CN106537730A

CN106537730A - 用于外转子电机的插入式永磁体转子

Info

Publication number: CN106537730A
Application number: CN201580037717.6A
Authority: CN
Inventors: E.拉图利普; M.霍尔; L.尚普; J-P.德克斯特雷兹
Original assignee: TM4 Inc
Current assignee: Dana TM4 Inc
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2035-05-13
Also published as: CN106537730B; WO2015179966A1; CA2950308A1

Abstract

用于电机的外转子包括具有周壁的圆柱形接收器和层压组件，所述层压组件包括在容器内部组装到周壁上的层压节段，以限定圆柱形堆叠。层压节段成形为在环形堆叠中产生磁体接收部分，并且永磁体在磁体接收部分中固定到层压组件。层压元件是柔性的，以便在其到周壁的组装期间在展开构造和弓形构造之间是可移动的，在所述弓形构造中，每个层压元件符合容器内的周壁。

Description

用于外转子电机的插入式永磁体转子

技术领域

本公开总体上涉及电机。更具体地，本公开涉及用于外转子电机的插入式永磁体(IPM)转子。

背景技术

在电机中使用插入式永磁体(IPM)是公知的。这种技术允许减少磁体的数量和/或尺寸，并且已经大致用在常规电机中，即包括安装在定子内用于在其中同轴旋转的转子的电机中。

已经发现希望为外转子电机的转子提供IPM。

发明内容

提供具有IPM的外转子电机的困难通过将永磁体安装在固定到转子内壁的环形层压组件中来解决。为了促进和加速将磁体安装到环形层压组件并且将环形组件安装到转子内壁，环形层压组件的层压件的每个层由一个或多个柔性构件组装。

根据示例性实施例，提供了一种用于电机的外转子，包括：圆柱形接收器，其包括设置有内表面的周壁；层压组件，其包括组装到周壁的内表面的层压元件以限定圆柱形堆叠，所述层压元件被成形为在所述圆柱形堆叠中产生磁体接收部分；以及在所述磁体接收部分中固定到所述层叠组件的永磁体。层压元件是柔性的，以便能够在展开构造和弓形构造之间移动，在所述弓形构造中，层压元件大致符合周壁的内表面。

通过阅读以下参考附图仅作为示例给出的对其示例性实施例的非限制性描述，其他目的、优点和特征将变得更加明显。

附图说明

在附图中：

图1是根据第一示例性实施例的外转子电机的横截面；

图2是图1的电机的转子的透视图；

图3A是图2中外转子的俯视图；

图3B-3C是图2的外转子的俯视图，示出了层压组件和永磁体到转子的圆柱形接收器上的安装；

图4A是根据第二示例性实施例的用于电机的外转子的俯视平面图；

图4B-4C是图4A的外转子的俯视图，示出了层压组件和永磁体到转子的圆柱形接收器上的安装；

图5A是根据第三示例性实施例的用于电机的外转子的俯视平面图；

图5B-5C是图5A的外转子的俯视图，示出了层压组件和永磁体到转子的圆柱形接收器上的安装；

图6A是根据第四示例性实施例的用于电机的外转子的俯视平面图；

图6B-6C是图6A的外转子的俯视图，示出了层压组件和永磁体到转子的圆柱形接收器上的安装；

图7A是根据第五示例性实施例的用于电机的外转子的俯视平面图；

图7B是图7A的外转子的俯视图，示出了层压组件和永磁体到转子的圆柱形接收器上的安装；

图7C是图7A在线7C-7C内取得的近视图，示出了处于解锁构造中的层压组件的锁定元件；

图7D是类似于图7C的近视图，示出处于锁定构造中的锁定元件；

图7E和7F是类似于图7C和7D的近视图，示出了根据第六示例性实施例的层压组件的锁定元件；以及

图8是根据第七示例性实施例的用于电机的外转子的透视图。

具体实施方式

当在权利要求和/或说明书中与术语“包括”结合使用时，词语“一(a)”或“一(an)”的使用可以表示“一个”，但它也与“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”相一致。类似地，词语“另一个”可以表示至少第二个或更多个。

如在本说明书和权利要求中所使用的，词语“包括(comprising)”(以及包括(comprising)的任何形式，诸如“包括(comprise)”和“包括(comprises)”)、“具有(having)”(以及任何形式的具有(having)，例如“具有(have)”和“具有(has)”)、包括(including)(以及任何形式的包括(including)，例如“包括(include)”和“包括(includes)”)或“包含(containing)(以及任何形式的包含(containing)，例如“包含(contain)”和“包含(contains)”)是包括性的或开放式的，并且不排除额外的未记载的元素或工序。

表述“电机”应在本文和所附权利要求中广义地解释，以便包括电动机、发电机等。

表述“连接”应在本文和所附权利要求中广义地解释，以便包括机械部件或部件之间的任何协作或被动关联。例如，这些部件可以通过直接耦合连接在一起，或者使用其间的其它部件间接耦合。

首先参考附图的图1、图2、图3A、图3B和图3C，现在将描述外转子电机10的第一示例性实施例。

外转子电机10包括外转子12，外转子12设置有整体同轴毂14，与转子12同轴的内定子16以及固定到定子16中的大致圆柱形的冷却构件18。

应当注意，定子16不限于所示的实施例。由于定子被认为是本领域公知的，为了简明的目的，定子16将不在这里进一步描述。此外，为了清楚和清晰的目的，从附图中省略了电机的许多常规元件。例如，轴承(未示出)常规地用于将转子同轴地安装到定子以用于同轴对准，并且通常使用壳体来环绕电机。

从图2中可以更好地看出，外转子12包括圆柱形接收器20，该接收器20包括设置有内表面34的周壁22和设置在其纵向端部26处的整体帽24。毂14与毂22同轴地设置在帽24中。毂14允许在接收器内部和/或外部接收输入/输出轴(未示出)。

转子12还包括i)层压组件28，其包括层压节段30，层压节段30被组装成圆柱形堆叠并固定到周壁22的内表面34，以及ii)永磁体32，其固定到层压组件28。为此目的，层压节段30成形为在其中产生磁体接收部分36(参见图3B)。

层压节段30是柔性环部分的形式，例如通过冲压或切割磁性材料条带而得到。当然，节段30可以由其他制造工艺产生。

根据第一示出的实施例，每个层压层包括两个层压节段30，当固定到周壁22的内表面34时，每个层压节段30具有半圆形构造。

在它们安装到内表面34上之前，环形节段30可以被预组装成子堆叠35。

根据第一示例性实施例，多个节段30被组装成子堆叠35，其厚度与容纳在其中的磁体32的高度相等。在磁体32固定在其中之前，整个组件28的所有层或其半圆形侧的所有层固定到壁22。

根据另一个实施例(未示出)，子堆叠35的厚度接纳两个或更多个纵向邻接的永磁体。

更具体地参考图3C，示出了处于其展开构造的节段30，可以看出，环形节段30被成形为限定中心突起38，该中心突起38被成形为在中心突起38与相应的横向磁体接收部分36之间产生圆形凹口40。在子堆叠35内，凹口40一起限定在中心突起38与相应磁体32之间的通道42，该通道防止磁场直接从磁体32到中心突起38。

每个凹口40与磁体接收部分36一起限定有助于定位和保持磁体32就位的小肩部44。换句话说，肩部44界定磁体接收部分。

节段30包括在磁体接收部分36的中心中的较薄部分46。较薄部分46限定节段30的柔性部分，其允许例如在节段30安装到周边壁22期间的展开构造(参见图3C的顶部)和弓形构造，在所述弓形构造中，每个层压节段30符合接收器20的周壁22的内表面34。

本领域技术人员现在将理解的是，节段30可以通过金属板切割其大致线性展开构造来获得。将节段30切割成它们的大致线性展开构造允许最小化切割废料，因此总体上降低制造成本。

永磁体32使用粘合剂固定到节段30的子堆叠35上。所得到的子层压组件35使用粘合固定到接收器20。也可以使用除粘合之外的其它紧固措施，例如其它机械或化学紧固，包括焊接。

磁体32和节段30的厚度和构造使得得到的组件28产生转子12的除了通道42之外的大致均匀圆形的内表面，从而提高电机效率。

接收器20的内表面34和节段30的面对的接触侧都可以设置有协作的导向元件，例如舌状物和凹槽(未示出)，以帮助将节段30定位和组装在接收器20内。

由于永磁体32经由层压组件安装到转子12的接收器20，所以接收器20不限于由易受磁影响的金属制成，并且可以由其他材料制成，例如塑料、非磁性敏感金属(如铝和铝合金)，以及纤维增强塑料等。

如本文所述的设置有插入的永磁体的转子12的可能的组装顺序如下：

-节段30在其展开构造下组装成多个子堆叠35，子堆叠35的厚度等于磁体32的长度；

-形成子堆叠35的节段30保持在一起，例如通过使其一部分产生部分和局部变形；

-子堆叠35然后被弯曲成它们的弓形构造以符合周壁22的内表面34；

-弓形子堆叠被施加到内表面34并且经由粘合固定到内表面34；和

磁体32安装到磁体接收部分36。

现在将参照图4A、4B和4C描述根据第二示例性实施例的用于电机的外转子50。由于转子50类似于上文描述的转子12，因此为了简明的目的，本文将仅更详细地描述其之间的差异。

两个环形节段52中的每一个包括由薄狭缝56分隔开的成对的相邻突起54(根据所示实施例是四对突起)。每个狭缝56在靠近所述节段52的外侧60的端部处以扩大部58结束。扩大部58与面对的凹口61一起限定环形节段52的较薄部分，其中它可被弯曲以将节段52从图4C的顶部所示的大致展开构造移动到符合接收器20的周壁22的内表面34的弓形构造。

磁体接收部分由在成对的突起54之间的V形凹陷62限定。每个磁体接收部分62接收两个磁体66，在V形凹陷的每个腿侧上各一个。磁体接收部62和突起54通过限定肩部41的圆形切口40而分离。

每个节段52的第一纵向端部68是平坦的，而当其安装到接收器22时，相对端部70以节段52的内侧上的较大部分72倾斜。

如图4B所示，端部68-70的这种构造允许如下方便地安装第二节段52：

-第二节段52的平端68首先邻接第一节段的倾斜端70(参见箭头74)。

-然后，第二节段52从平坦端侧68到其倾斜端侧(参见箭头76)逐渐压到接收器22上。

倾斜端70的构造允许将第二节段52推压配合到已定位的第一节段52(见箭头78)。

磁体接收部分62和磁体66的数量、配置和尺寸不限于图4A-4C所示的那些。

如参考第一示出的实施例所述，层压节段52可以在其子组件成为子堆叠之后固定到接收器中。由于它们不跨越两个相邻的节段，所以如图4C的顶部所示，在完整的层压组件固定到接收器之前，磁体66可以固定到这种子堆叠，因此便于转子50的组装。

现在将参照图5A、5B和5C描述根据第三示例性实施例的用于电机的外转子80。由于转子80类似于上文所述的转子12和50，因此为了简明的目的，本文将仅更详细地描述其之间的差异。

代替如在节段52的情况下层压节段82的纵向端部84和86终止于突起88的中间，端部84和86与磁体66的横向侧在磁体接收部分90内对准。这在两个层压节段82之间产生两个间隙92，这允许每个节段82在被固定到接收器20时具有与接收器20内的周壁22(参见箭头94)一致的弓形形状。接收器20的内表面34和节段82的面对接触侧设置有配合的导向元件，例如舌状物96和凹槽98，以帮助将节段82定位和组装在接收器20内。应当注意，配合的舌部和凹槽的数量和位置可以不同于所示的。

现在将参照图6A、6B和6C描述根据第四示例性实施例的用于电机的外转子100。由于转子100类似于上文描述的转子50，因此为了简明的目的，本文将仅更详细地描述其间的差异。

根据该实施例，两个层压节段106的纵向端部102和104被成形为与燕尾部件108互补。在组装期间，将粘合剂施加到节段106(或其子堆叠)和/或壁22，并且节段106定位在壁22上(见箭头110)。在粘合剂固化之前，燕尾部件108定位在两个节段106之间的每个间隙112中。节段106和燕尾部件108的构造和尺寸设置成一旦安装到壁22上就产生紧密的装配。

现在将参照图7A、7B、7C和7D描述根据第五示例性实施例的用于电机的外转子120。由于转子120类似于上文所述的转子50，因此为了简明的目的，本文将仅更详细地描述其间的差异。

转子120在每个层压层中包括单个层压节段122。

类似于先前描述的实施例，使用例如粘合剂将节段122的子叠层固定到外围壁22的内表面34。从节段122的一个纵向端部124开始并且在另一端部126结束，处于其弓形构造中的节段122逐渐定位就位，使得其符合圆柱形壁22(参见箭头128)。如上所述，磁体66可以安装到节段122的预组装子堆叠(未示出)，或者在节段122的组件固定到壁22之后安装。

如在图7C中可以更好地看到的，节段122的两个纵向端部124-126设置有配合的锁定元件130和132。

第一锁定元件130包括关于内纵向侧136的锐角斜边134和由从所述边134大致垂直地延伸的小突起138限定的邻接部分。

第二锁定元件132是由在节段122的端部126附近的凹槽140限定的可折叠舌的形式。

如图7C-7D所示，一旦通过在凹槽140中插入工具(未示出)(参见箭头142)而将节段122定位在壁22上，节段122就被锁定，所述工具导致舌部132的折叠，使得其大致平行于斜边134(参见箭头144)。因此，通过突起138防止舌部132和整个部分122移动到不适当的位置。

上述锁定过程可以每次一个部分122地完成或通过其子堆叠完成。

如图7E-7F所示，第二锁定元件可以设置有舌部146，该舌部146成角度以便当节段149抵靠壁22定位时被预定位成与第一锁定元件148互锁。

锁定元件不限于所示实施例，并且可以是其他互锁或协作元件的形式。

图8示出了根据第六示例性实施例的用于电机的外转子150。由于转子150类似于转子50，因此为了简明的目的，在此仅更详细地描述其间的差别。

根据该实施例，第一排子堆叠152被组装到在接收器20内部的内表面34，并且下一相邻排被类似地组装到接收器20，以便相对于前一个相邻排角位移。虽然根据示例性实施例该角位移为三(3)度，但是也可以预见其它的角位移角度。

已经发现，这种从一排层压节段堆叠到下一排层压节段堆叠的移位消除了谐波并减少了榫转矩(cogging torque)。

此外，盖154设置在相邻的磁体66上。盖154由金属粉末制成，其允许功能导磁率和低导电率。本领域技术人员还将理解的是，在盖152与节段52之间没有直接连接，从而防止磁短路。对于本领域技术人员显而易见的是，盖154可以由层压片的堆叠制成。

磁体66、盖154和节段52的厚度和构造使得所得到的组件产生转子150的除了通道156之外的大致均匀圆形的表面，由此通过以下方式提高电机效率：减小磁体和定子之间的气隙，从而增加机器的扭矩容量。

应当注意，在图8中省略了一些盖152以简化附图。

本领域技术人员将理解的是，可以设想使用上述示例性实施例的各种特征中的一些的用于外转子电机的转子的其他构造。

应当理解，用于外转子电机的转子在其应用中不限于附图中所示和上述的结构和部件的细节。用于外转子电机的转子能够具有其它实施例并且能够以各种方式实施。还应当理解的是，本文使用的措辞或术语是为了描述而不是限制的目的。因此，尽管上文已经通过其示例性实施例描述了用于外转子电机的转子，但是在不脱离本发明的精神、范围和性质的情况下，可以对其进行修改。

Claims

1.一种用于电机的外转子，包括：

圆柱形接收器，包括设置有内表面的周壁；

层压组件，包括组装到所述周壁的内表面以限定圆柱形堆叠的层压元件；所述层压元件被成形为在所述圆柱形堆叠中产生磁体接收部分；和

永磁体，其在所述磁体接收部分中固定到所述层压组件；

其中，所述层压元件是柔性的，以便能够在展开构造和弓形构造之间移动，在所述弓形构造中，所述层压元件大致符合所述周壁的内表面。

2.根据权利要求1所述的外转子，其中，所述层压元件被组装成层压件的子堆叠。

3.根据权利要求2所述的外转子，其中，所述层压件的子堆叠通过部分和局部变形保持在一起。

4.根据权利要求1所述的外转子，其中，所述圆柱形形状的接收器包括一体的盖和与其同轴的毂，并且所述毂构造成接收输入/输出轴。

5.根据权利要求1所述的外转子，其中，所述层压元件包括分离所述磁体接收部分的突起。

6.根据权利要求5所述的外转子，其中，所述层压元件包括允许所述层压元件在展开构造和弓形构造之间可移动的较薄部分。

7.根据权利要求6所述的外转子，其中，所述较薄部分设置在所述磁体接收部分中，从而将每个磁体接收部分分成两部分。

8.根据权利要求6所述的外转子，其中，所述较薄部分设置在所述突起中，由此将每个突起分成两部分。

9.根据权利要求1所述的外转子，其中，每个磁体接收部分被配置为接收两个磁体。

10.根据权利要求1所述的外转子，其中，每个层压元件包括相对端部，所述相对端部包括对应的互锁元件。

11.根据权利要求1所述的外转子，其中，每个层压元件包括被配置为接收间隔元件的相对端部。

12.根据权利要求1所述的外转子，其中，所述层压元件还包括设置在磁体接收部分和相邻突起之间的圆形切口。

13.根据权利要求1所述的外转子，其中，所述层压元件还包括限定所述磁体接收元件的磁体定位肩部。

14.根据权利要求1所述的外转子，还包括安装到所设置的相邻磁体的盖。

15.根据权利要求14所述的外转子，其中，所述盖由磁性粉末制成。

16.根据权利要求2所述的外转子，其中，所述圆柱形堆叠由多于一排的相邻组装的子堆叠限定。

17.根据权利要求16所述的外转子，其中，形成所述圆柱形堆叠的连续排被角度地移位。

18.根据权利要求1所述的外转子，其中，所述圆柱形接收器由塑料、铝、非磁敏感合金和纤维增强塑料组成的组中选择的材料制成。