CN105122596B - 具有通过弯曲载体保持的单区段的单区段转子和制造方法 - Google Patents

Abstract

应提供一种单区段转子，所述单区段转子的结构需要低制造耗费。对此，提供具有转动轴线和多个叠片组区段(5)的单区段转子，所述叠片组区段围绕转动轴线布置。每个叠片组区段(5)径向地固定在单独的弯曲载体(11)上。全部弯曲载体(11)通过至少一个固定环(14)径向地保持。

Description

具有通过弯曲载体保持的单区段的单区段转子和制造方法

技术领域

本发明涉及一种单区段转子，其具有转动轴线和多个叠片组区段的单区段转子，所述叠片组区段围绕转动轴线布置。此外，本发明涉及一种用于通过围绕转动轴向布置多个叠片组区段制造单区段转子的方法。

背景技术

在US 6 259 180 B1描述了接片，利用其将板叠组区段固定。

DD 220 182 A1描述了铁磁保持轨，其利用由非磁性材料制成的环形件固定。

GB 2 159 342 A描述了固定销，其在转子的端侧上彼此地并且与一个轴借助于非磁性的连接件连接。

US 6 703 741 B1描述了一种具有永磁铁和极的转子。每个极具有用于容纳支撑螺栓的长孔。支撑螺栓借助于非磁性的毂固定在转子上，这些毂在端侧布置在定子上。

DE 689 06 910 T2描述了一种具有端盖板的转子。在端盖板上固定有螺栓，这些螺栓固定被冲压的板叠。

US 2011/0254399 A1描述了一种转子，其单区段借助于固定竿和螺栓固定在端侧的盖板上。

用于具有磁通集中的电动机的单区段转子的特征在于：转子星形地装配有永磁体，所述永磁体沿运动方向分极，并且分别通过铁磁区段填充各个永磁体之间的中间空间。这种单区段通常制成为叠片组进而能够称作叠片组区段。各个叠片组区段当可行的话不彼此连接，以便避免漏磁。

在磁通集中方面具有磁体的电动机的结构和制造需要专门的技术：特别地，该结构应是低漏磁的并且适合于批量生产。因为低漏磁的结构通常需要应用叠片单区段、即叠片组区段，并且因此引起提高的制造耗费，所以这种结构与批量制造工艺竞争。相应转子的至今为止的实施方案是一方面转子区段单叠片一方和另一方面转子叠片之间的妥协，其中将单个叠片彼此连接。借助完整的转子叠片实现：转子叠片组能够在机械上更加稳定且更加简单地制造，但是将磁体的磁通中的一部分短路。这例如通过冲压打包的转子板叠变得是可行的，其中以限定的间距保持内部的中断接片。如在后续公开的欧洲专利申请EP 12159 917.9中描述的单区段提供如下优点：其不造成短路。

此外，在具有磁通集中的单区段转子中应通过“非磁”材料(导磁率μ_r小于5)在每个极之间分开地构成转子叠片。这引起高数量的、必须被组装的单区段。此外，必须克服叠片组区段和磁体的保持和定位以及力矩传递方面的问题。

发明内容

本发明的目的因此在于：提出用于电机的单区段转子，所述单区段转子的单区段在安装耗费小的情况下稳定地保持在转子上。

根据本发明，所述目的通过如下单区段转子实现，其具有：

-转动轴线和

-多个叠片组区段，所述叠片组区段围绕转动轴线布置，其中

-每个叠片组区段分别径向地固定在单独的弯曲载体上，并且

-全部弯曲载体通过至少一个固定环径向地保持，其中固定环径向向外挤压弯曲载体，其中全部弯曲载体形状配合地沿环周方向保持在套筒上，所述套筒的导磁率小于5。

此外，根据本发明提供一种用于制造单区段转子的方法，其通过如下步骤制造

-围绕转动轴线布置多个叠片组区段，

-将每个叠片组区段分别径向地固定在单独的弯曲载体上，并且

-通过至少一个固定环沿径向方向固定全部弯曲载体，其中固定环径向向外挤压弯曲载体，其中全部弯曲载体形状配合地沿环周方向保持在套筒上，所述套筒的导磁率小于5。

因此，有利地，通过弯曲载体保持叠片组区段、即单区段，所述叠片组区段就其而言通过固定环相互固定。因此，借助弯曲载体能够应用在固定方面优化的元件。在此，弯曲载体优选能够布置成使得其不影响或几乎不影响叠片组区段中的磁通。

优选地，全部弯曲载体条形地构成，并且每个弯曲载体从相应的叠片组区段的两个端侧中伸出。借助条形形状和相应的径向定向能够实现高径向强度。当弯曲载体从端侧中伸出时，所述弯曲载体能够在那里接合在一个或多个固定环上。

在一个非根据本发明实施方式中，固定环径向向内挤压弯曲载体。由此，将固定在其上的叠片组区段挤压到布置在中央的套筒或轴上，由此稳定所述叠片组区段。

固定环能够径向向外挤压弯曲载体。这当然以如下为前提：叠片组区段另外被保持防止径向向外运动。通过固定环相对于弯曲载体预紧再次使单区段转子稳定。

在另一个非根据本发明的替代方案中，固定环能够构成为端盘并且保护弯曲载体防止垂直于转动轴线的任何运动。这例如通过如下方式是可行的：弯曲载体材料配合地、力配合地或形状配合地保持在端盘中，因此，叠片组区段可靠地在全部垂直于转动轴线的方向上固定。

优选地，在单区段转子的两个端侧上设有一个这种端盘。因此，叠片组区段可靠地固定在两个端侧上。通过该对称的结构，能够模块化简单轴向地延长单区段转子。

在一个设计方案中，全部弯曲载体形状配合地固定在相应的叠片组区段中。由此，能够将大的力从弯曲载体传递到叠片组区段上。

替选地，但是全部弯曲载体也材料或力配合地固定在相应的叠片组区段中。因此，弯曲载体例如能够贴入到叠片组区段中。这可能具有制造优势。

此外，全部弯曲载体能够形状配合地沿环周方向保持在套筒上，所述套筒的导磁率小于5。所述环周方向上的该形状配合具有的优点是：能够将更高的转矩从套筒传递到叠片组区段上。与其无关地适宜的是：套筒是“非磁的”，即其导磁率小于5。由此避免降低效率的漏磁。

全部叠片组区段也能够形状配合地沿径向方向保持在套筒上，所述套筒的导磁率小于5。这具有的优点是：套筒能够吸收叠片组区段的离心力。与其无关地还适宜的是：套筒是非磁的。

附图说明

现在，根据所附的附图详细阐述本发明，其中示出：

图1示出轴的端侧视图；

图2示出图1的具有套筒的轴；

图3示出叠片组区段的端侧视图；

图4示出根据图2的具有套筒的轴和根据图3的插接的转子单区段的端侧视图；

图5示出具有插入的磁体的图4的装置；

图6示出具有插入的张紧环的图5的非根据本发明的装置；

图7示出具有插入的压环的根据本发明的实施方式；

图8示出根据图7的单区段转子的3D图；

图9示出根据图6的单区段转子的3D图；

图10示出图9的单区段转子的转动了90°的视图；

图11示出另一实施方式的转子单区段的3D视图；

图12示出具有插入的弯曲载体的转子单区段；

图13示出图12的转子单区段的端侧视图；

图14示出替选的转子单区段的端侧视图；

图15示出轴的3D视图；

图16示出具有安装的非根据本发明的端盘的图15的轴；

图17示出具有根据图12的预安装的转子单区段的图16的装置；和

图18示出基于具有安装的磁体和安装的第二端盘的图17的装置的完成安装的单区段转子。

具体实施方式

几个下面详细描述的实施例为本发明的优选的实施方式。

图1示出轴1的端侧视图。其具有肩部2，所述肩部用作为用于要安装的套筒3的止挡件(参见图2)。套筒3是“非磁的”，即其导磁率小于5，优选小于1.5。套筒3在此在其外环周上具有轴向伸展的槽4。

非磁的套筒3用于将稍后插入的叠片组区段磁绝缘。通过槽4能够定位稍后装入的叠片组区段，并且其还用于转矩传递。替选地也能够应用非磁的实心轴。

图3在端侧视图、即轴向方向的视图中描述了叠片组区段5。叠片组区段5由相同成形的单叠片的堆叠形成。因此，叠片组区段5的横截面具有装入其中的单叠片的设计。横截面在此基本上是三角形的。三角形的叠片组区段5的尖部6在单区段转子完成安装的状态下指向其转动轴线，并且在此配设有弹簧7。

在细长的外侧8上，叠片组区段5在两个棱边上分别具有肩部9。

在与在外侧8相比位于更接近尖部6的部段中设有凹陷部10。所述凹陷部在当前实例中具有矩形的横截面，并且沿着叠片组区段5的对称轴线延伸。凹陷部10的主扩展方向沿着所述对称轴线或对称平面延伸，并且其在单区段转子完成安装状态下沿径向方向伸展。

在此，将带形的或条带形的弯曲载体11插入到凹陷部10中。所述弯曲载体基本上完全地填充凹陷部10。为单区段转子，根据图2预安装具有套筒3的轴1，并且根据图3预安装具有弯曲载体11的大量的叠片组区段5。根据图4，将预插入的叠片组区段5星形地插到具有套筒3的预安装的轴1上。在当前的实例中，单区段转子具有十六个叠片组区段5。该数量当然也能够不同于十六。

叠片组区段5彼此间隔开。在各两个相邻的叠片组区段5之间得到在横截面中矩形的磁轴线12。通过将叠片组区段5插入在非磁的套筒3中，由此将各个叠片组区段5彼此磁绝缘，即使它们机械地彼此连接时也如此。

全部叠片组区段5借助其弹簧7插入到套筒3的槽4中。经由叠片组区段5和非磁套筒3之间的沿环周方向的该形状配合，能够传递高转矩。

在随后的制造步骤中，根据图5将磁体13插入到磁体套12中。永磁体13具有与叠片组区段5相同的轴向结构长度。此外，永磁体13在环周方向上极化，并且分别通过叠片组区段5沿径向方向根据磁通集中原理偏转磁通。

通过磁轴线在其外侧上具有肩部9，磁体套12在外部渐缩，使得永磁体13形状配合地保持在磁体套12中。磁体套12的其他侧形成在环周方向上的分别相邻的叠片组区段5和套筒3的径向内部的部段。

插入到叠片组区段5的凹陷部10中的弯曲载体11在轴向方向上比叠片组区段5长一些。因此其至少从图5的装置的一个端侧中伸出，优选从两个端侧中伸出。因为叠片组区段5直到现在还不具有向外部的径向的支点，所以张紧环14在图5的装置的端侧上在外部围绕全部弯曲载体11接合。张紧环14因此对于弯曲载体11为固定环。所述固定环防止：弯曲载体11能够径向向外运动。此外，所述固定环借助相应的预应力朝轴1的转动轴线挤压弯曲载体11。因此，所述固定环也将全部叠片组区段5沿径向方向挤压到套筒3上。优选地，也在图5的装置的相对置的端侧上施加相同的张紧环14。

在制造时，张紧环14被加热并且经由在两侧突出于叠片组的弯曲载体11拉动。在冷却期间，张紧环14收紧进而沿径向方向固定转子。此外，所述张紧环间接地经由叠片组区段5和其肩部9沿径向方向稳固磁体。此外，固定环14也沿轴向方向稳固磁体。替选地，张紧环能够通过卡口接头张紧。附加地或替选地，张紧环14能够形状配合地和/或材料配合地与弯曲载体11连接。

图7示出图6的非根据本发明的实例的替选的实施方式。单区段转子的结构基本上对应于图6的单区段转子的结构。代替张紧环14，在此将压环14’结合在弯曲载体11的内侧上。叠片组区段的径向的固定和定位经由相应的叠片组区段5和相应构成的套筒3’或轴1之间的径向作用的形状配合来实现。对此例如使用叠片组区段5和非磁套筒3’之间的燕尾形连接。特别地，叠片组区段5对此能够具有燕尾形件15，所述燕尾形件轴向地在相对应的燕尾形槽16中引导。此外，经由该形状配合传递转矩。

在弯曲载体11下方张紧的压环14’在此作为固定环确保以限定的方式贴靠套筒3’和叠片组5的接合面，进而形成转子的期望的外直径。此外，该安置在两个端侧上的压环14’沿轴向方向固定磁体。

图8示出图7的单区段转子的3D视图。在此特别能够识别的是：弯曲载体11如何在叠片组的或叠片组区段5的端侧处伸出。用作为固定环的压环14’径向地置于弯曲载体11的伸出的部段之下。在图9中示出图6的单区段转子的3D视图。在此能够显著识别的是：弯曲载体11的突出的部段由张紧环14包围。图10的转动了90°的视图还示出在单区段转子的相对置的端侧上的相同的压环。此外在此能够识别的是：轴1的肩部2用作为用于套筒3的轴向止挡件。

上面描述的单区段转子具有大量优点。特别地，能够为轴应用已知的批量生产材料。仅对于套筒3、3’必须应用相应非磁的、必要时更昂贵的材料。此外有利的是：定位和接合轮廓部将转矩传递到套筒和叠片组区段上，并且还简化安装以及实现小气隙。

所描述的结构的特别的优点还在于：可以获得的转子单区段已经接合在一起，由此得到加工深度的降低。此外，其能够借助已知的工艺简单地制造并且实现低漏磁的机构。通过将磁体直接地定位在叠片中还不需要另外的构件。

适当地，如所提及的那样，拉环稳定转子，沿轴向方向固定磁体并且防止径向地取下单区段。同样地，压环稳定转子，沿轴向方向固定磁体并且实现叠片组区段和套筒的限定的止挡面以实现固定的外直径或小气隙。

通过使用中间盘能够降低板叠弯曲。这实现结构长度的变化。根据另一改进形式，能够通过例如借助液态树脂浸泡来填充磁体和叠片组之间的可能的气隙。所述气隙否则会引起磁体运动，所述磁体运动能够破坏或损坏所述磁体。

图11示出转子单区段或叠片组区段5的3D视图。其基本上具有已经结合图3描述的设计。在单区段转子完成安装的状态下指向中央或轴1的叠片组区段5的脚部6在此能够另外设计，因为另外实现转矩传递。特别地，能够弃用弹簧7(参见图3)。

在此也将条带形的弯曲载体11插入到叠片组区段5的凹陷部10中。弯曲载体11在两个端侧从叠片组区段5中伸出。因此，在横截面中得到图13的视图，所述视图与图3的视图极其类似。在当前的实例中，凹陷部10完全地由相应的单叠片或叠片组区段5的叠片材料包围。因此，实现弯曲载体11和叠片组区段5之间的形状配合。

替选地，弯曲载体11能够在根据图14的叠片组区段5’中也通过材料配合来保持。在该情况下，凹陷部10’向下、即朝轴或轴线敞开。弯曲载体11在预安装时在该情况下粘贴到敞开的凹陷部10’中或者另外材料配合地连接。

图15现在示出轴1的3D视图。肩部2也在此用作为轴向的止挡件。根据图16，将端盘19作为固定装置安装到轴1上。端盘19具有切口形的凹陷部16，所述凹陷部分别沿径向方向伸展进而星形地布置。

为了制造单区段转子，已经将具有根据图12的插入的弯曲载体11或类似物的大量的叠片组区段5预安装。该预安装的转子单区段(具有弯曲载体11的叠片组区段5)现在径向地围绕根据图17的轴1布置。在此，弯曲载体11的突出的部段插入到端盘19的径向伸展的切口20中。叠片组区段5在此与轴1间隔开，使得叠片组区段5也不间接地经由套筒接触。因此，将叠片组区段良好地彼此磁绝缘。

叠片组区段5的机械的支点仅经由力配合、形状配合或材料配合引入的弯曲材料11实现，所述弯曲载体就其而言形状配合地保持在非磁的端盘19上。端盘19和弯曲载体11之间的形状配合作用在全部垂直于轴1的转动轴线的方向上。因此，将转矩从叠片组区段5经由弯曲载体11朝向轴1传递到端盘19上。

图18示出完成安装状态下的该非根据本发明的实施方式的单区段转子。一方面，永磁体13插入到磁轴线12中。所述永磁体具有与叠片组区段5相同的轴向长度。另一方面，第二端盘19套装到叠片组区段的或整个叠片组的至此还开放的端侧上。该第二端盘优选与在另一侧上的第一端盘相同地构成。因此，其也具有径向伸展的切口，将弯曲载体11的从叠片组区段5中伸出的部段插入到所述切口中。全部垂直于轴1的转动轴线的方向上的该连接的形状配合又引起也在单区段转子的该侧上的期望的强度，并且确保高的转矩传递。构成为固定环的端盘19又是非磁的，以便避免漏磁并且也沿轴向方向保持叠片组区段5。

替选地，第二端盘19首先能够通过中间盘取代，随后将另一板叠组连接到所述中间盘上。这在单区段转子的结构长度大的情况下能够是需要的，以便降低板叠组的弯曲。

在使用端盘以传递转矩时的附加的优点在于：端盘能够设有孔17，冷却介质、尤其冷却空气穿过所述孔能够被运送到轴1和叠片组之间的间隙18中。由此能够改进转子的冷却特性。间隙18的另外的效果能够在于：降低转子重量进而也降低转子的惯性，并且还能够实现低漏磁的结构。

Claims (8)

1.一种单区段转子，具有

-转动轴线和

-多个叠片组区段(5)，所述叠片组区段围绕所述转动轴线布置，

其中每个叠片组区段(5)分别径向地固定在单独的弯曲载体(11)上，并且

-全部弯曲载体(11)通过至少一个固定环(14，14’，19)径向地保持，

其特征在于，所述固定环(14，14’，19)径向向外挤压所述弯曲载体(11)，其中全部叠片组区段(5)形状配合地沿径向方向保持在套筒(3)上，所述套筒的导磁率小于5。

2.根据权利要求1所述的单区段转子，其中全部弯曲载体(11)条形地构成，并且每个弯曲载体从相应的所述叠片组区段(5)的两个端侧中伸出。

3.根据权利要求1或2所述的单区段转子，其中全部弯曲载体(11)形状配合地固定在相应的所述叠片组区段(5)中。

4.根据权利要求1或2所述的单区段转子，其中全部弯曲载体(11)材料配合地固定在相应的所述叠片组区段中。

5.根据权利要求3所述的单区段转子，其中全部弯曲载体(11)材料配合地固定在相应的所述叠片组区段中。

6.根据权利要求1或2所述的单区段转子，其中全部弯曲载体(11)形状配合地沿环周方向保持在所述套筒(3)上。

7.根据权利要求5所述的单区段转子，其中全部弯曲载体(11)形状配合地沿环周方向保持在所述套筒(3)上。

8.一种用于制造单区段转子的方法，通过如下步骤进行：

-围绕转动轴线布置多个叠片组区段(5)，

-将每个叠片组区段(5)分别径向地固定在单独的弯曲载体上，并且

-通过至少一个固定环(14，14’，19)沿径向方向固定全部弯曲载体(11)，

其特征在于，所述固定环(14，14’，19)径向向外挤压所述弯曲载体(11)，其中全部叠片组区段(5)形状配合地沿径向方向保持在套筒(3)上，所述套筒的导磁率小于5。