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CN1190878C - 一种电动机转子和一种用来生产电动机转子的方法 - Google Patents

一种电动机转子和一种用来生产电动机转子的方法 Download PDF

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CN1190878C CNB988105543A CN98810554A CN1190878C CN 1190878 C CN1190878 C CN 1190878C CN B988105543 A CNB988105543 A CN B988105543A CN 98810554 A CN98810554 A CN 98810554A CN 1190878 C CN1190878 C CN 1190878C
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Abstract

一种电动机转子和一种用来生产电动机转子的方法，所述转子包括：一个铁心(10)，由一种磁性材料的多个金属叠片(11)形成；诸极性周缘部分(20)，由一种磁性材料制成并且绕铁心(10)固定；及一种相等数量的磁铁元件(30)，保持在极性周缘部分(20)与铁心(10)之间，该转子使其圆柱形侧表面由彼此周向隔开的极性周缘部分(20)、和由中间周缘部分(40)限定，中间周缘部分(40)提供在每两个相邻极性周缘部分(20)之间，并且贯穿其纵向延伸部分相对于铁心(10)，至少在连接两个相邻极性周缘部分(20)的区域中，具有减小的导电率和减小的磁导率。该转子进一步包括用来把极性周缘部分(20)保持到铁心(10)上的一对端盖(50)。

Description

一种电动机转子和一种 用来生产电动机转子的方法
技术领域
本发明涉及一种无刷电动机转子的构造，并且涉及一种用来生产所述转子的方法，所述转子带有内部周向布置的且径向与转子的侧表面隔开的磁铁元件。
背景技术
在无刷电动机转子的构造中，永久磁铁元件固定到所述转子的铁心上，以同心地绕电动机轴安装。在这种构造中，转子由限定叠片组的纵向对准的多个相互重叠的金属叠片形成，每个金属叠片都带有多个彼此和同电动机轴成角等距的周向对准窗口，所述窗口对准叠片组的其他金属叠片的相应窗口，以便限定其中安装和固定磁铁元件的轴向壳体。
在先有技术的构造中，转子叠片组的每个金属叠片带有：一个中心部分，提供有一个中心开口，以安装到电动机轴上；和诸径向端部，每个从外侧限定到金属叠片的一个相应窗口上，并且从其位于两个连续窗口外侧的区域并入到中心部分上。
在这种先有技术构造中，每个转子叠片的窗口如此限定，从而相应端部边缘弯向相应转子叠片的周缘，以便在离开叠片所述周缘的隔开位置中，限定一种经在两个连续窗口的相邻端部边缘之间存在的间隔把两个相邻径向端部彼此连接并且连接到叠片的中心部分上的结构环形区域。
结构环形区域的存在允许在单件中产生的且带有窗口的金属叠片的使用，这些窗口以后借助于转子叠片组的形成，将限定用于磁铁元件的轴向壳体。
尽管用于金属叠片的这种已知构造适于以大规模制造、实现较容易、成本低及生成高可靠性的产品，但它具有允许有用磁通损耗发生的缺陷，该事实与对其设计转子的用途是不相符的。
就这种构造而论，仅由磁铁产生的转子总磁场的部分与定子的磁场相互作用，而所述总磁场的剩余部分以转子和气隙漏磁场的形式损失。转子场损耗由于在磁铁端部区域中的转子叠片中有结构功能的钢的存在而产生。该区域起至漏磁场的流线的一条通路的作用，漏磁场代表转子总场的非使用量。
发明内容
因而，本发明的一个目的在于，提供一种电动机转子和一种用来生产电动机转子的方法，该电动机消除了由转子漏磁场造成的磁通损失，具有高能效和高可靠性，并且该电动机可以借助于一种容易、经济、和工业上可行的构造得到，而不损害转子的完整性和强度。
这些和其他目的通过一种电动机转子实现，该电动机转子包括：一个铁心，由轴向和相互重叠的、且由磁性材料制成的限定了一个叠片组的多个金属叠片形成；极性周缘部分，由一种磁性材料制成并且绕铁心固定；及一种相等数量的磁铁元件，保持在极性周缘部分与铁心之间，其特征在于：叠片组由相互同心和重叠的多个金属叠片形成，并且每个金属叠片带有多个与其他金属叠片的相应窗口轴向对准以便沿转子限定轴向壳体的窗口，每个窗口带有弯向相应金属叠片的周缘的端部边缘，其特征在于，所有窗口的端部边缘包含在相同的圆周内，每个金属叠片使其周缘至少在与两个连续窗口的相邻端部边缘径向对准的区域中，包括一个与所述周缘共面且在其外侧的一个径向延伸部分，在磁铁元件已经安装和固定到相应的轴向壳体中之后，加工每个所述径向延伸部分，使得叠片的周缘限定转子的周向圆柱侧表面，成形每个窗口，以便使其端部边缘径向超越在对应径向延伸部分的区域中的周缘。
本发明进一步包括一种用来生产一种电动机的方法，该电动机包括：多个金属叠片，轴向和相互重叠，且由磁性材料制成；诸极性周缘部分，由一种磁性材料制成并且绕铁心固定；及一种相等数量的磁铁元件，保持在极性周缘部分与铁心之间，该方法包括步骤：给每个金属叠片装有多个窗口，每个窗口带有弯向相应金属叠片的周缘的端部边缘，所有窗口的端部边缘包含在相同的圆周内；叠置金属叠片，在一个端盖上方限定一个叠片组，使得所述叠片的每一个窗口与其他金属叠片的相应窗口轴向对准，借助于端盖沿转子限定轴向壳体，其特征在于还包括如下步骤：a-在重叠金属叠片的步骤之前，给每个金属叠片从其周缘和至少在与每两个连续窗口的相邻端部边缘径向对准的区域中，装有一个与所述周缘共面且在其外侧的相应径向延伸部分；b-把一种粘结材料插入在轴向壳体内；c-把一个磁铁元件插入到每个轴向壳体中；d-把另一个端盖安装和固定到已经把每个磁铁元件保持到相应轴向壳体上的叠片组上；e-固化粘结材料，把每个磁铁元件保持到相应轴向壳体上；及f-除去每个所述径向延伸部分，使得金属叠片的周缘限定成品转子的横向轮廓。
附图说明
下面参照附图将描述本发明，在附图中：
图1示意地表明根据先有技术建造的、安装有转子叠片组的金属叠片的轮子的剖视图；
图2示意地表示根据本发明第一实施例建造且处于未完成的转子状态的、安装有转子叠片组的金属叠片的转子的剖视图；
图3示意地表示根据本发明第二实施例建造且处于未完成状态的、安装有转子叠片组的金属叠片的转子的剖视图；
图4示意地表示已经完成转子的放大剖视图；
图5示意地和按根据图4的线V-V的纵向视图，表示根据本发明第一和第二实施例之一得到的、已经完成的转子；
图6示意地和按根据图4的线V-V的纵向视图，表示根据本发明另一个实施例得到的、已经完成的转子；
图7示意和部分地表示在图2中表明的且表示为det.a.的金属叠片部分的放大平面图。
具体实施方式
根据附图，本发明的电动机转子包括：一个铁心10，由诸如钢之类的磁性材料的多个金属叠片11限定，这些金属叠片具有确定的导电率和确定的磁导率，并且相互同心和重叠，形成要绕电动机轴S的延伸部分固定的叠片组；和极性周缘部分20，绕铁心10固定。在每个所述极性周缘部分20与铁心10之间限定一个轴向壳体12，轴向壳体12占据转子的整个纵向延伸部分，其中保持一个相应的磁铁元件30，所述磁铁通常具有纵向板的形式，他们例如是弧形的(或矩形的)，并且根据相同的周向对准线安置且彼此隔开。
根据先有技术，每个金属叠片11带有一个中心部分13，中心部分13提供有：一个中心开口14，以安装到电动机轴S上；诸窗口15，根据相同的周向对准线限定，并且彼此和与电动机轴S是角等距的；及诸径向端部16，每个延伸地限定到一个相应窗口15上，并且由其在每两个相邻窗口15之间的区域并入到中心部分13上。
每个转子叠片的窗口15具有相应的端部边缘17，端部边缘17周向包含在相同的圆周内，并且面对着限定成品转子的横截面轮廓的相应金属叠片11的一个周缘18。
实现为了形成叠片组的金属叠片11的重叠，从而每个金属叠片11的窗口15与叠片组的其他金属叠片11的相应窗口15对准，限定轴向壳体12，以允许磁铁元件30的装配和固定。当形成叠片组时，径向端部16的每个轴向对准线限定一个相应的极性周缘部分20。
磁铁元件30由一种保持粘结材料，例如可固化聚合材料的界面保持到铁心10上，该粘结材料填充在每个磁铁元件30与相应轴向壳体12之间存在的间隙中。粘结材料相对于铁心的导电率和磁导率的相同特性，具有低的导电率，并且也具有低的磁导率。
根据图1中的说明，先有技术构造具有每个金属叠片11的窗口15的端部边缘17，包含在一条周向对准线中，该线相对于在与所述周缘18隔开的位置中包含金属叠片11的周缘18的那根对准线内部限定，以便在其中限定一个结构环形区域19，环形区域19把每个金属叠片11的两个相邻径向端部16彼此连接，并且通过在两个连续窗口15的相邻端部边缘之间存在的间隔连接到其中心部分13上。在这种构造中，叠片组限定贯穿其轴向延伸都是金属的转子圆柱形侧表面。结构环形区域19提供一种结构连接，这足以承受在磁铁质量上和在存在于磁铁上的钢材质量上的离心力，但这允许在该区域中出现磁流线，这些磁流线由于以上讨论的分散磁场导致损耗。
为了解决由先有技术中存在的漏磁场造成的磁通损耗问题，以这样一种方式建造本发明的转子，从而当完成时，其叠片组的叠片不再有连接每两个端部区域16的相应结构环形区域19。该转子在这种完成的状态下具有带有金属区域的圆柱形侧表面，这些金属区域周向插入贯穿其纵向延伸部分、与形成铁心的钢相比具有减小的导电率和减小的磁导率的区域。
根据本发明，这样限定转子的圆柱形侧表面，从而每两个极性周缘部分20周向插入一个中间周缘部分40，中间周缘部分40至少在连接相邻周缘部分20的区域中具有相对于铁心10减小的导电率和减小的磁导率。中间周缘部分40包括连接相邻极性周缘部分20的端部区域41、和一个中央部分42。
根据本发明，中间周缘部分40的每个端部区域41由在相应中央部分42与相邻极性周缘部分20之间的周向间隔限定，所述中央部分42例如由与相邻极性周缘部分20周向隔开的铁心10的相应周缘部分限定，每个端部区域41由填入有粘结材料的磁铁元件30的轴向壳体12的端部限定，该粘结材料用来保持所述磁铁元件30(图4)。这种粘结材料是一种诸如树脂、橡胶等之类的保持聚结物，它包围着磁铁元件，避免从其最终释放碎屑，并且它提供对完成转子在端部区域41处的侧表面的修整。
为了生产本发明的转子，通过把该叠片组的第一金属叠片11安置到形成转子的一对端盖50的一个端盖50上，形成叠片组。这种安置最好通过涂敷到位于转子叠片组下方的端盖50的上表面上的树脂发生。端盖50由具有非磁性的材料得到，以便消除或减小在所述盖中由分散和穿过所述盖造成的磁场和生成的损失。
根据本发明的结构形式，如图2、3和5中所示，借助于一堆冲压金属叠片11生产包括一个铁心10和极性周缘部分20的完成转子，金属叠片11从其周缘18至少在与每两个连续窗口15的相邻端部边缘17径向对准的区域中并入一个径向延伸部分60，径向延伸部分60与所述周缘18共面且在其外侧，并且内接相对于包含所述端部边缘17的圆周同心且在外侧的圆周，所述端部边缘17在本实施例中，径向超越在对应径向延伸部分60的区域中的相应转子叠片的周缘18。径向延伸部分60可以具有任何形状。在其中金属叠片11是正方形的实施例中，所述区域由所述叠片的顶部限定。这样确定金属叠片11的尺寸，从而所述叠片成形为具有定子的内径，就象借助于图2中所示的金属叠片发生的那样，或者以这样一种方式，从而在其冲压过程中使用较小量的原材料。在这种情况下，金属叠片11使其形状由多边形限制，例如由正方形限制，其边长与周缘18外侧的过多材料相切。
根据图2和3的说明，成形每个转子叠片，以便具有单个径向延伸部分60，径向延伸部分60是环形和连续的，并且确定一个具有比已经完成的转子的名义直径大的直径的转子叠片。
计算每个径向延伸部分60的厚度，以在金属叠片11的制造和叠片组的形成期间保证对于金属叠片11的的完整性，而不引起在形成叠片的材料中的高损耗。
在图3中所示的构造部分中，单个径向延伸部分60的并入在与每两个连续窗口15的相邻端部边缘17、一个另外增强部分61径向对准的每个区域中，增强部分61是径向的、相对于所述单个径向延伸部分60共面，并且在其外侧。
根据实现本发明的另一种形式，如图6中所示，由一个叠片组生产铁心10，冲压每个金属叠片11，从而使相应周缘18成形为限定用于一个磁铁元件30的相应轴向壳体12的径向内部边缘。在该实施例中，每个所述轴向壳体12的径向外侧边缘由相应极性周缘部分20的径向内部边缘限定，极性周缘部分20径向安装与铁心10隔开，在后者形成之后，以便在该间隔中，限定一个要填有用来保持相应磁铁元件30的粘结材料的轴向壳体12。
根据该实施例，在形成转子叠片组之后，相邻和隔开的该组周缘的每个部分，以大极靴或由重叠叠片组成的形式，安装一个相应极性周缘部分20，叠片通过粘结、铆接、用螺栓连接等彼此固定。在该实施例中，极靴由保持元件21分别安装和固定到转子上(在每个支撑与盖之间的螺栓、铆钉、粘结等，定位在使由磁滞和涡流引起的损耗最小的地方)，纵向延伸过相应极性周缘部分20到一对端盖50，每个盖相邻地安装到提供在叠片组的端部之一处的一个金属叠片11上。为了形成装有极靴的每个轴向壳体12，必须使用一个模具或装置来确定每个所述壳体的端壁的形状，以便保持用来把所述磁铁元件30固定在这些壳体内的粘结材料。
根据在图2-5中表明的转子实施例，为了形成转子叠片组，在把金属叠片11(并且最终一个粘结到另一个上，这使由磁滞和涡流造成的损耗最小)叠置在提供在叠片组下方的一个端盖50上方、因而形成铁心10之后，由叠片组的金属叠片11的窗口15的纵向对准限定的每个轴向壳体12，在把磁铁元件30放置在所述轴向壳体12中之前，接收用来固定磁铁元件30的粘结材料。
在这种构造中，在固定另一端盖50和实现用来保持磁铁元件30的粘结材料的固化之后，转子经受一个用来除去形成金属叠片11的多余材料的过程，例如通过加工，直到其端部边缘17包含在具有直径最小等于外切完成转子的圆周直径的圆周内。进行叠片组的加工，直到得到转子的希望最终直径，用铁心10和极性周缘部分20限定图4所示的结构。
盖对转子叠片组的固定和彼此的固定，可以通过诸如铆钉、螺栓等之类的保持元件21等到。
通过加工叠片组，形成所述叠片组的金属叠片11的窗口15的端部边缘17对于转子的横向轮廓打开，并且由填充轴向壳体12的固化粘结材料限定在这些区域中。
就这种结构而论，转子叠片组每个加工叠片使其端部径向部分12外侧限定到一个相邻的磁铁元件30上，并且由填充每一轴向壳体12的粘结材料保持到中心部分13上。
来自与确定转子的希望最终直径的圆周一致的每个转子叠片的周缘18的一个或多个径向区域60的提供，保证金属叠片11在其制造期间具有机械刚性，并且允许他们被大规模工业生产。
由于在图2中表明的金属叠片的径向延伸部分60较小，所以所述金属叠片可以与定子叠片同时冲压，这减小了生产时间，并且当除去多余部分时使材料损耗最小。
表明在图3中带有增强附加部分61的金属叠片的方案，具有高强度、在切削加工和生产过程方面要求较低精度的优点。
在生产图6中表明的转子配置的形式中，在生产限定铁心10的叠片组之后，由适当装置与铁心10径向隔开地，把极性周缘部分20放置和保持在提供在叠片组下方的端盖50上，在该间隔中限定一个要填有用来保持磁铁元件30的粘结材料的一个轴向壳体12。在这种填充已经完成之后，每个轴向壳体12在提供另一个端盖50和保持元件、封闭组件之前，接收一个磁铁元件30。就这种构造而论，生产的转子不需要以后加工，因为在极性周缘部分20与用来接收磁铁元件30的铁心10之间的相对定位期间可以限定转子直径。
在端盖50与转子叠片组之间使用的粘结材料也可以提供在叠片组的金属叠片之间，并且具有如下功能：填充在磁铁与壳体边缘之间的间隙中以便把磁铁元件限定在转子中；在结构上把磁铁元件30保持到所述壳体上，补偿所述磁铁元件30承受的离心力和旋转力；通过缓冲效应或粘结材料层的变形减小在磁铁元件30中产生的、且通常是破坏性的(引起碎片、断开、碎屑的释放等)的高热应力(与转子的温度变化和与由粘结材料互连的材料的不同膨胀系数有关)；以及保持由来自磁铁元件30的断开或碎屑产生的最终碎片的附着。在转子的形成中，如果在轴向壳体12中有多余的粘结材料，则在实现粘结材料的固化之前除去所述多余部分。在当把磁铁元件30引入到轴向壳体12中时没有足够的粘结材料的情况下，在所述磁铁元件已经引入到轴向壳体12中之后，在固化所述粘结材料之前，填入轴向壳体12。
提供粘结在转子叠片的端部处的端盖50，以便保持所述转子的直径，并且保证转子形状的完整性，因为当在拉应力下时所述磁铁元件30是脆性元件，所以由磁铁元件和他们浸入其中的树脂形成的结构，不足以保证离心力不会引起所述磁铁元件30或者甚至极性周缘部分20的释放或破裂。端盖50确定用来保持一个相应磁铁元件30的每个转子壳体的轮廓部分，并且也起用于沉积在所述壳体中的粘结材料的密封装置的作用。
况且，端盖50确定对于转子的均匀修整，补偿转子元件的尺寸差别。
提出的方案允许得到一种同时具有高磁效率和高可靠性的特性、且适于大规模生产、对于产品和其制造过程都具有低成本的产品。

Claims (11)

1.一种电动机转子，包括：一个铁心(10)，由轴向和相互重叠的、且由磁性材料制成的限定了一个叠片组的多个金属叠片(11)形成；极性周缘部分(20)，由一种磁性材料制成并且绕铁心(10)固定；及一种相等数量的磁铁元件(30)，保持在极性周缘部分(20)与铁心(10)之间，其特征在于：叠片组由相互同心和重叠的多个金属叠片(11)形成，并且每个金属叠片(11)带有多个与其他金属叠片(11)的相应窗口轴向对准以便沿转子限定轴向壳体(12)的窗口(15)，每个窗口(15)带有弯向相应金属叠片(11)的周缘(18)的端部边缘(17)，其特征在于，所有窗口(15)的端部边缘(17)包含在相同的圆周内，每个金属叠片(11)使其周缘(18)至少在与两个连续窗口(15)的相邻端部边缘(17)径向对准的区域中，包括一个与所述周缘(18)共面且在其外侧的一个径向延伸部分(60)，在磁铁元件(30)已经安装和固定到相应的轴向壳体(12)中之后，加工每个所述径向延伸部分(60)，使得叠片的周缘(18)限定转子的周向圆柱侧表面，成形每个窗口(15)，以便使其端部边缘(17)径向超越在对应径向延伸部分(60)的区域中的周缘(18)。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于：每个窗口(15)使其端部边缘(17)在安装转子之前延伸，最少到外切于完成转子的所述圆周。
3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于：每个窗口(15)的端部边缘(17)向转子的周向圆柱侧表面打开。
4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于：每个金属叠片(11)包括是环形的和连续的单个径向延伸部分(60)。
5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于：单个径向延伸部分(60)在与每两个连续窗口(15)的相邻端部边缘(17)径向对准的每个区域中，包括一个在所述单个径向延伸部分(60)的径向、与其共面且在其外侧的增强附加部分(61)。
6.根据权利要求1所述的转子，其特征在于：叠片组的周缘(18)限定一个带有彼此周向隔开的极性周缘部分(20)的一个圆柱形侧表面，并且中间周缘部分(40)提供在每两个相邻极性周缘部分(20)之间，所述中间周缘部分(40)贯穿其纵向延伸部分相对于铁心(10)，至少在连接两个相邻极性周缘部分(20)的区域中，具有减小的导电率和减小的磁导率，所述转子进一步包括用来把极性周缘部分(20)保持到铁心(10)上的一对端盖(50)。
7.根据权利要求6所述的转子，其特征在于：每个极性周缘部分(20)由重叠的叠片形成，这些叠片通过由粘合剂、铆钉和螺栓限定的装置之一彼此固定。
8.根据权利要求6所述的转子，其特征在于：每个极性周缘部分(20)以重叠的叠片形成的块状极靴的形式。
9.一种用来生产一种电动机的方法，该电动机包括：多个金属叠片(11)，轴向和相互重叠，且由磁性材料制成；诸极性周缘部分(20)，由一种磁性材料制成并且绕铁心(10)固定；及一种相等数量的磁铁元件(30)，保持在极性周缘部分(20)与铁心(10)之间，该方法包括步骤：给每个金属叠片(11)装有多个窗口(15)，每个窗口(15)带有弯向相应金属叠片(11)的周缘(18)的端部边缘(17)，所有窗口(15)的端部边缘(17)包含在相同的圆周内；叠置金属叠片(11)，在一个端盖(50)上方限定一个叠片组，使得所述叠片的每一个窗口(15)与其他金属叠片(11)的相应窗口(15)轴向对准，借助于端盖沿转子限定轴向壳体(12)，其特征在于还包括如下步骤：
a-在重叠金属叠片的步骤之前，给每个金属叠片(11)从其周缘(18)和至少在与每两个连续窗口(15)的相邻端部边缘(17)径向对准的区域中，装有一个与所述周缘(18)共面且在其外侧的相应径向延伸部分(60)；
b-把一种粘结材料插入在轴向壳体(12)内；
c-把一个磁铁元件(30)插入到每个轴向壳体(12)中；
d-把另一个端盖(50)安装和固定到已经把每个磁铁元件(30)保持到相应轴向壳体(12)上的叠片组上；
e-固化粘结材料，把每个磁铁元件(30)保持到相应轴向壳体(12)上；及
f-除去每个所述径向延伸部分(60)，使得金属叠片(11)的周缘(18)限定成品转子的横向轮廓。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：它包括如下中间步骤：
-把粘结材料沉积到将安装叠片组的第一金属叠片(11)的端盖(50)的一个表面上；
-把粘结材料沉积在叠片组的金属叠片(11)之间；
-把粘结材料沉积在叠片组的最后金属叠片(11)与另一端盖(50)之间。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：它进一步包括如下中间步骤：
-在粘结材料固化之前除去多余的所述材料；
-把极性周缘部分(20)经端盖(50)固定到铁心(10)上。
CNB988105543A 1997-09-26 1998-09-25 一种电动机转子和一种用来生产电动机转子的方法 Expired - Fee Related CN1190878C (zh)

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