CN106899105A - 具有减少应力的磁体止挡件的转子叠片 - Google Patents

Abstract

可围绕轴线旋转的转子包括多个磁体和沿着轴线堆叠的多个叠片。叠片具有远离轴线的外表面和邻近轴线的内表面。多个磁体狭槽限定在外表面与内表面之间，并在靠近外表面的外部阻隔部与靠近内表面的内部阻隔部之间成角度。磁体设置在外部阻隔部与内部阻隔部之间的磁体狭槽内，使得磁体的第一端与外部阻隔部相邻且磁体的第二端与内部阻隔部相邻。内保持止挡件在内部阻隔部处延伸到磁体狭槽中，并形成在更靠近外表面的内部阻隔部内。

Description

具有减少应力的磁体止挡件的转子叠片

技术领域

本公开总体上涉及内置式永磁电机，且具体涉及用于内置式永磁电机的转子。

背景技术

电动机通过磁场和载流导体的相互作用使用电势能产生机械能。使用机械能产生电能的逆向过程由发电机或直流发电机完成。其他电机(诸如电动机/发电机)结合了电动机和发电机的各种特征。

电机可包括可围绕中心轴线旋转的元件。可旋转元件(其可被称为转子)可与静止元件(其可被称为定子)同轴。电机使用转子与定子之间的相对旋转产生机械能、电能或其组合。

发明内容

本发明提供了一种可围绕轴线旋转且可用在电机中的转子。转子包括多个磁体和沿着轴线堆叠的多个叠片。

叠片具有本体，该本体具有远离轴线的外表面和邻近轴线的内表面。多个磁体狭槽限定在外表面与内表面之间，并可在靠近外表面的外部阻隔部与靠近内表面的内部阻隔部之间成角度。磁体设置在外部阻隔部与内部阻隔部之间的磁体狭槽内，使得磁体的第一端与外部阻隔部相邻且磁体的第二端与内部阻隔部相邻。

内保持止挡件在内部阻隔部处延伸到磁体狭槽中并邻接磁体的第二端。内保持止挡件形成在磁体狭槽的更靠近内部阻隔部的外表面的一侧上。

通过以下对用于实施所公开的结构、方法或这两者的最佳方式和其他实施例中的一些进行的详细描述，本主题的以上特征和优点以及其他特征和优点是显而易见的。

附图说明

图1是示出了具有由多个叠片形成的转子的电机的示意图。

图2是示出了诸如图1所示和所描述的转子的叠片中的一个的示意性端视图。

图3是示出了图1的转子叠片的一部分的示意性详图，其示出了内磁体止挡件。

图4是示出了与图1所示的转子叠片相类似的另一转子叠片的一部分的示意性详图，其具有带有改进的几何结构的内磁体止挡件。

具体实施方式

参照附图，其中在若干视图中，只要可能，相同的参考标号对应于相同或相似的部件，图1是示出了电机10的示意图。图1示出了电机10的通用部件和方位，其中电机10包括为固定部件的定子12和可围绕轴线16旋转的转子14。

如图1所示，转子14包括多个叠压薄片或叠片20。叠片20中的每一个优选地由钢(诸如但不限于无取向电工钢)制成。叠片20沿着轴线16堆叠或彼此相邻设置以限定转子14的芯。在许多构造中，叠片20将通过粘合剂、焊接、紧固件、机械铆合(互锁)等彼此固定以形成芯。

多个磁体22位于转子14内。磁体22为永久磁体，使得电机10可被称为内置式永磁电机10。

虽然可参照特定应用或行业对本发明进行描述，但是本领域技术人员将认识到本发明的更广阔的应用。本领域的普通技术人员将认识到，诸如“在……之上”、“在……之下”、“向上”和“向下”之类的术语描述性地用于附图，且其不代表对由所附权利要求书限定的本发明范围的限制。任何数字标记(例如，“第一”或“第二”)仅仅是示例性的，其并不意在以任何方式限制本发明的范围。

在一个附图中示出的特征可与在附图中的任一个中示出的特征结合，或被其代替或修改。除非另外陈述，否则特征、元件或限制不与任何其他特征、元件或限制互斥。此外，特征、元件或限制对于操作不是绝对需要的。在附图中示出的任何特定构造仅仅是示例性的，且所示的特定构造并不限制权利要求书或说明书。

另外参照图2，示出了转子14的端视图，其示出了叠片20中的一个和磁体22。如图2所示，叠片20中的每一个都限定孔或磁体狭槽24中的至少一个，并优选地限制孔或磁体狭槽24中的多个。

可使用穿孔器在叠片20中的每一个内形成磁体狭槽24，使得单个或连续冲模制造工艺可形成叠片20。当叠片20沿着轴线16并相对于彼此对准时，叠片20中的多个磁体狭槽24彼此对准以限定轴向狭槽，其中磁体22设置在该轴向狭槽内。说明性转子14中的磁体狭槽24与轴线16基本上平行。

所示的叠片20由单片式本体32形成。然而，其他叠片20可由组装或拼接在一起的部分形成。本体32具有远离轴线16的外直径或外表面34和邻近轴线16的内表面36。外表面34和内表面36为限定在与轴线16大致相等的距离处的表面或边缘。外表面34还可被称为外边缘、外直径或O.D.，且内表面36还可被称为内边缘、内直径或I.D.。

磁体狭槽24限定在叠片20的外表面34与内表面36之间。本文的描述主要涉及转子14的较大磁体对22。然而，类似原理可应用至更靠近外表面34的较小磁体对。

另外参照图3，示出了转子14的一部分的详图。在图2和图3所示的构造中，磁体狭槽24在更靠近外表面34的磁体狭槽24的端部处的外部阻隔部42与更靠近内表面36的磁体狭槽24的端部处的内部阻隔部44之间成角度。外部阻隔部42和内部阻隔部44中的任一个可以可选地被称为第一阻隔部和第二阻隔部。

磁体22设置在外部阻隔部42与内部阻隔部44之间的磁体狭槽24内。磁体22的第一端46与外部阻隔部42相邻，且磁体22的第二端48与内部阻隔部44相邻。值得注意的是，磁体22的端部标记“第一”或“第二”是可互换的。在其他实施例中，磁体狭槽24可基本上平行，使得磁体22的第一端46和第二端48以及磁体狭槽24的阻隔部基本上与轴线16等距离。

磁体22通过一个或多个保持部件保持或定位在磁体狭槽24内。因此，当转子14旋转时，以及当磁体22受到电磁力作用时，磁体22在磁体狭槽24内保持不动。

外保持止挡件50形成在本体32上，并在外部阻隔部42处延伸到磁体狭槽24中。外保持止挡件50邻接磁体22的第一端46。内保持止挡件52形成在本体32上，并在内部阻隔部44处延伸到磁体狭槽24中。内保持止挡件52邻接磁体22的第二端48。外保持止挡件50和内保持止挡件52中的任一个可以可选地被称为第一保持止挡件或第二保持止挡件。

在所示的构造中，磁体22中的每一个都与外保持止挡件50和内保持止挡件52邻接。然而，其他构造可替换保持部件或止挡件的类型和位置。

在图2和图3所示的构造中，外保持止挡件50形成在外部阻隔部42的更靠近内表面36的一侧上。相反地，内保持止挡件52形成在内部阻隔部44的相比于内表面36更靠近外表面34的一侧上。

在图3中还用虚线示出了可选内止挡件54。可选内止挡件54更靠近内部阻隔部44内的内表面36，其被示出来与内保持止挡件52的位置形成对比，并说明它们之间的差别。

在电机10的运行期间，转子14以较高的速度进行旋转，且磁体22受到电磁力作用。图3示出了由电机10的运行产生的应力区域56。

比较叠片20后，试验和分析表明，在应力区域56处，在相对较高的运行速度下利用内保持止挡件52而非可选内止挡件54的最大应力减少了20-25％。因此，使止挡部件从可选内止挡件54的位置移动到内保持止挡件52可减少至少在叠片20的内部阻隔部44中受到的应力。

另外，通过使用内保持止挡件52代替可选内止挡件54来降低叠片20的应力水平，转子14(也即电机10)的最大允许运行速度增加了10-15％。试验和分析也表明，将止挡部件定位在内保持止挡件52而非可选内止挡件54处的其他益处包括扭矩波动减少了20-25％。

附图示出了转子14的由堆叠的叠片20组装而成的芯。然而，相比于叠压的转子芯，类似的设计原理可应用于实心转子芯，例如那些由坯机加工而成的或形成为铸件的实心转子芯。因此，实芯的磁体狭槽24还可通过包括内保持止挡件52而非可选内止挡件54而受益。

另外参照图4，示出了具有可选几何结构的转子14的一部分的另一详图。图4示出了具有与图2和图3所示的内保持止挡件52稍微不同的几何结构的平滑内止挡件60。与图2和图3所示的内保持止挡件52相比，平滑内止挡件60通过缩小锐角来进一步减少应力集中。

具体实施方式和图示或附图支持并描述本文所讨论的主题。尽管已经详细描述了最佳方式和其他实施例中的一些，但是存在各种可选设计、构造和实施例。

Claims (6)

1.一种可围绕轴线旋转的转子，包括：

多个磁体；以及

沿着所述轴线堆叠的多个叠片，所述叠片包括：

远离所述轴线的外表面；

邻近所述轴线的内表面；

限定在所述外表面与所述内表面之间并在靠近所述外表面的外部阻隔部与靠近所述内表面的内部阻隔部之间成角度的多个磁体狭槽，其中所述磁体设置在所述外部阻隔部与所述内部阻隔部之间的所述磁体狭槽内，使得每个磁体的第一端与所述外部阻隔部相邻且每个磁体的第二端与所述内部阻隔部相邻；

在所述内部阻隔部处延伸到每个磁体狭槽中并邻接每个磁体的所述第二端的内保持止挡件，其中所述内保持止挡件更靠近所述内部阻隔部的所述外表面。

2.根据权利要求1所述的转子，其中所述叠片进一步包括：

在所述外部阻隔部处延伸到每个磁体狭槽中并邻接每个磁体的所述第一端的外保持止挡件。

3.一种可围绕轴线旋转的转子，包括：

一个或多个磁体；以及

沿着所述轴线堆叠的一个或多个叠片，所述叠片包括：

具有远离所述轴线的外表面和邻近所述轴线的内表面的本体；

限定在所述外表面与所述内表面之间的一个或多个磁体狭槽，其中所述磁体设置在所述磁体狭槽内；以及

延伸到所述磁体狭槽中并邻接所述磁体的第一端的第一保持止挡件，其中所述第一保持止挡件从所述磁体狭槽的更靠近所述外表面的一侧延伸。

4.根据权利要求3所述的转子，其中所述叠片进一步包括：

延伸到所述磁体狭槽中并邻接所述磁体的第二端的第二保持止挡件，其中所述第二保持止挡件从所述磁体狭槽的更靠近所述内表面的一侧延伸。

5.一种用于构造成围绕轴线旋转的转子的叠片，包括：

具有远离所述轴线的外表面和邻近所述轴线的内表面的本体；

限定在所述外表面与所述内表面之间并在靠近所述外表面的外部阻隔部与靠近所述内表面的内部阻隔部之间成角度的多个磁体狭槽，其中所述磁体设置在所述外部阻隔部与所述内部阻隔部之间的所述磁体狭槽内，使得每个磁体的第一端与所述外部阻隔部相邻且每个磁体的第二端与所述内部阻隔部相邻；

在所述内部阻隔部处延伸到每个磁体狭槽中并邻接每个磁体的所述第二端的内保持止挡件，其中所述内保持止挡件更靠近每个内部阻隔部内的所述外表面。

6.根据权利要求5所述的叠片，进一步包括：

在所述外部阻隔部处延伸到每个磁体狭槽中并邻接每个磁体的所述第一端的外保持止挡件，其中所述外保持止挡件更靠近每个外部阻隔部内的所述内表面。