CN102484404B - 电动装置转子及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种转子(100)，所述转子具有：多个第一叠片(110)，所述第一叠片包括位于所述多个第一叠片中的每一叠片的外围处的多个第一凸出部(120)；以及多个第二叠片(1101)，所述多个第二叠片绕着轴孔(132)、与所述多个第一叠片(110)不同地排列，所述第二叠片包括位于所述多个第二叠片中的每一叠片的外围处的多个第二凸出部(120’)，其中所述多个第一凸出部不对称和/或与所述多个第二凸出部有角度偏移，且其中所述多个第二凸出部不对称和/或与所述多个第一凸出部有角度偏移。所述转子还包括多个磁体(115)，每一磁体被插入在所述多个第一凸出部之间和/或所述多个第二凸出部之间，其中反作用力起到固定所述多个磁体的作用。

Description

电动装置转子及其制造方法

技术领域

本发明涉及永磁电机和/或永磁发电机。更具体地，本发明涉及一种包括由多个叠片保持的永磁体的转子，以与定子相互作用来产生交变磁场。

背景技术

将磁体保持在转子上可以考虑若干因素。磁体可以由相对脆性的材料(比如各种陶瓷)制成且可能结构不坚固，在运行期间离心力可能大，尤其是对于高速转子而言。而且，磁场随着转子和定子之间的径向间隔的增大而减弱，为了使该磁场最大并降低转子和定子之间的磁通量泄露，期望最小化转子和定子之间的间隔。此外，永磁电机通常在跨越大范围的温度的环境下运行，因此转子的元件的热膨胀率在该温度范围中可能明显不同。

在一些系统中，利用粘合剂或其他物质将永磁体粘到转子的表面上，接着通过高强度材料的外部胶带将所述永磁体固定在适当位置，所述高强度材料比如为玻璃纤维或碳纤维。在这样的系统中，可以使用密封物填充磁体之间的间隔。这样的方法可能导致消耗大量时间来装配转子。而且，所述胶带的厚度可以增大定子和转子之间的距离，导致磁通量泄露增强以及电机的效率降低。而且，与处于张力下的胶带和温度波动关联的膨胀率可能使得在高转速下难以将粘结保持在紧缩状态中。在不存在这样的紧缩的情况下，粘结可能脱落，由此使磁体能够移动。

在其他系统中，将磁体置于转子内部，使得该转子结构保持所述磁体。例如，Longo等(“Longo”)的第2008/0157620号美国专利公布公开了用于将磁体安装在转子中的方法，所述转子包括多个轴向通道和多个内部径向凸起。在这些轴向通道中的每一轴向通道内放置永磁体，通过所述多个内部径向凸起中的每一内部径向凸起的变形保持所述永磁体，所述内部径向凸起可以形成用以轴向地保持所述磁体的止动件。而且，松下电器有限公司(“松下”)的PCT公布WO01/06624公开了一种包括定子、转子和永磁体的同步电机。松下的永磁体端对端地对接以形成V型结构且内嵌到转子的磁体保持孔中。然而，现有技术中的内部磁体结构会损害磁路，可以降低性能和效率。而且，利用这些内部磁体设计可能导致最佳化定子和转子磁体之间的距离的复杂化以及其他问题。

在另外的其他系统中，已实现了用于保持磁体的外部系统。例如，Morel(“Morel”)的第2007/0222317号美国专利公布公开了一种包括具有多个磁体的转子的同步电机，其中相应的夹紧部件作为网状物布置在所述磁体与转子主体之间。在插入与该转子关联的每一磁体之后，必须在将一工具或冲子用在每一夹紧部件上以使所述部件的网状物弯曲，使得所述夹紧部件接触该磁体。这样的系统可以导致组装期间增加大量时间，而且正确的组装可以取决于驱动该工具的操作者的技能。而且，这样的系统可能因用以形成所述网状物的材料“弹回”而受到损害。该弹回可以导致磁体被控制不佳且可能导致转子过早损坏。

在另外的其他系统中，位于外部的磁体通过形成在磁体中槽和以锁定方式接合在这些槽中的约束部件保持。Heidrich(“Heidrich”)的第6732986号美国专利公开了这样的系统。由于期望确保约束部件和磁体槽锁定接合，这样的系统还可导致增加组装时间。而且，这样的结构可限制要实现在特定转子上的磁体的数目，由此可能导致效率降低。

日本公布JP2008-109726和JP2008-141799描述了具有含通孔的叠片铁芯和多个基本上弧状的磁体的转子，所述磁体分布在所述叠片铁芯的外圆周上。德国公布DE102005048731描述了凹式保持突出物，所述凹式保持突出物与保持部分沿着轴向延伸，使所述保持部分预应力以紧靠永磁体。

因此，需要这样的转子：组装起来相对简单且可靠、磁路具有可接受的性能、以及能够在大范围的转速和温度中保持磁体，同时还避免磁体上的过度应力。

发明内容

在一个方面中，本公开针对一种转子。所述转子包括：多个第一叠片，所述第一叠片包括位于所述多个第一叠片的每一叠片的外围处的多个第一凸出部；多个第二叠片，所述多个第二叠片绕着轴孔、与所述多个第一叠片不同地排列，所述第二叠片包括位于所述多个第二叠片中的每一叠片的外围处的多个第二凸出部，其中所述多个第一凸出部不对称和/或所述多个第一凸出部与所述多个第二凸出部有角度偏移，且其中所述多个第二凸出部不对称和/或所述多个第二凸出部与所述多个第一凸出部有角度偏移。所述转子还包括多个磁体，每一磁体被插入所述多个第一凸出部之间和/或所述多个第二凸出部之间，其中反作用力起到固定所述多个磁体的作用，所述反作用力由以下引起：

-所述多个第一凸出部和/或所述多个第二凸出部的变形，所述变形是基于所述多个第一凸出部和所述多个第二凸出部的不对称实现的，和/或

-所述多个第一凸出部相对于所述多个第二凸出部的角度偏移。

值得注意的是，本发明的系统能够简化构造技术、提高效率并改善磁体保持。本公开能够通过不对称凸出部和/或有角度偏移的凸出部以及与上述凸出部有关的反作用力来实现磁体保持，由此引起上述以及其他优势。

在另一方面中，本公开针对一种转子，其中沿着转子的旋转轴观察，磁体截面包括有角度的侧面。这样的有角度的侧面可以抵靠所述凸出部。所述有角度的侧面还可以具有圆边或其他适当形状的边缘。

在另一方面中，本公开针对一种转子，其中沿着所述径向轴线测量到，所述磁体在远离所述叠片的方向上延伸并超出所述第一凸出部和所述第二凸出部。这可以有助于降低转子和定子之间的间隙的厚度。

在又一方面中，本公开针对一种转子，其中所述反作用力是通过将带键轴插入到所述多个第一叠片和所述多个第二叠片的键槽中引起的，且其中所述多个第一叠片最初与所述多个第二叠片有角度偏移。所述多个第一叠片可以包括键孔，所述键孔最初与所述多个第二叠片的键孔偏移。

在再一方面中，本公开针对一种转子，其中所述多个第一叠片和所述第二叠片还各包括容纳插入件的工具出入孔，其中所述反作用力是由所述多个第一叠片和所述多个第二叠片中的至少一个叠片因在所述工具出入孔中容纳插入件而相对旋转引起的。在插入工具之前，各个工具出入孔可以偏移。

在另一方面中，本公开针对一种用于制造转子的方法。所述方法包括：提供多个第一叠片，所述第一叠片包括位于所述多个第一叠片的每一叠片的外围处的多个第一不对称凸出部；提供多个第二叠片，所述第二叠片包括位于所述多个第二叠片的每一叠片的外围处的多个第二不对称凸出部，所述多个第二叠片绕着轴孔、与所述多个第一叠片不同地排列；以及对齐所述多个第一叠片和所述多个第二叠片。该方法还包括将多个磁体中的每一磁体插入在所述多个第一不对称凸出部之间和/或所述多个第二不对称凸出部之间，其中所述插入导致所述多个第一不对称凸出部和所述多个第二不对称凸出部变形，该变形产生用来固定磁体的反作用力。

在再一方面中，本公开针对一种用于制造转子的方法，所述方法还包括在基本上同时的操作中插入多个磁体。

在又一方面中，本公开针对用于制造转子的另一方法。所述方法包括：提供多个第一叠片，所述多个第一叠片各包括第一键槽和/或工具出入孔以及多个第一凸出部，所述多个第一凸出部位于所述多个第一叠片的每一叠片的外围处；提供多个第二叠片，所述第二叠片包括第二键槽和/或第二工具出入孔以及多个第二凸出部，所述多个第二凸出部位于所述多个第二叠片的外围处，其中所述第一键槽最初与所述第二键槽有角度偏移，和/或所述第一工具出入孔最初与所述第二工具出入孔有角度偏移；以及将多个磁体中的每一磁体插入到在所述多个第一凸出部之间和/或所述多个第二凸出部之间。所述方法还包括将键插入到所述第一键槽和所述第二键槽中，和/或将插入件插入到所述第一工具出入孔和所述第二工具出入孔中，其中所述插入引起所述多个第一叠片和所述多个第二叠片中的至少一个叠片绕着旋转轴旋转偏转，其中所述旋转偏转引起通过所述多个第一凸出部和所述多个第二凸出部的至少一个凸出部施加到磁体上的反作用力以将所述磁体固定在所述叠片上。

在另一方面中，本公开针对用于制造转子的方法，其中所述插入包括将工具的锥形端部与所述第一工具出入孔和所述第二工具出入孔对齐。

在再一方面中，本公开针对用于制造转子的方法，所述方法还包括以下步骤：在将工具插入到所述多个第一叠片和所述多个第二叠片中的工具出入孔后，安装紧固件并使其与该工具可操作的连接。

在又一方面中，本公开针对用于制造转子的方法，其中所述键是带键轴的部分。

在另一方面中，本公开针对用于制造转子的方法，其中所述工具是拉杆的部分。

在再一方面中，本公开针对用于制造转子的方法，其中所述插入件设置成容纳紧固件。

在又一方面中，本公开针对用于旋转电机的转子。所述转子可以包括：叠片铁芯、永磁体、至少一个插入件，所述叠片根据转子的纵轴层叠且限定通道，永磁体接合在通道中，每一永磁体在相应的槽中与叠片的相对边缘接触，所述叠片分别属于铁芯的两种多个叠片，所述至少一个插入件穿过叠片且与所述叠片合作以在所述边缘之间的磁体上产生力，所述叠片设置成使得所述插入件的插入导致多个一种叠片相对于多个第二叠片发生了相对移动并施加力。

因为这些方面的一个或多个方面，可能基于叠片施加的力(例如，锁紧)而将所述永磁体保持在转子的通道内的适当位置中，不需利用其它的连接、粘合和/或箍紧装置。

符合本公开的实施方式可以实现制造特定的转子，而不需要用于使转子的部分变形的特定工具或其它可能增加复杂度的装置的帮助。

在另一方面中，本公开针对一种转子，其中每一叠片包括用于容纳转子的轴的孔和用于插入插入件的工具出入孔。

在再一方面中，本公开针对一种转子，其中每一叠片包括若干工具出入孔，每个工具出入孔用于插入各自的插入件且绕着转子的纵轴单独地分布或均匀地成组分布。

这样的结构可以实现改进由多个第一叠片相对于另一种叠片之间的相对的角度移动和/或偏转而产生的力的分布，且还可以降低每一插入件上的应力。

在又一方面中，本公开针对一种转子，其中工具出入孔位于每一叠片中且距转子的纵轴的距离小于通道的底面与转子的纵轴隔开的距离。

在另一方面中，本公开针对一种转子，其中所述插入件由叠片铁芯的压紧杆组成并包括螺纹端部。

在另一方面中，本公开针对一种转子，其中设置所述工具出入孔，使得在插入插入件之前，经过多个第一叠片中的第一工具出入孔的中心的半径和经过相邻通道的中点的半径限定第一角度，且其中经过多个第二叠片中的每一个第二工具出入孔的中心的半径和经过相邻通道的中点的半径限定与第一角度不同的第二角度。

从角度上讲，以上提到的相邻通道例如是在径向上朝向工具出入孔的通道或最靠近工具出入孔的通道。

在将插入件插入到所述多个第一叠片和所述多个第二叠片中的工具出入孔之前，所述第一叠片中的工具出入孔和所述第二叠片中的工具出入孔可以相对于同一方向有角度偏移。

插入所述插入件导致所述多个第一叠片中的工具出入孔和所述多个第二叠片中的工具出入孔对齐并在与所述多个第一叠片关联的边缘和与所述多个第二叠片关联的边缘之间的通道中的磁体上产生锁紧扭力。

在另一方面中，本公开针对一种转子，其中将所述磁体排列成磁体的顶面和相关通道朝着与电机关联的定子延伸。

在再一方面中，本公开针对一种转子，其中每一通道包括具有凸形的底部。换言之，由每一叠片的外围边缘形成的所述通道的底部部分相对于以下可以包括在相邻凸出部的底部之间的具有凸形(即，曲率半径不同)的弧形：相对于每一叠片的平均半径或最大半径的点(除凸出部外)外接的圆周。

在另一方面中，本公开针对一种转子，其中每一叠片包括通道，通道的侧边缘由具有侧面的凸出部限定且与叠片关联。

在另一方面中，本公开针对一种转子，其中每一凸出部包括底部和两个延伸部，该底部径向延伸并包括所述侧面，所述两个延伸部朝向相反的方向且部分地接触所述永磁体。

每一通道可以包括与叠片关联的凸面。可以配置叠片的至少两个连贯的凸出部，使得通道的由该通道的两个侧边缘之间的距离限定的宽度略宽于待接合在通道中的永磁体的宽度，该磁体宽度是在永磁体的相对面之间测量的。因此，可以在将插入件插入到工具出入孔之前，将磁体放置在通道中，使得在磁体的边缘和凸出部的侧边缘之间存在间隙。这些间隙例如等于或大于大约0.2mm。

可以配置第一角度和第二角度之间的差值使得当插入件被插入到工具出入孔中时，所述间隙可以由所述多个第一叠片和所述多个第二叠片相对于彼此的角度偏移或偏转来消除。在一些实施方式中，可以通过与叠片和/或插入件关联的弹性来部分地或完全地补偿间隙的消除。在另一方面中，本公开针对转子，该转子具有包括多个叠片的铁芯，所述多个叠片是在第一叠片和第二叠片之间交替地排列而成，第二叠片与第一叠片不同。

通过包括来自多个第一叠片和多个第二叠片的交替叠片，可以就与所述叠片关联的各个凸出部获得锁紧每一磁体的力的均化。所述多个第一叠片和所述第二叠片可以分成具有两个、三个或更多叠片的组，分别属于这两种多个叠片的叠片组可以沿着转子的纵轴交替。

在另一方面中，本公开针对一种用于制造与旋转电机关联的转子的方法。该转子可以包括沿着转子的纵轴层叠且可以限定通道的叠片铁芯，叠片铁芯还包括多个第一叠片和多个第二叠片，所述多个第一叠片包括第一工具出入孔，所述第一工具出入孔与和所述多个第二叠片关联的第二工具出入孔有偏移。所述方法可以包括：

-将磁体接合在所述通道中，以及

-将至少一个插入件插入到工具出入孔中，插入件的插入伴随着所述多个第一叠片相对于所述多个第二叠片有相对旋转，所述相对旋转趋向于将所述工具出入孔对齐并在与所述多个第一叠片和所述多个第二叠片关联的边缘之间的通道中的磁体上产生锁紧扭力。

在另一方面中，本公开针对一种方法，其中插入件由叠片的铁芯的压紧杆形成，所述压紧杆包括螺纹部分。

存在这样的螺纹可以使一个或多个紧固件(例如，螺栓)能够穿过工具出入孔，以及使得能够基于所述紧固件的锁紧沿着纵轴压紧所述叠片。

符合本公开的转子可以用在例如具有外部转子的旋转式电机上，或者选择性地，用在具有内部转子的电机上。该电机可以是发动机或发电机，例如多相电机，尤其是三相电机。

所述插入件可以沿着转子的纵轴延伸，且每一插入件例如可以与转子的纵轴平行地被引入。

一旦插入件用来对齐所述工具出入孔，所述插入件可以保持与叠片的铁芯互相依赖，或者由另一插入件替代，该新插入件的插入可能基本上与移除旧插入件的开始同时进行。

附图说明

图1是符合根据本公开的实施方式的示例性电机转子的图示；

图2A是符合本公开的实施方式的示例性第一叠片的图示；

图2B是示例性第二叠片，该第二叠片可以是图2A中示出的示例性叠片的镜像；

图2C是符合本公开的实施方式的凸出部的图示；

图2D是符合本公开的实施方式的可选择凸出部的图示；

图3是符合本公开的实施方式的示例性磁体的截面图；

图4是示出用于制造符合本公开的示例性转子的示例方法的流程图；

图5A是符合本发明的实施方式的示例性第一叠片和第二叠片的组件的图示；

图5B是图5A中示出的截面图的一部分的放大透视图；

图6是不对称凸出部结构和插入的磁体的替代组件的放大图；

图7是根据本公开的一些实施方式的另一示例性转子的示意图和截面图；

图8示出了与图7中示出的转子的实施方式关联的示例性叠片；

图9示出了与图7中示出的转子的实施方式关联的且与图8的图示不同的另一示例性叠片；以及

图10示出了图7的转子插入示例性插入件之后的图示。

具体实施方式

图1是符合本公开的实施方式的示例性电动装置转子100的图示。在整个说明书中，将用轴线系统来描述各个实施方式。这些轴线在图1中示为径向轴线R、轴向轴线X和切向轴线T。

转子100可以设置成用在例如电动机、发电机或其他装置中且包括定子(未示出)、轴(未示出)、外壳(未示出)和用于执行各种操作(例如，执行工作、产生电流等)的其他元件。在一些实施方式中，这样的电机可以配置成在大约0千瓦与100千瓦(kW)之间运行，而在一些实施方式中，可以按照需要在较高的功率下运行。这样的电机还可包括多相装置，例如三相装置。因此，转子100可以包括一个或多个叠片110、磁体115和键槽125以及其他元件。每一叠片110可以包括凸出部120、孔130、第一面135和第二面140(图1中未示出)、轴孔132、通道16和键孔123(结合图1中的键槽125示出)。此外，每一叠片110可以包括多个工具出入孔165和165’(图1中未示出)。

图2A是示例性第一叠片110的图示，该图示示出了示例性叠片110的第一面135，而图2B是示例性第二叠片110’，在一些实施方式中，示例性第二叠片110’可以是图2A的示例性叠片110的镜像且具有第二面140。叠片110和叠片110’可以由任何适当材料(例如，比如钢、铁等的磁体材料)制成且可以被冲压、加工和/或切割成任何期望的尺寸和形状。叠片110和叠片110’的定尺寸、设计和制造可以考虑各种因素，比如强度、重量、磁通量、产生涡流、冷却和电机尺寸以及其他因素。在一些实施方式中，与叠片110和110’关联的形状可以基本上是半径为l的圆形和/或可以包括圆形的变型以包括凸出部120、键槽和外部形态以及其他结构。根据一些实施方式，半径l可以表示叠片110和110’平均半径或最大半径，每一通道16的底面的曲率半径与半径l不同(例如，导致凸形底面)。在一些实施方式中，叠片110和110’可以包括由一工具打孔形成的“零散”叠片结构或模块化的叠片结构，所述“零散”叠片结构或模块化的式叠片结构设置成基于各种制造技术(例如，单件技术、芯棒缠绕技术等)固着在一起。

叠片110和110’可以包括第一面135和第二面140(如图2B中所示)。第一面135和第二面140可以互为镜像，换言之，一面可以是另一面的反面。要注意，在一些实施方式中，可以装配多个叠片组来引起不对称，例如孔130，其中，至少引起多个第一叠片110和多个第二叠片110’不对称。在一些实施方式中，多个第二叠片110’可以与多个第一叠片110不同地排列，这将在下文更详细地描述。例如，当交替组装时，多个第一叠片110和多个第二叠片110’可以不充分重叠。

在一些实施方式中，叠片110和叠片110’可以被对齐并交替地组装固定在一起以形成转子100的铁芯101。值得注意的是，交替可以以一个或多个叠片110和110’的组的形式出现。例如，叠片110和叠片110’可以每隔一个地交替、每两个、每三个、每四个或每更多个叠片地成组并交替和/或以上述任一组合地交替。将就图4到图6更详细地描述将叠片110和110’组装以形成铁芯101。

凸出部120和120’基本上沿着径向轴线R从叠片110和110’的外围表面延伸。可以定凸出部120的形状，使得在叠片110的外围处沿着切向轴线T测量的凸出部120的宽度w可以小于在径向轴线R上的另一点处(例如，凸出部120的顶部)沿着切向轴线T测量的凸出部120的宽度w’。换言之，单独的凸出部120可以呈现为不对称，但如图2C中所示，当与包括凸出部120’的另一叠置的叠片110’观察时，凸出部120和120’关于轴S明显对称。在符合本公开的一些实施方式中，形状可以呈现为略有角度的“P形”凸出部或略有反角度的“P形”凸出部。本领域的专业技术人员应当意识到，术语“P形”或略反向“P形”不用来局限于准确的P形，使用这样的描述是主观的且仅作为示例。例如，本领域的专业技术人员还可认为该形状呈小写字母“i”或其他类似形状。可选择地，如图2D中所示，凸出部120可以关于轴S对称，例如为“T”、心形或其他形状的结构。在一些实施方式中，最终的形状可以包括靠近或处于凸出部120的顶部的凹槽或其他类似外形。

在一些实施方式中，考虑到例如平衡、磁体数目和载重考虑，多个凸出部可以绕叠片的外围间隔分布，且可以由与叠片110和110’的材料相同的材料制成。选择性地，凸出部120和/或120’的材料可以与叠片110和110’的材料不同(例如，通过用激光照射而改变)。叠片四周的凸出部的数目可以取决于比如以下的因素：转子100的尺寸和磁体115的期望数目和尺寸以及其他因素。例如，在期望绕着叠片转子100的外围放置6个磁体115的情况下，绕着叠片110的外围可以有12个凸出部120。选择性地，在这样的示例中，绕着第一叠片110的外围可以有6个凸出部120，绕着第二叠片110’的外围可以有6个凸出部120’。而且，凸出部120和凸出部120’的方向可以绕着叠片的外围交替，使得每一凸出部与前一凸出部的方向相反，如图2中所示。换言之，在凸出部的形状为“P形”的情况下，在叠片的外围上，每一“P形”之后接着是反向的“P形”，如图2A和图2B所示。

轴孔132设置成容纳轴(未示出)或基本上沿着轴向轴线X排列的其他部件，尤其是在组装多个第一叠片110和/或多个第二叠片110’之后。所述轴设置成插入到轴孔132中且可以包括键或所需的其他类似装置。轴孔132被定尺寸和形状以有效地与所述轴(未示出)连接，例如所述轴孔的内半径r基本上等于所述轴(未示出)的外径。在一些实施方式中，该轴(未示出)可以作为与转子100关联的电动装置的输出轴和/或输入轴。而且，在一些实施方式中，这样的轴的形状可以基本上为圆柱形且可以包括完成与电动装置关联的任务的各种外形。例如，轴(未示出)可以包括各种花键、键、螺纹或用于与电动装置系统的组件接合和/或连接的其他适当外形。基于所需设计，这样的接合和连接可以包括可操作连接、机械相互作用和/或任何其他类型的相互作用。例如，其他的实施方式可以包括与轴(未示出)和轴孔132关联的、对该预定设计起作用的各种形状和外形。所有这样的变型用来包括在本发明的范围内。

在组装好多个第一叠片110和/或多个第二叠片110’时，键槽125可以由键孔123和/或键孔123’形成。键孔123和123’且因此键槽125可以设置成：当将轴插入到轴孔132中时，该键槽125允许穿过和/或可操作性的连接轴(未示出)键或其他外形。例如，在轴包括键外形的情况下，这样的键可以设置成与每一叠片110中的键孔123和每一键槽110’中的键孔123’形成的键槽125接合。值得注意的是，叠片110和叠片110’可以包括一个或多个键孔123和123’，引起在组装好的转子中形成有一个或多个键槽125。这样的结构可以允许放置花键轴或者类似轴。

在一些实施方式中，在组装时，每一叠片110和110’中的键孔123和123’可以在角度上偏移和/或不偏移设置成完成各种任务。例如，可以配置键孔123和123’，使得一旦多个叠片110和110’被组装并且将一个或多个磁体插入在凸出部120和凸出部120’之间时，力通过键槽125施加在轴(未示出)的键上。选择性地，将键插入穿过键槽125引起叠片110和110’旋转偏转。例如，与轴(未示出)关联的键可以包括锥形键且设置成在偏置的键孔123之间穿过。当键的锥形部分因每一键孔123的角度偏移而穿过时，相关的叠片发生相应旋转，引起力通过凸出部120和/或120’施加给磁体115。将就图4到图6在下文更详细地讨论这样的外形的其他讨论。

孔130可以包括穿过叠片打孔而成的或穿过叠片形成的各种形状和结构的孔。例如，设计思想可以基于例如载重、平衡、凸出部120的位置和叠片110和110’的特定冷却系数来确定叠片110和110’的特定重量、强度。在这样的设计中，可以根据该设计来组装并排列孔130，使得基本上满足所需指标。在一些实施方式中，这样的外形穿孔可以为叠片110和110’产生中心辐射型结构。

孔130还可设置成用来平衡或支撑例如凸出部、键孔和/或其他所需元件。而且，所有的孔130可以是单一的尺寸和形状或者选择性地可以配置成不同的形状和尺寸。例如，单一尺寸孔130可以设置在叠片110和110’上的所需位置中。在其他实施方式中，孔130可以设置得靠近或相邻于每一磁体115。值得注意的是，孔130可以是满足各种设计和/或其他参数所需的任何尺寸和形状。本领域的一般技术人员将意识到，大量其他的设计因素可以与孔130的位置、尺寸、形状等有关。所有这样的因素和所产生的孔130意欲落入本说明书的范围内。

工具出入孔165和165’(图6中所示)可以设置在每一叠片110和110’中，且可以表现出例如圆形截面。工具出入孔165和165’还可表现出其他的截面，比如，举例而言，多边形或卵形。所有这样的截面意欲落在本公开的范围内。例如，多个第一叠片110可以包括圆形截面的多个第一工具出入孔165，所述多个第一工具出入孔165可以绕着轴向轴线X均匀地分布在叠片的特定半径(D)处。半径D可以大于半径r，但小于从轴向轴线X测量的距离l。多个第二叠片110’可以包括圆形截面且与所述多个第一工具出入孔165有角度偏移的多个第二工具出入孔165’，所述多个第二工具出入孔165’同样位于叠片的特定半径(D)处。例如，第一叠片110可以包括以120度的间隔绕第一叠片110分布的三个工具出入孔165。多个第二叠片110’可以包括也以120度的间隔绕多个第二叠片110’分布的三个工具出入孔165’。当组装多个第一叠片110和多个第二叠片110’时，工具出入孔165和工具出入孔165’可以发生明显的角度偏移。换言之，如图8和图9所示，可以在多个第一叠片110上、在经过工具出入孔165的中心和纵轴的线与经过沿着由凸出部120形成且在凸出部120之间的通道16的中点M的线之间测得角度α。可以在多个第二叠片110’上、在经过工具出入孔165’的中心的半径与经过沿着由凸出部120’形成的通道16’的中点M的半径之间测得角度β。在一些实施方式中，在角度α与角度β之间将存在不同，且角度α与角度β之间的关系可以表示为例如0.8＜|α-β|＜1.2。

插入件121(如图10中所示的那样插入)配置成插入在工具出入孔165中，该插入件121可以包括杆、螺柱、弹簧销、铆钉和/或其他类似结构，插入件121具有与工具出入孔165和165’的内直径(ID)和/或截面基本上类似的外直径(OD)和/或截面。例如，在工具出入孔165和165’被实现为圆形截面的情况下，插入件121可以呈现为类似的截面。在一些实施方式中，这样的插入件121可以包括锥形端部以有助于插入到工具出入孔165和165’中并且可以基于设计思想来用所需的化合物润滑。

在一些实施方式中，将这样的插入件121插入到工具出入孔165和165’中引起多个第一叠片110和多个第二叠片110’旋转偏转。这将就图4和图6到图10更详细地予以描述。在一些实施方式中，插入之后，一个或多个插入件121可以保持在铁芯内并用来固定所述叠片(例如，通过刻有螺纹的或其他适合的紧固型工具)。选择性地，在一些实施方式中，将一个或多个插入件121插入之后，可以将叠片胶合或粘合，且一旦在期望条件下，可以移除一个或多个插入件121。在转动惯量表现出特定的设计思想的情况下，这样的实施方式是有用的。

图3是符合本公开的实施方式的示例性磁体115。如图3所示，磁体115包括产生磁场的任何材料或物体，且可以被设置并被成形以和与叠片110和/或110’关联的形状匹配。而且，磁体115沿着径向轴线R和切向轴线T的截面可以具有有角度的面，使得磁体115的底部的沿着切向轴线T的第一宽度153大于磁体115的顶部的沿着切向轴线T的第二宽度155。而且，如图3所示，磁体115的顶部和底部可以弯曲以适合转子100的各种几何形状。具体地，磁体115的几何形状可以基于大量因素设计，所述因素比如为齿槽、转矩波动和其他需要的考虑。在一些实施方式中，基于特定的设计思想，磁体15可以呈现为平坦的底部。本领域的一般技术人员将意识到，可以实现磁体115的各种其他尺寸、形状和结构，而不脱离本公开的范围。而且，本公开不用来对转子100所实现的磁体115的数目进行限制。例如，转子可以包括四个、六个、八个、十个、十二个、十四个、十六个或更多磁体115。因此，本文的描述仅用作示例。

还可设置磁体115，使得在将磁体115插入到凸出部120和凸出部120’之间时，沿着径向轴线R测量的距离(即高度)导致磁体115沿着径向轴线R朝着远离转子100的方向延伸过凸出部120和/或120’。换言之，磁体115的高度可以使得一旦插入到组装好的转子铁芯101上时，磁体115的顶部凸出在与叠片关联的凸出部外。这可以导致改善转矩波动和提高扭矩效率以及其他。

可以调整磁体115的磁场，使得在转子100周围存在交变场。例如，可以排列第一磁体115，使得磁体的顶部是N极，底部是S极。相邻于第一磁体115定位的第二磁体115’可以被排列成S极在顶部和N极在底部。本领域的一般技术人员将意识到，其他这样的结构是可能的，而不脱离本公开的范围。

与转子100关联的定子(未示出)可以是任何适当形状且可以包括多个绕组。例如，定子可以是集中绕组、分布绕组等。定子(未示出)可以设置成结合转子100在外部或内部操作或者可以设置成轴式操作(例如，转子轴向移动)。取决于例如绕组技术和其他因素，与定子(未示出)有关的齿可以进一步设置成可以包括极靴或可以不包括极靴。

重要的是要注意，叠片110和110’、凸出部120和120’以及磁体115和115’还可配置为用作外部转子。换言之，定子可以位于转子100内且转子100可以绕着定子旋转。而且，转子100可以包括比所描述元件更多或更少的元件。例如，材料带或条(例如，玻璃纤维带等)可以绕着磁体缠绕以满足特定的设计考虑(例如，安全)。然而，本公开的系统和方法不特定地实现这样的元件，不意欲排除这样的结构。

本公开的系统和方法可以能够制造设置成允许提高效率且降低组装时间以及其他的电机转子100。图4是示出用于制造符合本公开的示例性电机转子100的示例性方法的流程图600。在这样的方法中，可以准备并提供一个或多个叠片，例如通过冲压、加工或任何其他适当的工艺(步骤605)。例如，叠片110和叠片110’可以冲压成预定的尺寸、形状和结构，突出部120和120’被装配成所需的形状(例如，对称或不对称)，孔130被设置成满足所需的设计要素。一个或多个叠片110和110’还可按照需要被加工和/或清洁。

装配(例如，打孔、加工等)可以包括专注于孔130、键孔和工具出入孔(如果有的话)以及其他部件的定位和成形。因为叠片110和110’可以用来交替地组装，在键孔123和/或孔130不对称(例如，用于平衡、载重处理、冷却、凸出支撑等)的情况下，第一组叠片110可以以第一结构装配，之后是装配冲压成具有不同的(例如，镜像)的不对称孔130、键孔123和/或工具出入孔165的第二组叠片110’。值得注意的是，交替可以以一个或多个叠片110和110’的组的形式发生。重要的是要注意到，在任意和所有实施方式中，在叠片110的组之间和叠片110’的组之间，凸出部120和/或120’的装配可以保持相同或者不同。

准备好一个或多个叠片之后，或者在一些实施方式中准备好第一组叠片110和第二组叠片110’后，可以按照本公开将所述叠片定位(步骤610)。定位可以包括使每一叠片110的面与另一叠片110’的面接合。例如，第一叠片110的第一面135可以定位成接触第二叠片110’的第一面135’。接着，第三叠片(未示出)的第二面140可以定位成接触第一叠片110或第二叠片110’的第二面140。本领域的一般技术人员将意识到，可以继续这样的定位，直到剩余的叠片110和/或110’以第一面135接合第一面135’以及第二面140接合第二面140’的方位定位和组装，由此产生镜像类型的定位。

在其他实施方式中，可以不发生这样的定位，并可以相应地组装叠片110和/或叠片110’。例如，在交替结构中，来自多个第一叠片110的叠片可以相邻于来自多个第二叠片110’的叠片放置。而且，接着来自多个第一叠片110的另一叠片110可以相邻于所述的来自多个第二叠片的叠片110’的另一面放置，以此类推。这样的交替还可以以一个或多个叠片(例如，多至磁体115的长度的两个、三个、四个…n个组合的叠片)的组的形式实现。

在定位之后和/或定位期间，可以按照需要对齐所述叠片(步骤615)。例如，在已制造不对称的凸出部120和120’的情况下，对齐叠片110和/或叠片110’可以包括旋转每一叠片，使得当垂直于径向轴线R观察转子100时，在多个第一凸出部120和多个第二凸出部120’之间存在明显对称。当组装好第一叠片110和第二叠片110’后，这样的明显对称可以在图5A中看到。如图所示，当垂直于径向轴线R观察时，第一叠片110的多个第一凸出部120呈现为与第二叠片110’的多个第二凸出部120’对称。图5B中进一步地突出了该效果，图5B示出了被定位并对齐以形成转子铁芯101的多个叠片110。如图5B中所示，可以定位并对齐每一叠片110，使得结果是沿着轴S关于前一叠片和/或下一叠片(图2C中示出)明显对称。返回图5A，明显的是，可以沿着转子100的外围在多个第一不对称凸出部和多个第二不对称凸出部之间产生用于插入磁体115的多个通道16。根据需要，这样的通道可以基于叠片的直径可以包括凸形。选择性地，可以使用其他形式，例如，该表面可以是平坦的。

每一叠片的孔130可以基本上对齐以形成转子100的特征，键孔123基本上对齐以形成键槽125。

在一些实施方式中，具体地在实现对称凸出部120的情况下，可以通过考虑键孔123和123’和/或工具出入孔165和165’的角度偏移来进行排列。例如，在这样的实施方式中，可以组装多个第一叠片110和多个第二叠片110’，使得凸出部120基本上对齐。然而，与多个第一叠片110关联的键孔123和与多个叠片第二110’关联的键孔123’可以在角度上偏移。因此，在对齐凸出部120时，操作员可以将键孔125和/或工具出入孔165的偏移与所需偏移进行核对。

在一些实施方式中，可以通过定位、对齐和组装多个叠片来形成叠片的“堆叠”或“层叠”。这样的“堆叠”或“层叠”形成转子100的铁芯101，铁芯101可以包括一个或多个通道16以插入磁体115。在这样的实施方式中，在完成所有叠片110和/或叠片110’的定位和对齐步骤时或者在已定位磁体115后，可以以一个接一个为基础将与铁芯101关联的叠片110和/或叠片110’作为整体粘一起(步骤625)。在一些实施方式中，在插入件用来被压入到工具出入孔165和165’中的情况下，这样的插入件可以包括螺纹或用来固定紧固件的其他适当部件。例如，插入件121上的螺纹可以允许将螺母拧在该螺纹上并紧固该螺母，由此使多个第一叠片110和多个第二叠片110’基本上接合在所述铁芯101中。本领域的一般技术人员将意识到，可以使用其他的固定部件，而不脱离本发明的范围(例如，压缩配合件)。而且，可以或者可以不期望使用任何紧固方法，例如，基于磁体115上的反作用力，所述叠片可以具有保持在适当位置中的能力。

在将叠片彼此粘合之后，可以将磁体115插入到多个第一凸出部120之一和多个第二凸出部120’之一之间(例如，在通道16内)(步骤630)。例如，通道形成于多个第一叠片的每一叠片110的两个相邻凸出部120之间和/或通道形成于多个第二叠片的每一叠片110’的两个相邻凸出部120’之间。在一些实施方式中，一次可以对一个磁体执行这样的操作，或者选择性地，所有磁体可以在基本上同时的操作中插入(例如，通过压力机)。该插入导致与正被磁体115插入的特定通道16关联的凸出部120的挠曲和/或变形。例如，挠曲和/或变形可以因磁体和凸出部的边缘之间的负间隙而形成。该挠曲和/或变形产生相关的反作用力，该反作用力起到将磁体115固定在通道16内的作用。例如，当实现不对称凸出部时，因凸出部不对称而能够使多个第一凸出部120和多个第二凸出部120’变形。换言之，在邻近每一不对称凸出部处有间隙，允许变形而不影响周围结构(例如，磁体115、其他凸出部120等)。

可选择地，可以在贴合步骤625之前将磁体115插入到通道16中。例如，在键孔123的方位用于通过键槽125将力施加到轴(未示出)上的情况下，尤其期望如此。在这样的实施方式中，插入与轴(未示出)关联的键(未示出)引起叠片110、键孔123和键槽125以及其他部件旋转偏转，引起绕着轴向轴线X的反作用力。这样的力起到控制磁体115(例如，通过凸出部)的作用且还起到将一个或多个键槽125固定到所插入的轴的作用。例如，与轴(未示出)关联的键(未示出)可以包括锥形部或适当的部分以通过偏移键孔123和123’来发起移动。在这样的示例中，施加到轴(未示出)上的力导致键(未示出)通过对键孔123和123’的偏移的作用来迫使叠片110偏转。该偏转导致反作用力通过凸出部120施加到磁体115上。类似地，通过键槽125作用在轴(未示出)和键(未示出)上的反作用力还有助于将轴和键保持在轴孔132内。本领域的一般技术人员将意识到，在这样的实施方式中，多个第一叠片110上的突出部120还可以自多个第二叠片110’上的凸出部120’偏移或者可以基于与键孔123和123’关联的偏移对齐。此外，凸出部120和120’可以是对称的、不对称的和/或任何适当形状。本领域的一般技术人员将意识到，这是另一示例性描述且不用来是限制性的。

值得注意的是，磁体115可以一个接一个地插入到通道16中，或者选择性地，与转子100关联的所有磁体115可以在一个基本上同步的操作中插入(例如，利用压力机或其他适当工具)。

类似地，在其他实施方式中，可以提供其他的偏移键槽(例如，用于花键轴)或工具出入孔165。工具出入孔165和165’可以配置成接收插入件(例如，压缩杆、螺纹杆等)，如图10中所示地那样插入，且当插入这样的插入件时，绕着叠片110的轴向轴线X产生旋转偏转。在这样的实施方式中，由旋转偏转产生的力可以引起凸出部作用于每一磁体115，由此有助于约束磁体115。

图6到图10突出了利用示例性工具出入孔165和165’的实施方式，所述示例性工具出入孔165和165’配置成接收插入件121以引起一个或多个叠片110和/或110’旋转偏转。在这样的实施方式中，可以按照上述步骤来组装转子100。在将磁体115插入到通道16(步骤625)之后，磁体115在通道16内可以相对于凸出部120和120’有横向间隙。接着，可以将一个或多个插入件121插入到工具出入孔165和165’内。例如，插入件121可以配置成包括刀具类型端部(例如，锥形端部或其他适合的端部)以穿过与多个第一叠片110和多个第二叠片110’关联的在角度上偏移的工具出入孔165中。在这样的实施方式中，插入件121的锥形端部可以与工具出入孔165和165’对齐并被强制穿过与插入件121关联的所有叠片110和110’中。当将这样的插入件插入到工具插入孔165内时，叠片110和/或110’将绕着与转子100关联的旋转轴成角度地偏转，使得凸出部120和磁体115之间以及凸出部120’与磁体115之间的间隙可以消除。如上所述，这可以导致凸出部120和120’偏转和/或变形。接着，这样的偏转和/或变形可以导致反作用力通过凸出部120和120’(例如通过凸出部120和120’的边缘、侧面或主体)施加到磁体115上。本领域的专业技术人员将理解，在这样的实施方式中，多个第一叠片110上的凸出部120还可自多个第二叠片110’上的凸出部120’偏移或者可以基于与工具出入孔165和165’关联的偏移而对齐。此外，凸出部120和120’可以对称、不对称和/或具有任何适当形状。本领域的一般技术人员将意识到，这仅是另一示例性描述且不用来是限制性的。

本公开的全文中，术语“至少一个”用来包括引用对象或动作的一个或“单一“实现。而且，对于本领域的专业技术人员将明显的是，可以对所公开的电机转子以及制造方法进行各种改动和修改。根据所公开的系统和方法的说明书和实践的考虑，其他的实施方式对于本领域的专业技术人员而言将是明显的，例如，转子100可以在定子外部。本说明书和示例意欲仅被看做示例性的，真正范围由以下权利要求及其等同物表示。

Claims (15)

1.一种转子(100)，所述转子包括：

多个第一叠片(110)，每一叠片(110)包括第一键槽(125)和第一工具出入孔(165)以及多个第一对称凸出部(120)，所述多个第一对称凸出部(120)位于所述多个第一叠片的每一叠片的外围上；

多个第二叠片(110’)，所述第二叠片(110’)包括第二键槽(125’)和第二工具出入孔(165’)以及多个第二对称凸出部(120’)，所述多个第二对称凸出部(120’)位于所述多个第二叠片的外围处；以及

多个磁体(115)，每一磁体被插入在所述多个第一对称凸出部和所述多个第二对称凸出部之间形成的通道中，其中反作用力起到固定所述多个磁体的作用，所述反作用力是基于所述多个第一叠片和所述多个第二叠片中的至少一个叠片绕着旋转轴旋转偏转而由所述多个第一对称凸出部相对于所述多个第二对称凸出部的角度偏移所引起的，其中每一通道包括相对于每一叠片的直径具有凸形的底部，

其中，所述第一键槽(125)最初与所述第二键槽(125’)有角度偏移，所述键槽设置成：当将带键的轴插入到所述转子的轴孔(132)中时，所述键槽允许穿过所述带键的轴的键，和

所述第一工具出入孔最初与所述第二工具出入孔有角度偏移，所述第一工具出入孔(165)和所述第二工具出入孔(165’)被配置成接收插入件(121)，所述工具出入孔在每个叠片中与所述转子的纵轴相距一距离(d)，该距离(d)小于将所述转子的纵轴与所述通道的底面隔开的另一距离(l)，其中，在插入插入件之前，在经过多个第一叠片的第一工具出入孔的中心的半径与经过相邻的通道的中点的半径之间限定第一角度(α)，并且，在经过多个第二叠片的每个第二工具出入孔的中心的半径与经过相邻的通道的中点的半径之间限定第二角度(β)，所述第二角度(β)与所述第一角度(α)不同。

2.如权利要求1所述的转子，其中沿着转子的旋转轴观察，磁体的截面包括倾斜的侧边。

3.如权利要求1所述的转子，其中沿着径向轴线测量，所述磁体在远离所述叠片的方向上延伸超出所述第一对称凸出部和所述第二对称凸出部。

4.如权利要求1所述的转子，所述转子还包括插入到所述第一键槽和所述第二键槽中的键和插入到所述第一工具出入孔和所述第二工具出入孔中的插入件，以引起所述第一键槽和所述第二键槽在角度上对齐和所述第一工具出入孔和所述第二工具出入孔在角度上对齐。

5.如权利要求1所述的转子，其中在插入所述多个磁体之前，在所述多个磁体的边缘和所述多个第一对称凸出部的边缘之间或所述多个磁体的边缘与所述多个第二对称凸出部的边缘之间有负间隙。

6.如权利要求1所述的转子，其中在插入所述多个磁体之前，在所述多个磁体的边缘和所述多个第一对称凸出部的边缘之间或所述多个磁体的边缘与所述多个第二对称凸出部的边缘之间有正间隙。

7.如权利要求1到6中任一项所述的转子，其中所述第一键槽和所述第二键槽在角度上对齐和所述第一工具出入孔和所述第二工具出入孔在角度上对齐，引起所述多个第一对称凸出部相对于所述多个第二对称凸出部有角度偏移。

8.如权利要求1所述的转子，其中所述反作用力是通过将带键的轴的键插入到所述多个第一叠片和所述多个第二叠片的键槽(125)中引起的，且其中所述多个第一叠片最初与所述多个第二叠片有角度偏移。

9.如权利要求1所述的转子，其中所述反作用力至少部分地由所述多个第一叠片和所述多个第二叠片中的至少一个叠片的相对旋转引起的，所述相对旋转是由将所述插入件容纳在所述工具出入孔中引起的。

10.一种用于制造转子(100)的方法，所述方法包括：

提供多个第一叠片(110)，所述多个第一叠片各包括第一键槽(125)和不对称孔(130)和第一工具出入孔(165)以及位于所述多个第一叠片的每一叠片的外围处的多个第一对称凸出部(120)；

提供多个第二叠片(110’)，所述第二叠片包括第二键槽(125’)和不对称孔(130)和第二工具出入孔(165’)以及位于所述第二叠片的外围处的多个第二对称凸出部(120’)，将多个磁体(115)中的每一磁体插入到在所述多个第一对称凸出部和所述多个第二对称凸出部之间形成的通道中，每一通道包括相对于每一叠片的直径具有凸形的底部，其中所述第一键槽最初与所述第二键槽有角度偏移，所述键槽设置成：当将带键的轴插入到所述转子的轴孔(132)中时，所述键槽允许穿过所述带键的轴的键，和所述第一工具出入孔最初与所述第二工具出入孔有角度偏移；所述第一工具出入孔(165)和所述第二工具出入孔(165’)被配置成接收插入件(121)，所述工具出入孔在每个叠片中与所述转子的纵轴相距一距离(d)，该距离(d)小于将所述转子的纵轴与所述通道的底面隔开的另一距离(l)，其中，在插入插入件之前，在经过多个第一叠片的第一工具出入孔的中心的半径与经过相邻的通道的中点的半径之间限定第一角度(α)，并且，在经过多个第二叠片的每个第二工具出入孔的中心的半径与经过相邻的通道的中点的半径之间限定第二角度(β)，所述第二角度(β)与所述第一角度(α)不同；以及

将键插入到所述第一键槽和所述第二键槽中和将插入件插入到所述第一工具出入孔和所述第二工具出入孔中，其中所述插入引起所述多个第一叠片和所述多个第二叠片中的至少一个叠片绕着旋转轴旋转偏转，其中所述旋转偏转引起反作用力，所述反作用力通过所述多个第一对称凸出部和所述多个第二对称凸出部的至少一个对称凸出部施加到所述磁体上以将所述磁体(115)固定在所述叠片上。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述插入件包括锥形端部且所述插入包括将所述插入件的所述锥形端部与所述第一工具出入孔和所述第二工具出入孔对齐。

12.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括以下步骤：在将所述插入件插入到所述多个第一叠片和所述多个第二叠片中的工具出入孔后，以与所述插入件可操作的连接的方式安装紧固件。

13.如权利要求10所述的方法，其中所述键是带键的轴的一部分。

14.如权利要求10所述的方法，其中所述插入件是拉杆的一部分。

15.如权利要求10所述的方法，其中所述插入件设置成接纳紧固件。