CN102460904A - 用于将磁体附接到转子的装置以及转子 - Google Patents

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Abstract

在根据本发明的一种用于将永磁体附接到电机转子的装置中，转子(1)包括至少两个磁极(2)，并且在两个磁极(2)之间存在磁极间隙(13)。永磁体(4)可安装于磁芯(3)的表面上。磁极块(5)可安装于永磁体(4)的面向气隙(6)的侧部上。固定装置(9a-9b)在磁极块(5)的面向磁极间隙(13)的侧部(8)上用于使用锁定部分(10a-10g)将磁极块(5)附接到转子(1)，并且固定装置(9a-9b)通过铰接接头连接到磁极块(5)。

Description

用于将磁体附接到转子的装置以及转子
技术领域
本发明的目的在于根据权利要求1中的前序部分所述的一种用于将永磁体附接到转子的装置和根据权利要求13的前序部分所述的转子。
背景技术
在永磁体同步机中，使用安装于同步机的转子中的永磁体来生成磁场。永磁体装配于转子的面向气隙的表面上，或者永磁体嵌入转子的磁芯中。磁芯通常由如下铁磁性铁片组成，这些铁片组装成沿着转子的整个长度延伸的片芯。用于在尺度上设定永磁体和片芯的设计标准是电机所需激励功率。不同部件的机械结构和紧固受比如对它们施加的力和电机的尺寸这样的因素所影响。
永磁体是由硬磁材料制造的部件并且能够在磁化之后持久保持它的磁性。永磁体例如由包括铝、镍、钴和钢的AlNiCo混合物或者由陶瓷材料或者稀土金属制造。
在永磁体嵌入以特征方式由均匀片组装的转子的磁芯中时，将在永磁体的两侧上生成细颈部从而支撑磁极块。在转子按照非标准速度或者可变速度旋转时，细颈部承受由磁极和磁体生成的离心力所引起的负载，并且交变负载指向细颈部。交变负载引起疲劳，并且允许的疲劳应力明显低于允许的静态应力。此外，磁体生成的磁通中的一些磁通由于被细颈部短路的杂散磁通而丢失。
离心力也往往在磁极中引起转变。为了防止任何转变，颈部必须能够维持压紧。
一种将永磁体附接到面向气隙的转子表面的特征方法在于将永磁体粘合到转子表面并且在转子周围安装由碳纤维制造的支撑键合。该实施例的缺点在于减少在定子与转子之间的机械气隙，这可能在安装期间或者在转子旋转时引起安装问题或者损耗键合带。
发明内容
本发明的目的在于创建一种用于将磁体附接到转子的装置，以及创建一种转子，其中杂散磁通尽可能少，从而减少磁性材料的磨损，并且其中承受由磁极和磁体的离心力引起的负载的能力处于良好水平而不增加在定子与转子之间的气隙。
为了实现这一点，本发明的特征在于在权利要求的特征部分中指定的特征。本发明的一些其它优选实施例具有在从属权利要求中指定的特征。
在根据本发明的一种用于将永磁体附接到电机转子的装置中，转子包括至少两个磁极。在两个磁极之间存在磁极间隙。永磁体可安装于磁芯的表面上，并且磁极块可安装于面向气隙的永磁体侧部上。面向磁极间隙的磁极块侧部包括用于使用锁定部分将磁极块附接到转子的固定装置。固定装置通过铰接接头连接到磁极块。
在根据本发明的电机中，转子包括至少两个磁极。在两个磁极之间存在磁极间隙。永磁体安装于磁芯的表面上，并且磁极块安装于面向气隙的永磁体侧部上。面向磁极间隙的磁极块侧部包括用于使用锁定部分将磁极块附接到转子的固定装置。固定装置通过铰接接头连接到磁极块。
为了附接永磁体，本发明使用如下可拆卸磁极块，该磁极块使用单独固定装置和锁定部分来附接到转子。这样，离心力引起的负载在磁极块与固定装置之间均分。由于磁极和永磁体引起的离心负载由单独部分承受，所以可以保持它们的材料和形状与电机的电尺度设定分离。这一实施例产生用于承受由磁极和永磁体生成的离心力所引起的负载的良好能力。
面向磁极间隙的磁极块侧部包括通过铰接接头连接到磁极块的固定装置。由于铰接接头而可以实现附接到磁极块使得它在加载和预拉紧期间不在磁极块和固定装置中引起任何弯曲力矩。弯曲力矩在结构中(例如在螺栓连接或者均匀电片颈部中)引起弯曲应力、因此弱化结构。
可以使用穿过固定装置和磁极块的销在固定装置与磁极块之间形成铰接接头。
铰接接头也可以形成于固定装置的锁定部分之间。在这一情况下，通过铰接接头在两端支撑固定装置，并且固定装置仅承受张力。当固定装置仅承受单向应力(张应力或者压应力)时可以利用固定装置的完全横截面面积。此外还更容易在尺度上设定这些部分，因为它们仅需承受张应力。这还增加了结构的可靠性。
在根据本发明的实施例中，当附接永磁体时可以预拉紧承受离心力的部分，在该情况下可以最小化离心力在磁极中引起的转变。对转换的去除保证结构中的应力无波动、因此避免结构疲劳。使用固定和锁定部分来产生的磁极面与永磁体相抵的压紧在转子旋转时变均匀，因为离心力趋向于在径向方向上将永磁体推向气隙。
根据本发明的实施例不减少在转子与定子之间的气隙，因为固定和锁定部分不在面向气隙的外磁极正表面以外延伸。
根据本发明的一个实施例，在磁极块的侧部上生成固定装置可以装配于其中的缝。
根据本发明的又一实施例，磁极块由不同形状的片制成，这些片接合在一起使得单向缝形成于磁极块的侧部上。
磁极块也可以由实心铁构建。可以通过磨削在实心铁磁极块中生成用于固定装置的缝或者孔。
根据本发明的又一实施例，可以使用锁定部分来调节磁极块的朝着永磁体的径向压迫力。
根据本发明的一个实施例，磁极块的固定装置由非磁性材料制成。在这一情况下，杂散磁通明显更小，因为磁极块和转子背面不通过磁性材料接触。
根据本发明的另一实施例，可以通过对面向磁体的磁极块表面成形使得它在中部接触而不在侧部上接触来在预拉紧时利用磁极块。在这一情况下，磁极块的与永磁体的顶表面接触的下表面被成形为使得在使用固定装置来附接磁极块之前在永磁体的下表面与顶表面之间的侧部上存在间隙。轴向间隙在横向方向上在磁极块的下表面的侧部上，从而下表面的面向磁极块的磁极间隙的部分不与永磁体的顶表面接触。
在预拉紧期间，磁极块弯曲，从而失去在永磁体与磁极块之间的间隙，在该情况下在磁极块中生成弯曲应力，从而提高结构的抗疲劳性。通过对磁极块成形，也可以使磁体表面上的表面压力均匀，这提高永磁体在压力之下的耐久性。
根据本发明的又一实施例，固定装置为伸长条，该伸长条至少在一端有孔。可以通过冲压来制造条，这在连续生产中是一种精确而低成本的制造方法。使用片状材料也比螺丝或者成形的固定部分更廉价。
使用锁定部分将磁极块附接到转子。这些例如包括固定到转子的锁定元件和拉紧器(利用该拉紧器将固定部分扣紧到锁定元件上)。锁定部分例如附接到在两个磁极之间的磁极间隙。
如果转子由片组装，则在片组的末端存在锁定部分可以附接的中间片。在这一情况下，中间片承受由磁极和永磁体在转子旋转时引起的离心力。通过将锁定部分附接到中间片，也可以改变拉紧比和距离。
附图说明
下文将参照附图借助某些实施例更具体描述本发明，其中：
-图1是附接有永磁体的电机转子的部分图示；
-图2是从转子末端查看的图1中呈现的转子的部分图示；
-图3是附接有永磁体的另一电机转子的部分图示；
-图4是从转子末端查看的图3中呈现的转子的部分图示；
-图5是又一电机转子的部分图示；
-图6是又一电机转子的部分图示。
具体实施方式
图中所示电机转子是用于永磁体电动机或者永磁体发电机的转子。
图1是电机转子1的部分图示。图2是从转子1的末端查看的图1中呈现的转子1的部分图示。图1和图2呈现由电片制造的转子。转子也可以是实心转子。
转子1与定子7隔开一个气隙6。转子1包括若干磁极2。在两个磁极之间存在磁极间隙13。永磁体4由磁极2安装于磁芯3的表面上。单独磁极块5安装于永磁体4的面向气隙6的侧部上。磁极块5的面向磁极间隙13的侧部8包括用于使用锁定部分10a-10b、10g将磁极块5附接到转子的固定装置9a。
在图1和图2中，每个磁极块5附接到两个永磁体4。在具有永磁体的转子1中，在磁极2上具有大量磁表面是有用的。
磁极块5由不同形状的片11组装。不同形状的片11接合在一起使得单向缝12形成于磁极块5的面向磁极间隙13的侧部8上。使用安装于缝12中的支撑环9a来支撑磁极片5的侧部8。
固定装置、支撑环9a通过铰接枢轴连接18来附接到磁极块5。支撑环9a和磁极片11具有用于销18的孔19。通过固定装置、支撑环9a和磁极片11推动销18。销18在固定装置、支撑环9a和磁极块5之间形成接头。当扣紧磁极块5时，销18仅能在支撑环9a的方向上生成力。
使用共用磁极间隙13中的锁定部分10a-10b、10g(扣紧棒10a、楔10g和锁定元件10b)来扣紧两个相邻磁极块5的支撑环9a。使用例如位于扣紧棒10a中的螺丝来下推楔10g，在该情况下与磁极间隙13中的形式相抵楔入锁定元件10b。支撑环9a使用形式闭合的锁定元件10b来附接到磁极间隙13。孔形成于磁极间隙13的底部(锁定元件10b的肩部与该底部配合)。
转子1由片组14组装而中间片15在末端。中间片附接到转子1的轴杆，并且它的主要目的在于承受力。中间片15也向轴杆传送力矩并且保持片组14相互分离。在图1和图2中，锁定元件10b的长度为单个片组14的长度。
可以使用支撑环9a、扣紧棒10a及其螺丝、楔10g和锁定元件10b来与永磁体4相抵紧压磁极块5。可以使用锁定部分10a-10b、10g来调节磁极块5的朝着永磁体4的径向r压迫力从而在永磁体4中生成所需预拉紧。一旦转子1开始旋转，预拉紧就变均匀，因为离心力趋向于与径向r压迫力相抵将永磁体推向气隙6。
固定装置、支撑环9a以及锁定部分(即扣紧棒10a、楔10g和锁定元件10b)安装于磁极间隙13中。在这一情况下，在转子1与定子7之间的气隙无固定装置和锁定部分。
使用销18和固定装置可以将磁极块5从它的侧部扣紧使得接头被铰接。铰接接头之所以有用是因为它不在磁极块和固定装置中引起任何弯曲力矩。
在图1中所示结构中，离心力引起的负载中的主要负载指向磁芯3。
图3和图4是另一电机转子1的部分图示。在图3和图4中所示转子1中，使用磁极间隙13中的共用锁定部分10c来锁定面向两个相邻磁极块5之间的磁极间隙13的两个磁极块5中的固定装置9b。
使用安装于缝中的支撑环9b来支撑磁极块5的侧部8。支撑环9b的两端包括用于枢轴连接的孔。
支撑环9b通过枢轴连接18来附接到磁极块5。销18在支撑环9b与磁极块5之间形成接头。
支撑环9b在面向磁芯3的末端处附接到锁定部分、即销10c。销10c在支撑环9b与锁定部分16之间形成接头。通过铰接接头在两端支撑的支撑环9b(即固定装置)仅承受张力，在该情况下张应力指向支撑环。固定装置(即支撑环9b)仅承受张应力，在该情况下利用固定部分的完全横截面积。
转子1由片组14组装而中间片15在末端处。在图3和图4中图示了仅一个中间片15。磁极间隙13在中间片15中生成径向托架16。托架16在径向方向上在位于磁极间隙13中的锁定部分10c上方延伸。锁定磁极块5的位于磁极间隙13底部的槽形销10c附接到中间片15的托架16。
在图5中所示转子1中，使用共用锁定部分10d-10e来锁定面向两个相邻磁极块5之间的磁极间隙13的两个磁极块5中的固定装置9b。相邻磁极块5的固定装置9b在锁定部分10d中互锁。使用支撑元件17将锁定部分10e-10d附接到中间片15。
使用安装于缝中的支撑环9b来支撑磁极块5的侧部8。支撑环9b通过枢轴连接来附接到磁极块5和锁定部分10d。销18、10d在支撑环9b的两端处充当接头。
使用螺丝10e将锁定磁极块5的位于磁极间隙13的底部的销10d扣紧到支撑臂17。支撑臂17通过形式闭合接头来附接到中间片15。
在图6中所示转子1中，使用共用锁定部分10a、10f来锁定面向两个并排磁极块6之间的磁极间隙13的两个磁极块5中的固定装置9a。在锁定部分10f中在横向方向上彼此相抵设置相邻磁极块5的固定装置9a。
使用安装于缝中的支撑环9a来支撑磁极块5的侧部8。使用充当接头的销18将支撑环9a附接到磁极块5。
使用销18在面向磁芯3的末端将支撑环9a附接到销片10f。在销片10f中生成两个孔，每个孔用于磁极块5的侧部8中的固定装置9a的销18。
使用扣紧棒10a来扣紧支撑环9a而螺丝位于磁极块13和充当锁定元件的销片10f中。
在图3-图6中，离心力引起的负载指向中间片15。
磁极块5也可以由实心铁制成。可以通过磨削在实心铁磁极块中生成用于固定装置9a-9b的缝或者孔12。
磁极块5的固定装置9a-9b优选为非磁性。在这一情况下，杂散磁通明显更小，因为磁极面和转子背面不通过磁性材料接触。
在图中，固定装置9a-9b是如下伸长条，该伸长条在两端有用于销10c、18的孔19。
在图中，支撑环9a-9b也用作固定装置。此外，接线或者链也可以用作固定装置。
附图标记：1转子；2磁极；3磁芯；4永磁体；5磁极块；6气隙；7定子；8侧部；9a、9b支撑环；10a扣紧棒，10b锁定元件，10c、10d销，10e螺丝，10f销片，10g楔；11片；12缝；13磁极间隙；14片组；15中间片；16托架；17支撑臂；18销；19孔；r径向方向。

Claims (18)

1.一种用于将永磁体附接到电机转子(1)的装置，其中所述转子(1)包括至少两个磁极(2)，并且在两个磁极(2)之间为磁极间隙(13)，永磁体(4)可安装于磁芯(3)的表面上，并且磁极块(5)可安装于所述永磁体(4)的面向气隙(6)的侧部上，其特征在于固定装置(9a-9b)在所述磁极块(5)的面向所述磁极间隙(13)的侧部(8)上用于使用锁定部分(10a-10g)将所述磁极块(5)附接到所述转子(1)，并且所述固定装置(9a-9b)通过铰接接头连接到所述磁极块(5)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于在所述磁极块(5)的侧部(8)上生成缝(12)，其中所述固定装置(9a-9b)可装配于所述缝(12)中。
3.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于所述磁极块(5)由不同形状的片(11)组装。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述片(11)接合在一起使得平行缝(12)形成于所述磁极块(5)的侧部(8)上。
5.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于所述磁极块(5)由实心铁制成。
6.根据权利要求1至5中的任一权利要求所述的装置，其特征在于使用所述锁定部分(10a-10g)可调节所述磁极块(5)的朝着所述永磁体(4)的径向(r)压迫力。
7.根据权利要求1至6中的任一权利要求所述的装置，其特征在于所述固定装置(9a-9b)由非磁性材料制成。
8.根据权利要求1、6或者7的任一权利要求所述的装置，其特征在于所述锁定部分(10a-10g)附接到所述磁极间隙(13)。
9.根据权利要求1、6或者7的任一权利要求所述的装置，其特征在于所述锁定部分(10a-10g)附接到中间片(15)，所述中间片附接到由片组装的转子的片组(14)的末端。
10.根据权利要求1至9中的任一权利要求所述的装置，其特征在于销(18)穿过所述固定装置(9a-9b)和磁极块(5)从而形成接头。
11.根据权利要求1至10中的任一权利要求所述的装置，其特征在于所述固定装置(9a-9b)通过铰接接头连接到所述锁定部分(10a-10g)。
12.根据权利要求1至11中的任一权利要求所述的装置，其特征在于所述固定装置(9a-9b)包括伸长条，所述伸长条至少在一端处具有用于所述销(18)的孔(19)。
13.一种电机的转子(1)，其中所述转子(1)包括至少两个磁极(2)，并且磁极间隙(13)在两个磁极(2)之间，永磁体(4)安装于磁芯(3)的表面上，并且磁极块(5)安装于所述永磁体(4)的面向气隙(6)的侧部上，其特征在于固定装置(9a-9b)在所述磁极块(5)的面向所述磁极间隙(13)的侧部(8)上用于使用锁定部分(10a-10g)将所述磁极块(5)附接到所述转子(1)，并且所述固定装置(9a-9b)通过铰接接头来连接到所述磁极块(5)。
14.根据权利要求13所述的转子，其特征在于在所述磁极块(5)的侧部(8)上生成缝(12)，其中所述固定装置(9a-9b)可装配于所述缝(12)中。
15.根据权利要求13或者14所述的转子，其特征在于所述磁极块(5)由不同形状的片(11)组装。
16.根据权利要求15所述的转子，其特征在于所述片(11)接合在一起使得平行缝(12)形成于所述磁极块(5)的侧部(8)上。
17.根据权利要求13至16中的任一权利要求所述的转子，其特征在于使用所述锁定部分(10a-10g)可调节所述磁极块(5)的朝着所述永磁体(4)的径向(r)压迫力。
18.根据权利要求13或者17中的任一权利要求所述的转子，其特征在于所述锁定部分(10a-10g)附接到所述磁极间隙(13)。
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