CN104604102A - 包括具有由热界面材料形成的套筒的永磁体的永磁体电机 - Google Patents

包括具有由热界面材料形成的套筒的永磁体的永磁体电机 Download PDF

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Abstract

电机包括壳体、相对于壳体固定地安装的定子以及相对于定子可旋转地安装的转子组件。转子组件包括形成转子本体的多个转子叠片、设置在转子本体中的一个或更多个永磁体、以及围绕一个或更多个永磁体延伸的套筒。该套筒在转子本体与一个或更多个永磁体之间提供热界面。

Description

包括具有由热界面材料形成的套筒的永磁体的永磁体电机
技术领域
示例性实施方式属于电机(electric machine)领域，并且更具体地，属于包括具有由热界面材料形成的套筒的永磁体的永磁体电机。
背景技术
电机通过穿过定子以在转子中感生电动势的电能来产生功。电动势在转子处产生旋转力。转子的旋转用于对各种外部装置供以动力。当然，电机还可以用于通过功输入来产生电。在任一种情况中，电机普遍地以更高的速度产生更大的输出并且以更小的组件(package)设计。在永磁体电机的情况中，磁体被设计成以更小的外形(form-factor)获得更高的磁通密度。这样的磁体通常由各种稀土金属形成，或包含各种稀土金属。
发明内容
公开了电机，该电机包括壳体、相对于壳体固定地安装的定子、以及相对于定子可旋转地安装的转子组件。该转子组件包括形成转子本体的多个转子叠片、设置在转子本体中的一个或更多个永磁体、以及围绕一个或更多个永磁体延伸的套筒。该套筒在转子本体与一个或更多个永磁体之间提供热界面。
还公开了转子组件，该转子组件包括形成转子本体的多个转子叠片、设置在转子本体中的一个或更多个永磁体、以及围绕一个或更多个永磁体延伸的套筒。该套筒在转子本体与一个或更多个永磁体之间提供热界面。
进一步公开了形成转子组件的方法。该方法包括将多个转子叠片堆叠，将形成于多个转子叠片中的各个转子叠片中的多个槽对准，将多个转子叠片接合以形成转子本体，将永磁体插入套筒，以及将永磁体导引至多个槽中的一个槽中，该套筒在永磁体与转子本体之间提供热界面。
附图说明
以下描述不应被视为以任何方式进行限制。参照附图，相似的元件采用相同的标号。
图1描绘了根据示例性实施方式的包括具有设置有套筒的永磁体的转子组件的电机的横截面侧视图；
图2描绘了图1的转子组件的立体图；
图3描绘了图2的永磁体中的一个永磁体的端视图，其中，该永磁体具有收缩前的套筒；
图4描绘了图2的转子组件的局部横截面图，其中示出了设置有收缩前的套筒的永磁体；
图5描绘了图3的永磁体，其中套筒是收缩之后的；以及
图6描绘了图4的转子组件的局部截面图，其中，套筒是围绕永磁体收缩之后的。
具体实施方式
此处，通过参照附图以示例而非限制性的方式提出公开的装置和方法中的一个或更多个实施方式的详细说明。
根据示例性实施方式的永磁体电机在图1中总体上以2标示。电机2包括具有第一侧壁6和第二侧壁7的壳体4，第一侧壁6和第二侧壁7通过第一端壁8和第二端壁或盖10接合以共同限定内部12。第一侧壁6包括第一内表面16而第二侧壁7包括第二内表面17。就此应该理解的是，壳体4还可以构造成包括具有连续内表面的单个侧壁。电机2还示出为包括布置在第一侧壁6和第二侧壁7的第一内表面16和第二内表面17处的定子24。定子24包括支承多个绕组36的本体或定子芯28，本体或定子芯28具有第一端部29，第一端部29延伸至第二端部30。绕组36包括第一端匝部40和第二端匝部41。
电机2还示出为包括可旋转地支承在壳体4内的轴54。轴54包括第一端56，第一端56通过中间部59延伸至第二端57。轴54支承转子组件70。转子组件70包括毂72，该毂72包括第一轴承74和第二轴承75，第一轴承74相对于第二端壁10支承第一端56，第二轴承75相对于第一端壁8支承第二端57。转子组件70包括共同限定具有外表面90的转子本体87的多个转子叠片，多个转子叠片中的一个转子叠片以84标示。每个转子叠片84包括多个槽，多个槽中的一个槽在图2中以94标示。在经历形成转子本体79的结合过程之前，转子叠片84被堆叠并且槽94被对准。多个永磁体(PM)100、101和102在转子本体79中设置在槽94中。
在理解了PM 101和PM 102包括相似结构的情况下，现在将参照图3描述PM 100。PM 100包括具有外表面部117的本体114。在所示示例性实施方式中，PM 100由套筒124覆盖。套筒124包括外表面130和内表面131。外表面130和内表面131限定套筒124的能够选择性改变的厚度134。内表面131还限定套筒124的能够选择性改变的内部尺寸137。套筒124由柔性材料形成并且还包括热界面材料(TIM)，并且其围绕PM 100设置。根据示例性实施方式的一方面，套筒124可以包括硅橡胶、环氧树脂、聚烯烃、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或聚氯乙烯(PVC)。TIM材料包含在套筒材料中。TIM材料的示例包括诸如铝粉的金属以及诸如氧化铝(Al2O3)、石墨、氮化硼和/或氧化铍的非金属。如图所示，套筒124可以最初松散地设置在PM100周围使得在外表面部117与内表面131之间可以存在空隙140。
如图4中所示，PM 100被插入转子本体84的槽94中。在初始插入的时候，在套筒124的外表面130与槽94的内表面(未单独标记)之间可能存在有间隙144。当然，应该理解的是在某些情况下可能不存在间隙144。例如，套筒124可以由弹性材料形成、围绕PM 100扩大并且被置于PM 100上。例如，套筒124可以由硅基弹性材料形成。然后套筒124可以回到更紧密地贴合于PM 100的外表面(未单独标记)的初始状态。展示间隙144以便说明PM 100、PM 101和PM 102能够容易地插入槽94中。在插入之后，转子本体87暴露于使内部尺寸137收缩从而引起套筒124围绕PM 100缩小的活化输入。替代性地，PM 100可以在插入本体87之前暴露于活化输入以使套筒收缩。活化输入还使厚度134变大从而将PM 100接合至转子本体87。活化输入可以采用由诸如热风枪、炉等外部来源加热的形式，或者其可以由电机2的操作产生。活化输入还可以包括施加使间隙闭合并且维持间隙144的闭合的磁化力。除了便于PM 100与转子本体87之间的结合之外，套筒124还在PM 100与转子本体87之间建立了热界面。热界面提供了允许热从PM 100流出并且远离转子本体87流动的路径。将热从永磁体排除增强了磁场的保持力，从而增加了总的磁体使用寿命。
就此应该理解的是，示例性实施方式在PM电机中设置了具有套筒的永磁体，该套筒不仅在永磁体与转子之间建立了所需的保持力，而且建立了有利于排热的热界面。此外，尽管描述为通过热来活化，但应该理解的是也可以采用其他活化输入。还应该理解的是，可以改变形成套筒所采用的TIM的特定类型。此外，尽管示出和描述为在每个槽中设置多个永磁体，但应该理解的是每个槽也可以设置有单个永磁体。此外，应该理解的是套筒可以设置在永磁体周围并且在插入叠片之前收缩或套筒可以松散地搁在永磁体周围。
尽管已经参照示例性实施方式或多个示例性实施方式描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出多种改变并且可以用等同元件替代本发明的元件。此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以做出多种修改以使特定情况或材料与本发明的教示相适应。因此，无意于将本发明局限于作为设想用于实现本发明的最佳形式而公开的具体实施方式，但是本发明将包括落入权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (20)

1.一种电机，包括：
壳体；
定子，所述定子相对于所述壳体固定地安装；以及
转子组件，所述转子组件相对于所述定子可旋转地安装，所述转子组件包括形成转子本体的多个转子叠片、设置在所述转子本体中的一个或更多个永磁体、以及围绕所述一个或更多个永磁体延伸的套筒，所述套筒在所述一个或更多个永磁体与所述转子本体之间提供热界面。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述套筒包括具有能够选择性改变的内部尺寸的可收缩管。
3.根据权利要求2所述的电机，其中，所述能够选择性改变的内部尺寸被构造并且被设置成当暴露于热时发生收缩。
4.根据权利要求2所述的电机，其中，所述可收缩管包括限定能够选择性改变的厚度的外表面和内表面。
5.根据权利要求3所述的电机，其中，所述能够选择性改变的厚度被构造并且被设置成当暴露于热时变大。
6.根据权利要求1所述的电机，其中，所述套筒由热界面材料形成。
7.一种转子组件，包括：
转子本体；
形成转子本体的多个转子叠片；
设置在所述转子本体中的一个或更多个永磁体；以及
套筒，所述套筒围绕所述一个或更多个永磁体延伸，所述套筒在所述一个或更多个永磁体与所述转子本体之间提供热界面。
8.根据权利要求7所述的转子组件，其中，所述套筒包括具有能够选择性改变的内部尺寸的可收缩管。
9.根据权利要求8所述的转子组件，其中，所述能够选择性改变的内部尺寸被构造并且被设置成当暴露于热时发生收缩。
10.根据权利要求8所述的转子组件，其中，所述可收缩管包括限定能够选择性改变的厚度的外表面和内表面。
11.根据权利要求10所述的转子组件，其中，所述能够选择性改变的厚度被构造并且被设置成当暴露于热时变大。
12.根据权利要求7所述的转子组件，其中，所述套筒由包含硅橡胶、环氧树脂、聚烯烃、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)中的至少一者的材料和热界面材料形成。
13.根据权利要求12所述的转子组件，其中，所述热界面材料包括铝粉、氧化铝(Al2O3)、石墨、氮化硼以及氧化铍中的至少一者。
14.一种形成转子组件的方法，所述方法包括：
将多个转子叠片堆叠；
将形成于所述多个转子叠片中的各个转子叠片中的多个槽对准；
将所述多个转子叠片接合以形成转子本体；
将永磁体插入套筒中；以及
将所述永磁体导引至所述多个槽中的一个槽中。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：使所述套筒围绕所述永磁体收缩。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，使所述套筒围绕所述永磁体收缩包括将所述套筒暴露于热源。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，将所述套筒暴露于热源包括操作电动马达。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，使所述套筒围绕所述永磁体收缩包括使所述套筒弹性地缩小。
19.根据权利要求14所述的方法，还包括使所述套筒的厚度变大以将所述永磁体固定至所述转子本体中。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述永磁体插入所述套筒中包括将热界面材料设置在所述永磁体周围。
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