CN101510708B - 用于安装磁极以及相关转子的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从基础元件安装同步电气旋转机械的电动马达的转子的至少一个磁极的方法，该转子包括轮毂。该方法包括以下连续步骤：a)通过利用插入其间的电绝缘体将至少两个基础元件相互固定形成(36)组，所述基础元件是可磁化的；b)磁化(70)该可磁化的组；c)固定(72)该可磁化的组至该轮毂，所述可磁化的组形成该磁极的至少一部分。

Description

用于安装磁极以及相关转子的方法
技术领域
本发明涉及一种转子磁极的安装方法，该转子用于同步电气旋转机械，例如，电动马达或交流发电机。
背景技术
文献EP 1 646 126描述了一种转子，其包括由多个分离的永久磁体组成的磁极，这些永久磁体由插置在其间的电绝缘片相互分离。
众所周知，根据以下顺序描述的步骤形成这样的磁极。
首先，将直角平行六面体形状的基础元件磁化以形成永久基础磁体。然后，基础磁体在彼此旁边与插置在形成转子轮毂周边上的凹口中的电绝缘片粘性结合。该凹口具有凸出的底部。基础磁体互相粘结并且粘结到凹口的凸出底部，其中磁极(北极/南极)指向相同的方向。
然而，粘结基础磁体的步骤是非常长的，因为基础磁体相对于彼此固定并且他们相互排斥。
因为基础磁体的平面进一步固定到具有凸出底部的表面上，所以具有形成裂缝或缺陷的空隙，该空隙在以这种方式形成的磁极的表面处渐缩。
发明内容
本发明的目的是提供一种更为简单、迅速的磁极安装方法。
为了达到该目的，本发明涉及一种用于安装上述类型的磁极的方法，其特征在于该方法包括以下连续步骤：
a)通过利用插入其间的电绝缘体将至少两个基础元件相对于彼此固定而形成基础元件组，所述基础元件是能够磁化的；
b)磁化所述基础元件组；
c)将所述基础元件组固定到轮毂上，所述基础元件组形成磁极的至少一部分。
根据具体的实施例，用于安装至少一个磁极的方法包括以下特征中的一个或多个，这些特征可分别考虑或一起考虑：
-该基础元件组具有直角平行六面体形状并且该方法进一步包括机加工基础元件组的主表面以形成圆柱形表面的步骤，该圆柱形表面的半径基本上等于该轮毂的半径(R)，所述机加工步骤在磁化步骤之前执行，
-该圆柱形表面具有柱面轴线(X-X)，该轴线(X-X)垂直于该基础元件组的纵向表面并且平行于该基础元件组的侧表面，
-该基础元件通过粘合剂的方式相对于彼此固定并且该电绝缘体是电绝缘片，
-该基础元件通过填充了固态颗粒的粘合剂或填充了非导电材料纤维的粘合剂的方式相对于彼此固定，所述粘合剂形成电绝缘体，
-重复步骤a)到c)以获得多组基础元件，所述多组基础元件利用插入其间的电绝缘体在彼此旁边固定到该轮毂上，一组基础元件的纵向表面形成磁极的侧表面，
-将电绝缘体固定到该轮毂的步骤，该电绝缘体插入该轮毂和所述多组基础元件之间，
-将电绝缘体固定到所述多组基础元件的圆柱形表面的步骤，
-该基础元件组包括1到20个基础元件。
本发明也涉及用于同步电气旋转机械的转子，其包括轮毂，其特征在于通过上面所描述的安装方法将至少一个磁极构建在轮毂上。
作为变型，构建在轮毂上的转子包括凹口，其底部表面是平的，该基础元件组固定在该底部表面上。
附图说明
在阅读随后的描述以及参考附图后将更好地理解本发明，所给出的描述纯粹作为举例，其中：
-图1是根据本发明具有永久磁体、包括转子的电动马达的轴向截面；
-图2是沿图1的转子的平面II-II的截面图；
-图3是示出根据本发明用于安装磁极的方法的步骤的流程图；
-图4是基础元件的透视图；
-图5是基础元件组的透视图；
-图6是图5的基础元件组在机加工后的透视图；
-图7是图6的基础元件组的侧面图；以及
-图8是固定在转子的凹口中的四细基础元件的透视图。
具体实施方式
本发明涉及一种用于将磁极安装在同步电气旋转机械的转子上的方法，该方法以示例性的将磁极2、4安装在电动马达8的转子6上的方式来描述。
如图1所示，电动马达8包括固定连接在壳体12上的定子10和固定连接在轴16上的转子6。
定子10包围转子6。其包括绕组18，其能产生磁通量。
转子6包括轮毂20，该轮毂通过未示出的驱动装置(例如，凹槽)就旋转而言固定到轴16上。该轮毂20是具有预定半径R的圆柱形外部形状。该轮毂20排他地由传导磁场的金属或金属合金构成，特别是铁磁材料。
凹口22、24形成分布在轮毂20的周边上。凹口22、24相互之间均匀分离。
凹口22、24用来接收永久磁体以形成磁极2。
凹口22、24具有平坦的底部壁34。凹口22、24具有等于磁极2的宽度lE和长度LE的宽度和长度。
根据本发明的安装磁极2的方法在图3阐述。其开始于步骤36，通过利用插入的薄片形式的电绝缘体32使基础元件38、40相互粘结而形成基础元件组37，该薄片在下面提及为绝缘片32。
每个基础元件38、40由可磁化的材料例如硬磁材料形成。
多个基础元件(例如，在1和20之间，最好在6和10之间)为了形成该组37而相互粘结在一起。
正如图4所看到的那样，每个基础元件38具有直角平行六面体形状，其包括两个主表面42、44，两个纵向表面46、48和两个侧表面50、52。
其具有例如6mm的宽度，30到60mm的长度以及大约15mm的厚度。
基础元件的主表面42、44的宽度是磁极2宽度lE的0.05到1倍。
基础元件的主表面42、44的长度是磁极2长度LE的0.05到1倍。
每个基础元件38、40的纵向表面46、48的全部表面都固定到每个绝缘片32的全部表面上，使得组37形成单件式实心块体。于是，组37的外表面是连续的。组37不包括任何的缺陷或裂缝。
绝缘片32允许磁体相互之间电绝缘以减少由涡流通过引起的电能损耗，涡流是由转子和定子之间经过的磁通量感应产生的。
绝缘片32不阻止磁通量的通过。
例如由公知为“Nomex”(登记名称)的芳伦纤维或公知为“Kapton”(登记名称)的聚酰亚胺薄膜所构成的纸来形成绝缘片32，或者任何其他电绝缘材料例如纯的或填充的专门聚合物。
相对于基础元件38、40的厚度来说，绝缘片32的厚度很小(例如，20μm)。
该组37具有直角平行六面体的形状，其具有两个主表面56、58，两个纵向表面60、62以及两个侧表面64、66。
组37的纵向表面60的长度Lb等于磁极2的宽度lE。组37的侧表面64、66的长度L1等于磁极2长度LE的0.05到1倍。
然后，在机加工步骤68中，该组的主表面56以具有其半径R等于该轮毂20的半径R的圆柱形表面的方式来加工，该轮毂用于接收组37。
圆柱形表面56具有柱面轴线X-X，其垂直于基础元件组37的纵向表面60、62并且平行于基础元件组37的侧表面64、66。
在步骤70中，组37由能向其施加大型磁场的装置来磁化。
组的磁化优选在这个阶段执行，因为当磁极形成到转子上时由于转子和磁极的尺寸以及在磁化中所涉及的能量水平不可能再去磁化。
组37以通过磁化所产生的磁轴线平行于它所包含的基础元件38、40的纵向表面46、48延伸的方式来磁化。
在步骤70中，仅仅磁化组37，也就是说该组不与轮毂20或用于接受该组37的支撑件一起被磁化。
这样构成的组37形成永磁体的连续组件(没有缺陷的)，这些永磁体利用插入的绝缘片相互固定。
由于组37仅仅构成磁极2的一部分，其依照磁极宽度延伸，组37的尺寸足够小以便商业可利用的磁化装置能使其磁化。
在步骤71中，绝缘片32粘结到凹口22的底部壁34。在步骤72中，被磁化的组37的平坦主表面58粘结到绝缘片32上。组37以其纵向表面60形成于磁极2的侧表面的方式来设置。
组37的高度与凹口22、24的深度相对应使得机加工表面56的圆柱形形状与轮毂20的圆柱形形状相对应。
然后，重复步骤36到72以利用插入的绝缘片32构造和在凹口22中固定三个其他的被磁化的组74、76、78。被磁化的组37、74、76、78形成磁极2的整体。
固定在相同凹口22中的被磁化的组37、74、76和78都具有相同的极性。
然后，利用插入的绝缘片32构建具有相反极性的四个被磁化的组并且粘结在凹口24中，该凹口24与凹口22相邻，以形成一个新的磁极4。
当磁极组件形成在轮毂20上时，在步骤75中，绝缘片32粘结到转子6的组件上，该转子具有以这种方式形成的磁极。该绝缘片防止在磁极之间的短路。
最后，在步骤80中，用于保持磁极2、4的保持环79安装在其周围。
保持环由复合材料例如玻璃、碳和芳族聚酸胺纤维形成，其公知的名字为Kevlar(登记名称)。
在步骤75中，仅当该保持环由非绝缘材料(典型的为碳纤维)构成时，绝缘片32粘结到磁极组件上。
在一种变型中，凹口22和24具有1mm到2mm的小深度并且极间块插入到每个磁极之间。
在一种变型中，用粘结剂代替绝缘片32，该粘结剂填充不导电的固体颗粒，或者填充不导电的材料纤维。
插入在被磁化的组74、76、78之间的绝缘片32能由不同于固定在基础元件38、40之间的绝缘片32的材料构成。
在一种变型中，绝缘片32不粘结到转子6的组件上，相反仅粘结到每个磁极2、4上。
在一种变型中，基础元件38、40可以具有不同的高度以便在机加工步骤68中使所去掉材料量最少。
在另一变型中，基础元件具有不同的高度并且每个都具有主表面42，该主表面形成圆柱形表面的一部分使得没有必要机加工基础元件组37的主表面56。
在另一变型中，基础元件具有平行六面体形状，其具有宽度和长度等于磁极的宽度和长度的主表面，但是其高度小于磁极的高度。在该实施例中，磁极根据基础元件构成的转子的轴线堆叠组成。
有利地，围绕的绝缘片32有利于保持环79的安装。
有利地，应用该方法以构建同步电气旋转机械的任何转子，在该机械中必须减少由涡流引起的电能损耗，涡流是由定子和转子之间经过的磁通量感应产生的。
特别地，可以应用根据本发明的方法以构建其中转子直径大于100mm的马达的转子，或者大功率马达(功率大于50kW)。
有利地，很容易将基础元件38、40在他们被磁化之前相互粘结。这样，磁极的安装变得更加简单迅速。
有利地，基础元件在其整个表面上相互固定以便他们形成单个组件而在基础元件之间不包括任何空隙或裂缝。因此，以这种方式组成的磁极能更好地承受转子旋转时由马达转矩产生的机械压力。
有利地，这样形成的磁极2的外表面是完全圆柱形的。
有利地，该安装方法允许构建更便宜的转子。
更加一般地，本发明也涉及一种电动马达，其包括如图1和2所阐述的转子，其具有轮毂20，在其上根据上面描述的方法构建磁极。

Claims (10)

1.用于从基础元件(38，40)安装同步电气旋转机械(8)的转子(6)的至少一个磁极(2，4)的方法，所述转子(6)包括轮毂(20)，所述轮毂具有预定半径(R)的圆柱形外形，特征在于所述方法包括以下连续步骤：
a)通过利用插入其间的电绝缘体(32)将至少两个基础元件(38，40)相互固定而形成(36)直角平行六面体形状的基础元件组(37，74，76，78)，所述基础元件(38，40)是能够磁化的；
b)机加工(68)所述基础元件组(37，74，76，78)的主表面(56)以便形成圆柱形表面，所述圆柱形表面的半径基本上等于所述轮毂(20)的半径(R)；
c)磁化(70)所述基础元件组(37，74，76，78)；
d)将所述基础元件组(37，74，76，78)固定(72)至所述轮毂(20)，所述基础元件组(37，74，76，78)形成所述磁极的至少一部分。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述圆柱形表面具有柱面轴线(X-X)，所述轴线(X-X)垂直于所述基础元件组(37，74，76，78)的纵向表面(60，62)并且平行于所述基础元件组(37，74，76，78)的侧表面(64，66)。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述基础元件(38，40)通过粘结剂相互固定，并且所述电绝缘体(32)是电绝缘片。
4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述基础元件(38，40)通过填充有固体颗粒的粘结剂或填充有非导电材料纤维的粘结剂相互固定，所述粘结剂形成所述电绝缘体(32)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，重复步骤a)到d)以获得多个基础元件组(37，74，76，78)，所述多个基础元件组(37，74，76，78)利用插入其间的电绝缘体(32)在彼此旁边固定到所述轮毂(20)，一个基础元件组(37，74，76，78)的纵向表面(60，62)形成磁极(2，4)的侧表面。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括将电绝缘体(32)固定到所述轮毂(20)的步骤(71)，电绝缘体(32)插入在所述轮毂(20)和所述基础元件组(37，74，76，78)之间。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括将电绝缘体(32)固定到所述基础元件组(37，74，76，78)的圆柱形表面上的步骤(75)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基础元件组(37，74，76，78)包括1到20个基础元件(38，40)。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轮毂(20)包括凹口(22，24)，所述凹口的底部表面(34)是平面，所述将至少两个基础元件相互固定的固定步骤包括将所述基础元件组(37，74，76，78)固定在所述凹口的底部表面(34)上。
10.用于同步电气旋转机械(8)的转子(6)，包括轮毂(20)，其特征在于，利用权利要求1到9中任一权利要求的安装方法在轮毂(20)上构建至少一个磁极(2，4)。
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