CN103138441A - 包括具有减少的质量和惯量的叠片的平衡转子芯 - Google Patents

Abstract

本发明为包括具有减少的质量和惯量的叠片的平衡转子芯。被配置为绕轴线旋转的转子芯包括第一端部叠片、第二端部叠片和中间叠片，所述中间叠片轴线地置于第一端部叠片和第二端部叠片之间。中间叠片具有多个第一孔，第一端部叠片和第二端部叠片不具有第一孔。

Description

包括具有减少的质量和惯量的叠片的平衡转子芯

相关申请的交叉引用

本申请要求专利号为61/567,090，申请日为2011.12.5的美国临时专利申请的优先权，其公开的内容被合并在此作为引用。

技术领域

本公开涉及用于电机的转子以及制造或组装所述用于电机的转子的方法。

背景技术

定子是电机的固定的部分。定子与转子相互作用，所述转子是电机的运动或转动的部分。定子和转子允许电机将机械能转换为电能（发电机模式），以及将电能转换为机械能（电动机模式）。

发明内容

提供了一种被配置为绕轴线旋转的（例如在电机内）的转子芯。转子芯包括第一端部叠片、第二端部叠片和中间叠片，所述中间叠片沿轴向设置在第一端部叠片和第二端部叠片之间。中间叠片具有多个第一孔，第一端部叠片和第二端部叠片不具有第一孔。

还提供了一种使用冲压模（stamping die）制造转子芯的方法。至少一个第一端部叠片是通过将共用坯料（common blank）供应至冲压模并使第一冲模座（(punch set)t)活动形成的。所形成的第一端部叠片是堆叠起来的。通过将另一个共用坯料或上述坯料带的剩余部分供应进冲压模并使第一冲模座活动形成至少一个中间叠片。第二冲模座（与第一冲模座不同）也是活动的。第一冲模座和第二冲模座是同一冲压工具的部分。所形成的中间叠片进而被堆叠在第一端部叠片上。

至少一个第二端部叠片是通过将另一共用坯料供应进冲压模并使第一冲模座活动而形成的。所形成的第二端部叠片进而被堆叠在中间叠片和第一端部叠片上。第一端部叠片、第二端部叠片和中间叠片进而被连接起来形成转子芯。

从下文中对实现本发明的最佳模式的有附图的详细描述可知，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势是很明显的。

附图说明

图1是转子芯的示意性等距侧视图；

图2是图1所示的转子芯的沿线2-2剖开的示意性剖面图；

图3是图1和图2中所示的转子芯的端部叠片的示意性平面图；

图4是图1和图2中所示的转子芯的中间叠片的示意性平面图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记在若干幅视图中任何时候都对应相同或相似的部件，图1示出了转子芯10的等距侧视图。图2显示了转子芯10沿图1的线2-2剖开的剖面图。显示在其他视图中的结构部和部件可与图1和图2中所显示的那些合为一体和使用，部件可在所示的任一配置之间加入和匹配。

转子芯10被配置为在电机（未示出）内绕轴线12旋转。轴线12可被用来限定通常沿着或平行于轴线12发生的轴向方向或轴向运动。相应的径向方向垂直于轴线12，并限定了从轴线12直接向外或向内的移动。转子10的径向外围包括多个转子齿（rotor teeth）14。导电线圈（未示出）可包在或绕在转子齿14上。可替换地，导电材料可被压铸至转子芯10，例如通过填充转子齿14之间的空间并在转子芯10的端部形成终端环（未示出）。可将额外的部件增加至转子芯10，以形成完全组装好的转子（未示出）。

尽管本发明是针对车载应用被详细描述的，本领域技术人员将理解本发明的广阔应用。本领域技术人员将理解，诸如“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等术语是对附图的描述性地使用，不代表本发明保护范围的局限性，所述保护范围由附加的权利要求来限定。

转子芯10是叠片芯（laminated core），其由轴向堆叠的叠片形成，和实体芯不同。转子芯10由至少一个第一端部叠片20和至少一个第二端部叠片22（也可以简称为端部叠片或端盖）组装或形成。在第一端部叠片20和第二端部叠片22之间轴向地设置至少一个中间叠片24。

图1和2示出了作为单独部件的第一端部叠片20、第二端部叠片22和中间叠片24。然而，由第一端部叠片20、第二端部叠片22和中间叠片24中的每一种的数个形成转子芯10的多种配置。例如，非局限性地，可以具有两个第一端部叠片20、二十个中间叠片24和三个第二端部叠片22。可替换地，可以具有相同数量的第一端部叠片20和第二端部叠片22。

如图1和2所示，转子芯10可由堆叠起来达到第一轴向长度30的多个第一端部叠片20以及堆叠起来达到第二轴向长度32的多个第二端部叠片22形成。类似地，多个中间叠片24可堆叠起来达到第三轴向长度34，该第三轴向长度34与第一轴向长度30和第二轴向长度32不同。然而注意，第一轴向长度30和第二轴向长度32不必相等。

现在参考图3和图4，并继续参照图1和2，其显示了转子芯10的一些部件的更多视图。图3显示了第一端部叠片20或第二端部叠片22中的一个的平面图。图4显示了中间叠片24中的一个的平面图。

在所示示例性的转子芯10中，在组装转子芯10之前第一端部叠片20和第二端部叠片22大致相同。组装后，第一端部叠片20、第二端部叠片22或上述二者可被改变。然而，在组装前不要求第一端部叠片22和第二端部叠片24是相同的。

第一端部叠片20、第二端部叠片22和中间叠片24可通过冲压或其他制造过程（包括切削或铸造）形成。在很多实例中，第一端部叠片20、第二端部叠片22以及中间叠片24可由相同材料的圆盘（disc）或坯料（blank）形成。例如，非局限性地，所述材料可以是钢、不锈钢或铝。可替换地，第一端部叠片20、第二端部叠片22和中间叠片24可由连续带状材料形成，而不是由单个的坯料形成，其中所述材料被基本连续地供应到冲压模或加工工具内。

第一端部叠片20、第二端部叠片22和中间叠片24具有中心轴（shaft）40，该中心轴40在内部、轴线12附近形成。中心轴40可允许转子芯10的旋转不依赖于径向地放置在转子芯10的内部的轴颈（journal shaft）或轴承（未示出）。可替换地，转子芯10可被匹配至电机的输出轴（未示出）。转子齿14之间形成有多个槽42。

中间叠片24具有形成于转子齿14和轴线12之间的多个第一孔44。然而，在第一端部叠片20和第二端部叠片22中不形成第一孔44。图示的示意性转子芯10的中间叠片中形成了六个第一孔44。然而注意，所示的第一孔44的数目不是局限性的。

第一孔44减小了中间叠片24的质量和惯量。中间叠片24还可包括多个第二孔（未示出），其可以在或不在第一端部叠片20和第二端部叠片22中形成。

如果中间叠片24由与第一端部叠片20和第二端部叠片22相同的材料形成，则在组装前中间叠片24具有比第一端部叠片20或第二端部叠片22更低的平均密度。另外，如果第一端部叠片20、第二端部叠片22和中间叠片24为大致相同的厚度，则中间叠片24将具有更小的质量。

如图1-3所示，在第二端部叠片22的至少一个中或第一端部叠片20中的一个中形成有至少一个平衡孔46。平衡孔46可形成在转子芯10已被组装且已对绕轴线12的平衡性进行测试之后。平衡孔46可具有小于第二轴向长度32的深度，从而平衡孔46不穿入中间叠片24。在转子芯10的多种配置中，平衡孔46既可在第一端部叠片20内形成又可在第二端部叠片22内形成。因此，在第一端部叠片20内形成的平衡孔46将具有小于第一轴向长度30的深度。

制造的可变性或公差可导致转子芯10绕轴线12不是完全平衡的。例如，用来生产第一端部叠片20、第二端部叠片22和中间叠片24的共用坯料（common blank）或共用带状材料中的差别可将质量中心或惯量中心从轴线12处移走。另外，导电线圈或其他附加的部件影响最终的、组装后的转子的平衡性。因此，在转子芯10被并入完全组装好的转子内之后，组装后的转子是平衡的。在一些例子中，如果组装后的转子是充分平衡的，转子芯10内可不形成平衡孔46。

材料的移除（通过在第一端部叠片20和第二端部叠片22中的一个或二者中形成平衡孔46）可提高用于在电机内运转的转子芯10的平衡性。通过不在第二端部叠片22内形成第一孔44，具有更多可用于移除的材料，以允许平衡孔46的位置、数目和深度方面的灵活性。可设置第一端部叠片20或第二端部叠片22的厚度，来提供足够的材料以校正不平衡性。

一种生产转子芯10的示意性或示例性方法可利用具有复式模的冲压工具或加工装置来切削（cut）孔。所述的步骤的确切的顺序并非必须的，且步骤可被重新排序、省略，或引入附加的步骤。出于说明的目的，可参考有关图1-4中所显示和描述的元件和部件对该方法进行描述。然而，可以使用其他部件来实施所附的权利要求中所限定的该方法和该发明。任一步骤可由多重控制或控制系统部件来执行。

该方法可包括通过向冲压工具内供应共用坯料并使第一冲模座（punchset）活动（其将第一冲模座推送进入共用坯料）而形成至少一个第一端部叠片20。第一冲模座产生共用孔，即中心轴40和沟槽42。第一端部叠片20进而被堆叠在例如基座或夹具上。可重复该方法的这部分，直到第一端部叠片20被堆叠达到第一深度，例如第一轴向长度30。

可替换地，由于第一叠片20由共用坯料按次序冲压而成，所形成的第一端部叠片20可被堆叠在模具内。这里所使用的术语“共用坯料”代表材料的单个件或段，或代表连续供应的材料源，例如长条。在用于转子芯10的冲压过程中，后来的第一端部叠片20可被压制并互锁至之前形成的第一端部叠片20上。

该方法还包括通过将另一共用坯料或所述共用坯料的另外的部分供应至冲压工具内并使第一冲模座活动而形成至少一个中间叠片24。与第一端部叠片20不同的是，对于中间叠片24，该方法包括使第二冲模座（与第一冲模座不同）活动。使第二冲模座活动致使第二冲模座推送进入共用坯料。第二冲模座产生第一孔44，从而中间叠片24与第一端部叠片20不同。然而，需要注意第一冲模座和第二冲模座是同一冲压工具的部分。

所形成的中间叠片24可被堆叠或互锁在第一端部叠片20上。可重复该方法的这部分直到中间叠片24被堆叠达到第二深度，例如第三轴向长度34。因此，第一端部叠片20和中间叠片24由同一冲压工具或模具通过改变被促动的模座而形成。

该方法进一步包括通过将另一共用坯料或额外的坯料材料供应进冲压工具并使第一冲模座活动而形成至少一个第二端部叠片22。如果仅第一冲模座是活动的，第一端部叠片20和第二端部叠片22是大致相同的。

所形成的第二端部叠片22可被堆叠在中间叠片24上。可重复该方法的这部分直到第二端部叠片22被堆叠达到第一深度，例如第一轴向长度30，从而中间叠片24相对的两侧上具有相同数量的第一端部叠片20和第二端部叠片22。该方法可包括将第一端部叠片20、第二端部叠片22和中间叠片24连接起来以形成转子芯10。连接可发生在冲压过程已结束后或可以是冲压过程的一部分，从而第一端部叠片20、第二端部叠片22和中间叠片24在冲压工具或模具内被连接或互锁。

一旦转子芯10被连接，该方法可包括对转子芯10绕轴线12的旋转平衡性进行测试。进而可在第一端部叠片20和第二端部叠片22中的至少一个中形成一个或多个平衡结构部。形成平衡结构部可包括在至少一个第二端部叠片22中钻平衡孔46。将平衡孔46钻为小于第一深度，从而平衡孔46一般不提供对第一孔44或中间叠片24的接近。

详细的描述和附图或图片是对本发明的支持和描述，但本发明的保护范围仅由权利要求所限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种被配置为绕轴线旋转的转子芯，其包括：

第一端部叠片；

第二端部叠片；和

中间叠片，其轴向地设置在第一端部叠片和第二端部叠片之间，其中所述中间叠片具有形成于其中的多个第一孔，且其中第一端部叠片和第二端部叠片不具有形成于其中的第一孔。

2.如权利要求1所述的转子芯，其中第一端部叠片、第二端部叠片以及中间叠片是冲压而成的叠片。

3.如权利要求2所述的转子芯，其进一步包括：

堆叠达到第一轴向长度的多个第一端部叠片；

堆叠达到第二轴向长度的多个第二端部叠片，所述第二轴向长度大致等于第一轴向长度；和

堆叠达到第三轴向长度的多个中间叠片，所述第三轴向长度不同于第一轴向长度。

4.如权利要求3所述的转子芯，其进一步包括：

在至少一个第二端部叠片中形成的至少一个平衡孔，其中该平衡孔具有小于第二轴向长度的深度。

5.如权利要求4所述的转子芯，其进一步包括：

在至少一个第一端部叠片中形成的至少一个附加的平衡孔，其中该附加的平衡孔具有小于第一轴向长度的深度。

6.一种用冲压模生产转子芯的方法，其包括：

形成至少一个第一端部叠片，其包括：

将共用坯料供应进冲压模；和

将第一冲模座推送进入共用坯料；

将所形成的至少一个第一端部叠片堆叠起来；

形成至少一个中间叠片，其包括：

将另一共用坯料供应进冲压模；

将第一冲模座推送进入共用坯料；和

将与第一冲模座不同的第二冲模座推送进入所述共用坯料，其中第一冲模座和第二冲模座是同一冲压工具的部分，但在形成第一端部叠片时第二冲模座不活动；

将所形成的至少一个中间叠片堆叠在第一端部叠片上；

形成至少一个第二端部叠片，其包括：

将另一共用坯料供应进冲压模；

将第一冲模座推送进入该共用坯料；和

将所形成的至少一个第二端部叠片堆叠在中间叠片上；和

将至少一个第一端部叠片、至少一个第二端部叠片以及至少一个中间叠片连接起来形成转子芯。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述至少一个第一端部叠片和所述至少一个第二端部叠片是大致相同的。

8.如权利要求7所述的方法，其进一步包括：

形成多个第一端部叠片并将所述第一端部叠片堆叠至达到第一深度；

形成多个中间叠片并将所述中间叠片堆叠至达到第二深度；

形成多个第二端部叠片并将所述第二端部叠片堆叠至达到第一深度，从而在中间叠片相对的两侧具有相同数量的第一端部叠片和第二端部叠片。

9.如权利要求8所述的方法，其进一步包括：

对转子芯绕旋转轴线的平衡性进行测试；和

在所述第一端部叠片和所述第二端部叠片的至少一个内形成平衡结构部。

10.如权利要求9所述的方法，

其中所述形成平衡结构部包括在第二端部叠片中的至少一个中钻平衡孔；和

其中平衡孔被钻为小于第一深度。

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