CN107431395A - 具有分段永磁体的旋转电机的转子 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及旋转电机的转子(10)，其包括本体(11)和在所述本体(11)中制造的至少一个槽(16)。所述槽(16)从所述转子(10)的所述本体(11)的一个面延伸到另一个面，且至少两个永磁体(17)插入所述槽(16)中。

Description

具有分段永磁体的旋转电机的转子

技术领域

本发明涉及具有分段永磁体的电机的转子。对于可以在交流发电机模式和电机模式下工作的高功率可逆电机，本发明具有特别有利但不排他的应用。

背景技术

按照已知的方式，旋转电机包括定子和与轴成一体的转子。转子可以与驱动轴和/或从动轴成一体，且可以属于以下形式的旋转电机：交流发电机、电机、或可以以两种模式操作的可逆机器。

定子装配在外壳中，所述外壳配置为使轴旋转，例如通过轴承。转子包括由堆叠的金属片形成的本体，所述堆叠的金属片通过合适的固定系统保持为组的形式，所述固定系统例如是从一侧向另一侧轴向地穿过转子的铆钉。转子包括电极，所述电极例如由容纳于设置在转子的磁质量块中的槽中的永磁体形成。

已经发现，在超速旋转(即，以超过18000rpm的速度)期间，在转子的本体的外周发生极端应力的区域。这些应力区域是由定位在槽内的磁体施加到转子的本体的离心力引起的，特别是当磁体由于安装游隙而不平衡地定位时。

文献WO 2013/111335也是已知的，其描述了具有本体的转子，所述本体包括径向加强板，所述径向加强板通过设计为接收磁体的槽延伸。这种类型的配置具有这样的缺点，由于板的尺寸而使所使用的磁体的体积减小，这限制了机器的磁功率(magnetic power)。此外，转子需要实施使用具有多种不同形式的金属片的复杂的生产过程。

发明内容

本发明的目的是通过提出旋转电机的转子来消除上述缺点中的一些或全部，所述转子包括：

-本体；以及

-设置在所述本体中的至少一个槽，

其特征在于，所述槽是从所述转子的所述本体的一面到另一面的贯穿槽，并且，至少两个永磁体插入所述槽内。

因此，由于单个槽内的两个或更多个磁体的插入，本发明使得可以减少每个磁体的质量，且从而可以减少在机器超速运转的阶段由每个磁体施加到转子的本体的力。此外，槽是贯穿槽的事实使得可以优化使用的磁体的体积，并因此优化电机的磁性能，同时有助于转子的生产过程。

根据一个实施例，所述两个永磁体具有彼此相对的面。

根据一个实施例，彼此相对的所述面彼此接触。

根据一个实施例，彼此相对的所述面沿基本上垂直于所述转子的轴线的平面相接触。

根据一个实施例，彼此相对的所述面通过气隙彼此分离。

根据一个实施例，所述转子包括用于径向保持所述永磁体的唇。

根据一个实施例，所述保持唇各自从所述转子的臂的端部延伸。

根据一个实施例，所述转子包括定位在所述保持唇和所述永磁体之间的至少一个小板。除了径向保持所述磁体以外，所述小板，其例如由塑料或复合材料制成，使得可以便于将所述磁体插入所述槽中。

根据一个实施例，所述转子包括定位在所述槽内的单个小板。

根据一个实施例，所述小板基本上沿着所述槽的整个长度延伸。

根据一个实施例，所述转子包括等于定位在所述槽内部的永磁体的数量的多个小板。

根据一个实施例，所述转子包括至少一个弹簧，其装配为压缩在所述槽内，在所述转子的中心芯与所述永磁体之间。

根据一个实施例，所述转子包括定位在所述槽内的单个弹簧。

根据一个实施例，所述转子包括等于所述槽内的永磁体的数量的多个弹簧。

根据一个实施例，所述永磁体的端部具有梯形形式。

根据一个实施例，所述永磁体由铁氧体制成。

根据一个实施例，所述永磁体具有直辐射的(orthoradial)磁化强度。

根据一个实施例，所述转子是具有通量集中的转子。

根据一个实施例，所述转子的所述本体由一组板构成。

根据一个实施例，所述转子包括定位在所述转子的两侧上的保持板。

根据一个实施例，冷却回路可以将冷却液体输送到所述转子的至少一个轴线端面。该回路还可以设计为允许冷却液体(例如，油或者油和防冻剂的混合物)在外壳与定子的本体之间流动。

根据一个实施例，所述保持板包括叶片，用于将冷却液体投射到所述电机的定子的缠绕髻。

本发明还涉及一种旋转电机，其包括缠绕定子和之前限定的转子。

本发明还涉及一种旋转电机，其可以以大于18000rpm的速度旋转，包括缠绕定子和之前限定的转子。

本发明还涉及一种生产旋转电机的转子的方法，其特征在于，所述方法包括：

-布置所述转子的由一组板形成的本体的步骤，至少一个槽从一个面到另一个面穿过所述本体；

-将至少一个弹簧抵着所述槽的面插入的步骤；

-将至少一个小板抵着所述槽的面插入的步骤，所述面与所述弹簧抵着其定位的面相对；

-将至少两个永磁体插入所述槽内的步骤；以及

-将保持板抵着所述转子的所述本体的轴向端面固定的步骤。

附图说明

通过阅读以下描述并对照附图，将更好地理解本发明。这些附图纯粹是通过说明本发明的方式提供的，而绝非对其进行限制。

图1示出了根据本发明的旋转电机的转子从上方看的视图；

图2是图1中的转子的局部透视图，以没有用于保持定位在每个槽内的磁体的小板的情况示出；

图3是定位在图1中的转子的单个槽内的一组磁体的透视图；

图4是图1中的转子中使用的弹簧的透视图。

从一个图到另一个图中，相同、相似或类似的元件保持相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了具有轴线X的根据本发明的转子10，轴线X设计为装配在轴(未示出)上。具有永磁体的该转子10属于旋转电机，例如可在交流发电机模式和电动机模式下运行的高功率可逆电机。作为变型，它可以是用于压缩机动车辆的空调冷却剂流体的压缩机。按照已知的方式，电机包括缠绕定子，缠绕定子可以是多相的，在存在气隙的情况下围绕转子10。该定子由外壳支撑，所述外壳配置为经由滚珠轴承和/或滚针轴承使轴旋转。

转子10由在垂直于轴线X的径向平面上延伸的板的堆叠形成，以便减小傅科电流(Foucault current)。该堆叠的板的构成形成转子10的本体11的一组板，本体11由铁磁材料制成。板通过铆钉12保持，铆钉12经由开口(无附图标记)从一侧到另一侧轴向地穿过堆叠的板，用于形成可以被操作和运输的组。本体11可以以不同的方式旋转连接到旋转电机的轴，例如通过迫使开槽的轴在转子10中的中心开口13内，或通过键装置。

转子10包括槽16，其设计为接收永磁体17。每个槽16从一个轴向端面到另一个轴向端面穿过本体11。在这种情况下，槽16各自由从转子10的中心芯22获得的两个相邻的臂20限定。为了确保将磁体17径向保持在槽16中，臂20各自在它们的自由端包括两个保持唇21，所述两个保持唇21在壁20的两侧周向地延伸。

在这种情况下，如从图2和图3清楚地看出，两个永磁体17插入每个槽16内。这些两个磁体17具有彼此相对的面25，即没有部件插设在这写两个面25之间。

两个磁体17的面25可以沿平面P1彼此接触，平面P1基本上垂直于转子10的轴线X。然而，两个磁体17的彼此相对的面25可以通过对应于槽16内的磁体17的安装游隙的气隙而彼此分离。作为变型，每个槽16包含三个或更多个磁体17的轴向堆叠。

在这种情况下，磁体17具有平行六面体形式，具有在其内周处倾斜的两个角度。因此，磁体17在其端部中的一个处具有减小的横截面，使得具有附图标记26的该端部具有梯形形式。磁体17的梯形端部26位于转子10的轴线X侧。

为了使槽16具有与磁体17互补的形式，每个臂20包括第一部分201，其全局地具有恒定宽度，该恒定宽度从芯22获得，由在与X轴相对的方向上变宽的第二部分202延伸，且在保持唇21中终止。纵向凹陷23设置在每个保持唇21与对应的臂20之间的接合部处。作为变型，磁体17可以具有简单的平行六面体形式。

磁体17优选由铁氧体制成。然而，作为变型，根据应用和旋转电机所需的功率，它们可以由稀土制成。作为变型，磁体17可以具有不同的等级，以便降低成本。例如，在每个组件中，铁氧体磁体17和更强有力但成本更高的稀土磁体17相关联。根据电机所需的功率，特定槽16也可以留空。例如，两个直径上相对的槽16可以是空的。转子10具有通量集中，即，位于两个连续槽16中的磁体17的相反的侧面具有相同的极性。

在所示的实施例中，对于每个槽16，转子10包括单个小板31，这可以在图1中清楚地看到，其称为laminette，由比磁体17更加柔性的材料制成。每个小板31定位在保持唇21与对应的槽16的磁体17之间，同时接合在凹陷23中。

小板31基本上沿着槽16的整个长度延伸。优选地，小板31是平坦的且矩形的，且与其以其重合的边缘所覆盖的磁体17的外部面具有相同的尺寸和相同的形式。小板31例如由塑料或复合材料制成。

除了径向保持磁体17以外，小板31使得可以便于将磁体17插入槽16中，这通过平行于转子10的轴线X滑动磁体17来实现，例如用以获得磁体17的轴向堆叠。

替代地，在每个槽16中，转子10包括等于定位在槽16内的永磁体17的数量的多个小板31。作为变型，槽16中的小板31的数量也可以大于磁体17的对应的数量。

为了确保磁体17经由小板31抵着保持唇21被保持在其槽16内，在每个槽16中，转子10包括单个弹簧33，其装配为压缩在槽16内，在转子10的芯22与永磁体17之间(参见图1和图2)。因此，每个弹簧33通过变形从转子10的内部朝向外部在磁体17上施加径向力。优选地，由在两个连续的臂20之间延伸的芯22的面构成的槽16的基部具有平坦的形式，以便于抵着基部支撑弹簧33。

从图4可以清楚地看出，每个弹簧33(其例如由不锈钢制成)包括中心圆形部分34、以及位于中心圆形部分两侧的两个端部圆形部分35。中心圆形部分34和端部圆形部分35具有相反的曲率。中心圆形部分34的曲率半径大于端部部分35的曲率半径。因此，该弹簧33消除了游隙，使得生产公差可以较大。弹簧33优选地具有倾斜端36，以便于将磁体17插入槽16中。每个弹簧33附加地包括沿着倾斜端的狭缝37，以便减小倾斜端的刚性。

替代地，在每个槽16中，转子10包括等于定位在槽16内的永磁体17的数量的多个弹簧33。作为变型，槽16中的弹簧33的数量也可以大于磁体17的对应的数量。

转子10的本体11还包括图1所示的开口40，以便接收拉杆，用于组装放置在转子10的两侧的两个保持板在其轴向端面上。这些保持板确保了将磁体17保持在槽16内，且可以用于确保转子10的平衡。凸缘由非磁性材料制成，例如铝。

根据一个实施例，电机包括冷却回路，其设计为允许冷却液体在外壳与定子的本体之间流动，例如油或油和防冻剂的混合物。该冷却回路还配置为将冷却液体输送到转子的至少一个轴向端面。在这种情况下，保持板还可以包括用于投射冷却液体到达转子端面的叶片。投射叶片配置为通过离心力将冷却液体投射到机器的定子的髻。

关于投射叶片的配置的更多的信息，可以参考申请人于2015年2月19日提交的法国申请no.1551381，其通过引用并入本申请。

在下文中提供了生产旋转电机的转子10的方法的描述，所述方法包括布置具有至少一个槽16的由一组板形成的本体11的步骤。至少一个弹簧33插入槽16中，抵着槽16的面，在这种情况下，所述面位于转子10的轴线X侧。至少一个小板31抵着槽16的面插入，所述面位于与弹簧33所定位抵着的面相对的一侧。将至少两个永磁体17插入槽16内。然后保持板抵着转子10的本体11的侧向面被固定。

应当理解，前面的描述仅是通过示例的方式提供，并且不限制本发明的范围，通过以任何其他等价物来替换不同的元件并不会造成偏离本发明的范围。

Claims (14)

1.一种旋转电机的转子(10)，包括：

-本体(11)；以及

-设置在所述本体(11)中的至少一个槽(16)，

其特征在于，所述槽(16)是从所述转子(10)的所述本体(11)的一个面到另一个面的贯穿槽，并且，至少两个永磁体(17)插入所述槽(16)内。

2.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述永磁体(17)的端部(26)具有梯形形式。

3.如权利要求2所述的转子，其特征在于，彼此相对的所述面(25)彼此接触。

4.如权利要求3所述的转子，其特征在于，彼此相对的所述面(25)沿基本上垂直于所述转子(10)的轴线的平面相接触。

5.如权利要求2所述的转子，其特征在于，彼此相对的所述面(25)通过气隙彼此分离。

6.如权利要求1至5中任一项所述的转子，其特征在于，所述转子(10)包括用于径向保持所述永磁体(17)的唇(21)。

7.如权利要求6所述的转子，其特征在于，所述保持唇(21)各自从所述转子(10)的臂(20)的端部延伸。

8.如权利要求6或7所述的转子，其特征在于，所述转子(10)包括定位在所述保持唇(21)和所述永磁体(17)之间的至少一个小板(31)。

9.如权利要求8所述的转子，其特征在于，所述转子(10)包括定位在所述槽(16)内的单个小板(31)。

10.如权利要求8或9所述的转子，其特征在于，所述小板(31)基本上沿着所述槽(16)的整个长度延伸。

11.如权利要求1至10中任一项所述的转子，其特征在于，所述转子(10)包括至少一个弹簧(33)，所述至少一个弹簧(33)装配为压缩在所述槽(16)内、在所述转子(10)的中心芯(22)与所述永磁体(17)之间。

12.如权利要求11所述的转子，其特征在于，所述转子(10)包括定位在所述槽(16)内的单个弹簧(33)。

13.一种旋转电机，其能够以大于18000rpm的速度旋转，其包括缠绕定子和根据前述权利要求中任一项所述的转子(10)。

14.一种用于生产旋转电机的转子(10)的方法，其特征在于，所述方法包括：

-布置所述转子(10)的由一组板形成的本体(11)的步骤，其中至少一个槽(16)从一个面到另一个面穿过所述本体(11)；

-将至少一个弹簧(33)抵着所述槽(16)的面插入的步骤；

-将至少一个小板(31)抵着所述槽(16)的面插入的步骤，所述面与所述弹簧(33)抵着其定位的面相对；

-将至少两个永磁体(17)插入所述槽(16)内的步骤；以及

-将保持板抵着所述转子(10)的所述本体(11)的轴向端面固定的步骤。