所述极部(13)连接至所述毂(11)并且为非浮动式的，所述多个叠片或多沓叠片(9)以下述方式成角度地偏移: 一叠片的或一沓叠片(9)的非浮动式极部(13)与相继的一叠片或相继的一沓叠片(9)的凹部(16)上下叠合，并且 一个叠片的或一沓叠片(9)的凹部(16)与所述相继的叠片的或所述相继的一沓叠片(9)的极部(13)上下叠合， 固位杆(26)接合穿过所述非浮动极部(13)， 浮动式极部(17)接合在所述固位杆(26)上并且布置在位于一叠片的或一沓叠片(9)的非浮动式极部(13)之间的所述凹部(16)内，以及 所述非浮动式极部(13)与所述浮动式极部(17)之间布置有永磁体(18)。2.根据权利要求1所述的转子，包括N个极，相继的两个叠片(9)或相继的两沓叠片在角度上偏移360°/N的角度。3.根据前述权利要求中的一项所述的转子，每个凹部(16)容置单个浮动式极部(17)。4.根据权利要求3所述的转子，所述磁体(18)在所述浮动式极部(17)与所述非浮动式极部(13)之间沿径向布置。5.根据权利要求4所述的转子，所述磁体(18)具有梯形截面，该梯形截面具有沿远离所述转子的轴线(X)的方向会聚的径向边缘(19)。6.根据权利要求5所述的转子，每个磁体(18)包括沿轴向和/或沿径向接连地布置的若干磁体部分(18a、18b、18c)。7.根据权利要求4所述的转子，所述磁体(18)具有矩形截面。8.根据权利要求4至7中的任一项所述的转子，所述非浮动式极部(13)和/或所述浮动式极部(17)包括固位突出部(22)，所述固位突出部(22)构造成抵抗由所述转子的旋转产生的离心力将所述磁体(18)保持就位。9.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，形成在两个非浮动式极部(13)之间的每个凹部(16)在周向方向上至少部分地容纳第一永磁体(18)、浮动式极部(17)和第二永磁体(18)，所述磁体(18)具有指向所述浮动式非极部(17)的相同极性。10.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，每沓叠片(9)包括10个至500个叠片。11.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，每个叠片包括将所述毂(11)连接至围绕所述毂(11)均匀布置的所述非浮动极部(13)的径向臂部(14)。12.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，所述非浮动式极部(13)和所述浮动式极部(17)具有大致相同的尺寸。13.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，在所述浮动式极部(17)与所述毂(11)之间形成有缝隙(V)。14.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，所述极部(13)和所述极部(17)包括用于所述杆(26)的大致具有相同形式的至少一个通孔(24、25)，使得每个固位杆(26)交替地设置于所述非浮动式极部(13)的孔(24)内和浮动式极部(17)的孔(25)内。15.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，在所述浮动式极部(17)已经被安装于所述凹部内并且在所述固位杆(26)插入之前，所述磁体(18)设置在所述凹部(16)内并且具有侧向游隙。16.根据权利要求14和15所述的转子，在所述固位杆(26)插入之前，所述非浮动式极部(13)的孔(24)和所述浮动式极部(17)的孔(25)相对于相同的参考方向略微地成角度地偏移，所述杆的插入使得相继的各叠片或相继的各沓叠片(9)的所述非浮动式极部(13)的孔(24)与浮动式极部(17)的孔(25)对准。17.—种旋转电机(I)，包括: 根据前述权利要求中的任一项所述的转子(2)，以及 定子(3)，所述定子(3)与所述转子(2)相互作用。
【文档编号】H02K1/27GK106068599SQ201580011173
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2015年2月19日 公开号201580011173.6, CN 106068599 A, CN 106068599A, CN 201580011173, CN-A-106068599, CN106068599 A, CN106068599A, CN201580011173, CN201580011173.6, PCT/2015/51271, PCT/IB/15/051271, PCT/IB/15/51271, PCT/IB/2015/051271, PCT/IB/2015/51271, PCT/IB15/051271, PCT/IB15/51271, PCT/IB15051271, PCT/IB1551271, PCT/IB2015/051271, PCT/IB2015/51271, PCT/IB2015051271, PCT/IB201551271
【发明人】雅克·森特-米歇尔
【申请人】利莱森玛电机公司