CN105122597A - 具有保持环的单区段转子 - Google Patents

Abstract

应提出一种单区段转子，所述单区段转子能够简单地构成并且适合于批量生产。因此，提供具有多个星形布置的叠片组区段(2)和各一个在叠片组区段(2)中的两个相邻的叠片组区段之间的永磁体(1)的单区段转子，由此得出叠片组区段和永磁体的空心柱形的装置。叠片组区段分别具有多个单叠片，所述单叠片固定地彼此连接。空心柱形的装置在两个外边缘上分别具有槽，将环(11)插入到所述槽中以固定该装置。

Description

具有保持环的单区段转子

技术领域

本发明涉及一种单区段转子，其具有：多个星形布置的叠片组区段，其中叠片组区段分别具有多个单叠片，所述单叠片固定地彼此连接；和各一个在叠片组区段中的两个相邻的叠片组区段之间的永磁体，由此得出叠片组区段和永磁体的空心柱形的装置。

背景技术

电动机和发电机的转子能够构成为单区段转子。在此，永磁体星形地围绕轴设置，并且在各两个相邻的永磁体之间的中间空间中分别存在一个叠片组区段。

寻求具有磁体的这种电动机或发电机在磁流集中方面尽可能低漏磁地构成。此外，该结构和制造应适合于批量生产。必要时，转子也应相相对于定子磁性地且机械同心和对称地构成。在此适宜的是：旋转的和静止的部件之间的气隙体积尽可能小。

已知的是(参见后续公开的欧洲专利申请EP12159917.9)：将轮缘用于吸收永磁体和叠片组区段的离心力，所述轮缘在转子的整个有效部件长度上伸展。关于气隙有效的公差由于单部件公差和轮缘的材料厚度而显得是大的。特别地，在该结构中经由四个构件的公差链限定外径(多边形轴、磁体、叠片区段和轮缘)。轮缘本身扩大转子和定子之间的间隙。

发明内容

因此，本发明的目的在于：提供一种单区段转子，所述单区段转子能够简单地制造并且实现减小的气隙体积。

根据本发明，所述目的通过一种单区段转子实现，其具有：多个星形布置的叠片组区段，其中叠片组区段分别具有多个单叠片，所述单叠片固定地彼此连接；和各一个在叠片组区段中的两个相邻的叠片组区段之间的永磁体，由此得出叠片组区段和永磁体的空心柱形的装置，其中空心柱形的装置在两个外边缘上分别具有槽，并且将环插入到槽中以固定所述装置。

因此有利地，单区段转子在两个外边缘上分别具有一个槽，将各一个环插入到所述槽中以固定装置。因此，通过环进行对装置的简单固定是可行的，并且气隙能够平均地通过如下方式来减小，即将用于固定的环仅设置在边缘上。

优选地，叠片组区段和永磁体的环形的装置在其内部中通过内套筒支撑。通过内套筒在内部并且环在外部因此形成稳定的环形或空心柱形的装置。

内套筒应由“非磁”材料(导磁率μ_r小于5)构成。因此，实际上抑制在相邻的永磁体之间的磁短路。

每个叠片组区段的单叠片能够通过熔焊、硬焊或粘贴彼此连接。但是原则上，所述单叠片也能够以任何其他的方式和方法形状配合地、材料配合地或力配合地彼此连接。然而，具体提出的技术简化了批量生产。

此外，每个叠片组区段的单叠片被冲压打包。在此，叠片已经在冲压时彼此打包。由此能够提高自动化程度。

叠片组区段和永磁体的装置在外表面处在其轴向中部具有槽，将另一环引入到所述槽中。因此，当单区段转子轴向地相对长时，能够实现附加的稳定。

此外，轴向地以连接装置且与装置同轴地设置有叠片组区段和永磁体的另一相同类型的、同样借助环固定的装置，并且其中将共同的一件式的环插入到槽中，所述槽由这两个装置彼此邻接。于是，整个环不仅具有将装置的部件径向固定的功能而且也具有将这两个装置轴向彼此固定的功能。

装置的叠片组区段和永磁体彼此粘贴并且共同地粘贴到轴上。通过粘贴获得自身稳定的装置。

根据另一设计方案，环仅安置到装置的全部永磁体上。这具有如下优点：能够沿径向方向将限定的力施加到永磁体上。

此外，装置的叠片组区段形状配合地克服其离心力保持在永磁体上。因此当永磁体通过环沿径向方向保持时，叠片组区段沿径向方向支撑在永磁体上。该支撑不影响保持力，所述保持力通过环施加到永磁体上。

在此，每个叠片组能够具有在装置的整个轴向长度上延伸的脚部，所述脚部朝其下侧在宽度方面增大，并且其中邻接的永磁体中的至少一个在形成形状配合的情况下压紧到脚部上。通过向下(即朝转子的轴线)扩宽的脚部，因此将相应的叠片组区段的离心力施加到相邻的永磁体上。因此，叠片组区段充分径向向外地固定。

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示出单区段转子的永磁体和叠片组区段的装置的立体图；

图2示出安装到轴上的图1的装置；

图3示出具有被安装的轮缘环的图2的设备；

图4示出图3的单区段转子的横截面图；

图5示出图4的横截面的外部区域的放大图和

图6示出图4的横截面的内部段的放大图。

具体实施方式

下面详细描述的实施例为本发明的优选的实施方式。

在图1中示出制成之前的单区段转子。单区段转子具有永磁体1和叠片组区段2的装置，所述永磁体关于单区段转子的轴线星形地布置，所述叠片组区段布置在各两个永磁体1的中间空间中。通过将每个永磁体1板形地或方形地构成，由此在永磁体1之间得到区段状的部段，所述部段通过叠片组区段2填充。

叠片组区段分别由多个单叠片的一个板叠构成，这些单叠片通过轴向的连接元件3彼此连接。

由叠片组区段2和永磁体1构成的装置是空心柱形的或环形的，并且在其内部具有内套筒4，该装置径向地支撑在内套筒上。

此外，由叠片组区段2和永磁体1构成的环形的装置具有两个外棱边5和6，所述外棱边分别形成在侧表面和相关的端侧之间的棱边。沿着每个外棱边，在环形装置的侧表面中引入槽7、8。

图1中示出的中间产品能够被视作为模块，其中借助一个或多个这种模块能够构成单区段转子。在图2的实例中，将两个这种模块9、9’轴向依次地布置在一个轴10上。这两个模块9、9’因此同轴地位于轴10上。这两个模块9、9’是结构相同的。

左侧模块9的右侧边缘处的槽8直接邻接于右侧模块9’的左侧的槽7’。因此，这两个槽8和7’形成彼此融合的宽槽。

根据图3，将轮缘环(简称环11)插入到槽7、8与7’和8’中，所述轮缘环将由叠片组区段2和永磁体1构成的装置径向克服离心力地保持住。宽槽8、7’中的环11相应地比槽7和8’中的环更宽。

必要时，叠片组区段2和永磁体1的装置也能够非模块化地构成，即借助相应长的永磁体1和同样长的叠片区段板叠2构成。也在该情况下可能适宜的是：在装置的轴向中央设有一个槽，并且将轮缘环插入到所述槽中，以便因此使单区段转子更好地在中央稳定。

单区段转子的低漏磁的结构通过收集一个极的磁通的叠片组区段2并没有到另一个极的磁通收集器的软磁连接、并且磁体1紧密地定位在朝向轴10的一侧上的方式(即在内套筒4处最小地隔开)来实现，由此得到似乎行星的结构。转子上的磁极的同心对称的位置通过将磁体1与轴10和叠片组区段2借助补偿公差的粘结剂粘贴来实现。

环形的轮缘元件或环11用于吸收离心力，所述环形的轮缘元件或环不在整个有效部件长度(单区段转子的轴向总延伸)上延伸。环11如所提及的那样位于装置环周上的槽7、8、7’、8’中。

用于磁通收集的软磁的叠片组区段2由单叠片构成，所述单叠片轴向材料配合、形状配合或力配合地彼此连接。特别适合的是小的熔焊缝或硬焊缝、冲压打包件、粘贴件或挤压件。

为了降低漏磁，能够设有优选由非磁材料(导磁率μ_r小于5)构成的内套筒4。此外，借助该内套筒4得到模块的轴向阶梯布置和简单安装的可行性。

借助在环形槽7、8；7’、8’中伸展的环形的轮缘元件(环11)能够实现小平均气隙，所述轮缘元件轴向地比有效部件长度更短(<50％)。因此，得到更高的感应进而得到更高的转矩或者单区段转子的更短的结构长度。

通过借助补偿公差的粘结剂将磁体与区段粘贴并且将磁体粘贴在轴上，得到简单的制造和同心性和极对称的高精度，由此降低摆动转矩、噪声形成和振动激发。进一步降低摆动转矩能够在单区段转子的模块化的结构中通过如下方式实现：各个模块彼此间以一定角度转动。

图4至6涉及本发明的另一实施方式。图4的贯穿单区段转子的横截面示出星形布置的永磁体1以及在中部的轴10。在永磁体1之间存在叠片组2。永磁体1和叠片组2的装置由环11包围。在立体图中能够观察到如图3的单区段转子。

在图5中放大地示出图4的外部段V。用于容纳叠片组区段2中的轮缘或环11的槽伸展至永磁体1的上棱边之下。因此，轮缘或环11至少安置在全部永磁体1上。环11是否也安置在叠片组区段2上在此并不重要。

因此，环11将预设的夹紧力12施加到永磁体1上，所述永磁体径向向内定向。相对于此，在叠片组区段中形成离心力13，所述离心力径向向外定向。当然，也在永磁体1中形成相应的径向向外定向的离心力，但是所述离心力直接被环11吸收，所述环的确直接安置在永磁体1上。然而，叠片组2的离心力13大部分地或仅仅在叠片组区段2的朝向轴10的脚部区域中传递到永磁体1上。

对此，图6示出图4的内部段VI。能够识别的是：叠片组区段2在配属于轴10的端部上分别具有一个脚部14。脚部14的下侧15比其最细长的部位16显著更宽(在环周方向上)。相邻的永磁体1直接贴靠叠片组区段2的这两个侧。因此，所述永磁体到达最靠近最细长的部位16的区域中(同样关于环周方向)。通过脚部14的下侧15比最细长的部位16显著更宽，由此对于叠片组区段2得到形状配合，所述形状配合克服永磁体1之间的离心力13地保持住。离心力13通过张力12补偿。力从叠片组区段2到永磁体1上的传递在脚部14的区域中进行，所述脚部形成用于磁体1的支承件17。因此，永磁体1用作为用于径向固定叠片组区段2的弯曲载体。因此实现到永磁体1上的径向力的恒定的负荷承受。

能够通过如下方式实现定子和单区段转子之间的尽可能小的气隙：应用位于槽(参见图1和2)中的进而不施加到外径上的轮缘环11。此外，该情况也实现降低气隙，即叠片以其脚部14(非磁体1)限定地安置在轴10上进而仅轴10和叠片组区段2确定外直径。

因此，根据本发明将多个特征组合。借助比有效部件长度轴向更短(<50％)的在环形槽中伸展的环形的轮缘元件11能够实现更小的平均气隙。因此得到更高的感应进而得到更高的转矩或更短的结构长度。

为了径向地保持全部单独叠片，其必须不再例如与冲压打包件轴向地连接。作用为弯曲载体的永磁体承担该任务。因此，能够取消用于轴向固定的相应的固定元件，这实现了叠片组区段中的凹陷部，借助所述凹陷部能够降低惯性。

不再需要轴和永磁体之间的粘结层，但是能够可选地实现。通过借助于极其紧密的可容差的构件(车削的和铣削的轴、冲压的叠片区段)对整个转子进行形状和位置限定得到简单的制造和同心性和极对称的高精度，由此降低摆动转矩、噪声形成和振动激发。

Claims (11)

1.一种单区段转子，具有：

-多个星形布置的叠片组区段(2)，

其中

-所述叠片组区段(2)分别具有多个单叠片，所述单叠片固定地彼此连接；和

-各一个在所述叠片组区段中的两个相邻的叠片组区段之间的永磁体(1)，由此得出所述叠片组区段和所述永磁体的空心柱形的装置，

其特征在于，

-空心柱形的所述装置在两个外边缘上分别具有槽(7，8；7’，8’)，并且

-在所述槽中插入有环(11)以固定所述装置。

2.根据权利要求1所述的单区段转子，其中所述叠片组区段(2)和所述永磁体(1)的空心柱形的所述装置在所述装置的内部通过内套筒(4)支撑。

3.根据权利要求2所述的单区段转子，其中所述内套筒(4)由非磁材料构成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的单区段转子，其中每个叠片组区段(2)的单叠片通过熔焊、硬焊或粘贴彼此连接。

5.根据权利要求1或2所述的单区段转子，其中每个叠片组区段(2)的所述单叠片被冲压打包。

6.根据前述权利要求中任一项所述的单区段转子，其中所述装置在外表面处在所述装置的轴向中部同样具有槽(7，8；7’，8’)，在所述槽中引入有另一环(11)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的单区段转子，其中轴向地连接于所述装置(9)且与所述装置同轴地设置有叠片组区段(2)和永磁体(1)的另一相同类型的、同样借助环固定的装置(9’)，并且其中将共同的一件式的环(11)插入到所述槽(7，8；7’，8’)中，所述槽由这两个装置彼此邻接。

8.根据前述权利要求中任一项所述的单区段转子，其中所述装置的所述叠片组区段(2)和永磁体(1)彼此粘贴并且共同地粘贴到一个轴上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的单区段转子，其中所述环(11)仅安置到所述装置的全部永磁体(1)上。

10.根据前述权利要求中任一项所述的单区段转子，其中所述装置的所述叠片组区段(2)形状配合地克服所述叠片组区段的离心力保持在所述永磁体(1)上。

11.根据权利要求10所述的单区段转子，其中每个叠片组区段(2)具有在所述装置的整个轴向长度上延伸的脚部(14)，所述脚部朝所述脚部的下侧(15)在宽度方面增大，并且其中邻接的所述永磁体(1)中的至少一个在形成形状配合的情况下压紧到所述脚部(14)上。