專利名稱：永磁體轉(zhuǎn)子和包括這種轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)式機器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)式電動機器，值得注意的是同步電動機，并且更具體地說，涉及包括通量集中式永磁體轉(zhuǎn)子的機器。
背景技術(shù)：
通量集中式轉(zhuǎn)子包括一個轉(zhuǎn)子框架，也被稱為轉(zhuǎn)子體，其中容納了多個磁體，后者被安裝到徑向指向的容納區(qū)之中。已知幾種類型的通量集中式轉(zhuǎn)子。值得注意的是，現(xiàn)有多種轉(zhuǎn)子，它們包括一個非磁性中樞件，磁極片連接到該中樞 件上,而永磁體插入這些磁極片之間,例如像申請書EP I 152 516中所述。專利申請DE 10 2009 026 524涉及一種電動機器，該電動機器具有一個轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括由固定套環(huán)連接的多個磁極片和多個連接橋。這些橋限定了多個凹槽和容納區(qū)以容納多個磁性永磁體，這些容納區(qū)開放到轉(zhuǎn)子的外表面上。專利申請EP O 430 795的主題是一種具有多個磁體的電動機轉(zhuǎn)子，這些磁體是由磁性疊片以及磁體制成的，這些磁體被具有恒定厚度的一種型材所固定，這種型材由多個瓣和彎曲部組成。這些容納區(qū)旨在容納這些磁體并且開放到轉(zhuǎn)子的外部，并且因此這可能減低了轉(zhuǎn)子的機械強度。專利申請US 2003/137203涉及轉(zhuǎn)子疊片，其中容納了磁體，這些磁體通過多個彈性肋被保持在這些容納區(qū)中。專利申請US 2009/0096308涉及一種電動機，該電動機包括多個凹槽和多個永磁體，這些永磁體是通過這些磁極多個扇形展開的部分和轉(zhuǎn)子的多個凸肋來保持的。還已知包括轉(zhuǎn)子疊片集的多種轉(zhuǎn)子，每個轉(zhuǎn)子疊片都做成單一片、并且具有多個容納區(qū),其中放置了這些永磁體。此外，例如在歐洲專利申請EP I 249 919中所說明的，存在著多種轉(zhuǎn)子，這些轉(zhuǎn)子具有設(shè)計成用于容納梯形截面的磁體的多個容納區(qū)。這些磁極片通過多個材料橋被連接到轉(zhuǎn)子的中樞件上，值得注意的是通過在每個磁體的每側(cè)的足部處的兩個材料橋，并且這些磁體通過一種離心作用在這些磁極片之間被鎖定在位。此外，還已經(jīng)知道多種轉(zhuǎn)子，它們包括配備有凹槽以減少磁通量損失的多個轉(zhuǎn)子疊片，如在專利US 7 772 735中所說明的?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的這些解決方案具有某些缺點。使用非磁性鋼或者鋁來制作中樞件或軸是相對較昂貴的。使這些永磁體具有矩形的形狀使其難以定位，并使得實現(xiàn)在轉(zhuǎn)子疊片與這些磁體之間的適當(dāng)?shù)慕佑|成為一件復(fù)雜的事情。這些磁體的不正確的定位通常導(dǎo)致不想要的氣隙，這些氣隙降低了轉(zhuǎn)子的性能并迫使其進行非常精密的調(diào)整。最后，在這些永磁體的足部存在的材料橋?qū)﹄妱訖C的比功率具有一種負(fù)面效應(yīng)，并且這些磁體在這些磁極片之間未必是最佳地呈楔形的。
存在一種需要來仍然進一步地改進通量集中式轉(zhuǎn)子，值得注意的是為了減少它們的制造成本而同時獲得令人滿意的電氣和機械性能。本發(fā)明尋求滿足這種需求，而與此同時克服所有或某些以上提及的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在其一個方面中，本發(fā)明的一個目的是一種用于旋轉(zhuǎn)式電動機器的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子是一個通量集中式永磁體轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括一個轉(zhuǎn)子框架，該轉(zhuǎn)子框架具有多個徑向指向的容納區(qū)，其中放置了這些永磁體，每個容納區(qū)在其徑向內(nèi)端部開放到一個凹槽上，該凹槽在該容納區(qū)的一個中平面的每一側(cè)上延伸，一個鎖定元件被插入該凹槽的封閉端與放置在該容納區(qū)中的永磁體之間。該旋轉(zhuǎn)框架可以是由多個轉(zhuǎn)子疊片的一個集合形成的，而每個轉(zhuǎn)子疊片是一個單一件。在此有可能使每個容納區(qū)不開放到轉(zhuǎn)子疊片的外部(它的意思是說到徑向外表面上)。 在其另一方面中，本發(fā)明的另一個目的是一種轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子是一個通量集中式永磁體轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括一個轉(zhuǎn)子框架，該轉(zhuǎn)子框架具有多個徑向指向的容納區(qū)，其中放置了這些永磁體，每個容納區(qū)在與磁體接觸的至少一個部分上具有一個寬度，該寬度隨著從該轉(zhuǎn)子的軸線上離開的距離的增加而減小，每個容納區(qū)在其徑向內(nèi)端部開放到一個凹槽上，該凹槽在該容納區(qū)的一個中平面的每一側(cè)上延伸。這種轉(zhuǎn)子可以包括一個轉(zhuǎn)子支撐體(如一個軸)，它沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸延伸。這種轉(zhuǎn)子框架可以具有供軸穿過的一個中心開口。這種轉(zhuǎn)子可以安裝或者不安裝突出部分。這種轉(zhuǎn)子可以包括或者不包括至少一個用于將永磁體鎖定在其容納區(qū)中的鎖定元件。通過將鎖定元件插入磁體的徑向內(nèi)端部與凹槽的封閉端之間，鎖定元件可以將永磁體在其各納區(qū)中保持在位。由于本發(fā)明，這些容納區(qū)可以容納非矩形形狀的磁體，優(yōu)選地在截面上為梯形，并且通過一種楔入效果實現(xiàn)磁體與框架之間的良好接觸。以此方式，這有可能減少磁損失以及包括根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的機器在性能上的差異。由于在這些磁體和框架之間可以有相對大的間隙，這使得當(dāng)插入磁體時安裝永磁體變得更加容易。值得注意的是，這種插入可以使用一個非磁性工具無需與轉(zhuǎn)子疊片接觸而完成，而該工具在這些磁體的最后定位之前被移除。這種框架優(yōu)選地是由沿著旋轉(zhuǎn)軸線彼此組裝的一個轉(zhuǎn)子疊片集來形成。該框架可以包括至少一個沿著旋轉(zhuǎn)軸線繞在自身上的轉(zhuǎn)子疊片。值得注意的是，這些轉(zhuǎn)子疊片的每一個都可以是一個單一片。因此，這種轉(zhuǎn)子沒有后加的磁極片。本發(fā)明使之有可能避免采用非磁性部件(如非磁性的中樞件或軸)，它們帶來相對較高的成本。因此該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)支撐體(值得注意的是出于一根軸的形式)可以是由一種磁性材料制成的。例如，每個轉(zhuǎn)子疊片是從磁鋼片上切出來的?？梢栽谶@些疊片被組裝成片疊之前在其相反面上涂敷一種電絕緣漆。這種電絕緣也可以通過疊片的熱處理來獲得。
當(dāng)轉(zhuǎn)子框架是由這種轉(zhuǎn)子疊片的重疊體來制成時，這些凹槽和容納區(qū)的分布有利地是均勻的并且表現(xiàn)出軸對稱性，這使得轉(zhuǎn)子疊片較容易切出并且使其在切出之后更加穩(wěn)定。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，一個容納區(qū)的中平面對應(yīng)于穿過該容納區(qū)的最大尺寸的軸線的平面。每個凹槽可以具有兩個分支，這兩個分支對應(yīng)地在該容納區(qū)的每一側(cè)延伸，優(yōu)選地隨著從該轉(zhuǎn)子的軸線離開的距離增加而發(fā)散。因此，這些凹槽是非徑向指向的?？商娲?，每個凹槽可以沒有分支對應(yīng)地在容納區(qū)的每一側(cè)延伸。例如，每個凹槽可以具有一個實質(zhì)上梯形的形狀，值得注意的是具有兩個相反的邊緣，這兩個邊緣對應(yīng)地各自在容納區(qū)的中平面的每一側(cè)上延伸，隨著從轉(zhuǎn)子的軸線離開的距離的增加而發(fā)散。從容納區(qū)的一個邊緣上的一點到轉(zhuǎn)子的軸線的距離可以大于或等于從每個凹槽的一個邊緣上的一點到轉(zhuǎn)子的軸線的距離。

兩個連續(xù)的容納區(qū)的相鄰的凹槽可以是由一個材料橋分離開的，該材料橋的寬度是取決于轉(zhuǎn)子的直徑，例如比轉(zhuǎn)子的直徑小50到60倍的寬度，例如在轉(zhuǎn)子的直徑是IOOmm和200mm的情況下小于或等于3mm，例如在轉(zhuǎn)子的直徑是140mm的情況下下為2. 5mm。值得注意的是，與在永磁體的足部處具有材料橋的轉(zhuǎn)子相比，將與兩個連續(xù)的容納區(qū)相關(guān)聯(lián)的相鄰凹槽分離開的疊片的窄寬度可能使之能夠在比功率上能夠獲得顯著改善。至少一個開口可以形成在與兩個連續(xù)的容納區(qū)相關(guān)聯(lián)的兩個相鄰的凹槽之間，值得注意的是，這里可以有幾個圓開口，這些圓開口在徑向方向上分隔開并且各自位于兩個凹槽之間。該開口可以限定在相鄰的凹槽之間的至少兩個材料橋，這些材料橋各自位于該開口的每一側(cè)上。該開口可以徑向延伸，值得注意的是具有徑向狹長的形狀，或者是連續(xù)，或者是處于均勻間隔的鉆孔(例如多個圓鉆孔)的形式。這些容納區(qū)可以是這樣的，即使得容納區(qū)的最大徑向直徑大于容納區(qū)的最大外周尺寸(在兩點之間測量的，這兩點離沿著經(jīng)過這些點的區(qū)段的中心的距離相等并且垂直于平分這些點的半徑)。這些凹槽可以建立限制在這些永磁體之間的通量的多個區(qū)域，因為疊片是處于磁飽和狀態(tài)，所以在此區(qū)域中磁通量不能容易地流向這個軸，因此限制了磁通量朝著轉(zhuǎn)子的徑向內(nèi)零件的返回環(huán)路。可以由實質(zhì)上環(huán)形部分的疊片將這些凹槽從中心開口上分隔開。這種實質(zhì)上圓環(huán)的部分有助于轉(zhuǎn)子的堅固性。將凹槽從中心開口分隔開的這種圓環(huán)部分的徑向尺寸可以大于或等于將這些容納區(qū)從框架的外周分隔開的疊片部分的徑向尺寸。本發(fā)明使之有可能分配加載在轉(zhuǎn)子框架的徑向內(nèi)零件上的離心力。容納區(qū)和磁體的數(shù)目取決于轉(zhuǎn)子的極性。轉(zhuǎn)子框架可以具有任意任何數(shù)目的成對容納區(qū)，例如6個或8個容納區(qū)。有利的是，這些凹槽具有沿著容納區(qū)的中平面的徑向尺寸，該徑向尺寸小于或等于容納區(qū)的尺寸，以此減少這些磁體的磁通量的過度集中。例如，一個凹槽沿著容納區(qū)的中平面的徑向尺寸是大約容納區(qū)的一半。優(yōu)選地，容納區(qū)具有的徑向尺寸大于或等于容納于其中的永磁體的尺寸。轉(zhuǎn)子框架可以具有一個圓形或多瓣行的外輪廓(例如)一種多瓣的形狀潛在地具有減少扭矩波動或電流諧波或電壓諧波的益處。這些容納區(qū)可以開放到也可以不開放到轉(zhuǎn)子框架的徑向外表面上。這些容納區(qū)可以開放到也可以不開放到轉(zhuǎn)子疊片的外部上。值得注意的是，用疊片形成的材料橋可以將這些容納區(qū)從轉(zhuǎn)子疊片的外圍分隔開，這種材料橋值得注意地具有在O. Imm與3_之間的寬度，從而給這些容納區(qū)足夠的機械強度。每個容納區(qū)以及它所進入的凹槽可以形成一個孔，這個孔關(guān)于轉(zhuǎn)子的軸線占據(jù)
30。與50。之間的角度間隙。這些永磁體在截面上可以是梯形的。凹槽可以具有多個分支，這些分支具有在一個修圓部分處相遇的邊緣，值得注意 的是，配備有圓凹口，該圓凹口具有較小曲率半徑。圓凹口可以允許將鎖定元件定位。凹槽可以具有適于定位該鎖定元件的形狀的任何凹口，例如平底凹口。中心開口可以具有一個防轉(zhuǎn)動裝置，值得注意的是接合在軸的一個相應(yīng)的槽縫中的一個防轉(zhuǎn)動凸起。作為一個替代方案，可以使用其他形式的防轉(zhuǎn)裝置，例如環(huán)箍類型。種鎖定元件當(dāng)存在時其整體形式可以是一個圓柱銷，值得注意的是在一端具有一個插入錐度。這種鎖定元件可以是中空的或?qū)嵭牡?。鎖定元件可以是單一件，或者是通過組裝至少兩個部件而形成的，每個值得注意的是處于一個錐體的形式，它們是是頭尾定位的并且在其接觸面上配備有多個抓卡凸凹部，值得注意的是多個齒，這樣使得一個部件相對于其他部件的運動是在增大加緊效果的方向上的單向運動。鎖定元件可以是彈性可變形的，優(yōu)選地是由熱塑性材料制成的，其所經(jīng)受的溫度和彈性是與其用途可兼容的。磁體與鎖定元件之間的負(fù)間隙就絕對值而言可以是大于或等于O。值得注意的是，負(fù)間隙的這個值可以取決于轉(zhuǎn)子的直徑、加熱的程度、速度或施加于轉(zhuǎn)子的任何其他壓力的程度。鎖定元件可以具有的長度取決于磁體的長度，并且例如等于磁體的長度上下浮動20%。鎖定元件可以具有一種直徑(或停止時的最大橫向?qū)挾?，它取決于轉(zhuǎn)子的直徑，例如對于直徑大于或等于IOOmm的轉(zhuǎn)子而言,是在15mm與25mm之間。鎖定元件可以相對于容納區(qū)的中平面對稱地定位在凹槽的這些分支之間。鎖定元件可以具有實質(zhì)上沙漏形截面。鎖定元件可以在截面上具有兩個較薄的壁和兩個較厚的壁，較薄的壁連接較厚的壁并且相向彎曲以限定一個腰部。鎖定元件可以具有一個或多個優(yōu)選變形的區(qū)域，例如處于一個或多個縱向延伸的折疊線的形式。轉(zhuǎn)子可以具有一個單一的鎖定元件，或幾個鎖定元件，或可替代地可以具有與容納區(qū)一樣多的鎖定元件。具體地講，轉(zhuǎn)子可以根據(jù)其極性具有至少6個或8個鎖定元件。同一個鎖定元件可以穿過多個轉(zhuǎn)子疊片，值得注意的是，穿過轉(zhuǎn)子的所有轉(zhuǎn)子疊片。鎖定元件可以是也可以不是分裂的，優(yōu)選地不是分裂的。鎖定元件可以位于永磁體與轉(zhuǎn)子的中樞件之間，從而允許永磁體被放置進入并且保持在相應(yīng)的容納區(qū)中，而不需要使用離心力。鎖定元件可以是也可以不是非磁性的，優(yōu)選地是非磁性的。鎖定元件可以由任何熱塑性材料制成的(例如)除其他之外，聚烯烴、聚酰胺。
這種轉(zhuǎn)子可以包括一個旋轉(zhuǎn)支撐體，值得注意的是沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸延伸的一個軸，該轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子框架被固定在例如具有一個突出部分的旋轉(zhuǎn)支撐體上。具體地講，該轉(zhuǎn)子框架可以具有一個中心開口，并且該旋轉(zhuǎn)支撐體可以是一個軸。這種轉(zhuǎn)子框架可以被固定在軸上，而不使后者穿過中心開口。使用夾緊螺絲可以將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子框架固定在旋轉(zhuǎn)支撐體上，這些夾緊螺絲被固定在旋轉(zhuǎn)支撐體的端部處的一個套環(huán)上。這種旋轉(zhuǎn)支撐體可以被夾持在多個凸緣之間。這些螺絲可以按壓在這些凸緣之一的一端上。后者可以具有圓環(huán)的形狀并且由一種非磁性材料制成。這些夾緊螺絲可以通過接合在鎖定元件中而穿過轉(zhuǎn)子框架。在本發(fā)明的另一方面中，本發(fā)明的另一個主題是一種用于旋轉(zhuǎn)式電動機器的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子是一個通量集中式永磁體轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括一個轉(zhuǎn)子框架，該轉(zhuǎn)子框架具有多個徑向指向的容納區(qū)，其中放置了這些永磁體，每個容納區(qū)在其徑向內(nèi)端部開放到一個凹槽上，該凹槽在該容納區(qū)的一個中平面的每一側(cè)上延伸，一個鎖定元件被插入該凹槽的封閉端與放置在該容納區(qū)中的永磁體之間。每個容納區(qū)在與磁體接觸的至少一個部分上可以具有一個寬度，該寬度隨著從轉(zhuǎn) 子的軸線上遠(yuǎn)離的距離增加而減小。本發(fā)明的另一主題是一種旋轉(zhuǎn)式電動機器,如一種同步電動機或發(fā)電機，它包括如以上定義的一個轉(zhuǎn)子。這種機器可以具有一個帶有任何類型的繞組的定子，例如帶有一個集中繞組式或分布繞組式定子。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明的又一主題是一種制造如上定義的轉(zhuǎn)子的方法，這些磁體以帶間隙的方式安裝到相應(yīng)的容納區(qū)內(nèi)，并且將鎖定元件強行插入凹槽中，從而變成內(nèi)插在永磁體于凹槽的邊緣之間，以便在容納區(qū)中無間隙地夾持這些永磁體。在安裝了這些鎖定元件之后，至少一個凸緣可以被加到該轉(zhuǎn)子框架上。多個夾緊螺絲可以通過這些鎖緊元件進行接合。


通過閱讀本發(fā)明的一些非限制性實施例的詳細(xì)說明并通過研究附圖將會更好地理解本發(fā)明，在附圖中圖I為根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的轉(zhuǎn)子的一個實例的示意性截面圖，圖2為轉(zhuǎn)子疊片的分離的正面圖，圖3和4描繪了轉(zhuǎn)子疊片的實施方案細(xì)節(jié)，圖5為圖I的轉(zhuǎn)子的透視圖，圖6為圖2的軸向截面的視圖，圖7描繪了在縱向截面中的一個鎖定元件，圖8為圖7的鎖定元件的透視圖，圖9和10以及圖11和12對應(yīng)地描繪了圖I和圖6的實施方案的多種替代形式。圖13為圖11和圖12的實施方案的鎖定元件的透視圖，圖14和15為圖2的轉(zhuǎn)子疊片的實施方案的多種替代形式，圖16為截面視圖，圖17為一個透視圖，示出了可能使軸不穿過轉(zhuǎn)子框架而將轉(zhuǎn)子框架固定于軸，圖18為圖17的XVIII-XVI11上的截面，圖19為本發(fā)明的實施方案的替代形式的示意性截面，圖20為用于制造圖19的轉(zhuǎn)子所使用的機器的示意性和部分的透視圖，圖21為圖19的機器的縱截面，圖22和23對應(yīng)地為圖20和21的細(xì)節(jié)XXII和XXIII的縱截面，
圖24為本發(fā)明的實施方案的替代形式的示意性截面圖，圖25為用于制造圖24中的轉(zhuǎn)子的機器的縱截面，圖26a和26b為圖24的鎖定元件的截面圖，圖27a和圖27b分別為鎖定元件的透視圖，圖28為圖27a中的細(xì)節(jié)XXVIII的視圖，圖29a和圖29b對應(yīng)地為鎖定元件在箭頭A和B的方向上的視圖，圖30為鎖定元件在XXX-XXX上的縱截面，圖31為本發(fā)明的實施方案的替代形式的示意性截面圖，圖32為用于制造圖31中的轉(zhuǎn)子所使用的機器的縱截面，圖33為圖31的鎖定元件的截面，圖34為鎖定元件的透視圖，圖35為鎖定元件的縱截面，圖36為圖35中的細(xì)節(jié)XXXVI的視圖，圖37為鎖定元件的透視圖，圖38a和38b對應(yīng)地為鎖定元件在箭頭A和B的方向上的視圖，圖39為圖38中的細(xì)節(jié)XXXIX的視圖，圖40為本發(fā)明的實施方案的替代形式的示意性截面，圖41為用于制造圖40中的轉(zhuǎn)子所使用的機器的縱截面，圖42為圖40的鎖定元件的截面，圖43為鎖定元件的透視圖，圖44為鎖定元件的縱截面，圖45為圖44中的細(xì)節(jié)XXXXV的視圖，圖46為圖40的鎖定元件一部分的透視圖，圖47a和47b對應(yīng)地為鎖定元件在箭頭A和B的方向上的視圖，圖48為圖47b中的細(xì)節(jié)XXXXVIII的視圖，圖49為圖40的鎖定元件的部分透視圖，圖50a和50b對應(yīng)地為鎖定元件在箭頭A和B的方向上的視圖，以及圖51為圖50中細(xì)節(jié)XXXXXI的視圖。
具體實施例方式圖I中描繪的裝置I包括一個沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線X徑向地延伸的磁體框架3，該框架優(yōu)選地是由沿著軸線X堆疊的片疊形成的，本實例中的這些疊片考慮為完全相同的并且精確地重疊的。
轉(zhuǎn)子I包括多個永磁體7，這些永磁體被置于磁性轉(zhuǎn)子框架3的相應(yīng)的容納區(qū)5內(nèi)，所以兩個連續(xù)的磁體7在彼此相對的面上具有相同的極性。轉(zhuǎn)子框架3被安裝在支撐體2上，在所考慮的實例中，這是由例如鋼的磁性材料制成的軸。轉(zhuǎn)子框架3具有一個將其安裝在軸2上的中心開口 4。D中心開口 4具有(例如)在40mm與50mm之間的直徑D。此外，該中心開口 4具有接合在軸中的一個相應(yīng)的槽縫內(nèi)的防轉(zhuǎn)動突起11。轉(zhuǎn)子I被放置在一個定子內(nèi)，圖未示出，該定子具有一個可以是任何類型的繞組，例如一個同心繞組式定子或分布繞組式定子。在同步電動機的情況下，這個定子使之有可能產(chǎn)生一個驅(qū)動轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場，而在交流發(fā)電機的情況中，該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在定子的繞組內(nèi)產(chǎn)生一個電動勢。轉(zhuǎn)子框架3的形狀在其外圍可以是如圖I所描繪的多瓣形，每個瓣10在兩個連續(xù) 的磁體7之間延伸并且外凸。一個與疊片形成在一起的材料橋可以將這些容納區(qū)5以在O. Imm與3mm之間的一個寬度與轉(zhuǎn)子疊片的外圍分隔開，從而給予這些容納區(qū)5足夠的機械強度。根據(jù)本發(fā)明，每個容納區(qū)5開放到在該容納區(qū)5的中央平面M的每側(cè)上延伸的一個凹槽6上，以限制磁通量經(jīng)過轉(zhuǎn)子的中樞件通過返回環(huán)路的損失。如圖4所示，每個容納區(qū)5具有一個徑向尺寸1，它大于相應(yīng)的磁體的徑向尺寸。根據(jù)本發(fā)明，磁體7的截面為梯形。容納區(qū)5具有多個相反的縱向邊緣30，值得注意的是多個直線的邊緣，它們隨著從軸2遠(yuǎn)離的距離增加而彼此相向收斂。m此外，如從圖3可以看出，每個容納區(qū)5至少在一個與磁體7接觸的部分上具有一個寬度m，該部分隨著從轉(zhuǎn)子I的軸線X遠(yuǎn)離的距離增加而減少?？v向邊緣30可以連接到一個末端邊緣32上，該末端邊緣(例如)指向垂直于容納區(qū)5的中平面M，從而穿過旋轉(zhuǎn)軸線X，并且徑向地指向。優(yōu)選地，這些磁體7不徑向地對接在末端邊緣32上,如圖所示。容納區(qū)5的徑向內(nèi)端開放到凹槽6上，該凹槽具有兩個分支6a和6b，對應(yīng)地在容納區(qū)5的中平面M的每一側(cè)上延伸。從圖3可以看出，包含一個開放到凹槽6上容納區(qū)5的一個扇區(qū)40的角度范圍被限定為在兩個相鄰的凹槽6之間這些角平分線半徑之間的角度β。在本實例中，一個凹槽的最大的角度分離的這些邊緣56與這些角平分線半徑平行延伸。例如，這個角度β可以等于約45°。這些邊緣56在一個修圓的部分相遇，該修圓的部分設(shè)有一個圓凹口 58，該圓凹口具有一個較小的曲率半徑。 轉(zhuǎn)子框架3具有一個連續(xù)延伸的中樞件，或者，作為一個替代，在扇區(qū)中繞著旋轉(zhuǎn)軸線X延伸。該中樞件emin的最小徑向尺寸對于直徑測量超過150mm的轉(zhuǎn)子而言是例如至少2_，例如5_，但可以遠(yuǎn)為更大、或更小、或甚至為0，取決于所要承受的離心力并且取決于轉(zhuǎn)子的尺寸。在兩個相鄰的凹槽6之間延伸的材料橋80的寬度j是(例如)在O. 5mm與15mm之間，例如在所考慮的實例中是約I. 5_。材料橋80處在磁通量飽和狀態(tài)，這限制了通過其中的磁通量。轉(zhuǎn)子I包括多個有助于將這些磁體7保持在這些容納區(qū)5中的鎖定元件12。從圖7中可以看出，每個鎖定元件12采取一種銷釘?shù)男问?，該銷釘具有一個本體12a和一個插入錐度12b，該本體是一個回轉(zhuǎn)圓柱體，該插入錐度具有一個例如在一端的15°的頂角。鎖定元件12是(例如)由彈性的可變形熱塑性材料制成的。磁體7與相應(yīng)的鎖定元件12之間的負(fù)徑向間隙R是(例如，就絕對值而言)大于或等于0，并取決于轉(zhuǎn)子的直徑、加熱程度、速度或任何其他施加于轉(zhuǎn)子的應(yīng)力。凹口 58跟隨者鎖定元件12的本體12a的曲率。
當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于剛說明的實施方案。圖9和圖10示出了鎖定元件12是(例如)具有圓形截面的實心的可能性。圖11-13示出了鎖定元件12的實施方案的一個替代形式。鎖定元件12可以(例如)具有實質(zhì)上沙漏形截面(或蝴蝶結(jié))。如圖所示，鎖定元件12可以是中空的或?qū)嵭牡摹Ｈ鐖D12所示，鎖定元件12在一端可以也可以不配備一個插入腰部12b。如圖11所示，鎖定元件12在截面上可以具有兩個較厚的壁12d和兩個連接這些壁12d的較薄的壁12c，并且它們相向彎曲以限定一個大約在中部的較窄的腰部12e。因為其形狀，鎖定元件12可以通過多個壁12d靠近彼此移動而發(fā)生彈性變形，這些薄壁12d限定多條優(yōu)選的折疊線。凹槽6的封閉端可以具有用于定位鎖定元件12的一個定位凹口 58’。圖14和15示出了圖2的轉(zhuǎn)子疊片3的實施方案的多種替代形式。如圖14所示，凹槽6可以具有實質(zhì)上梯形的形狀，值得注意的是，具有多個修圓的拐角，以及在合適的地方的一個凸起部分6c，該凸起部分朝著在容納區(qū)5的相反邊緣的凹槽，使其較易于將鎖定元件12定位。另外，如圖14所示，轉(zhuǎn)子疊片3可以具有在與兩個連續(xù)的容納區(qū)5相關(guān)聯(lián)的兩個相鄰凹槽6之間的至少一個開口 81。具體地講，轉(zhuǎn)子疊片3可以在兩個相鄰的凹槽6之間具有在徑向?qū)R安排的三個開口 81。這個或這些開口 81可以是圓形的。此外，這個或這些開口 81可以是彼此為等距的，并且可以沿兩個相鄰的凹槽6的對稱平面定位。此外，如圖15所示，在兩個相鄰的凹槽6之間延伸的材料橋80可以被多個平行材料橋代替。具體地講，轉(zhuǎn)子疊片3在兩個相鄰的凹槽6之間可以具有至少兩個材料橋80a和80b，這些材料橋80a和80b各自位于開口 81的一側(cè)。開口 81在兩個相鄰的凹槽6之間縱向地并且徑向地延伸，值得注意的是在二者間的中部。開口 81可以具有實質(zhì)上等于凹槽6的徑向尺寸的徑向尺寸，值得注意的是，等于如圖所示的凹槽6的分支6a或分支6b的徑向尺寸。圖14的實施方案中的這些相鄰的凹槽6之間存在的多個開口 81使之有可能實現(xiàn)較高的機械強度，與此同時維持低水平的磁泄漏。圖16-18示出了以下可能性，即具有一個轉(zhuǎn)子1，它配備了一個不從中穿過的軸2。具體地講，轉(zhuǎn)子框架被固定在具有一個懸掛件的軸2上，該軸無需穿過中心開口 4。為了做到這一點，轉(zhuǎn)子I包括(例如)多個中空的鎖定元件12。多個夾緊螺絲21 (也稱作貫穿螺栓)被插入至少某些鎖定元件12中，并且被固定在軸端部的一個套環(huán)22上，例如直接擰在該套環(huán)11上，如圖16和17所示。轉(zhuǎn)子I可以(例如)包括四個對稱地分布在轉(zhuǎn)子框架上的夾緊螺絲21。轉(zhuǎn)子框架因此被固定在軸2上，而不用將軸2穿過中心開口 4。如圖所示，轉(zhuǎn)子I可以具有兩個凸緣23。這些夾緊螺絲21通過其頭部擠壓在這兩個凸緣23之一上。另一個凸緣插設(shè)在軸2與片疊之間。軸上的臺階24使凸緣23對中心。在放置鎖定元件12的過程中，附件的彈性可通過其形狀和/或材料來提供。圖19中所述的裝置19包括一個沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線X徑向地延伸的磁體框架3，該框架優(yōu)選地是由沿著軸線X堆疊的片疊形成的，本實例中的疊片被考慮是完全相同的并且精確地重疊。每個疊片都是一個單片式疊片。轉(zhuǎn)子I包括多個永磁體7，這些永磁體安排在磁性轉(zhuǎn)子框架3的相應(yīng)的容納區(qū)5內(nèi)，這樣使得兩個連續(xù)的磁體7在彼此相對的面上具有相同的極性。本實例中說明的永 磁體7在截面上具有矩形的整體形狀，并且與連個連續(xù)的磁體之間的間隔相比是相對較寬的。因此,轉(zhuǎn)子在兩個連續(xù)的磁體的兩個連續(xù)的容納區(qū)之間的磁性疊片中包括多個相當(dāng)窄的材料橋。因此，存在一個磁體的體積，它與疊片的體積相比是較大的，這在磁體的比功率相對較低的情況下是特別有利的，(例如)若這些磁體是由鐵氧體制成的。轉(zhuǎn)子框架3安裝在支撐體2上，該支撐體可以是由一種磁性材料(例如)鋼制成的軸。在所考慮的實例中，支撐體2屬于一個用于制造該轉(zhuǎn)子的機器30，如圖20和21所示。轉(zhuǎn)子框架3包括一個用于安裝在支撐體2上的中心開口 4。中心開口 4包括接合在該支撐體中的相應(yīng)的槽縫內(nèi)的一個防轉(zhuǎn)動突起U。轉(zhuǎn)子I可以被放置在一個定子內(nèi)(未示出)，該定子具有一個可以是任何類型的繞組，例如一個同心繞組式定子或分布繞組式定子。在同步電動機的情況下，這種定子使之有可能產(chǎn)生一個驅(qū)動轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場，在交流發(fā)電機的情況中，是轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在定子的繞組內(nèi)產(chǎn)生了一個電動力。—個用疊片形成的寬度在O. Imm與3mm之間的材料橋可以將容納區(qū)5從轉(zhuǎn)子疊片的外圍分隔開，從而給予這些容納區(qū)5足夠的機械強度。如圖4所示,每個容納區(qū)5具有比相應(yīng)的磁體的徑向尺寸大的徑向尺寸I。根據(jù)本發(fā)明，每個容納區(qū)5開放到在容納區(qū)5的中平面M的每側(cè)上延伸的一個凹槽6上以限制磁通量經(jīng)過轉(zhuǎn)子的中樞件通過返回環(huán)路的損失。在所述實施方案中，與先前說明的實施方案中不同，這些容納區(qū)5并不周向地延伸超過永磁體7的寬度。在兩個相鄰的凹槽6之間延伸的材料橋80的寬度j是(例如)在O. 5mm與15mm之間，例如在所考慮的實例中是約I. 4_。材料橋80處在磁通量飽和狀態(tài)，這限制了通過其中的磁通量。轉(zhuǎn)子I包括多個鎖定元件12，它們有助于將這些磁體7保持在這些容納區(qū)5之中。在所述實施方案中，這些鎖定元件12為實心的，具有圓形截面。作為一個替代形式，它們可以具有中空的管狀形狀，但不是分裂的。在將這些鎖定元件12插入這些凹槽6的過程中，機器30通過使用如圖22和23所示的這些貫穿螺栓31和螺釘32而允許使這些轉(zhuǎn)子框架和磁體被固定住。 鑒于制成這些永磁體的材料例如鐵氧體可以是易碎的并且對振動敏感，可以對這些永磁體進行浸潰或者涂敷。
這些鎖定元件12是由(例如)彈性的可變形熱塑性材料制成的。鎖定元件允許永磁體7保持為擠壓在臺階55上，這些臺階形成在最靠近氣隙的磁體7的端部的容納區(qū)5中。磁體7與相應(yīng)的鎖定元件12之間的負(fù)徑向間隙R是(例如，就絕對值而言)大于或等于0，這取決于轉(zhuǎn)子的直徑、加熱程度、速度或任何其他施加于轉(zhuǎn)子的應(yīng)力定。當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于剛說明的實施方案。每個鎖定元件12都可以具有某種其他形狀。鎖定元件12可以(例如)在截面上具有實質(zhì)上沙漏形截面(蝴蝶結(jié))。如圖所示，鎖定元件12可以是中空的或?qū)嵭牡?。鎖定元件12的一端可以或者可以不配備一個插入腰部12b，如圖28所示。該較窄的腰部可以在長度I上延伸鎖定元件12的總長度L的大約 10%。 如圖26b所示，鎖定元件12在截面上可以具有兩個較厚的壁12d和兩個連接這些壁12d的較薄的壁12c，并且它們相向彎曲以限定一個大約在中部的較窄的腰部12e。因為其形狀，鎖定元件12可以通過多個壁12d靠近彼此移動而發(fā)生彈性變形，這些薄壁12d限定多條優(yōu)選地折疊線。在剛剛說明的這些實例中，這些鎖定元件做成單件的。如果是另外的情況，并且如果這些鎖定元件(例如)被做成兩個零件，如對應(yīng)地在圖31-39和圖40-48中所示，這將不構(gòu)成對本發(fā)明的范圍的偏離。在圖31-39的實施方案中，鎖定元件12是由兩個零件12’和12”形成的，這兩個零件形狀相同并且被放置為首尾相連以形成鎖定元件12。在相對較大的機器的情況下，雙零件結(jié)構(gòu)是特別有利的，并且對此有利的是具有相當(dāng)大的間隙用于安裝鎖定元件。每個零件12’、12”具有一個面40，它相對于機器的縱向軸線傾斜的大約2。的角度并且是鋸齒狀的，從而形成多個接片41，在所述實例中是21個。如圖36所示，這些接片41是旨在互相配合以便用以下方式將兩個零件12’和12”保持在位，即鎖定元件具有最小的總長度T和最大的高度H，以便執(zhí)行器其功能并且將相應(yīng)的磁體鎖定在位。這些接片41相對于機器的縱向軸線傾斜一個大約20°的角度Y。在圖40至圖48的實施方案中，鎖定元件12是由零件12’和零件12”形成的，前者與先前的零件相同，后者為不同的形狀。該零件12”不同于前一個零件，這不是就包括這些接片41的傾斜的面40而言，它們保持類似并且以按照先前說明的同樣方式與相應(yīng)的零件12’配合，而是就其相反面42的形狀而言。這個相反面42在此替代形式中具有平面的形狀。零件12”就其長度L而言與前一個零件不同，它比零件12’的長度短。在一個替代形式中，這甚至可以具有一個不同的形狀，例如部分為圓柱形，如圖49至圖51中以舉例的方式所說明的一樣。本實施方案就Y的角度值而言與前一個零件也不同，這在此實例中是大約10°。表述“包括一個/種”應(yīng)被理解為與“包括至少一個/種”是同義的。
權(quán)利要求
1.一種用于旋轉(zhuǎn)式電動機器的轉(zhuǎn)子(I)，所述轉(zhuǎn)子是一種通量集中式永磁體(7)轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子框架(3)，所述轉(zhuǎn)子框架由轉(zhuǎn)子疊片集形成，每個疊片都是單件式的、并且具有徑向指向的容納區(qū)(5)，其中放置了所述永磁體(7)，每個容納區(qū)(5)不向所述轉(zhuǎn)子疊片的外部開放，并且每個容納區(qū)(5)在其徑向內(nèi)端部開放到凹槽(6)上，所述凹槽在所述容納區(qū)(5)的中平面(M)的每一側(cè)上延伸，鎖定元件(12)被插入所述凹槽￠)的封閉端與放置在所述容納區(qū)(5)中的所述永磁體(7)之間。
2.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)子(I)，包括旋轉(zhuǎn)支撐體(2)，值得注意地是軸(2)，所述旋轉(zhuǎn)支撐體沿著所述轉(zhuǎn)子(I)的旋轉(zhuǎn)軸線(X)延伸并且優(yōu)選地由磁性材料制成。
3.如前述權(quán)利要求中的一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，每個凹槽(6)均具有兩個分支(6a,6b),所述兩個分支對應(yīng)地各自在所述容納區(qū)(5)的一側(cè)延伸，值得注意地是隨著從所述轉(zhuǎn)子(I)的軸線(X)離開的增加的距離而發(fā)散。
4.如前述權(quán)利要求中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，與兩個連續(xù)的容納區(qū)(5)相關(guān)聯(lián)的相鄰的凹槽(6)是由至少一個材料橋(80，80a，80b)分離開的。
5.如前述權(quán)利要求中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，所述凹槽(6)具有沿著所述容納區(qū)(5)的中平面(M)的徑向尺寸，所述徑向尺寸小于或者等于所述容納區(qū)(5)的徑向尺寸。
6.如前述權(quán)利要求中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，所述鎖定元件(12)是可彈性變形的，優(yōu)選是由熱塑性材料制成的。
7.如前述權(quán)利要求中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，在所述磁體(7)與所述鎖定元件(12)之間的負(fù)間隙就絕對值而言是大于或者等于O。
8.如前述權(quán)利要求中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，所述鎖定元件(12)是中空的，并且值得注意地是能夠具有貫穿其中的夾緊螺絲(21)，所述夾緊螺絲能夠用于將所述轉(zhuǎn)子框架固定于旋轉(zhuǎn)支撐體上，如軸(2)上。
9.如權(quán)利要求I至7中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，所述鎖定元件(12)是實心的。
10.如前述權(quán)利要求中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，所述凹槽(6)具有多個分支(6a,6b),所述多個分支具有在修圓部分處相交的邊緣(56)，優(yōu)選地配備有用于定位所述鎖定元件(12)的凹口(58)，值得注意地是圓形凹口。
11.如前述權(quán)利要求中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，所述永磁體(7)在截面上是梯形的。
12.如權(quán)利要求I至10中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，所述鎖定元件(12)是處于圓柱銷(12a)的形式，所述圓柱銷的一端設(shè)有插入錐度(12b)。
13.如權(quán)利要求I至11中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，所述鎖定元件(12)各自具有砂漏形截面。
14.如前一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子(I)，所述鎖定元件(12)在截面上具有兩個較厚的壁(12d)和兩個較薄的壁(12c)，所述較薄的壁(12c)連接了所述較厚的壁(12d)并且是彼此相向彎曲的，以限定腰部(12e)。
15.如權(quán)利要求I至10中任意一項所述的轉(zhuǎn)子，所述鎖定元件是通過組裝至少兩個部件而形成的，值得注意的是，每個部件是處于圓錐的形式，放置為首尾相連并且在它們的接觸面上配備有多個抓卡凸凹部，值得注意的是多個齒，使得一個部件相對于另一個部件在增加夾緊效果的方向上的運動是單向運動。
16.如前述權(quán)利要求中除權(quán)利要求4以外的任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，每個凹槽(6)都具有大體上梯形的形狀。
17.如前述權(quán)利要求中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，至少一個開口(81)是形成在與兩個連續(xù)的容納區(qū)(5)相關(guān)聯(lián)的兩個相鄰的凹槽(6)之間，這里值得注意地有幾個圓形開口(81)，所述圓形開口在徑向方向上間隔開的并且每個都位于所述兩個凹槽(6)之間。
18.如權(quán)利要求I至16中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，至少一個開口是形成在與兩個連續(xù)的容納區(qū)相關(guān)聯(lián)的兩個相鄰的凹槽(6)之間，所述開口(81)限定了所述相鄰的凹槽(6)之間的至少兩個材料橋(80a，80b)，所述兩個材料橋(80a，80b)各自位于所述開口(81)每一側(cè)上，所述開口(81)優(yōu)選地具有徑向狹長的形狀。
19.如前述權(quán)利要求中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)，所述轉(zhuǎn)子(I)包括旋轉(zhuǎn)支撐體(2)，值得注意地是沿著所述轉(zhuǎn)子(I)的所述旋轉(zhuǎn)軸線(X)延伸的軸(2)，所述轉(zhuǎn)子(I)的轉(zhuǎn)子框架優(yōu)選被固定在具有突出部分的所述旋轉(zhuǎn)支撐體(2)上。
20.如前一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子(I)，所述轉(zhuǎn)子(I)的轉(zhuǎn)子框架使用多個夾緊螺絲(21)固定到所述旋轉(zhuǎn)支撐體(2)上，所述夾緊螺絲(21)固定于所述旋轉(zhuǎn)支撐體(2)端部的套環(huán)(22)上。
21.一種制造根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)的方法，將所述永磁體(7)帶有間隙地安裝到所述相應(yīng)的容納區(qū)(5)中，并且將所述鎖定元件(12)強行插入所述凹槽(6)中，使其變成內(nèi)插在所述永磁體(7)與所述凹槽(6)的邊緣(56)之間，以便將所述永磁體(7)不留間隙地夾持在所述容納區(qū)(5)中。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，在安裝了所述鎖定元件(12)之后，將至少一個凸緣(23)加到所述轉(zhuǎn)子框架上。
23.如權(quán)利要求21或22所述的方法，夾緊螺絲(21)通過所述鎖定元件(12)被接合。
24.一種旋轉(zhuǎn)式電動機器，包括如權(quán)利要求1-20中任意一項所述的轉(zhuǎn)子(I)。
25.一種用于旋轉(zhuǎn)式電動機器的轉(zhuǎn)子(I)，所述轉(zhuǎn)子是通量集中式永磁體(7)轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子框架(3)，所述轉(zhuǎn)子框架具有徑向指向的容納區(qū)(5)，其中放置了所述永磁體(7)，每個容納區(qū)(5)在與磁體(7)接觸的至少一個部分上具有寬度，所述寬度隨著從所述轉(zhuǎn)子⑴的軸線上離開的距離增加而減小，每個容納區(qū)(5)在其徑向內(nèi)端部開放到凹槽(6)上，所述凹槽在所述容納區(qū)(5)的中平面(M)的每一側(cè)上延伸。
26.如前一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子(I)，包括用于鎖定永磁體(7)的鎖定元件(12)，所述鎖定元件被插入所述永磁體(7)與所述凹槽￠)的封閉端之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于旋轉(zhuǎn)式電動機器的轉(zhuǎn)子(1)，該轉(zhuǎn)子是一種通量集中式永磁體(7)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括一個轉(zhuǎn)子框架(3)，該轉(zhuǎn)子框架具有多個徑向指向的容納區(qū)(5)，其中放置了這些永磁體(7)，每個容納區(qū)(5)在與磁體(7)接觸的至少一個部分上具有一個寬度，該寬度隨著到轉(zhuǎn)子(1)的軸線的距離增加而減小，每個容納區(qū)(5)在其徑向內(nèi)端部開放到一個凹槽(6)上，這個凹槽在該容納區(qū)(5)的一個中平面(M)的每一側(cè)上延伸。
文檔編號H02K15/03GK102810919SQ20121017787
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者帕斯卡爾·貝諾, 帕斯卡爾·戈捷, 克里斯托夫·吉勒斯, 雅克·圣-米歇爾, 奧利維耶·薩維努瓦 申請人:利萊森瑪電機公司