CN100362730C - 爪型磁电转子 - Google Patents

Abstract

一种制造爪型磁电转子的方法，该转子有形成转子极的磁材料部件和分离相反极性的极的非磁材料部件，限定在有回转体形状并由非磁材料制成的空柱壳中，该方法包括把磁材料部件和非磁材料部件装入该柱壳的步骤和这些部件和柱壳结合等压的步骤。各磁或非磁材料部件由多个套装的、独立的、配合的和共轴的管件制成，各管件有侧缘、横向端和有涉及磁或非磁材料部件相应径向厚度的外形的侧向面。

Description

爪型磁电转子

技术领域

[01]本发明涉及制造爪型磁电转子的方法和用这种方法制造的转子。本发明更具体涉及制造用于高速同步电机的磁电转子的方法和用这种方法制造的爪型磁电转子。

背景技术

[02]这些爪型转子被制成为由多个非磁性和磁性部件固定在一起。在一些高速同步电机中的使用速度可达50000rpm或更高。如上所述，这些转子是部件的组合装配，由此爪型转子的制造在不牺牲最佳空气动力学外形的情况下指望得到有最高可能抗离心力破裂的转子。

[03]为制造能在上述高速下运行的坚固转子，如该转子能经受住离心力，有必要用等压或类似型式的装配技术。运转时所产生的离心力正比于运动的质量。

[04]已知的制造这种限制在非磁性空柱壳内有形成转子极化爪的磁性部和在相反极性爪间的非磁性部的爪型磁电转子的方法包括把该磁性和非磁性部加入该非磁性空柱的步骤和该磁性部、非磁性部和空柱壳等压装配的步骤。

[05]使用等压步骤意味着转子的组成部分必须理想地装配。如在压缩过程中存在其中没有任何材料的空白，该空白被压缩，而产生组成部分的位移，这有损于所得转子的磁性能和其静态和动态平衡。

[06]所引起的问题至少是转子没有所需的最佳机械特性，最严重的情况是引起机械的不平衡从而使转子报废。

[07]另外，有必要让爪的形状能使电机有最高可能的效率。

[08]如，面向定子的磁爪的纵向面有利地得有一渐变的磁空气隙以优化在旋转电机爪和定子间磁通的路径。

[09]又如，有必要在相反极性的二邻磁物质(相邻爪)间配置一非磁性材料。该非磁性材料使得可不通过定子中继而限制直接通过相反极性的二相邻爪之间的磁通泄漏。

[10]所述得到的磁性和非磁性部件具有复杂的形状，特别是为得到用等压处理所要求的公差，这些部件的加工是既费时又费钱的。

发明内容

[11]本发明的一个目的是提供制造上述这种类型的磁电转子的方法，简化其中复杂的磁性或非磁性复杂部件的加工。

[12]为此，本发明在于制造爪型磁电转子的方法，该转子有形成转子极的磁材料部件和分离相反极性的极的非磁材料部件，限定在有回转体形状并由非磁材料制成的空柱壳中，该方法包括把磁材料和非磁材料部件装入该柱壳的步骤和这些部件和柱壳结合等压的步骤，其中各磁或非磁材料部件由多个套装的、独立的、配合的和共轴的管件制成，各管件有侧缘、横向端和一侧面，所述侧面在径向厚度方向具有所述磁或非磁材料部件相应的外形。

[13]在一实施例中，非磁材料空柱壳有穿通它的窗口，各窗口适于收容磁材料部件的一顶部管件。

[14]该窗口在轴向剖面看时有利地具有从柱壳内向外一般收敛的形状，顶部管件的圆半径和半径厚度大致与柱壳的半径和半径厚度相等并有与窗口收敛形状互补的侧缘，该顶部管件在装入步骤时在置于柱壳的管件中是第一位的。

[15]在本发明的方法中，接着是等压步骤，所得转子可经受精加工步骤，这样的精加工步骤，可以是如轴向地掏空转子以减轻其重量或给与转子外表面以特定的形状。

[16]本发明亦涉及通过上述方法制造的爪型磁电转子，这种型式的转子包括形成转子极的磁材料部件和分隔相反极性的极的非磁材料部件，其限定在由非磁材料制的回转体形状的空柱壳内。

[17]在一实施例中，磁电转子包括有相反极性的二单极磁材料部件和非磁材料部件，各单极部件包括有半径基本上等于柱壳内径的回转毂，自由端和斜削的极，该斜削的极有与毂相同半径的纵向面，与纵向面成斜角的斜横向槽，和对称于斜削极对称平面的二平面侧向面在从纵向面朝斜面方向互相收敛，平面侧向面与毂形成横向台肩，二磁材料部件位于共同的轴线上以它们的斜面互相面对，非磁部件位于互相面对的斜面间且有与二磁材料部件互补的形状，以使磁或非磁材料部件组构成了半径基本上等于非磁回转柱壳内径的回转实心轴，柱壳有穿通它的二窗口，各面向磁材料部件之一的纵向面，各窗口均被有与相应磁材料部件相同极性的磁材料顶部管件的占据。

[18]在另一实施例中，磁电转子包括相反极性的二磁材料单极端部件，至少一磁材料中间部件和非磁材料部件，各单极部件有半径基本上等于柱壳内径的回转毂，自由端和斜切的极，斜切的极包括与毂有相同半径的纵向面，与纵向面成斜角的横向的斜面，和对称于斜切极对称平面的二平面侧向面在从纵向面朝斜面方向收敛，平面侧向面与毂形成横向台肩，该中间部件包括有与端部件的极相同形状的相反极性的二极，各极有斜面，其面向磁端部件之一极的斜面或另一中间部件一极的斜面，各极与所面向的极由有互补于二极形状的非磁部件所分离，以使端部件、中间部件和磁材料部件的组合构成有半径基本上等于非磁回转壳柱内径的回转实心轴，柱壳有穿通它的与极有相同数量的窗口，各窗口面向磁材料极之一的纵向面，各窗口均被与相应极有同极性的磁材料顶部管件所占据。

[19]横向台肩有利地与垂直于转子轴线的平面有一交角。

[20]在最小的实施例中，磁或非磁材料部件包括与对称平面侧向面相切的中心实心管件，和其内径基本上等于该实心管件半径而其外径基本上等于柱壳内径的空管件。

[21]本发明的一优点在于通过制造多个易于可加工管件并把这些管件连接在一起来形成复杂部分，从而提供了转子组成部分复杂形状的可能性。

[22]本发明的另一优点是由于采用管件套装的原理，从而提高了转子抗离心力破损的能力。

附图说明

[23]本发明其它的优点和特征将通过下述结合附图的说明中得以体现。

[24]图1A是根据本发明的一转子的一端部磁性部件的示意图；

[25]图1B、1C分别是示于图1A的磁性部件的概略的顶视和端视图。

[26]图2A是根据本发明的一转子的中间非磁性部件的示意图。

[27]图2B、2C分别是示于图2A的中间非磁性部件的概略的顶视和端视图。

[28]图3A是根据本发明的一转子的一磁性部件的示意图。

[29]图3B，3C分别是示于图3A的磁性部件的概略的顶视和端视图。

[30]图4是根据本发明转子的分解示意图。

[31]图5A是根据本发明装配的转子示意图。

[32]图5B，5C，5D分别是沿图5A的线B，C，D所取的剖面图。

[33]图6是在最后加工阶段后根据本发明转子的示意图。

具体实施方式

[34]在下述说明中，用语“纵向的”和“侧向的”涉及不与所针对的部件或转子的轴线相交的表面部分。

[35]本发明涉及制造爪型磁电转子的方法，这种类型的转子有形成转子极3的磁材料部件1、9和用于分离相反极性的极3的非磁材料部件12，所有这些部件被限定在回转体形状的非磁材料的空柱壳13内。该方法通常包括把磁材料部件1、9和非磁材料部件12装入空柱壳13的步骤和所述部件1、9、12和空柱壳13的组合等压的步骤。

[36]这种实心转子的部件有复杂的形状，本发明方法关键步骤之一是各磁材料部件1、9或非磁材料部件12由套装的、独立的、配合的和共轴的管件10、11、14、100、110、140、101、111制成，各管件10、11、14、100、110、140、101、111有侧缘、横向端和有涉及磁材料部件1，9或非磁材料部件12相应径向厚度的外形的侧面。

[37]在本发明方法的一实施例中，非磁材料空柱壳13有穿通它的窗口15，各窗口适于收容磁材料部件1，9的磁顶部管件14，140。

[38]从剖面图看出，窗口15有利地从柱壳13内侧向外侧收敛，且顶部管件14，140的圆半径和径向厚度大致与柱壳13的半径和径向厚度相同并有与窗口15收敛形互补的侧缘16，该顶部管件14，140在装入步骤时在置于所述柱壳13内的管件10、11、14、100、110、140、101、111中是第一位的。

[39]因为它们的侧缘16的形状，使顶部件14，140能为转子各极3，30产生渐变的空气隙。

[40]在本发明的方法中，接着是等压阶段，所得转子可经受精加工阶段。这样的精加工阶段，可以是如轴向地掏空转子以轻减重量或给与转子外表面以特定的形状(图6)。

[41]本发明亦涉及爪型磁电转子，这种型式的转子包括形成转子极3的磁材料部件1、9和在相反极性的极3间的非磁材料部件12，限定在通过上述方法制造的非磁材料空柱回转壳13内。

[42]在第一实施例中，转子是二极转子，其包括相反极性的二磁材料单极端部件1和非磁材料部件12。

[43]各单极部件1(图1A，1B，1C)包括有圆半径基本上等于柱壳13内径的回转毂2，自由端4和斜削的极3。斜削的极3有与毂2相同半径的纵向面8，与纵向面成斜角的横向的斜面5，和二平的侧向面6，对称于斜削的极3的对称平面，在从纵向面8到斜面5的方向上收敛。

[44]由毂、平的侧向面6形成了横向台肩7。

[45]二磁材料部件1位于相同轴线上以它们的斜面5互相面对。

[46]非磁部件12(图2A、2B、2C)位于该面对的斜面5之间且有与二磁材料部件1互补的形状，以使磁材料部件1或非磁材料部件12的组合构成半径基本上等于非磁回转柱壳13内径的回转实心柱。

[47]柱壳13有穿通它的二窗口15，各面向磁材料部件1之一的纵向面8，各窗口15均被有与相应磁材料部件1相同极性的磁材料顶部管件14所占据。

[48]在第2实施例中(示于图4-6)，转子包括轴向一个接一个的二极转子。

[49]它包括二磁材料单极端部件1，至少一磁材料中间部件9和非磁材料部件12。该单极端部件1总有相反的极性。

[50]该端部件1有与上述第1实施例相同的形状(图1A、1B、1C)。

[51]该中间部件9(图3A、3B、3C)包括有与端部件1极3相同形状的相反极性的二极30。

[52]中间部件9的各极30有斜面50，其面向磁端部件1之一的极3的斜面5或另一中间部件9极30之一的斜面50。

[53]各极3，30与所面向极30，3由有互补于二极3，30形状的非磁部件12(图2A，2B，2C)所分离，以使端部件1、中间部件9和非磁材料部件12的组合构成了有半径基本上等于非磁回转壳柱13内径的回转实心轴。

[54]如第一实施例，柱壳13有穿通它的与极3相同数量的窗口15。

[55]各窗口15面向磁材料极3之一的纵向面8，且各窗口均被有与相应极3同极性的磁材料顶部管件14、140所占据(图4)。

[56]横向台肩7有利地与垂直于转子轴线的平面有一交角。该角度最好是45°。

[57]在所示实施例中，磁材料部件1，9和非磁部件12包括与对称的平的侧向面6相切的中心实心管件10、100、101和其内径基本上等于该实心管件10的半径而其外径基本上等于柱壳13内径的空管件11，110，111。但如上所述，磁材料部件包括对每极3，30的一顶部管件14，140，其内径和外径基本上与柱壳13的相同。在图5B，5C，5D中，各部件给出了不同的剖面线且与构成它的管件无关。

[58]不言而喻，本发明不受所述和所示实施例的限制，在不脱离本发明范围的情况下，所述领域的普通技术人员可以做出许多变化。特别是在不脱离本发明范围的情况下，可制造更复杂的多极部件以得到有2N极(其中N＞1)或一系列极的转子。

[59]另外，在不脱离本发明范围的情况下各部分的管件数可加以变化。

Claims (9)

1.爪型磁电转子，所述转子包括：磁材料部件(1，9)，其形成所述转子的第一极(3)和/或第二极(30)；和非磁材料部件(12)，其用于分离所述的具有相反极性的第一极(3)和/或第二极(30)，这些部件被限定在一非磁材料的回转式空柱壳(13)中，

其特征在于，把所述的磁材料部件(1，9)和非磁材料部件(12)装入所述空柱壳(13)、以及把所述部件(1，9，12)和所述空柱壳(13)组合在一起是通过等压压装来实现的；

各个磁材料部件(1，9)或非磁材料部件(12)由多个套装的、独立的、配合的和共轴的管件(14，10，11，110，100，140，111，101)制成，各管件(14，10，11，110，100，140，111，101)有侧缘、横向端和一侧面，所述侧面在径向厚度方向具有所述磁材料部件(1，9)或非磁材料部件(12)相应的外形。

2.如权利要求1的爪型磁电转子，其特征在于，所述的非磁材料的回转式空柱壳(13)配设有穿通的窗口(15)，各穿通的窗口(15)适于收容一磁材料部件(1，9)的一顶部管件(14，140)。

3.如权利要求2的爪型磁电转子，其特征在于，所述穿通的窗口(15)在轴向剖面上具有一从所述回转式空柱壳内侧向外侧收敛的整体形状，所述顶部管件(14，140)的半径和径向厚度大致与所述回转式空柱壳(13)的半径和径向厚度相等，并具有与所述窗口(15)收敛形状互补的侧缘(16)，所述顶部管件(14，140)是在所述的装入步骤过程中定位于所述回转式空柱壳(13)中的所述管件(14，10，11，110，100，140，111，101)的第一批。

4.如权利要求1所述的爪型磁电转子，其特征在于，所述转子被轴向掏空、或所述转子在其外表面具有特定形状。

5.如权利要求1至4中任一项所述的爪型磁电转子，其特征在于，所述爪型磁电转子包括两单极的磁材料部件(1)——它们具有相反的极性、和一非磁材料部件(12)，

各单极的磁材料部件包括有半径基本上等于所述回转式空柱壳(13)内径的回转毂(2)，并具有一自由端(4)和一斜削的第一极(3)，

所述斜削的第一极(3)具有一与所述毂(2)相同半径的纵向面(8)、一与所述纵向面(8)一起形成所述斜削的斜横向面(5)、和两平的侧向面(6)，所述侧向面对称于所述斜削极的对称平面，所述侧向面从所述纵向面(8)朝所述斜面(5)的方向互相收敛，所述侧向面(6)与所述毂(2)形成横向台肩(7)，

所述的两磁材料部件(1)按它们的斜面(5)互相面对的方式位于共同的轴线上，所述非磁材料部件(12)位于所述互相面对的斜面(5)之间，且具有与所述磁材料部件(1)互补的形状，以使所述磁材料或非磁材料的部件的组件构成一实心的回转柱体，所述回转柱体的半径基本上等于所述非磁材料的回转式空柱壳(13)内径，

所述回转式空柱壳有两个穿通的窗口(15)，每一窗口面向所述磁材料部件(1)之一的所述纵向面(8)，各窗口均被一磁材料的顶部管件(14)所占据，所述顶部管件(14)的极性与相关的磁材料部件的极性相同。

6.如权利要求1至4中任一项所述的爪型磁电转子，其特征在于，包括：两个相反极性的磁材料的单极的端部部件(1)，至少一磁材料中间部件(9)，和非磁材料部件(12)；

各单极的端部部件(1)包括一半径基本上等于所述回转式空柱壳(13)内径的回转毂(2)，并具有一自由端(4)和一斜削的第一极(3)，

所述斜削的第一极(3)具有：一纵向面(8)，其半径等于所述毂(2)半径；一横向的第一斜面(5)，其与所述纵向面(8)一起成所述斜削；和两平的侧向面(6)，所述侧向面对称于所述第一极(3)的对称平面，所述侧向面从所述纵向面(8)朝所述第一斜面(5)的方向互相收敛，所述侧向面(6)与所述毂(2)形成横向台肩(7)；

所述中间部件(9)包括两极性相反的第二极(30)，所述第二极具有与所述端部部件(1)的第一极(3)相同的形状，每个第二极有一第二斜面(50)，该第二斜面(50)面向所述端部部件之一的第一极(3)的第一斜面(5)，或者面向另一中间部件(9)的第二极(30)之一的第二斜面(50)，

所述第一极或第二极(3，30)各由一具有所述第一极或第二极(30，3)的互补形状的非磁性部件(12)将其与所面向的所述第一极或第二极(3，30)相分开，以使所述端部部件(1)、中间部件(9)和非磁材料部件(12)的组件构成一实心的回转柱体，

所述回转柱体的半径基本上等于所述非磁材料的回转式空柱壳(13)的内径，所述回转式空柱壳有与所述第一极和第二极(3，30)数量相同的穿通的窗口(15)，各窗口(15)面向所述的由磁材料制成的第一极或第二极(3，30)之一的纵向面(8)，各窗口(15)均由一磁材料顶部管件(14，140)所占据，所述顶部管件的极性与所述相关的第一极或第二极(3，30)的极性相同。

7.如权利要求5所述的爪型磁电转子，其特征在于，所述横向台肩(7)与垂直于所述转子轴线的平面形成一非零角度。

8.如权利要求6所述的爪型磁电转子，其特征在于，所述横向台肩(7)与垂直于所述转子轴线的平面形成一非零角度。

9.如权利要求6的爪型磁电转子，其特征在于，所述的磁材料部件(1，9)或非磁材料部件(12)包括：一中心实心管件(10，100，101)，其与所述对称的平的侧向面(6)相切；和一空管件(11，110，111)，其内径基本上等于所述实心管件(10，100，101)的半径而其外径基本上等于所述回转式空柱壳(13)的内径。

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