CN1007109B - 永磁直流电动机 - Google Patents

Abstract

永磁直流电动机的定子沿磁轭(2)的内表面设有多个永久磁铁(4)，相邻磁铁间有间隔，各间隔中装有弹性支架(3)，该支架具有固定在磁轭上的表面(11)和沿磁铁的侧表面(71、72)延伸的两个表面(12、13)支架表面(11)上压磁轭圆周方向有加强肋。各磁铁在磁轭内圆表面上彼此相对，支架上设有连接表面(12、13)的两个端部(32)，这两个表面(12、13)和各端部(32)从三个方向保持与永久磁铁相接触。上述每一侧面(71、72)在中心轴向延伸，从而挤压和夹紧各永久磁铁将其把持到磁轭上。

Description

本发明涉及到永磁直流电动机，特别关系到定子各磁极不用粘合剂而牢固地固定到磁轭上的永磁直流电动机。

迄今为止，已提出的永磁直流发电机各磁极是用弹性材料固定到磁轭内圆上的。

这类永磁直流发电机有如已于1982年1月28日日本No.16561/1982专利公开的“永磁直流发电机的转子”。

在这个日本专利No16561/1982公开的直流发电机中，由其权利要求可知，因各磁极是借助于固定器直接从磁轭内圆周向外侧压迫而固定到磁轭上的，各磁极被把持在磁轭上的强度未必足够大，并且有耐振方面的问题。

后来又有一种用弹性元件插入在各磁极间把磁极固定到磁轭上的永磁直流电动机。

这样的永磁直流发电机有如日本1982年9月6日专利公开的“直流发电机”。

美国专利No.3790830公开了一个把磁极固定到磁轭上的夹具，该夹具以其两端的弯折的法兰夹持住磁极，而将磁极紧固在磁轭上夹具还具有伸出的弯折部分与定子磁轭啮合，防止磁极沿圆周向和轴向的活动。

在公开于月本No.113707/1975专利的永磁直流电 动机中，由其权利要求可知，各磁极由固定器上的支臂支持，也有类似于日本No.16561/1982专利中的问题。

本发明的一个目的是提供一台能充分耐振和将各磁极以足够强度把持到磁轭上的永磁直流电动机。

为了这个目的，对所提供的一台永磁直流电动机包括了：一个定子，在它的磁轭内圆上设有多个永久磁铁;由弹性材料制成的支架，每个支架都有两个轴向延伸的支持部分并且在各永久磁铁之间的间隔处固定到磁轭上;支架的两个支持部分沿直流电动机中心轴方向延伸，从三个方向紧密接触磁铁，靠挤压和夹紧把永久磁铁把持到磁轭上。这三个方向是磁铁的每个侧面，以及和各侧表面相邻的每个端面，这由以后的说明中可以看清。

按照本发明，用上述方法以弹性元件从三个方向挤压和夹紧而将各永磁铁固定到磁轭上，可比较容易地实现预期目的。

图1是一个按本发明要求实施的永磁直流电动机定子正视图，它的各个磁极仅为永久磁铁组成;

图2是图1中一个支架的详图;

图3是本发明永磁直流电动机定子的另一实施方案的正视图;磁极中包括有永久磁铁和辅助磁极;

图4详示了图3中的一个支架;

图5是图4中支架的透视图;

图6是永磁直流电动机的磁极由永久磁铁和辅助磁极组成的第二实施方案的定子正视图;

图7详示了图6中的一个支架;

图8是图7中支架的透视图;

图9是永磁直流电动机的各磁极由永久磁铁和辅助磁极按照发明要求构成的第三实施方案的定子正视图;

图10详示了图9中的一个支架;

图11是图10中支架的透视图;

图12示出本发明将支架固定到磁轭上的方法;

参照图1，定子1由一个圆柱形磁轭2和多个布置在其内圆周上永久磁铁4所组成。在定子1内有一个转子10，该转子绕定子1的中心轴旋转。

这些永久磁铁4布置在磁轭2的圆周上，在两个相邻磁极之间具有间隔9。

从图1，2可见，将横截面为U形的弹性材料制成的支架3的一个表面11固定到磁轭2上，借此把永久磁铁把持到磁轭上。

支架3上有沿中心轴方向延伸的支持部分3a、3b，由它们夹紧永久磁铁4以实现由弹性材料制成的支架3对各永久磁铁4提供弹性夹持。

支持部分3a、3b由12、13两表面和端部32所组成。12、13两表面在直流电动机中心轴向沿着各磁极4的侧面71、72延伸，而71、72两面是隔着间隔9相对的。由弹性材料制成的端部32沿永久磁铁4的端面81、82布置。表面12、13和各端部32以弹性夹持住各永久磁铁4。

支持部分3a、3b的端部32的两端都具有弹性，并为接近为S状的外形，它在靠近各永久磁铁的侧面71、72处夹紧各磁铁的端面81、82。71、72相对地跨在磁轭2内圆周上间隔9两侧。

由此可见，按照本发明各永久磁铁4靠支持部分3a、3b的挤压和夹紧而把持到磁轭2上，而且从三个方向与各永久磁铁相接触，即从各永久磁铁4的每一纵向边71、72和相邻于纵向边71、72的磁极端面81、82。

参照图12，圆柱形磁轭2内圆周上有带孔33的支架3，把磁轭部分21或22插到支架3的各孔33上，在把支架3置放到模具61上以后，从磁轭2外圆周挤压各压件7，于是该支架即被安装到磁轭2上，这种方法更加提高了磁极的把持强度。

下面参考图3、4和5，将叙述永久磁铁4和辅助磁极5装配到磁轭2上的方法。

首先将横截面为U形，由弹性材料制成的支架3装到磁轭2上，在支架3上预先作出沿中心轴向延伸的支持部分3a、3b。一个支持部分3a用于夹补永久磁铁4，另一个支持部分3b用于夹紧辅助磁极5，这两种磁极都是按图1、2中所示的方法，用弹性支架3把持住的。

支持部分3a、3b是延轴向延伸的，即在图3中定子1的侧面方向，或如图4、5中分别地从右边和左边挡住永久磁铁4和辅助磁极5一样。在本实施方案中为了把持永久磁铁4，支持部分3a的两端具有基本上为S形的弹性部分32，用来夹紧磁铁4。支持部分3b的一端是弹性部分34，具有基本上为S状的外形;在另一端的一定位置处形成有一个钩爪31，用来在34和31之间夹紧辅助磁极。

在装配时，将永久磁铁4从圆周方向插到支持部分3a以便把持。即永久磁铁4不受阻碍将支持部分3a和3b插入到图3所示的 3c部分，然后将永久磁铁4按箭头3d所示沿圆周方向移动插入到支持部分3a中，以便由它的两个弹性部分32夹紧，接着将由软铁制成的辅助磁极5按图4中箭头3e所示的方向插入，即从图3中定子10的背面到前面的方向。这样插入辅助磁极5，当推动钩爪31时会使爪子31变平;当辅助磁极尾端51通过爪子31后，爪子31会上升而扣住尾端51，如图4所示，结果辅助磁极5在弹性部分34和爪子31之间被把持而夹紧。

永久磁铁4的一个侧面作成沿轴向延伸的形状，即轴向侧面4a是一个从磁轭2中心O辐射的切面。换句话讲，表面4a被作成是近似与来自中心O的直线相吻合，辅助磁极的侧面5a也做成为辐射状的切面。所以4a、5a两个表面相互接触。此外由于支架3的横截面实质上为U形，永久磁铁4和另一个辅助磁极5用挤压它们之间的支架3而使U形变形，于是永久磁铁4和辅助磁极5即被此张力挤压而固定。

以上所述很明显，这个实施方案由于在辅助磁极5和永久磁铁4上的5a和4a两面均为指向轴中心辐射线方向而接触，支架3的张力就有效地作用而把永久磁铁4压紧到磁轭2的内圆上。

另外，如上所述，这种支架3可使永久磁铁4从圆周方向插入而辅助磁极5从轴向插入做到在两个弹性部分32之间夹紧永久磁铁4，并在钩爪31和弹性部分34之间夹紧辅助磁极5，这种装配操作是很容易的，而且由于弹性力的作用装配以后把持得很牢固。

还可以在永久磁铁4和辅助磁极5间的间隙中插入轧制的带状金属薄片，用保持金属薄片与辅助磁极5内圆紧密接触的方法防止各部分向内侧跳出。

实施方案中的支架3是由弹性钢板制成，上述金属薄片还可以用弹性钢片制成，具有相近的弹性系数的非金属弹性材料也可以采用。

在实施方案中，如图4、5所示，永久磁铁4的轴向长度Lm和夹紧部分3的轴向长度Ls须满足以下条件：

Lm＞Ls

二者相配合产生适当的压力夹紧永久磁铁4，用同样的方法产生一个适当的夹紧力加到辅助磁极5上。

由此可见，这个实施方案用一个简单的方法在磁轭上牢固地把持住永久磁铁4和辅助磁极5，此外由于把支架3固定到磁轭2上，磁轭2的机械椭圆度很少变化，永久磁铁的内径能维持较高的精确度。从性能的观点来看，电枢与定子1之间的气隙应很微小和均匀，但是当定子1的椭圆度增加时，气隙的某部分变大，导致在性能上降低。例如，按照常规的粘结装配时，因为磁铁和磁轭分别膨胀，假如在这种状态下加以粘结，则该处的曲率半径大，而其它部分曲率半径小，即椭圆度增加，然而本实施方案是没有这种危险的。

在进行一磅钢球落击实验时，对用粘结法把磁极装配到磁轭上的普通结构，当钢球从30～40厘米高度落下时即产生裂痕，而本发明实施方案直到钢球从70厘米高度落下时才会产生裂痕，某些样品直到钢球从90厘米高度落下才会产生裂痕。

如上所述，本发明用一个弹性材料制成的支架挤压永久磁铁和辅助磁极把它们把持在磁轭内圆上。它具有许多优点：

装配过程容易;结构简单;永久磁铁不会因热的冲击而破坏，并且因为有足够的把持力故可得到高的可靠性。

其次，发明的第二实施方案将对照图6至8来叙述。

在这个实施方案中，辅助磁极5是固定到磁轭2的内圆上，例如辅助磁极5是用焊接或类似的方法固定，或者辅助磁极5和磁轭2经冷锻连成一体。由弹性元件做成的支架6把永久磁铁4与辅助磁极5固定到磁轭2上，即永久磁铁4与辅助磁极5相邻接，支架6布置在它们的中间，永久磁铁4由支架6的弹性产生的压力所固定。

装配时，把永久磁铁4的轴向侧面与辅助磁极5相接触，即将永久磁铁4放在预定的位置，再把弹性元件制成的支架6从轴向插入到辅助磁极5和永久磁极4间的间隔中，当永久磁铁4在轴向上移不动时装配即完成。

在这个实施方案以及上述实施方案中，永久磁铁4的轴向侧面4a被作成为一个辐射方向的切面，辅助磁极5的侧面5a也是这样，致使这两个表面可以相互接触，在永久磁铁4和辅助磁极5之间挤压进横截面为U形的支架6，当U形变形时张力把永久磁铁4压向辅助磁极5，而永久磁铁4和辅助磁极5即被此压力固定。以上所述很明显，在实施方案中由于在辅助磁极5和永久磁铁4上在辐射直线方向作成了相符的表面，支架6的张力就能有效地起作用，挤压永久磁铁4到磁轭2的内圆上而完成牢固的固定，支架6的前端做有锥形片63，它使装配容易，插入方便，此外为了防止永久磁铁4轴向位移，在支架6插入侧前端侧面上配置了凸出物61a，在另一端配制了S形的压缩的弹性部分62a。如图中所示凸出物61a是由冲出一个小爪而形成的，使得永久磁铁4夹紧在压缩弹性部分62a和凸出物61a之间。磁铁4即如此地由压缩的弹性部分62a和凸出物61a的弹性力所夹紧。为了夹紧辅助磁极5，在另一边也形成了类似的压缩弹性部分62b和凸出物61b。在这个结构中，固装在 磁轭2上的辅助磁极5首先由压缩部分62b和凸出物61b的弹性力所夹紧，使得支架6不能移动，然后同样地将永久磁铁4夹紧，于是完成了防止永久磁铁移动的装配。

此外，在本实施方案中，为使插入容易，在磁极4和辅助磁极5相接触的部分表面上挖有缺口41。

与前述的实施方案不同，本实施方案并不需要象图3中标号21所指的凸出模铸物。因而也不会发生形成凸出模铸物时可能发生的改变磁轭2的圆度的危险，这样就保证了永久磁轭4的内径具有高精度。

在这个实施方案中永久磁铁4的轴向长度Lm和夹紧部分3的长度Ls也要满足下列条件：

Lm＞Ls

以使在两者之间使永久磁铁4获得足够的夹紧压力，对辅助磁极5也有相似的尺寸关系，以便夹紧之。

图9示出本发明的第三实施方案，为了防止各磁极的移动，用一根稍长于内圆圆周全长的弹性钢带插到各磁极内圆处，在各磁极之间的间隙处从内圆侧偏转并挤压磁极，钢带的两端对接起来以防止磁极的移动。

在这个结构中，永久磁铁4和辅助磁极5的各轴向侧面也做成从中心辐射的切面41，致使这些表面可以相互接触，此外，在永久磁铁4辅助磁极5之间配置了横截面为U形的支架3，当U状变形时永久磁铁4和辅助磁极5即由于挤压引起的张力而把持到磁轭2上。换句话讲，由于提供了各辐射切面，支架3的张力就能在外圆方向有效地挤压住各磁极。

此外在支架3上还设有一些加强肋34，当由于插入处的尺寸不等而致使支架3的宽度变窄时，弯曲部分42的曲率半径R变大，支架3的作用就会松动，配置了一些加强肋34，即能防止由于支架3的松驰而向内面突出，并提高内径的精度。

Claims (8)

1、永磁直流电动机的磁铁安装支架，用于支撑电动机定子上的永久磁铁(4)和辅助磁铁(5)固定在定子磁轭内圆周面上，每个支架(3)由弹性材料作成并具有：一个底表面(11)，它与该电动机的定子磁轭固定连接；两个侧表面(12、13)，连接到所述底表面(11)，并分别贴着两个磁铁相对着的两个表面在这两个磁铁之间沿所述电动机的轴(0)向延伸，以及两个端部(32)，它分别从上述两个侧表面的端部伸出，所述磁铁即由所述支架的所述侧表面和两个端部而从三个表面夹紧，其特征为，夹紧该磁铁的所述支架被固定到所述磁轭上是通过该支架的所述底表面(11)的孔(33)和在电动机磁轭外圆周面上对着该孔挤压磁轭的内表面上相应的凸件(22)而将该支架把持安装在所述磁轭上，并且在该支架与所述磁轭接触的表面上，具有沿着所述磁轭圆周方向的加强肋。

2、按照权利要求1的永磁直流电动机的磁铁安装支架，其特征为，该支架在一个侧表面的端部具有沿电动机轴线延伸的第一支持部分（3a），用于夹紧该永久磁铁（4）;在支架的另一侧表面的端部具有沿电动机轴线延伸的第二支持部分（3b），用于夹紧辅助磁铁（5），这样即通过支架（3）两端各伸出的支持部分（3a）（3b）将永久磁铁和辅助磁铁夹紧并把持到电动机定子磁轭内圆周面上。

3、按照权利要求2的永磁直流电动机的磁铁安装支架，其特征为，所述支架的每侧表面上延伸的支持部分（3a、3b）的各自距离（Ls）作成分别小于各支持部分夹紧的磁铁（4）和辅助磁极铁（5）的轴向长度（Lm），借此使支架在两支持部分之间产生适当的夹紧力。

4、按照权利要求1的永磁直流电动机的磁铁安装支架，其特征为，被所述安装支架所夹紧的永久磁铁（4）和辅助磁铁（5）的侧表面（4a、5a）作成沿所述电动机轴辐射方向的切平面，这样永久磁铁和辅助磁铁的相接触的平面可获得紧密接触，有助于所述支架将它们夹紧。

5、按照权利要求2的永磁直流电动机的磁铁安装支架，其特征为，所述第一支持部分（3a）中的两端被作成为弹性臂（32），以夹紧置于其间的永久磁铁（4），磁铁（4）是从圆周方向插入到两个弹性臂（32）之间的;所述第二支持部分，它的一端被作成弹性臂（34），而其另端作成单个钩爪（31），在夹紧辅助磁铁（5）方面，是把磁铁（5）由该钩爪处开始向着弹性臂（34）方向插入的。

6、按照权利要求2或5的永磁直流电动机的磁铁安装支架，其特征为，所述第一和第二支持部分（3a、3b）它们的相同方向的各自一端分别作成钩爪（61a、61b），这样永久磁铁和辅助磁铁分别由钩爪（61a、61b）侧插向各自的弹性臂（62a、62b）侧而被夹紧在支架的两个侧表面端头伸出的支持部分之间。

7、按照权利要求1的永磁直流电动机安装支架，其特征为，所述辅助磁铁（5）和所述定子磁轭（2）连成一个整体，所述永久磁铁（4）靠所述布置在相对着的永久磁铁与辅助磁铁之间的支架（6）与所述辅助磁极（5）相邻置放，由所述支架的支撑将所述永久磁铁（4）把持在所述定子磁轭的内圆周面上。

8、按照权利要求1的永磁直流电动机的磁铁安装支架，其特征为，在所述磁铁（4）的内圆周面上，装有弹性钢带（8），把所述永久磁铁压向所述定子磁轭，以辅助支架（3）将磁铁固定在定子磁轭的内圆周上。

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