CN107370263A - 具有包括用于转子的动态平衡的腔的转子的电机 - Google Patents

具有包括用于转子的动态平衡的腔的转子的电机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种包括定子和转子(10)的电机，所述转子由具有置于转子轴(12)上的一堆叠层(14)的转子本体(20)形成。根据本发明，转子包括具有至少一个臂(52)的至少一个腔(36)，该臂(52)用于保持至少一个平衡配重(38)。

Description

具有包括用于转子的动态平衡的腔的转子的电机
技术领域
本发明涉及一种电机，具体来说涉及其转子，该转子包括用于所述电机的转子的动态平衡的腔。
本发明更具体地涉及一种可变磁阻式同步电机。
背景技术
电机一般包括彼此同轴设置的固定部分(定子)和旋转部分(转子)。
此类电机的转子经受由关于制造、机械设计、材料分布等的公差引起的不平衡。
当这种转子以高速转动时，这些不平衡可产生振动，振动可导致机器故障或者甚至导致转子或机器的恶化。
此外，这些振动是可使得使用这一机器变得不舒服的噪声来源。
因此，迫切需要极大地降低或消除转子的不平衡从而防止这些振动现象。
为此，存在用于根据针对每个机器建立的规格(噪声水平、振动频率等)来使转子动态平衡的规定。
从文献FR 1 341 204中熟知通过去除材料来平衡转子。为了更精确地抵消转子的不平衡，所述转子的本体通过对其钻孔或铣削来机械加工。
通过去除材料的此类平衡具有不可忽视的缺点。
实际上，根据去除材料的量，存在转子的机械性能显著变差的风险。
此外，通过机械加工产生的金属颗粒可妨碍机器的运转。这些颗粒被转子和/或定子的磁性部分所吸引，在运转中产生失调，并且甚至造成两部分相对彼此卡住。
为了平衡转子，还已知将材料添加到所述转子的本体。
用于补偿不平衡的材料可为糊状物，该糊状物可在施加到转子时候工作，在施加之后变硬并因此机械地粘附于转子。
然而，通过添加平衡糊状物的平衡难以实施，因为在其施加到转子之后，糊状物需要视外部参数而定的干燥时间，外部参数诸如空气温度、相对湿度等。
因此，需要将转子存储会显著不同的一段时间。
这涉及复杂的物流体系并且增加了已经昂贵的生产成本。
所用材料还可以为经校准以实现转子平衡的金属配重，诸如夹子、螺钉等。
通过实例方式并且如在专利申请FR 2 421 498中更好地描述，这些金属配重为贯通部板材，贯通部板材通过将其夹住或胶合而固定到转子上的轴向销。
在通过添加材料的这种平衡中，仍然难以看出，在转子非常高的角加速度或减速度情况下并且根据机器的老化，糊状物或校准的配重可变得与转子分离，并且然后导致转子失去平衡。因此，这种失去平衡触发对机器运转有害以及对用户的舒适性不利的振动。
此外，糊状物或分离的校准配重可阻止转子的旋转并且导致机器的严重故障。
在可变磁阻式电机情况下，这些缺点甚至更重要。
此机器包括承载有永磁体的转子，永磁体容纳在由所述转子承载的磁通屏障附近。
考虑到构成转子的材料的小体积，这种配置使得通过移除材料平衡变得更加困难，并且事实上，实现平衡的这种移除必须在磁通屏障中进行，该磁通屏障定义为空的空间。
类似地，添加材料有干扰磁体的磁通量传播的风险，如果所述添加在一个或多个磁通屏障中进行，风险更显著。
发明内容
本发明目的是通过添加材料而此类添加不易于干扰电机的正确运转来平衡转子，来克服以上所列的缺点。
为此，本发明涉及一种包括定子和转子的电机，所述转子由具有置于转子轴上的一堆叠层的转子本体形成，其特征在于，转子包括用于使所述转子动态平衡的至少一个腔，该至少一个腔具有用于保持至少一个配重的至少一个臂。
臂可从空腔的一侧朝向所述腔的中心延伸。
各臂可沿周向彼此之间偏移120°角度。
臂在离腔中心的一定距离处可具有端部。
臂的端部可包括凹形曲面。
平衡配重可具有内接(内切)在臂的各端部之间的横截面。
腔可具有闭合截面，优选多边形闭合截面、诸如五边形闭合截面。
腔可通过对叠层进行冲孔来形成。
腔可沿着转子的纵向轴线并且基本上平行于转子的纵向轴线设置。
腔可以位于容纳转子的轴的孔的附近。
附图说明
通过阅读仅以非限制说明方式给出且附有附图的下列描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见：
图1为在沿着图2的线1-1截取的本发明转子的轴向截面中的图解视图；
图2为在沿着图1的线2-2截取的转子的径向截面中的图解视图；以及
图3为图2的细节A的放大的视图。
具体实施方式
根据图1和图2所示的实施例，旋转电机包括定子(未示出)和转子10。
如图1所示，所述转子以其本身已知的方式包括轴12，在轴12上放置有一堆相同的平面叠层14，平面叠层14优选为铁磁性的并且承载多个磁通量发生器16。
还参考图2，圆形叠层14包括转子轴12穿过其的中心孔18和完全穿过叠层的多个轴向开口。
如已知，通过使孔和开口相对应并且通过任何已知方式，诸如胶合、压制等，将各叠层彼此组装在一起。
以这种方式组装，叠层形成承载轴12的转子10的本体20。
这种配置更具体地应用到如下文中进一步描述的可变磁阻式电机。
在这种配置中，本体包括容纳磁通量发生器16的第一系列轴向开口和产生磁通量屏障的另一系列的轴向开口。
在此，第一系列轴向开口22为四边形，在此为矩形形状。所述开口22容纳磁通量发生器16，在此为也呈矩形杆形式的永磁体，永磁体的长度基本上等于本体的长度。这些开口在其余描述中被称为“外壳”。
所述外壳22(在此为3个)径向设置在彼此顶上并且从孔18的中心O彼此间隔开。
这一系列的三个外壳沿周向围绕点O重复，其中四个轴线AA’、BB’、CC’以及DD’偏移45°角以形成围绕点O规则分布的连续几个系列。
因此，如图2所示，在每个半轴线上(OA，OA’；OB,OB’；OC，OC’；OD，OD’)，存在三个轴向外壳22，轴向外壳的最长面垂直于半轴，并且这些面的尺寸从中心O朝向叠层的外周减小。
离孔18最近的外壳22相对于所述孔留有材料的桥24，并且在外壳之间存在材料的桥26。
离孔18最远的外壳22距离本体的外周边缘有一定距离。
其它系列的开口存在于沿径向方向倾斜的厚度基本上不变的“e”的贯通部(穿孔)28中，贯通部28从所述外壳延伸到叠层边缘的附近处。
这些贯通部从外壳22的侧边缘30开始，并且从穿过外壳的最长面中的一个最长面的平面以角度α上升以到达这附近。
如图2所示，倾斜的贯通部关于外壳对称地设置。为了更精确，存在在半轴线的一侧上的一系列三个倾斜的贯通部和在同一半轴线的另一侧上另一系列的三个倾斜的贯通部。
因此，每次形成具有平坦底部的基本上V形几何图形，其中平坦底部由外壳22形成，并且所述V形的倾斜臂由贯通部28形成。然后在每个半轴线上获得了彼此间隔开的三个叠加的V形，并且高度和宽度的尺寸从孔朝向本体的周界减小。
因此，除了材料桥24、26之外，存在有在每个V形的倾斜的各贯通部之间的实心部分32和在一系列三个V形中的离孔最近的贯通部和另一个相邻系列的V形中的离孔最近的贯通部之间的另一个实心部分34。
结果，产生了由这些贯通部形成的通量屏障。然后来自磁体的磁通量可仅穿过材料桥和实心部分。
该本体在材料桥24中另外包括至少一个腔36，腔36在容纳轴12的孔18的附近处容纳至少一个平衡配重38。
在从附图的实例中，在每个半轴线上设有至少一个腔，这使得可以获得等角度间隔开的八个腔。
所述腔有利地从本体的一个侧面基本上平行于轴12延伸到另一面。
所述腔可为对每个叠层冲孔40并且将叠层彼此组装起来的结果，从而形成这一腔。
在附图中，腔36具有多边形(在此为五边形)闭合截面，但是可以设想任何其它截面，诸如圆形截面。
如图3中更好地看出，这一五边形(其在此为不规则形状)包括基底42，该基底42与半轴线垂直相交并且优选地具有对应于孔的曲率的曲率。这一基底的两个倾斜侧部44、46沿着叠层的外周边缘方向以从半轴叉开的一定倾斜角继续，并且终止于限定顶部形状并且闭合五边形的两个倾斜面48、50。
所述腔包括至少一个臂52，在此三个相同形状的臂，用于保持至少一个平衡配重38，该平衡配重由这些臂固定在该腔中。
所述臂以120°相对于彼此设置并且沿着朝向腔的内部、并且优选地朝向其中心M的方向延伸。
如图3所示，多个臂中的一个臂在腔的基底42的中间区域的水平处开始，与所述面正交，并且沿着两个倾斜面48、50的接合方向垂直延伸，以使得该臂的自由端54距离所述腔的中心M一段距离E。
两个倾斜面48、50中的每个也承载臂52，该臂52朝向中心M延伸到距离所述中心一段距离E。
因此，这些三个臂的大致方向在腔的中心M处结合(汇合)。
平衡配重38可具有任何截面，该截面为在自由臂的各自由端之间的力配合。
通过实例的方式，平衡配重可为半径稍大于距离E的圆形截面的球或杆，使得所述球或所述杆具有内接在臂的各端部之间的横截面、通过摩擦保持在所述端部54之间的横截面。
在具有圆形截面的球或杆的这一配置中，臂52的端部54有具有对应于距离E的半径的凹形曲面56。
在另一实例中，平衡配重可具有不同的截面，但是包含在三个臂的各端部之间的空间内，诸如三角形或六边形截面的杆在这些三个臂的各端部之间受力。
为了平衡转子10，首先需要限定并且定位待平衡的不平衡(部位)。
可在对本领域技术人员熟知的适当机器上进行这一操作。这使得一般通过计算以及根据不平衡矫正定律可以确定待添加到转子上以平衡该转子的平衡配重的量和位置。
因此，根据本发明的方法在于，在一个或多个腔36中添加一个或多个平衡配重，平衡配重在此呈球的形式。
由此，可以实现转子的平衡，而不会在桥和/或实心部分中干扰磁通量的传递。
此外，臂可具有一些径向和轴向弹性，这允许吸收球的制造公差同时确保使所述球保持在腔中。
此外，腔使得可以减小转子的重量，这只可提高所述转子的动态性能。

Claims (12)

1.一种电机，其包括定子和转子(10)，所述转子由具有置于转子轴(12)上的一堆叠层(14)的转子本体(20)形成，其特征在于，所述转子包括用于使所述转子动态平衡的至少一个腔(36)，所述至少一个腔具有用于保持至少一个配重(38)的至少一个臂(52)。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述臂从所述腔的边缘(42；44,46；48,50)朝向所述腔的所述中心(M)延伸。
3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电机，其特征在于，所述臂(52)沿周向彼此偏移开120°角度。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电机，其特征在于，所述臂(52)在距离所述腔的所述中心(M)的距离(E)处具有端部(34)。
5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述臂(52)的所述端部包括凹形曲面(56)。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电机，其特征在于，所述平衡配重(38)具有内接在所述臂(52)的所述端部(54)之间的横截面。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电机，其特征在于，所述腔(38)具有闭合截面。
8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述腔(38)具有多边形闭合截面。
9.根据权利要求7或8所述的电机，其特征在于，所述腔(38)具有五边形闭合截面。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电机，其特征在于，所述腔(38)通过对所述叠层冲孔(40)而形成。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电机，其特征在于，所述腔(38)沿着所述转子的纵向轴线并且基本上平行于所述转子的所述纵向轴线设置。
12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的电机，其特征在于，所述腔(38)位于容纳所述转子的轴(12)的所述孔(18)的附近。
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