CN105900316A - 具有强制***的永磁体的电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造旋转电机的方法，该旋转电机包括由含有容置部(3)的叠置的电片的堆形成的转子磁块，以及***至容置部(3)中的多个永磁体(2)，所述容置部(3)设置有用于将永磁体锁定在容置部(3)中的多个凸出部(4)。
Description
技术领域
本发明涉及旋转电机，并且具体地涉及包括由磁块构成的转子的旋转电机，所述磁块由磁片和永磁体组装形成。
背景技术
工艺
通常，永磁体可以直接地面对气隙布置在表面处，或在变型中，永磁体可以布置在磁块内、位于磁块中的容置部(housing)中，则转子被归类为“具有埋设式磁体的转子”。
在上述后者的情况下，需要确保磁体在其容置部中的径向和/或轴向的机械阻挡，其中，该阻挡必须足以防止磁体损坏并且允许机器的正确操作。事实上，在没有足够的楔固(chocking)的情况下，磁体会经受微小的移位，该微小的移位会导致磁体的损坏、导致机器的电性能和磁性能的劣化并且导致平衡故障。
为了将磁体固定在其容置部中，当前使用了很多技术，比如使用胶、使用特定形状的磁体和对应的特定形状的容置部——例如使用具有梯形截面的磁体、在放置所述磁体之后在磁体的容置部中浸渍磁体、或通过添加可变形的件——比如楔子——来阻挡。然而，这些技术有一些缺点。这些技术的实施方式是难操作的并且昂贵的。例如，磁体被胶合在容置部中的工艺对于工作状况而言可能是不方便的，对一些应用而言会导致在装配时间的期间耐用性的问题，并且实际上使得在不损坏磁体的情况下回收磁体是不可能的。
关于浸渍，这是费时且非常昂贵的工艺，此外考虑到需要用到浸漆的容器和烤箱因此实施非常麻烦。此外，其强加有与磁体的退磁相关联的热约束(浸渍的温度必须低于导致磁体退磁的热限度)并且使得在不损坏磁体的情况下回收磁体是不可能的。
由于特定的形状可能使磁片的设置变得复杂，并且会增加切削工具的成本以及因此机器的总生产成本，因而在一些情况下不总是能够使用具有特定形状的磁体。
性能方面的影响
当埋设式磁体在其北极和南极的两个极面中的每个极面处与该磁体所***的磁块发生完全接触时，能够获得最佳的电磁性能，从而使从磁体至磁块的磁通量的通过最大化。
然而，通常在磁体与所述磁体所***的磁块中的磁体容置部之间存在间隙，因此构成了磁性的角度的气隙，其必然地导致机器电磁性能的降低。该类型的间隙与制造约束有关，当切割磁块或当设计磁体时无法以合理的成本来得到(observe)非常精确的尺寸。下述事实也会导致间隙：由于磁体易被腐蚀，因此需要用保护涂层覆盖所述磁体，这样也导致了关于所述磁体的尺寸的不确定性。
此外，组装约束使得必须在磁体与磁块的容置部之间保持一定间隙，从而便于将磁体***所述磁块的容置部中，特别是在磁块由一叠薄的磁片形成时如此。实际上，在该情况下，考虑到磁块的壁是由一叠薄片构成的，磁块的壁可能不是完全直的，因此可能需要甚至更大的组装间隙。通常，在磁体的尺寸中可以设置有+/-0.2mm的公差范围。此外，可能需要在磁体的任一侧上提供用于组装的达到0.1mm的、甚至更好地0.15mm的组装间隙。最后，通常每个磁体可获得大约0.25mm至0.5mm、优选地从0.25mm至0.35mm的间隙，这相对于当前在低功率电机至中功率电机中所观察到的常见的大约从0.5mm至1mm的转子与定子之间的气隙而言是完全不能忽略的。
在机器包括对于磁块中的每个极都包括以多个排设置的多个磁体的情况下，不同排中的磁体的间隙加在一起并且进一步降低了机器的磁性能。
申请JP 2007-336671公开了具有腔的磁体，所述腔与容置部中存在的凸出部相接合。
专利US 5679995公开了在容置部的边缘上包括凸出部的容置部。这些凸出部塑性弯曲或变形以将永磁体保持在容置部中。
申请JP 2004-328819公开了在容置部中使用弹簧以将磁体夹紧在所述容置部中。申请US 2013/0334910描述了具有槽的容置部以便于使固定树脂沿着磁体的边缘通过。
存在进一步提高具有永磁体的旋转机器的磁性能并且降低其制造和组装成本的需要。
发明内容
根据本发明的一个方面，因而本发明涉及旋转电机，包括：
-转子磁块，该转子磁块由具有容置部的叠置的磁片的堆形成，
-多个永磁体，所述多个永磁体***至所述容置部中，
容置部具有用于将永磁体夹紧在容置部中的多个凸出部，这些凸出部通过切割磁片而形成。
本发明允许以非常快速并且相对更经济的方式将磁体放置在其容置部中。
例如，如果永磁体先前被磁化，则简单的***工具——优选地由非磁性材料制成的支承件和小型的压力机——是足够的。因此与通过胶合和聚合的技术或通过浸渍的技术相比的生产力的增益是不能忽略的。与现有技术相比更容易工业化。
对于附生的气隙的值是转子/定子气隙的值的0至10倍之间、甚至更好地在0至3倍之间的机器而言，本发明产生特别令人满意的结果，该值能够使得机器的性能在很大程度不受影响。
本发明还使得能够经由磁体保持所有片，这样使得如果需要的话能够避免通常通过装订、胶合或焊接而实现对片的保持。
此外，因为位移的阻力与接触表面的范围成比例，因此，在任何移位期间夹紧的减小的风险相对较低，同时仍允许用于阻挡的相对明显的可容许的间隙。
磁片的每个磁片的厚度例如在0.2mm与1mm之间、甚至更好地是在0.2mm与0.5mm之间。
每个容置部可包含一个或更多个永磁体。例如，容置部中的至少一个容置部可接纳多个永磁体。在该情况下，所有南极都指向容置部的同一侧，并且北极指向另一侧。
容置部在垂直于机器的旋转轴线的截面中可各自具有沿着轴线X的大致长形的形状，该轴线X优选地与容置部中接纳的一个或更多个磁体的极面大致平行。
容置部优选地具有沿着机器的旋转轴线的恒定截面。
永磁体优选地由铁素体制成，这是由于除了铁素体比基于稀土元素的磁体的成本低之外，铁素体的硬度使得能够使用它们，以便在需要的情况下将磁体***的期间在所述凸出部的稍端处切割凸出部。
磁体可以具有大致矩形的或梯形的形状的截面。磁体的极面优选地是对应于磁体的最长边的面。
每个容置部的凸出部的数目可以变化，特别是根据容置部中接纳的磁体的数目而变化。在截面中，优选地对每个磁体容置部具有至少两个、甚至更好地四个凸出部。
例如，容置部在垂直于机器的旋转轴线的截面中，对于每个磁体优选地在容置部的位于轴线X两侧上的相对的两个边中的每个边上具有至少一个凸出部、甚至更好地两个凸出部。优选地在容置部位于轴线X的两侧上的相对两个边中的每个边上的凸出部的数目是相同的。在变型中，每个磁体的凸出部的数目可以不同于两个并且不同于四个。
凸出部也可以存在于容置部的短边上，视情况而定。
至少在一个容置部中，凸出部可以全部位于单个边上，优选地长边上。
凸出部的稍端与同该稍端相接触的磁体的邻近的纵向端之间的距离e优选地大于或等于l/5，其中，l表示磁体的长度。
例如，介于l/3与l/4之间的距离e使得其能够避免片太过度的弯曲，尤其在连续的容置部彼此靠近的情况下。
在磁体放置就位之前，凸出部在其稍端处是例如被修圆的或被截头的。
在变型中，在磁体放置就位之前，凸出部在其稍端处可以是平的或尖的。
凸出部优选地经由其稍端与磁体相接触。
磁体的两个极面优选地与凸出部相接触。例如，在接纳多个磁体的容置部中，每个磁体在所述磁体的极面中的每个极面处与凸出部相接触。
例如，磁体的极面是平面的并且优选地没有任何凹口。
位于同一容置部的相对侧上的凸出部优选地彼此面对。例如，每个磁体四个凸出部，即两个凸出部面对两个凸出部，使得其能够平衡穿过磁体的力并且可以避免任何弯曲的现象。
在变型中，凸出部可以例如在垂直于机器的旋转轴线的截面中所观察的在其沿着容置部的纵向轴线的位置中偏移。
在放置磁体之前，凸出部的稍端与容置部的同所述凸出部相连接的边之间的距离d优选地在0.01mm与0.5mm之间、甚至更好地在0.25mm与0.35mm之间。凸出部可以具有在0.1mm与5cm之间的曲率半径。
凸出部可以存在于以彼此叠置的方式的一叠片的每个片上，即所有片在相同的位置包括凸出部，并且不同片的凸出部彼此叠置。
在变型中，至少一个片可以不具有凸出部。例如，在堆中n个片中的仅一个片具有凸出部，其中，n是大于1的整数，其中，n优选地等于2、3或4。
至少一个容置部可以具有至少一个止挡部，接纳在所述容置部中的磁体经由纵向端而抵靠该止挡部。
止挡部优选地定位成靠近容置部的端，并且磁体与止挡部相接触抵靠其侧面部。止挡部的高度D优选地在1mm与3mm之间。
本发明还涉及用于制造旋转电机的方法，该旋转电机包括：
-转子磁块，该转子磁块由具有容置部的叠置的磁片的堆形成，
-多个永磁体，所述多个永磁体***至容置部中，容置部具有用于将永磁体夹紧在容置部中的多个凸出部，
在所述方法中，所述磁体被***到容置部中时，磁片的凸出部被磁体切割，所述磁体优选地具有尖锐的边缘。
凸出部优选地通过切割磁片而形成。
本发明还涉及用于制造根据本发明的旋转电机的方法，在所述方法中，磁体被强制***容置部中。
在磁体***期间，容置部可以例如通过挤压而变形。永磁体——由比磁片的堆更硬的材料制成——可以使凸出部变形并且因此产生没有间隙的组件。磁体可能具有倒角的边缘或损坏的边缘。
当所述磁体被***到容置部中时，磁片的凸出部可以被磁体切割，在该情况下，磁体优选地具有尖锐的边缘。
在变型中，磁体可以***到容置部中而不切割凸出部，磁体优选地具有倒角的边缘。
磁体——在其纵向端处——优选地不与片相接触，以便于切割。
使用堆叠的片降低了微裂纹的扩展，这些微裂纹趋于在***期间在磁体的前拐角处出现。
附图说明
通过阅读本发明的非限制性的示例性实施方式的以下详细描述并且通过检查附图可更好的理解本发明，在附图中：
-图1是根据本发明的转子片的堆的示意图，
-图2示出了图1的堆的俯视图，
-图3示出了在磁体***之前图2的堆的局部详细视图，
-图4和图5分别示出了具有磁体的容置部和没有磁体的容置部，
-图6单独地并且以放大的比例示出了凸出部，
-图7a和图7b示出了图3的区域A和区域B，
-图8a至图8c示出了凸出部沿堆的厚度方向的分布的示例，
-图9示出了当磁体放置就位时容置部的变形，以及
-图10a和图10b示出了在凸出部的稍端被磁体切割之前和切割之后的凸出部。
具体实施方式
图1和图2示出了具有旋转轴线Q的转子块1，该转子块1包括接纳永磁体2的容置部3。
转子块1由转子磁片的堆形成。
容置部3可以各自包括***到同一容置部3中的单个磁体2或多个磁体2。
容置部3具有各自沿着纵向轴线X的长形形式，该纵向轴线X优选地是直线。如图3中所示，容置部3在其相对的长边3a中的每个长边上具有凸出部4。
容置部3可包括连接至相同的长边3a的定位止挡部5，每个容置部3的定位止挡部5的数目为一个或两个。
在图4至图6中图示的示例中，容置部3具有四个凸出部4，每个长边3a上的凸出部4的数目为两个。凸出部4面向彼此并且将磁体2固定在其间。
凸出部4——至少在放置磁体2之前——在稍端S处具有被修圆的形状并且具有等于0.5mm的曲率半径R。该类型的形状使得容置部3能够通过切削工具以简单的方式设置有凸出部4并且确保足够的坚固性。
可以在图4中看到，沿着轴线X在凸出部4的稍端S与对应的磁体2的邻近的纵向端7之间的距离e的范围在磁体2的总长l的1/4至1/3之间，并且优选地为l/3.6或l/3。
磁体2经由其极面2a大致平行于纵向轴线X地搁置在凸出部4上，并且经由其端面2b与止挡部5的空腔部(blank)8相接触。
容置部3的垂直于轴线X测量的宽度a例如比彼此面对的两个凸出部4的稍端S之间的距离u大0.5mm至0.7mm。
例如，在容置部3的宽度a比两个彼此面对的凸出部4的稍端S之间的距离u大0.6mm的情况下，具有比容置部的宽度a小0.3mm的宽度u的永磁体2——例如矩形永磁体——允许在凸出部4处0.3mm的夹紧(clamping)。
在磁体***之前，凸出部4的稍端S与具有凸出部4的容置部的边3a之间的距离d例如为0.3mm。止挡部5的高度D为例如2mm。
片的堆中的所有容置部3可以具有相同的宽度a。
容置部3在止挡部5与短边3b之间可以具有不同的形状，如图7a和图7b中所示。
堆中的所有片9可各自设置有凸出部4，并且凸出部4可以如图8a中所示被叠置。在如图8b中所示的变型中，两个片9中的一个片9具有凸出部4，凸出部4在容置部3的相对的边3a上面向彼此。
在图8c中所示的变型中，凸出部4在容置部3的相对的边3a上从一个片至另一个片交替设置。
图9通过虚线示出了在磁体2***之前的容置部，并且用实线示出了在磁体***之后由于磁体2在凸出部4处夹紧而变形的同一容置部。
图10a和图10b示出了在磁体***其容置部期间被磁体切割的凸出部。
磁体***之前具有被修圆的形状的凸出部4在***磁体后在凸出部的稍端处被切割。以此方式被切割的凸出部例如经受高度减小了其初始高度的1/10至1/2。
本发明并不仅限于所描述的示例。
例如，凸出部4可以被多于一个的片间隔开，其中，在图8b和图8c的示例的变型中，凸出部4被两个片中的一个片所间隔开。
通过使用一个磁体来推动另一磁体，可以将磁体在堆中放置就位。例如，两个磁体各自以此方式***40mm的深度。
Claims (15)
1.一种用于制造旋转电机的方法，所述旋转电机包括：
-转子磁块(1)，所述转子磁块(1)由叠置的磁片(9)的堆形成，并具有容置部(3)，
-多个永磁体(2)，所述多个永磁体(2)***至所述容置部(3)中，所述容置部(3)具有用于将所述永磁体(2)夹紧在所述容置部(3)中的多个凸出部(4)，
在所述方法中，当所述磁体(2)被***所述容置部(3)时，所述磁片(9)的所述凸出部(4)被所述磁体(2)切割，所述磁体(2)优选地具有尖锐的边缘。
2.根据前述权利要求中所述的用于制造旋转电机的方法，其中，所述凸出部(4)通过切割所述磁片(9)而形成。
3.根据权利要求1或2所述的用于制造旋转电机的方法，所述永磁体(2)由铁素体制成。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的用于制造旋转电机的方法，所述容置部(3)中的至少一个容置部(3)接纳多个永磁体(2)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的用于制造旋转电机的方法，所述容置部(3)在垂直于所述机器的旋转轴线(Q)的截面中各自具有沿着轴线(X)的大致长形的形状，所述轴线(X)优选地与接纳在所述容置部(3)中的一个或更多个磁体(2)的极面(2a)大致平行。
6.根据前述权利要求中所述的用于制造旋转电机的方法，所述容置部(3)在垂直于所述机器的旋转轴线(Q)的截面中对于每个磁体(2)优选地具有在所述容置部(3)的位于所述轴线(X)的两侧上的相对的边(3a)中的每个边(3a)上的至少一个凸出部(4)、更好地是两个凸出部(4)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的用于制造旋转电机的方法，在凸出部(4)的稍端(S)与同所述稍端(S)相接触的所述磁体(2)的邻近的纵向端(7)之间的距离(e)大于或等于l/5，其中，l表示所述磁体(2)的长度。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的用于制造旋转电机的方法，在所述磁体(2)被放置就位之前，所述凸出部(4)在所述凸出部(4)的稍端(S)处为被修圆的或被截头的，所述凸出部(4)经由所述凸出部(4)的稍端(S)与所述磁体(2)相接触。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的用于制造旋转电机的方法，所述凸出部(4)位于同一容置部(3)的面向彼此的相对的边(3a)上。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的用于制造旋转电机的方法，在所述磁体(2)放置就位之前，凸出部(4)的稍端(S)与所述容置部(3)的和所述凸出部(4)相连接的所述边(3a)之间的距离(d)在0.25mm与0.35mm之间，所述凸出部优选地具有介于0.1mm与5cm之间的曲率半径。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的用于制造旋转电机的方法，所述凸出部(4)存在于片的堆中的每个片(9)上以便彼此叠置。
12.根据权利要求1至12中的任一项所述的用于制造旋转电机的方法，在所述堆中n个片中的一个片(9)具有凸出部(4)，其中，n是大于1的整数，其中，n优选地等于2、3或4。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的用于制造旋转电机的方法，至少一个容置部(3)具有至少一个止挡部(5)，接纳在所述容置部(3)中的磁体(2)经由纵向端(7)而抵靠所述止挡部(5)。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的用于制造旋转电机的方法，其中，所述磁体(2)被强制***至所述容置部(3)中。
15.一种通过根据前述权利要求中的任一项所述的方法制造的旋转电机。
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