CN101151779B - 包括插置在轴和极片之间的中间套筒的旋转电动设备所用的转子以及制造该转子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及特别用于机动车的电动旋转设备的转子(12)，该转子包括中心轴(14)；与该轴(14)同轴的环形芯部(36)；和两个极轮(20、22)，它们轴向布置在所述芯部(26)任一侧，其中所述轴(14)包括至少一个驱动节段(57)，其轴向受迫配合到所述转子的至少一个部件(58、36)的固定孔(59)内，从而将所述转子(12)的两个极轮(20、22)至少其中之一旋转固定到所述轴(14)上，中间套筒(58)径向插置在每个极轮(20、22)和所述中心轴(14)之间，且所述极轮(20、22)安装到所述套筒上。本发明还涉及制作这种转子的方法。

Description

包括插置在轴和极片之间的中间套筒的旋转电动设备所用的转子以及制造该转子的方法

技术领域

本发明涉及特别是用于机动车旋转电动设备的转子，所述旋转电动设备诸如发电机或者发电机-起动器。

本发明更特别涉及用于机动车旋转电动设备的转子，诸如发电机或者发电机-起动器，其包括：

-中心轴；

-与该轴同轴的环形芯部；

-围绕该芯部径向延伸的线圈；

-和轴向布置在该芯部和线圈每一侧的两个极片；

其中，所述轴包括至少一个驱动部分，该驱动部分的截面沿着径向平面是光滑的，并且该驱动部分轴向受迫配合到固定孔中，用于固定所述转子的至少一个部件，从而至少将所述转子的两个极片固定到所述轴上。

背景技术

这种类型的转子已经是已知的，其中芯部轴向分成两个不同的部分，且每个部分与其中一个极片制作成一个部件。

组装该转子时，这两个部件首先彼此压靠在线圈的每一侧，使得芯部的两个部分面向内的径向面彼此压靠，从而保证这两个面的良好靠接，从而允许磁通量良好地通过所述芯部。

通过在压紧操作过程中，以临时方式将指件(figner)插置在两个极片之间，实现了一个极片相对于另一个极片的角度定位。

另外，两个芯部部分为锥形，因此在压力下，线圈径向变形，所以夹在芯部周围，从而与所述芯部旋转集成。

接着，所述轴受迫配合到极片的孔内。接收在该孔内的轴的驱动部分包括波纹(reliefe)，例如沟槽或者锯齿线形式的滚花，从而旋转连接所述轴和极片。

根据转子的另一种已知实施例，芯部形成单体件，其区别于所述两个极片。线圈绕制在该芯部周围。然后将这些极片轴向定位在所述芯部每一侧上。然后向所述极片施加轴向压力，使得他们的内径向面压靠所述芯部，从而保证磁通量良好地通过所述芯部和每个极片之间。

极片受到应力，同时轴的驱动部分受迫配合到所述极片内且配合到所述中心管内。

但是，在这两个已知的实施例中，轴的驱动部分，特别是那些锯齿线，并不能实现所述极片和/或所述芯部相对于轴的旋转轴线的精确同心度。每个极片的中心孔实际上以非均匀的方式在径向上塑性变形。这是因为，发现这些锯齿线没有均匀地穿过极片和芯部的中心孔。

为了纠正这种定心不足，需要在安装所述极片以后，对其外圆周表面实施加工操作，以保证转子外圆周和轴的旋转轴线之间的同心度。

在这种加工操作过程中，热切屑容易抛入绕组，因此存在损坏的风险。

另外，这种加工操作不能利用润滑剂来执行，润滑剂也有损坏线圈的风险。因此加工操作更为耗时和更为昂贵。

而且，将极片彼此轴向压靠所需的力不能实现所述极片相对于彼此精确轴向定位。

另外，轴的驱动部分上的锯齿线不可能沿着轴向方向取向成为完全的直线，而是通常为围绕该轴的螺旋形，这样形成了一种缺陷。因此，当轴的驱动部分配合到彼此压靠的极片内的时候，锯齿线的螺旋形引起每个极片的孔和轴之间出现扭转力，当轴向力释放时，该扭转力容易引起两个极片相对于彼此旋转运动。

这种相对运动引起极片之间，以及特别是其齿之间圆周不对准。

最后，在配合所述轴之前彼此压靠所述极片，会出现极片的材料向内孔流动的效果。这会造成减小极片的孔内径的后果。将轴配合到极片内所需的配合力因此相应增大，且轴容易扣紧，原因在于，特别是为了安装收集环，轴的后端具有较小的直径。发明内容

为了解决这些问题，本发明提出了上述类型的转子，其特征在于，其包括至少一个中间套筒，该套筒径向插置在每个极片和中心轴之间，且所述极片安装在所述套筒上，并且特征在于，所述轴的驱动部分轴向固定在该中间套筒或者芯部上形成的固定孔内。

借助于本发明，在没有转子励磁线圈的情况下，提前执行极片外圆周面的加工操作，就是说爪形转子外圆周的加工操作，使得励磁线圈不存在被切屑抛射损坏的危险。这种加工操作可以在润滑剂的协助下执行，使得加工工具的使用寿命延长。

因此在不存在转子的后续加工的情况下，加工所述旋转电动设备所具有的定子主体内圆周和该设备转子外圆周之间的气隙。

在一种实施例中，可以提前在转子外圆周上加工螺旋凹槽，从而切断极片外圆周表面上形成的涡流，正如文件FR2774524所述那样。

另外，可以容易地加工中间套筒或者多个套筒的外圆周，从而让所述套筒或者多个套筒相对于所述轴的轴线具有良好的同心度，极片在安装到构成定心套筒的所述套筒或者多个套筒上以前进行加工。

另外，可以让中间套筒或者多个套筒的外径标准化，从而可以安装不同尺寸的极片。

在一种实施例中，中间定心套筒不同于中间轴。

因此，借助于本发明，可以使用和现有技术中一样的中心轴，且用来将该中心轴配合到中间套筒或者多个套筒上的力得以减小，保护了所述轴的后端。

在另一种实施例中，每个极片让与光滑定心套筒关联的一部分芯部从所述中心轴引出，每个套筒由所述中心轴的非光滑驱动部分延伸，所述驱动部分相对于所述套筒轴向偏移。

在这种情况下，中心轴的两个套筒中的第一个套筒外径大于该中心轴第二个套筒的外径，且相同的情况也适用于芯部的第一部分和芯部的第二部分的互补的内径。

由于直径上的这些阶段，可以将所述轴的每个非光滑部分受迫配合到相应的芯部部分内，外径最小的套筒以及相关联的所述轴的非光滑驱动部分穿过内径最大的芯部部分。

所述轴的非光滑部分具有较短的轴向长度，使得极片的外径可以提前加工。

根据该转子的其他特征，单独或者相结合考虑：

-中间套筒包括与中心轴同轴的圆柱形表面，该圆柱形表面与每个极片关联并且接收在关联的极片的互补中心圆柱形孔内，从而将关联的极片与所述轴同轴定位；

-中间套筒插置在芯部和所述轴之间；

-芯部至少局部与其中一个极片形成一个部件；

-芯部轴向形成至少两个不同的部分，且其中每个芯部部分与相邻的极片形成一个部件；

-芯部和极片是不同的元件；

-转子包括单个套筒；

-转子包括多个套筒；

-所述轴直接配合到芯部；

-转子包括至少两个套筒，每个套筒与极片关联，且两个套筒轴向布置在芯部的每一侧；

-套筒与芯部形成一个部件，从而形成单个轮毂；

-转子包括将极片相对于彼此沿着所述轴轴向定位的装置；

-每个极片包括内径向面，该面轴向靠接芯部的面向外部的径向面；

-每个极片包括内径向面，该面彼此轴向靠接；

-转子包括将极片与中间套筒围绕中心轴的轴线旋转连接的装置；

-极片和中间套筒通过焊接固定在一起；

-极片和套筒通过压接固定在一起；

-极片或者套筒包括位于圆圈弧线上的坡口，用于压接其他部件；

-套筒用铁磁性材料制成；

本发明还提出了制造这类转子的方法，包括：

-安装芯部的步骤；

-安装线圈的步骤；

-安装每个极片的步骤；

-相对于所述轴调节每个极片同心度的步骤；

-相对于彼此调节极片轴向位置的步骤。

该方法特征在于，其包括安装中间套筒的步骤，该步骤发生在安装与中间套筒关联的极片或者多个极片的步骤之前。

在一种实施例中，中间套筒不同于极片，并且安装步骤包括将驱动部分轴向受迫配合到中间套筒的孔内。

根据该方法的另一项特征：

-调节同心度的步骤包括加工套筒的第一操作，从而形成能接收每个极片的圆柱形表面或者多个圆柱形表面；

-加工套筒的操作在安装套筒的步骤之后执行；

-安装每个极片的步骤包括将套筒的关联圆柱形表面配合到每个极片的孔内；

-调节每个极片同心度的步骤包括加工每个极片的孔的第二操作；

-调节同心度的步骤包括加工每个极片外圆周圆柱形表面的第三操作；

-调节每个极片轴向定位的步骤包括加工该极片的内径向面的第一操作；

-调节轴向定位的步骤包括在安装每个极片之前，加工芯部的每个外径向面的第二操作；

-加工芯部的外径向面的第二操作在安装芯部的步骤之后；

-安装芯部的步骤与安装极片的步骤同时执行；

-安装中间套筒的步骤与安装芯部的步骤同时执行，且包括将所述轴的驱动部分配合到芯部的孔内；

-该方法包括关于所述轴的旋转和平动，让每个极片与关联的套筒集成的最终步骤。

附图说明

其他特征和优势在阅读以下详细说明过程中将会出现，为了理解下述内容，应该参照附图讨论，其中：

-图1是描述了设置有现有技术中的转子的发电机的轴向截面图；

-图2是描述了根据本发明教导生产的转子的轴向截面图；

-图3是与图2相同的视图，其中转子的极片通过压接固定到中间套筒；

-图4是图2所示转子的侧向端视图；

-图5是描述了本发明第二实施例的轴向截面图；

-图6是本发明第三实施例的轴向截面图。

具体实施方式

在本说明书的剩余部分，同类、相似或者相同的元件将由相同的附图标记来指代。

在本说明书的剩余部分，将采用轴向和径向取向，由图1中的箭头“A”和“R”来表示。

另外，取向朝向芯部中部的径向表面指的是内表面，而取向沿着相反方向的表面指的是外表面。

内径向表面和外径向表面因此是芯部的轴向端表面。

类似的，取向朝向轴的旋转轴线的轴向表面指的是内表面，而取向沿着相反方向的轴向表面指的是外表面。

参照图1，该图描述了现有技术的旋转电动设备，在当前案例中，是带有内部通风器的多相型发电机，用于带有工作在发电机模式的热机的机动车。自然，所述发电机也是可逆的，并且构成发电机-起动机，该发电机-起动机还工作在电动马达模式，尤其是用来启动车辆的热机，正如文件FRA2745445所述的那样。

当设备工作在发电机模式时，其像任何发电机一样，将机械能转化为电能。当设备工作在电动马达模式时，尤其是用于起动车辆热机的起动机模式时，其将电能转化为机械能。

所述设备主要包括壳体10；位于所述壳体内的转子12，其与中心轴14旋转集成，该轴被称为转子轴；和定子16，其围绕转子12并包括金属板包形式的主体，该主体设置有凹槽，例如半封闭类型的凹槽，用来安装定子线圈18，所述线圈在定子16每个轴向端的每一侧形成线圈端部。

所述定子线圈18例如包括一组星形或者三角形的三相绕组，其输出连接到桥式整流器(未示出)，该整流器包括整流元件，诸如二极管或者MOSFET型的三极管，特别是当所述设备是可逆类型的时候，并且构成发电机-起动机，正如例如文件FRA2745445(USA6002219)所述的那样。

所述绕组利用连续导电线缆实现，所述线缆覆盖有绝缘层并且安装在所述定子16主体的相关凹槽内。

在未示出的一种变形中，为了更好的填充定子16的主体凹槽，绕组利用杆形导体，诸如销来制造，所述杆例如通过焊接连接在一起。

根据未示出的一种变形，为了减小波动(ripple)和磁噪声的程度，定子线圈18包括两组三相绕组来形成复合定子绕组装置，所述绕组电偏移30度，正如例如文件US-A1-2002/0175589、EP-0.454.039和FR-A-2.784.248所述的那样。在这种情况下，设置有两个桥式整流器，并且星形和/或三角形三相绕组的全部组合是可行的。

在一种变形中，定子绕组是五相型的。

在通常意义上，发电机是多相型的并且桥式整流器或者整流器尤其将定子16绕组中产生的交流电流整流成DC电流，特别用于给机动车的电池(未示出)充电，并且为机动车车载系统中的载荷和用电器供电。

在示例中所产生的转子12是爪形转子，正如例如文件US-A1-2002/0175589和EP-A1-0.454.039所述的那样，包括两个极片20、22，在这里轴向并列并且每一个具有环形横向凸缘24，该凸缘外圆周上设置有爪26。

每个爪26包括植入部分28，其在所涉及的凸缘24平面内横向取向。所述植入部分28在其外圆周延伸出齿30，所述齿基本上为轴向取向。

环形气隙存在于齿30外圆周表面32和定子16主体内圆周之间。

齿30基本上为梯形或者三角形的，并且朝向另一个极片20、22的凸缘24轴向引导，一个极片20、22的齿30穿入另一个极片20、22的相邻齿之间存在的空间内，使得极片20、22的齿30交织在一起。

励磁线圈34轴向定位在极片20、22的凸缘24之间。该线圈被呈圆柱环形芯部36形式的一部分转子12所承载，所述环形芯部36与所述轴同轴，所述芯部包括中心孔37。芯部36在这里构成两个轴向分开的部分，每个部分制作成一个部件，带有相关的极轮(pole wheel)20、22，如图1所示。

根据一种未示出的变形，中心孔36由单体件构成，并且从极片20、22分开，这些极片轴向布置在芯部36的每一侧。

在本说明的剩余部分，不带限制条件的术语“线圈”应该理解为指的是励磁线圈34，而不是定子线圈18。

线圈34因此定位在由极片20、22的爪26和中心芯部36所径向界定的空间内。

极片20、22和芯部36优选用铁磁材料制成，并且具有转子轴14，该轴也用铁磁材料制成，同轴地通过。为此，每个极片20、22包括中心孔38，其轴向经过所述凸缘24，并且延伸所涉及的芯部36的一部分上的孔37。

在图1中，励磁线圈34的线缆绕制在电绝缘材料(未示出)制成的支撑件上，所述电绝缘材料优选受迫安装到所述芯部36的外圆周上。

这里的所述支撑件具有大致为U形的截面，从而将线圈34从极片20、22的凸缘24隔绝开。

根据未示出的一种变形，当所述芯部36为一个部件，线圈34的线缆绕制在固定到所述芯部36的绝缘器上，并且形状符合，从而防止与凸缘24和极片20、22的齿30接触。

当励磁线圈34被激活时，就是说供电后，都用铁磁形材料制成的极片20、22和芯部36被磁化，且转子12变成感应转子，且在极片20、22上带有齿30的爪26处形成磁极。

该感应转子12在定子16内建立感生交变电流，该电流在轴14转动时感生。

转子12的轴14在其前端携带滑轮40，该滑轮属于通过发电机和机动车热机之间的至少一条带(未示出)来传递运动的装置，且该滑轮在其后端42携带收集环，该环由带缆绳的连接件(未示出)连接到转子12的励磁线圈34端部。

电枢属于电刷保持件，该保持件通常方式下由附图标记44示出，并且设置成在收集环42上摩擦，从而向线圈34供电。电刷保持件44连接到调压器(未示出)。

壳体10在这里是两个部件，即靠近滑轮40的前轴承46和携带电刷保持件44以及桥式整流器或者整流器还有调压器的后轴承48。轴承46、48的形状为中空的，且每一个分别在中心携带滚珠轴承50和52，用来旋转安装转子12的轴14。

发电机还包括用来冷却的器件。

例如，如图1所示，在轴承46、48上钻孔，利用循环空气来冷却发电机。为此，转子12在其至少一个轴向端携带风扇，其用来提供空气循环。在所示的示例中，第一风扇54设置在转子12朝前的表面，而更为强大的第二风扇56设置在转子12的后表面。每个风扇54、56设置有多个叶片58、60，这些叶片固定到凸缘24的外径向面。

根据未示出的一个变形，发电机还可以用热传导的流体冷却，则壳体10配置成包括用于热传导流体的适当循环通道。

应该注意，在所述的示例实施例中，转子12的每个极片包括8个齿30，因此包括8对磁极。因此在这种情况下在定子主体上设置了48个凹槽，其中如前述文件FR-A-2,737,063所述的那样，一组三相绕组或者两组三相绕组设置在所述凹槽中；或者如前述文件US-A1-2002/0175589和EP-A1-0.454.039所述的方案中，设置96个凹槽。自然，根据应用场合，转子12可以包括不同数量的磁极对。例如，在一个变形中，每个极片可以包括6个齿，使得转子包括6对磁极和定子36或者72个凹槽。

根据未示出的一种变形，该设备的性能，即其动力和效率，也可以利用转子12而增加，所述转子12以已知方式且如法国专利FR-2.784.248所述那样包括特定数量的永久磁铁，它们插置在转子16圆周的相邻两个齿30之间，选择这些磁铁的数目，使得其等于或者小于转子上的磁极数量，且它们的布置相对于转子的轴线对称。例如，为8对磁极设置4、6或者8对磁铁。

以已知方式，轴14包括带非光滑径向驱动节段57的部分，所述部分在这里为带有轴向锯齿线的滚花部分，如从图1所见，用来固定和驱动极片20、22和芯部36。极片20、22和芯部36因此通过压力配合而安装在更硬的轴14上，使得当所述芯部36和极片20、22受迫配合而旋转连接所述轴和芯部36以及极片20、22时，所述轴通过其锯齿线在极片20、22的中心孔内和在芯部36切出凹痕。

正如前述，当生产转子12时，这样设计的转子12会带来问题。

因此本发明提出了一种转子12，如图2至6所示，其包括至少一个中间套筒58，该套筒径向插置在每个极片20、22和中心轴14之间，所述极片安装在该套筒上。

在图2至5中，驱动部分57受迫配合到固定孔59内，该孔形成在区别于轴14的中间套筒58上。

在图6的实施例中，所述轴轴向受迫配合在所述芯部上形成的固定孔内，所述中间套筒从所述轴引出并且相对与所述固定孔轴向偏移。

在图2至5中，中间套筒58径向插置在中心轴14不光滑的驱动部分57和至少一个极片20、22的固定孔38之间。该中间套筒包括，如下所述，圆柱形表面60，其与轴14同轴并且接收在关联的极片20、22的互补中心圆柱形孔38、138内，从而将所述极片与轴14同轴定位。

部分57在这里设置有波纹，使得其像图1中一样是不光滑的。所述波纹在这里和图1中一样是带有锯齿线的滚花。

根据图2所示的本发明第一实施例，转子12类似于图1中所示的转子12。转子12因此包括中心轴14；两个极片20、22，他们轴向布置在芯部36的每一侧；和励磁线圈34，其围绕芯部36径向延伸。

但是，转子12在这里包括中间套筒58，其包括中心固定孔59。轴14的驱动部分57受迫配合到套筒58的固定孔59内。

这些部分57包括属于滚花的锯齿线形式的波纹。

套筒58包括圆柱形表面60，这里轴向取向，该圆柱形表面60在这里与套筒58的外部圆周圆柱形表面并接。根据本发明在以下所述的与轴14的旋转轴线同轴的表面60用来接收极片20、22。

根据本发明的实施例，套筒58还配合到芯部36内，使得套筒58径向插置在轴14和芯部36之间，在这里是两个部分，就是说分成两半，每一半与其相关的极片20、22制成一个部件。

为此，圆柱形表面60的径向节段具有与极片20、22的中心孔38的径向节段互补的形状。更特别的，表面60在径向节段内具有圆形形状，且与极片22、24的内圆周紧密接触，所述极片22、24限定轴向取向的中心孔38的边界，因此中心孔38与轴14的轴线同轴。

套筒58的圆柱形表面60配合在极片20、22的每个中心孔38内，因此在芯部36的中心孔内，这里分成两半，且其因此与极片20、22制成一个部件，使得套筒58径向插置在轴14的驱动部分57和极片20、22之间。这里，套筒58还径向插置在驱动部分57和芯部36之间。

更精确地说，在图2和3中，和图1中一样，设置有两个驱动部分57，具有不同的轴向长度，即前部分长于后部分。

前部分57的前轴向端相对于前极片20的前轴向端和套筒58以轴向凸起延伸。该前部分通过其后端基本上延伸到半芯部36的内径向表面62那样远，所述内表面62从前极片20离开并且组成所述半芯部和前极片的后轴向端。

后部分57的后端基本上延伸到肩部114，所述肩部在图1中属于轴14的轴环，靠近环42且因此靠近轴14的后端。

自然地，在变形中，省略了后驱动部分，所有这些依赖于待传递的扭矩。

套筒58的后端靠在肩部114上，或者更精确地说靠在轴环114的前表面上。套筒58的前端用来靠接图1中的环形支柱150，所述支柱径向插置在套筒58的前端和轴承50之间。

因此，套筒58用来安装成轴向夹紧在肩部114和支柱150之间，使得可以减小极片20、22上的应力。

在该示例实施例中，轴14的前端根据以下所述的方法配合在套筒58内。轴环114限制所述轴相对于套筒58的轴向相对移动，并且在这里具有比图2和图3中的管形套筒58小的外直径。

套筒58的轴向长度至少等于芯部36和每个极片20、22的固定孔38的轴向长度之和。这里，套筒58的每个轴向端与关联的极片20、22的凸缘24的外径向面在相同的径向平面内延伸。

应该注意，在变形中，支柱150还可以靠接前极片20的凸缘的内圆周。

这里，套筒58由单体件构成。但是，转子12还可以包括多个套筒58，他们端对端地布置在轴14周围。

具有优势的是，套筒58用铁磁形材料制成，并且优选与极片20、22和芯部36用相同的材料制成。

转子12还包括用来沿着轴14相对于彼此轴向定位极片20、22的装置。

在第一实施例中，轴向定位极片20、22通过让每个半芯部36的面向内部的径向面62、64来实现。这些面62、64分别限定极片20的后轴向端和极片22的前轴向端的边界。这是因为，当极片20、22安装在轴14上的时候，每个半芯部36的内径向面62、64彼此靠接，因此允许轴向定位极片20、22。

应该注意，每个极片20、22在其后轴向端和前轴向端分别包括安装坡口来促使其安装到套筒58上。这些坡口优选地是连续的。

在变形中，极片没有安装坡口。

另外，转子12包括用来将极片20、22与中间套筒58旋转连接的装置，该装置本身与轴14的驱动部分57旋转连接。

这里(图2至4)，每个极片20、22还在其前轴向端和后轴向端分别包括连接坡口66。

如图2和3所示，每个极片20、22因此包括两个坡口，即连接坡口66和连续的安装坡口。

因此，每个极片20、22的中心孔38的外部圆形轮缘的至少一条弧线包括连续的坡口66。

如图4所示，连接坡口66能通过将套筒58的一部分变形的材料压接(crimp)来接收。为此，套筒58具有优势地用延展铁磁性材料诸如软铁制作，其特别适合压接。套筒的硬度小于用铁磁性材料制成的中心轴14。

另外，每个坡口66在这里是两个环形部件，基本上是半圆形，角度由两个径向端面68限定边界，使得其可以围绕轴14相对于套筒58旋转锁定极片20、22。因此，为了将每个极片20、22与套筒58旋转固定在一起，对于每个环形坡口部件66关键是仅延伸经过每个极片20、22的中心孔38圆周的一段弧线，而不是延伸经过孔38的整个圆周。

每个环形坡口部件66用套筒58的材料填充，跟着压接操作，所述材料流入坡口66形成凹腔内。

在变形中，坡口66包括数量大于2的部件，例如3或者4个部件。

压接也可以实现轴向锁定，就是说在平动中，将极片20、22相对于套筒58锁定。

根据本发明未示出的变形，连接坡口由凹部取代或者补充，套筒58的材料在所述凹部内流过。因此，坡口66的圆周长度依赖于应用场合，特别是依赖于是否存在定位于每个坡口部件之间的凹部。

根据本发明未示出的变形，所述结构反转，使得坡口66位于至少两个部件上和/或凹部由套筒58的表面60的每个轴向端的外部脊承载，且每个极片20、22在坡口66和/或凹部内压接。

在图2至4中，由于存在套筒58，所以转子的厚度，就是说前极片20前表面和后极片22后表面之间的距离得到精确地控制。

根据图5所示的本发明另一种变形，每个极片20、22通过焊接固定到中间套筒58。因此，优选连续焊件69设置在每个极片20、22的中心孔38的外部脊圆周和相关的套筒58之间。例如，可能实施TIG焊或者激光焊。

应该注意，较之图2和图3的实施例，芯部36在这种情况下与套筒整体形成，并且组成其中心部件。

更精确地说，在该实施例中，设置了轮毂158，其取代了图2和3中的套筒58和芯部36。该轮毂158包括中心芯部36，其因此相对于前中间套筒58和后中间套筒58延伸出径向凸起。

前套筒58专用于安装前极片20，后套筒58专用于安装后极片22。

这些中间体套筒58轴向布置在芯部36的每一侧。

极片20、22因此得到简化并且每个极片的中心孔，这里指138，较之图2和3中的中心孔38轴向更短，因为其仅作用于每个极片的凸缘24。

另外，对于转子的相同外径，极片20、22的凸缘24的高度减小，因为在该实施例中，表面60的外径大于图2和图3中的外径。

应该理解，在该实施例中，转子的厚度甚至更为精确地进行了控制。

还应该理解，防止了励磁线圈34磨损，因为极片之间的距离是精确的，所述极片靠接芯部36凸起的径向端面70、72。

另外，芯部36的外圆周可以是任何形状，例如圆柱形、矩形或者多边形。

自然，在图2至4中，极片可以通过焊接固定到套筒上。类似的，在图5中，其可以通过压接将极片固定到套筒上。

本发明还提出生产这种转子12的方法。

以下，所述的步骤和组成这些步骤的操作为了说明清晰起见，进行了编号，但是，这些步骤和这些操作可以以任何顺序实施，除非另有指明。

根据本发明的教导，生产图2和3中所示的转子12的方法包括：第一步骤E1，在安装每个极片20、22之前安装中间套筒58。

安装套筒58的步骤E1包括将轴14的驱动部分或者多个驱动部分57受迫配合到套筒58的固定孔59内，直到轴环114靠接套筒58为止。

这里，轴14是从前面配合到孔59内，从而利用波纹在后者上切出凹痕，所述波纹在这里是部分或者多个部分57上的锯齿线。

较之图1中所示，这种配合利用较小的力来实现，使得保护了用来安装环42的截面较小的轴14后端。这些环，在一个示例实施例中，属于配合在轴14较小直径的后端上的收集器(collector)。这种收集器例如在文件FRA2710200中有说明，可以参照该文件。

制造方法还包括第二步骤E2，相对于轴14的旋转轴线调节每个极片20、22的同心度。

步骤E2的第一操作E21在安装套筒58的第一步骤E1之后实施。

在第一操作E21中，在安装每个极片20、22之前制造套筒58的表面60。在套筒58的外圆周面上加工表面60，使得圆柱形表面60与轴14的旋转轴线同心。

操作E21可以纠正套筒58的表面60相对于轴14旋转轴线的同心度不足，这种不足是因为围绕轴14的波纹驱动部分或者多个部分57的套筒58固定孔59非均匀塑性变形造成的，所述波纹在这里是滚花。

应该理解，套筒58的直径可以标准化并且因此轴14和套筒58的组件可以用来安装不同直径的极片20、22。套筒58的长度可以根据应用场合容易调节，所述套筒在图2和3中从管件获得。

调节同心度的第二步骤E2还包括第二操作E22，即加工每个极片20、22的中心孔38；和第三操作E23，即加工每个极片20、22的外圆周圆柱形表面，就是说这里的齿30的外表面，从而在旋转电动机的转子和定子之间限定精确的气隙。

在将极片20、22安装到轴14上之前，最后这两个操作E22、E23可以调节每个极片20、23的外圆周表面32相对于中心孔38的同心度。因此可以实施这些加工操作E22、E23，而不必担心损坏线圈34。另外，可以在这些加工操作中使用润滑剂，这让加工更快且更便宜。

然后实施第三步骤E3，即相对于彼此调节每个极片20、22的轴向定位。该第三步骤E3在这里仅包括操作E31，即加工关联的半芯部36的内径向面。

操作E31可以相对于彼此调节极片20、22的轴向定位。

在第四步骤E4中，线圈34定位在芯部36上，然后，实施第五步骤E5，即安装极片20、22。

在第五步骤E5中，套筒58的表面60配合在极片20、22的中心孔38内，使得每个半芯部36的内径向面62、64彼此靠接。因此，彼此压靠极片20、22，从而保证它们之间的磁通量穿过它们的内径向面62、64。

该第五步骤E5在前四步骤E1、E2、E3和E4之后实施。

最后，在安装每个极片20、22的第五步骤E5之后，实施最后的第六步骤E6，即连接。在该步骤E6中，极片和套筒58例如通过焊接或者压接而相对于围绕轴14的轴线的旋转和相对于平动连接在一起。

根据转子12的第一实施例的第一变形，在图3中用点线描述，所述芯部形成单体件36，其区别于极片20、22。

套筒58一方面径向插置在轴14和每个极片20、22之间，另一方面径向插置在轴14和芯部36之间。

芯部36包括两个外径向端面，限定其轴向端的边界，每个极片20、22的凸缘24的内表面彼此压靠。

在这种变形中，将一个极片20、22相对于另一个轴向定位通过每个凸缘24的内径向面来实现，所述凸缘的内径向面轴向靠接芯部36的面向外部的径向面。

所述制造方法做相应地修改。

因此，在容易地将线圈34配合到芯部36上以后，第五步骤E5分开成这样：步骤E51，即将芯部36安装到轴14上，在此过程中，套筒58配合到芯部36内；和步骤E52，即安装每个极片20、22。

优选地，步骤E51，即安装所述芯部，在安装套筒58的第一步骤E1之后，在安装每个极片20、22的第五步骤E52之前实施。

而且，在调节轴向定位的第三步骤E3过程中，加工半芯部36的内表面62、64的操作E31在这里被加工每个凸缘24的内表面的操作所取代。

另外，为了允许将一个极片相对于另一个精确地轴向定位，调节定位的第三步骤E3包括第二操作E32，即加工芯部36的每个外端径向表面。

然后，在实施了前五个步骤E1、E51、E2、E3和E4之后，实施安装每个极片20、22的步骤E52。极片20、22轴向配合在芯部34的每一侧，位于套筒58的圆周表面60的端部位置，其因此形成圆柱形表面，能接收极片20、22。

根据图5所示的本发明的第二实施例，轴14直接配合在轮毂158内，因此配合在由芯部36形成的中心部件内。

以前述方式，转子12在这里包括两个中间套筒58，它们轴向布置在芯部36的每一侧，且它们与芯部36制造成一个部件，其中轴14的驱动部分或多个驱动部分57配合在所述套筒内。

芯部36的外径大于每个套筒58的表面60的外径。因此，芯部36包括两个外端径向表面70、72，它们相对于套筒58径向凸起，并且限定芯部36的轴向端边界。

每个套筒58的表面60配合在关联的极片20、22的中心孔138内，使得极片20、22的凸缘24的内径向表面74分别限定极片20、22的后轴向端和前轴向端，且靠接面对芯部36的突出外径向表面70、72。极片20、22因此相对于彼此轴向定位。

换句话说，以简单的方式在包括芯部36的轮毂158的轴向端部的每个外圆柱形表面上加工表面60。

在图5所示的实施例中，每个极片20、22通过焊件69固定到其关联的中间套筒58。为此，形成两个坡口76、78，分别符合极片20、22的凸缘24的外径向面和关联套筒58的外径向面。

根据图4所示的变形，每个极片20、22及其套筒58之间的连接通过压接起作用。

上述制造方法可以改动，从而适合本发明的第二实施例。

因此，第五步骤E5细分成步骤E51：将芯部36安装到轴14上，在此过程中，套筒58配合在芯部36内；和步骤E52：安装每个极片20、22。

但是，安装芯部的步骤E51与安装套筒的第一步骤E1伴随执行，因为套筒58和芯部36形成轮毂158形式的单个部件。

因此在安装每个极片20、22的第五步骤E52之前执行安装芯部的步骤E51。

另外，在调节轴向定位的第三步骤E3期间，加工半芯部36的内表面62、64的操作E31在这里被加工每个凸缘24内表面的操作取代。

另外，为了让一个极片相对于另一个精确轴向定位，调节定位的第三步骤E3包括加工芯部36每个外端径向面的操作E32。

具有优势的是，加工芯部36的第二操作E32在安装芯部36的步骤E51之后执行。这是因为，当套筒受迫配合到芯部36上的时候，芯部36的每个端面倾向于变形。因此，为了保证极片20、22的精确轴向定位以及允许每个极片20、22和芯部36之间存在优良的接触，优选在芯部36安装到套筒58上以后再执行对其加工。

然后，在执行了最先的五个步骤E1、E51、E2、E3、E4之后，执行安装每个极片20、22的步骤E52。在套筒58的圆周面60的端部部分，极片20、22轴向配合到芯部36的每一侧，这因此形成能接收极片20、22的圆柱形表面。

根据未示出的转子12的变形，芯部36和两个套筒58是不同的元件。轴14因此直接配合在芯部36内，且轴14的驱动部分57受迫配合到套筒58内，所述套筒在芯部36的每一侧轴向分布。

在一个实施例中，轴14包括与套筒56关联的两个驱动部分之间的光滑部分。该光滑部分用作芯部36的定心设备，所述轴的该光滑部分的外圆周与芯部36的内孔限定的芯部36的内圆周紧密接触。

应该注意，驱动部分57比图2、3和5中的实施例轴向较短，因此套筒58也比这些图中变形更小。

实施该变形的方法类似于实施第一实施例的第二变形的方法。但是，安装芯部36的步骤E5先于安装套筒58的第一步骤E1，因为芯部36直接安装在轴14上，而不是和第一实施例一样安装在套筒58上。

在图6所示的第三实施例中，中心轴14的两个驱动部分157、257和前述变形中一样轴向较短，且如图2和3所示，爪形转子12的芯部包括两部分36a、36b。

套筒258、358分别与芯部36a、36b的每个部分关联。

套筒258、358外部光滑，且与中心轴14成为单体件。所述套筒258、358因此从轴14引出，并且具有不同的外径，就像驱动部分157、257一样。

每个部分157、257分别轴向延伸套筒258、358。

部分157靠近轴环114。

驱动部分257的外径基本上等于套筒258的外径。

套筒258的外径小于驱动部分157的外径。

套筒358的外径小于部分257的外径，因此小于套筒258和外径最大的部分157的外径。

因此中心轴14直径为阶梯形。

部分36a、36b的内孔直径也是阶梯形。

每个芯部部分具有直径不同的两个内部部分，从而每个分别与轴14的部分157、257和关联套筒258、358其中之一协作。

从图6可以看出，部分36b具有第一部件，其直径小于部分36b的第二部件。该第一部件由用来与套筒358的光滑外部圆周紧密配合的圆柱形中心孔所中心限定，从而构成用于部分36b和极片20的定心套筒。该部分36b的第二部件较之第一部件轴向较短，并且用来与比芯部部分36b更硬的驱动部分257啮合，因此当轴14受迫配合在部分36b内的时候，部分257在该第二部件上切削出凹痕，用于旋转连接轴14和极片20。该第二部件因此由固定孔居中限定。

类似的，部分36a具有两个直径不同的内部部件，称为第三和第四部件。该第三部件内径小于第四部件。该第三部件由用来与套筒258光滑外部圆周紧密配合的圆柱形中心孔中心限定，因此构成用于部分36a和极片22的定心套筒。该部分36a的第四部件较之第三部件轴向较短，且用来与比芯部部分36a更硬的驱动部分357啮合，因此当轴14受迫配合到部分36a内的时候，部分357在第四部件上切削出凹痕，用于旋转连接轴14和极片22。该第四部件因此由固定孔内部限定。

因此，第一部件的内径小于第二部件的内径，基本上等于第三部件的内径，第三部件的内径小于第四部件的内径。

上述以及图6的结果在于，每个中间套筒258、358在其外圆周上包括与中心轴14同轴的圆柱形表面，该轴与每个极片20、22关联并且接收在关联的极片20、22的互补中心圆柱形孔内，从而将关联的极片20、22与该轴14同轴定位。

每个中间套筒258、358径向插置在芯部36a、36b和轴14之间。

在图6中，第二部件从部分36b的内端面62引出，而第四部件从部分36a的外端面引出。

凹槽300设置在轴14的前端上。

该凹槽300在一个实施例中是连续的。

在压紧极片20的外表面的操作过程中，极片20的材料流入凹槽300，使得极片20、22最终轴向锁定在轴环114和极片20的材料301之间。

因此，套筒258和358以及极片20、22是提前加工的。

安装套筒258、358的步骤E1包括生产带套筒258、358的单体轴。

调节同心度的第二步骤E2更加容易，因为步骤E2的第一操作E21包括加工单体轴14的套筒258、358的外圆周，步骤E22、E23、E3、E4以前述方式执行。

应该注意，在步骤E23过程中，螺旋型凹槽302形成在转子12的外圆周上，从而切断极片外圆周表面上产生的涡流，如文件FR2774524所述。自然，这也适用于其他实施例。

步骤E5包括将套筒258、358配合到极片的中心孔内，使得部分36a、36b的内表面彼此抵靠并且受压，从而保证磁通量经过。

该步骤容易实施，因为套筒358和驱动部分257毫无问题地穿过极片22的圆柱形中心孔，在该驱动部分受迫配合在极片20、22的第二和第四部分内之前，套筒258与极片22定心接触。

此后在凹槽300内实施压接，轴环114靠在极片22上，因此步骤E6得到简化。

为了说明需要，转子12在这里说明是布置在发电机内。但是转子12不限于这种应用。

在根据现有技术生产的转子中，将极片直接安装到轴的驱动部分所需的力非常大。因此，两个极片之间的轴向距离不好控制，且需要提供较宽的容许间隙。

借助于本发明的教导，足够用来将极片20、22安装到其关联的中间套筒58上的力得以充分减小，从而显著减小了该容许间隙。

在根据现有技术的转子中，需要在线圈的每个轴向端和每个极片的凸缘之间提供大间隙。根据本发明教导生产的转子12可以获得极片20、22相对于彼此更为精确的轴向定位。因此可以在两个极片20、22之间安装更长的线圈34，这样增大了发电机的功率。

具有优势的是，根据本发明的转子12的两个极片20、22之间的精确轴向距离较之根据现有技术的转子有所改善。因此可以提供能在芯部36的外圆周和极片的爪之间最好地占用空间的线圈，特别是在图5中的实施例情况下。

还可以相对于两个极片之间的轴向长度更好地调节定子主体的轴向长度。

类似的，两个极片20、22之间的轴向距离得到了更好的控制，根据本发明教导的转子12能在转子12两端布置更为强力的风扇，而不会增大发电机的轴向尺寸。因此，图1所示的后风扇56在一个变形中是包括两个叠加的风扇的通风设备，例如如文件WO2004/106748所述，应该参照该文件。带两个叠加风扇的该通风设备可以适当冷却定子18的线圈的线圈端部，特别是该线圈18以前述方式包括两个三相绕组的情况下，且该三相绕组增量偏移为30°，且每一个绕组都连接到桥式整流器。该布置，与齿30之间的永久磁铁安装相关联，当磁极对的数量小于或者等于转子极对数量时，可以根据应用场合适当调节发电机的特性曲线(根据发电机每分钟转数的电流强度)。

另一项优势在于，可以减小发电机的轴向尺寸。

芯部外径和转子外径之间的比率也可以得到更好的控制。

一般来说，可以更好地控制发电机的功率，并且减小发电机的损耗。

借助于本发明，可以不改变转子12的轴14，而是使用标准规格的轴14。

类似的，芯部36改动也不大。

自然，全部组合也是可行的。因此，在图5中，轮毂158的内孔可以配置成类似于图6，因此包括用来接收图6中的轴14的4个部件。

凹槽300可以包括环形节段，其被材料带分开，每个节段用极片的材料填充，所述的极片材料在压接操作之后流动，因此像图3和4一样实现了旋转锁止。

并不是必须存在轴环114，轴的移动可以通过设备来编程。

驱动部分57、157、257可以具有其他形状，而且例如包括多个凸起。

Claims (20)

1.一种用于旋转电动设备的转子(12)，包括：

-中心轴(14)；

-与该轴(14)同轴的环形芯部(36)；

-围绕该芯部(36)径向延伸的线圈(34)；

-和两个极片(20、22)，它们轴向布置在所述芯部(36)和线圈(34)的每一侧；

其中所述轴(14)包括至少一个驱动部分(57、157、257)，其截面沿着径向平面是不光滑的，且其轴向受迫配合到固定孔(59)内，用于固定所述转子(12)的至少一个部件(58、36)，从而至少将所述转子(12)的两个极片(20、22)旋转固定到所述轴(14)，

其特征在于，该转子包括中间套筒(58、258、358)，其径向插置在每个极片(20、22)和中心轴(14)之间，且所述极片(20、22)安装在所述中间套筒上，而且特征在于，所述轴的驱动部分(57)轴向固定到固定孔(59)内或所述芯部(36)内，其中，所述固定孔形成在所述中间套筒(58)内。

2.如权利要求1所述的转子(12)，其特征在于，所述中间套筒(58)包括与中心轴(14)同轴的圆柱形表面(60)，所述圆柱形表面与每个极片(20、22)关联并且接收在关联的极片(20、22)的互补中心圆柱形孔(38、138)内，从而将关联的极片与所述轴(14)同轴定位。

3.如权利要求2所述的转子(12)，其特征在于，所述中间套筒(58)径向插置在所述芯部(36)和所述轴(14)之间。

4.如权利要求3所述的转子(12)，其特征在于，所述芯部(36)至少局部与其中一个极片形成一个部件。

5.如权利要求3所述的转子(12)，其特征在于，所述芯部(36)轴向形成至少两个不同的部分，且其中每个芯部(36)部分与相邻的极片(20、22)形成一个部件。

6.如权利要求3所述的转子(12)，其特征在于，所述芯部(36)和所述极片(20、22)是不同的元件。

7.如权利要求1所述的转子(12)，其特征在于，所述转子包括单个套筒(58)。

8.如权利要求1所述的转子(12)，其特征在于，所述转子包括多个套筒(58)。

9.如权利要求2所述的转子(12)，其特征在于，所述轴(14)直接配合到所述芯部(36)。

10.如权利要求9所述的转子(12)，其特征在于，所述转子包括至少两个套筒(58)，每个套筒与极片(20、22)关联，且轴向布置在所述芯部(36)每一侧。

11.如权利要求10所述的转子(12)，其特征在于，所述套筒(58)与所述芯部(36)形成一个部件，从而形成单个轮毂(158)。

12.如权利要求1所述的转子(12)，其特征在于，所述转子包括将所述极片(20、22)相对于彼此沿着所述轴(14)轴向定位的装置(62、64、70、72、74)。

13.如权利要求12所述的转子(12)，其特征在于，每个极片(20、22)包括内径向面(74)，该面轴向靠接所述芯部(36)的面向外部的径向面(70、72)。

14.如权利要求1所述的转子(12)，其特征在于，所述转子包括将所述极片(20、22)与所述中间套筒(58)围绕所述中心轴的轴线旋转连接的装置。

15.如权利要求14所述的转子(12)，其特征在于，所述极片(20、22)和所述中间套筒(58)通过焊接固定在一起。

16.如权利要求14所述的转子(12)，其特征在于，所述极片(20、22)和所述套筒(58)通过压接固定在一起。

17.一种制造转子(12)的方法，所述转子包括

-中心轴(14)；

-与该轴(14)同轴的环形芯部(36)；

-围绕该芯部(36)径向延伸的线圈(34)；

-和两个极片(20、22)，它们轴向布置在所述芯部(36)和线圈(34)的每一侧；

其中所述轴(14)包括至少一个驱动部分(57、157、257)，其截面沿着径向平面是不光滑的，且其轴向受迫配合到所述转子(12)的至少一个部件(58、36)的固定孔(59)中，从而至少将所述转子(12)的两个极片(20、22)旋转固定到所述轴(14)，

该转子包括中间套筒(58、258、358)，其径向插置在每个极片(20、22)和中心轴(14)之间，且所述极片(20、22)安装在所述中间套筒上，所述轴的所述驱动部分(57)轴向固定到固定孔(59)内或所述芯部(36)内，其中，所述固定孔形成在所述中间套筒(58)内；

所述方法包括：

-安装所述芯部(36)的步骤(E51)；

-安装所述线圈(34)的步骤(E4)；

-安装每个极片(20、22)的步骤(E5、E52)；

-相对于所述轴(14)调节每个极片(20、22)同心度的步骤(E2)；

-相对于彼此调节所述极片(20、22)轴向定位的步骤(E3)；

其特征在于，该方法包括安装所述中间套筒(58)的步骤(E1)，该步骤发生在安装与所述中间套筒(58)关联的极片或者多个极片(20、22)的步骤(E5，E52)之前。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述安装步骤包括将所述驱动部分(57)轴向受迫配合到所述中间套筒(58)的固定孔(59)内。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述调节同心度的步骤(E2)包括加工所述套筒(58)的第一操作(E21)，从而形成能接收每个极片(20、22)的圆柱形表面或者多个圆柱形表面(60)。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述加工套筒的操作(E21)在安装所述套筒的步骤(E1)之后执行。

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