CN108475949B - 永磁同步电机的转子，转子极间杆和制造该转子的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于永磁同步电机的转子(2)，包括布置在沿轴向方向(A)延伸的轴(4)上的叠片组(6)，围绕叠片组的圆周布置有多个极(14)，其中，为每个极设置至少一个磁体(10)。出于特别良好地防止磁体滑动的考虑，极间杆(12)被定位在极(14)之间，使得沿周向方向观察，每个磁体(10)利用第一侧(16a)和对置的第二侧(16b)分别抵靠在极间杆(12)处。

Description

永磁同步电机的转子，转子极间杆和制造该转子的方法
技术领域
本发明涉及一种用于永磁同步电机的转子，包括布置在沿轴向方向延伸的轴上的叠片组，围绕叠片组的圆周布置有多个极，其中，为每个极都设置至少一个磁体。本发明还涉及一种用于这种转子的极间杆以及一种用于制造这种转子的方法。
背景技术
原则上，为永磁同步电机的转子装备永久激励磁体有两种可能性：内置式磁体，其中磁体被推入转子叠片的囊穴中；和，外置式磁体，其中磁体围绕转子的圆周固定。在具有外置式磁体的转子中，磁体通常由合适的粘合剂和/或通过绷带以相应的预应力固定在其位置上。
在同步电机的运行期间，当转子旋转时，磁体承受极强的离心力。除了离心力之外还有剪切力作用到磁体上，剪切力在磁体没有充分固定时能导致磁体错位。剪切力尤其在加速和制动过程中以及在振动和冲击载荷下出现。在这种情况下，绷带只能有条件地利用预应力来保持磁体联合体。
磁体还可以被设计成壳式磁体。具有两个弯曲表面的壳式磁体例如在 EP 2 073352 A1中描述。
为了抵消剪切力，在围绕具有圆柱形转子叠片的叠片组的圆周布置的壳式磁体的情况下使用合适的粘合剂。由于必须防止磁体滑动，所以粘接过程很复杂。可替换地，转子叠片在极之间具有侧向的止动凸耳。然而，在该实施例中，由于绷带被引入到磁体之间的间隙中并且因此妨碍了绷紧，所以磁体的分级布置被证明是难以实现的。
在US 5 323 078A中描述了通过夹紧环固定转子的永磁体的另一种可能性。
发明内容
本发明基于以下目的：实现转子的磁体的一种布置，其中确保了特别良好地防止磁体滑动。
该目的根据本发明通过一种用于永磁同步电机的转子实现，该转子包括布置在沿轴向方向延伸的轴上的叠片组，围绕叠片组的圆周布置有多个极，其中，为每个极设置至少一个磁体，其中，极间杆定位在极之间，使得在周向方向上观察，每个磁体利用第一侧和对置的第二侧分别抵靠在极间杆处，并且其中，极间杆具有至少两个、优选多个部段，这些部段在轴向方向上观察彼此错开。
本发明基于以下构思，即通过在行列状的极之间设置有对磁体进行侧向支撑的极间杆，确保了针对剪切或滑动的磁体可靠固定。在此，每个磁体利用其第一侧和其第二侧与两个极间杆接触。每个极间杆又支撑磁体，特别是两个极。通过将极间杆布置在极之间并且每个磁体在两侧大面积地或者至少点状地抵靠在极间杆处，阻止了磁体由于剪切力而沿着叠片组表面滑动。
此外，借助极间杆也能够实现磁体的分级布置。为此目的，极间杆具有至少两个、优选多个部段，这些部段在轴向方向上观察彼此错开。在此，极的分级角度特别是由极间杆的形状来给定。
极间杆是与磁体和转子叠片分开的部件，其特别地由与磁体和转子叠片不同的材料形成。在此，极间杆是间距保持器，其通过与磁体的接触将磁体保持在其相应位置上。在此，极间杆的形状和尺寸与叠片组上的磁体的形状、尺寸和布置相匹配。
极间杆可以设计成多件式的，使得在两个极之间在轴向方向上尤其依次地布置有多个极间杆。出于减少极间杆的数量以及减少极间杆的安装成本的考虑，每两个极之间仅设置一个极间杆，其优选地至少与极一样长。
为了不妨碍转子的磁特性，极间杆有利地由不导磁的材料制成，例如塑料、铝等。
优选地，极间杆固定在叠片组处。以这种方式确保了极间杆不滑动并且为磁体提供特别可靠的保持。适宜地，为此提供形状匹配连接，其通过在极间杆处提供销来建立，销在转子的组装状态下径向向内指向并且啮入到极之间的极间隙中。在组装转子时首先借助胶带将磁体固定在表面上的情况下，销特别是在布放胶带的位置处中断，从而不会损坏胶带。
出于特别牢固地保持磁体的考虑，根据优选实施方式，极间杆以全部表面与磁体的第一侧和第二侧接触。
根据一个替代的优选设计方案，极间杆具有多个横向于轴向方向延伸的接片，极间杆通过接片接触磁体。在此，极间杆点状地支承磁体的侧面或者在边长的一部分上在一个或多个位置处支承磁体的侧面。该实施方式特别节省材料。
优选地，磁体设计为壳式磁体。壳式磁体通常围绕具有各个叠片的圆形横截面的圆柱形叠片组布置，从而在没有其他安全措施的情况下磁体滑动的风险很高，由此对这种壳式磁体的稳固保持的要求特别高。
根据优选设计方案，在磁体下方在叠片组上布放胶带。在极间杆和磁体之前，特别是以围绕叠片组圆周的各个环来布放胶带，并且胶带仅用于固定磁体或极间杆。关于离心力和/或剪切力，胶带没有特别的作用。
根据其他的优选设计方案，磁体和极间杆的布置被绑扎。由此，在转子运行期间，磁体和极间杆抵抗离心力被固定。为了容纳绷带始端和/或绷带末端，在叠片式转子的情况中，通常使用端板。在此可以使用极间杆来确保提供端板的功能。因此可以省略端板。
适宜地，极间杆具有多个径向向外敞开的中间腔。因此实现了一个构型表面，其具有多个敞开的中间腔。这种构型的优点是可以使用极间杆来平衡，特别是作为平衡套件的固定件。
根据本发明，该目的还通过用于根据上述实施例之一的转子的极间杆来实现。
最后，根据本发明，该目的通过一种用于制造这种用于永磁同步电机的转子的方法来实现，其中：
-叠片组结合到轴上，
-布放胶带，以用于将磁体围绕叠片组的圆周预固定，
-布置极间杆和磁体，并且
-绑扎转子。
已经提到的与转子相关的优点和优选实施例可以类似地转移到极间杆和制造方法上。
优选地，极间杆首先固定在叠片组上，特别是形状配合地固定。随后，磁化的或未磁化的磁体被轴向分布在极间杆之间。然而，在将极杆和磁体分布在叠片组上时，也可以设想其他顺序。在未磁化的磁体的情况下，它们在绑扎之后最终被磁化。
附图说明
根据附图更详细地阐述本发明的实施例。在此示出：
图1示出了包括具有布放的胶带的叠片组的转子的透视图，
图2示出了根据图1的、具有固定的极间杆和磁体的叠片组的透视图，
图3示出了极间杆的第一实施变体的透视图，
图4示出了根据图3的极间杆的侧视图，
图5示出具有极间杆的第二实施变体的第二转子的透视图，
图6示出了根据图5的极间杆的透视图，和
图7示出了根据图5和图6的极间杆的俯视图。
相同附图标记在不同附图中具有相同含义。
具体实施方式
图1和图2中示出了根据本发明的用于在此并未详细示出的永磁同步电机的、尤其是伺服电机的转子2的分步结构。转子2包括：沿轴向方向 A延伸的轴4，和叠片组6。
在第一制造步骤中，叠片组6安装到轴4上。在下一步骤中，围绕叠片组6的圆周以多个环形条带的形式布放胶带8。胶带8仅用于固定永久激励磁体10以及可能的极间杆12，它们在第三步骤中分布到叠片组6的圆周上。在该实施例中，磁体10设计为壳式磁体并且在轴向方向上形成多个行列状的极14。
在极14之间布置有极间杆12，它们防止磁体10滑动。在此，极间杆 12全部具有相同的宽度和长度并且由不导磁的材料形成，例如，由铝或塑料形成。每个磁体10具有沿轴向方向A延伸的第一侧16a和对置的、沿轴向方向A延伸的第二侧16b。在此，极间杆12被定位成，使得每个磁体10以其第一侧16a抵靠在一个极间杆12处并且以其第二侧16b抵靠在另一极间杆12处。在根据图1和图2的实施例中，磁体10利用其第一侧 16a和第二侧16b以全部表面抵靠，即尤其是在侧面16a、16b的整个长度上实现在磁体10与所抵靠的极间杆12之间的接触。
在最后的制造步骤中，借助此处未示出的绷带来绑扎转子2。为了容纳绷带始端和/或绷带末端而设置有端板18。然而，它们的功能可以由极间杆12承担。
在图3和图4中，示出了极间杆12的第一实施例。极间杆12具有多个部段20，这些部段在轴向方向A上观察彼此错开。此外，极间杆12具有销22，销径向向内地指向并且经由形状配合连接将极间杆12固定在叠片组6处。在极间杆的外侧面处，极间杆12具有格栅状构型。
从图5至图7中可以看到极间杆12的第二实施变体。在此，极间杆 12具有多个横向于轴向方向A延伸的接片24，极间杆通过接片与磁体10 的侧面16a、16b点状接触。因此，在更广泛的意义上，极间杆12具有鱼骨形状。在此，在所示的实施例中，磁体10的每个侧面16a、16b都由两个接片24支撑。特别是从图7中可以看出，第二实施变体的极间杆12同样具有多个部段20，其中不同部段20之间的接片24的长度是变化的，因而磁体10能够在轴向方向10上分级。
此外，这两个实施例的极间杆12由于它们的构型表面而在转子2的组装状态下具有多个中间腔26，这些中间腔至少径向向外地敞开(参见图 2和图5)。这些空心的中间腔尤其可以用于转子2的平衡。

Claims (13)

1.一种用于永磁同步电机的转子(2)，包括布置在沿轴向方向(A)延伸的轴(4)上的叠片组(6)，围绕所述叠片组的圆周布置有多个极(14)，其中，为每个极都设置至少一个磁体(10)，其中，极间杆(12)定位在所述极(14)之间，使得在周向方向上观察，每个磁体(10)都利用第一侧(16a)和对置的第二侧(16b)分别抵靠在所述极间杆(12)处，其特征在于，所述极间杆(12)具有至少两个部段(20)，所述部段在轴向方向(A)上观察彼此错开，其中在所述轴向方向上实现所述磁体的分级布置，并且所述极的分级角度由所述极间杆的形状确定。
2.根据权利要求1所述的转子(2)，其特征在于，所述极间杆(12)至少与所述极(14)一样长。
3.根据权利要求1所述的转子(2)，其特征在于，所述极间杆(12)由非导磁材料形成。
4.根据权利要求1所述的转子(2)，其特征在于，所述极间杆(12)固定在所述叠片组(6)处。
5.根据权利要求4所述的转子(2)，其特征在于，所述极间杆(12)具有径向向内指向并且啮入到所述极(14)之间的极间隙中的销(22)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的转子(2)，其特征在于，所述极间杆(12)与所述磁体(10)的所述第一侧(16a)和所述第二侧(16b)完全接触。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的转子(2)，其特征在于，所述极间杆(12)具有垂直于所述轴向方向(A)延伸的多个接片(24)，所述极间杆经由所述接片与所述磁体(10)接触。
8.根据权利要求1所述的转子(2)，其特征在于，所述磁体(2)被设计为壳式磁体。
9.根据权利要求1所述的转子(2)，其特征在于，在所述磁体(10)下方在所述叠片组(6)上布放胶带(8)。
10.根据权利要求1所述的转子(2)，其特征在于，所述磁体(10)和所述极间杆(12)的布置被绑扎。
11.根据权利要求1所述的转子(2)，其特征在于，所述极间杆(12)具有多个径向向外敞开的中间腔(26)。
12.一种用于根据前述权利要求中任一项所述的转子(2)的极间杆(12)。
13.一种用于制造根据权利要求1至12中任一项所述的转子(2)的方法，其特征在于，
-所述叠片组(6)结合到所述轴(4)上，
-布放胶带(8)，以用于将所述磁体(10)围绕所述叠片组(6)的圆周预固定，
-布置所述极间杆(12)和所述磁体(10)，并且
-绑扎所述转子(12)。
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