CN109474139A - 可变磁阻同步电动机的转子的装配方法以及转子 - Google Patents

Abstract

一种可变磁阻同步电动机的转子(1)的装配方法，包括以下步骤：I.准备多个圆盘(2)，圆盘(2)具有用于使每一极性扇区(2a)容纳至少一个磁铁(4)的通槽(2b)；II.沿旋转轴(3)依次放置圆盘(2)以形成转子(1)，以使通槽(2b)互相对准；III.准备磁铁(4)，磁铁(4)具有相同的小于所述转子(1)的深度的预设深度，并且具有等于或小于通槽(2b)的区域的正面截面区域；IV.依次计算对于每一极性扇区(2a)待插入的磁体(4)的数量，以便占据仅部分所述转子(1)的总深度用作待获取的预设的电动机扭矩性能的功能；V.将计算出的数量的磁铁(4)插入每一极性扇区(2a)的对准的一系列通槽(2b)中。本发明还涉及使用上述方法装配的可变磁阻同步电动机的转子(1)。

Description

可变磁阻同步电动机的转子的装配方法以及转子

技术领域

本发明涉及一种可变磁阻同步电动机(variable-reluctance synchronousmotor)的转子的装配方法以及转子。

本发明尤其涉及，当电动机的可变磁阻独自不足以满足操作需求时，对转子中磁铁布置步骤进行优化，以提高电动机的性能。

背景技术

可变磁阻同步电动机被定义为“电动机”，随着将势差施加在定子上而引起转子运动。

这归因于转子结构上的磁各向异性，其包括具有最小磁阻的部分，磁通量被引导流入这些具有最小磁阻的部分来引起旋转运动。

具体地，根据现有技术，这种类型的转子由圆盘(通常被称为“叠片”)沿转子自身的旋转轴并排放置组装而成。

每一叠片具有被分为多个极性扇区(polar sector)的磁性结构，其限定了多个磁极，其中，每个磁极具有最小磁阻方向(也被定义为d轴或者直轴)和最大磁阻方向(也被定义为q轴或交轴)。

当在定子绕组的电缆上施加交流电时，旋转磁场产生，并且转子倾向于将每一磁极的d轴与由定子产生的磁场的相应峰对准，以实现转子以同步的方式进行转动，从而获得期望的电动机转矩。

然而，有些使用中，仅由可变磁阻产生的性能不足以满足应用的需求。

为满足这些需求，转子被提供有容纳于每一叠片的每一极性扇区的槽中的磁铁。

能够强化叠片的磁场线的磁铁具有可以根据所要求的性能而变化的宽度，并且被插入到转子的全部深度。

图1和图2示出了根据现有技术组装的两个转子的正面截面图。在图1所示的第一个转子中，插入到转子的全部深度的磁铁具有与存在于叠片上的槽的形状互补(complementarily-shaped)的截面。在图2所示的第二个转子中，磁铁的宽度是上述磁铁的一半，然而插入到转子的全部深度，赋予电动机的性能水平是前述例子的一半。

然而，这些已知的技术具有本发明意在克服的一些缺点。

首要缺点与磁铁插入到转子的全部长度有关。由于待插入的磁铁数量很多，这种操作需要一定的时间，且沿着电动机的全深度向下推动磁铁而产生的操作问题增加。这些问题包括在生产阶段成本的增加，由于倾向于根据生产成本而非磁铁本身的成本做决定，使得具有少量磁铁的电动机版本更没有吸引力。

因此，在现有技术中，生产者会遇到更多的问题，因为，为了能够生产根据电动机的应用或者用户的要求而具有不同性能的电动机，必须具有不同宽度的可用磁铁，由于必须存储大量不同尺寸的磁铁，会产生一系列的后果，例如磁铁本身可能会退化。

发明内容

在本文中，本发明的目的在于提供一种可变磁阻同步电动机的转子的装配方法，以及由此装配的转子，以此来克服上面引用的缺点。

具体地，本发明的一个目的是提供一种用于可变磁阻同步电动机的转子装配方法，该装配方法相对于现有技术更加简单，由此能够降低生成成本和减少根据需要改变性能而更换部件所需的时间。

进一步地，本发明的另一个目的是减少由部件的多样性造成的材料的浪费，这些部件通常必须被存储起来并随着时间而损坏，或者不再使用。结果增加了管理成本并体现在产品的最终价格上。

上述目的一般通过包括本说明书所附的一项或多项权利要求中阐述的技术特征的方法来实现。

本发明涉及一种可变磁阻同步电动机的转子的装配方法，其特征在于包括以下步骤：

I.准备多个圆盘，或叠片，其中，每一圆盘对于每一极性扇区具有至少一个通槽，用于容纳至少一个磁铁；

II.沿旋转轴依次放置多个圆盘以形成转子，以便使所述通槽沿平行于所述旋转轴的方向互相对准；

III.准备多个磁铁，至少部分所述多个磁铁的预设深度相同并且小于转子的总深度，按照垂直于所述旋转轴的轴向的平面，所述磁铁具有等于或小于所述通槽的入口区域的截面区域；

IV.计算沿所述平行于所述旋转轴的方向对于每一极性扇区依次待插入的磁铁的数量，以占据转子的总深度的仅仅一部分，作为待获取的预设电动机扭矩性能的函数；

V.将计算所得数量的磁铁插入每一极性扇区的至少一个通槽中，以占据依次排列的多个圆盘的对准的通槽，直到获得由计算所得数量的磁铁所限定的深度。

基本上只要转子通过对准有孔的圆盘(通常被称作叠片)而制备，以及只要预期的电动机扭矩被确定，操作者即准备所需数量的磁铁，以便通过圆盘的对准的槽来容纳磁铁，从而获得预设性能。

所述插入步骤优选地包括：每一极性扇区具有多个适用于容纳磁铁的槽。这种方式有利于更多磁铁的插入，以便进一步地改变和在特定情况下提高电动机给予的性能。

所述插入步骤优选地包括将磁铁相对于每一圆盘的旋转轴对称地排列，以便维持结构的平衡。

根据本发明的一个方面，准备多个所述磁铁的步骤包括：准备磁铁，全部磁铁的预设深度均相同，或者准备具有深度为所述预设深度的倍数或者约数的磁铁。具体地，插入转子的第一个圆盘和最后一个圆盘的磁铁的深度小于(优选地为约数)插入转子大部分内部区域的磁铁的深度，以便优化电动机的性能。

根据本发明的一个方面，准备圆盘的步骤包括准备预设模块，所述模块包括预设数量的所述圆盘。进一步地，所述方法包括实现磁化模块和空模块，磁化模块中磁铁插入到每个极性扇区的槽中，空模块中没有磁铁出现。磁化模块和空模块可有利地互换，作为待获取的电动机扭矩性能的函数。

根据本发明的另一方面，根据待获取的扭矩性能，计算步骤能够得到用于实现转子的待使用的磁化模块的数量，将磁化模块和至少一个空模块依次排列，用以完成转子。

这样由于不同配置的模块足以相互替换，而不用执行每一个磁铁的插入或移除，更有利于改进转子的结构以降低或者提高电动机的性能。

插入步骤优选地包括将每一磁铁插入每一极性扇区的多个通槽中的至少一个。磁铁便利地具有与所述多个通槽的入口区域形状互补的截面区域。

本发明进一步涉及一种可变磁阻同步电机的转子，转子包括沿旋转轴依次排列的圆盘，每一圆盘按角度被分成多个极性扇区，所述极性扇区具有至少一个通槽，用于容纳至少一个磁铁。使用的每一磁铁具有相同的预设深度，该深度小于转子的总深度，并且磁铁具有等于或者小于通槽的入口区域的截面区域。这样，转子可在将一个磁铁在每一极性扇区中插入到小于转子总深度的第一深度的情形和将多个磁铁沿着平行于所述旋转轴的方向依次插入到小于转子总深度的第二深度的情形之间可选地配置，作为待获取的电动机性能的函数。

磁铁优选地相对于旋转轴对称排列，这样结构是平衡的，从而防止转子的旋转运动和由定子绕组提供的脉冲之间可能的相移。

在一个可替换实施例中，例如在某些特殊应用的情况下，磁铁相对于旋转轴不对称排列。这时，为了使重量均衡地分布，可能会将非磁性的配重插入到转子的某些区域。

根据本发明的一个方面，极性扇区包括多个用于容纳磁铁的通槽。这样，为了提高电动机性能而引入更多的磁铁会更加简化。

根据本发明的另一方面，沿所述平行于所述旋转轴的方向依次排列的磁盘的分组限定一个模块，该模块在第一空配置和第二磁化配置之间可选地配置，第一空配置中模块没有所述磁铁，第二磁化配置中模块对于每一极性扇区包括至少一个所述磁铁。这样，转子由可变数量的空配置的模块和可变数量的磁化配置的模块组成，作为待获取的电动机性能的函数。不同配置的模块足以有利地相互替换来降低或者提高电动机扭矩的性能。

每一所述磁铁优选地具有与通槽的开口形状互补的截面区域。

值得注意的是，每一磁铁的正视截面区域的宽度和高度可能与相同电动机的另一个磁铁不同，以便优化电动机的性能。

每一叠片的多个通槽的宽度和高度互不相同，以便磁铁与这些尺寸相适应，并且在优选地情况下，磁铁与相应的槽的形状互补。

根据本发明的另一方面，通槽沿最大磁阻径向轴排列，极性扇区被限定在两个连续的最小磁阻径向轴之间。

附图说明

根据如附图中所示的可变磁阻同步电机的转子的优选但非排他性的实施例的指示性且因此非限制性的描述，本发明的其它特征和优点将变得更清楚，在附图中：

图1是根据现有技术的转子叠片的第一配置的正视示意图；

图2是根据现有技术的转子叠片的第二配置的正视示意图；

图3是根据本发明的没有磁铁的转子的透视图；

图4是根据本发明的插入磁铁的步骤中转子的透视图；

图5是根据本发明的转子的透视图，其中，仅电动机的第一模块包括磁铁；

图6是根据本发明的转子的透视图，其中，电动机的一个以上的模块包括磁铁；

图7是根据本发明的转子的模块的透视图，其中，形成转子的叠片被突出显示；

图8以侧视示意图示出了，根据沿转子的旋转轴设置的垂直面，根据说明书所阐述的方法，图5的转子的截面。

在下述描述中，相同的标号表示不同视图中的相同的或者相应的部件。

具体实施方式

本发明涉及可变磁阻同步电动机的转子的装配的技术领域，特别涉及对转子内部布置磁铁的步骤进行优化，以及由此装配的转子。

参考上述附图，标号1通常表示根据本发明的用于可变磁阻同步电动机的转子。

可变磁阻同步电动机的转子1的装配方法的特征在于，包括以下步骤：

I.准备多个圆盘2，圆盘通常也被称为叠片，其中，每一圆盘2对于每一极性扇区2a具有至少一个通槽2b，用于容纳至少一个磁铁4；

II.沿旋转轴3依次放置多个圆盘2以形成转子1，以便所述通槽2b沿平行于所述旋转轴3的方向互相对准；

III.准备多个磁铁4，所有磁铁的预设深度相同并且小于转子1的总深度，根据垂直于所述旋转轴3的方向的平面，磁铁4具有等于或小于所述通槽2b的入口区域(accessarea)的截面区域(section area)；

IV.计算沿所述平行于所述旋转轴3的方向对于每一极性扇区2a依次待插入的磁体4的数量，从而占据转子1的总深度的仅仅一部分，作为待获电动机扭矩性能的函数；

V.将计算所得数量的磁铁4插入每一极性扇区2a的至少一个通槽2b中，从而占据依次排列的多个圆盘2的对准的通槽2b，直到获得由计算所得数量的磁铁限定的深度。

对于装配方法的最后一步，图3至图6示出了磁铁4向圆盘2的通槽2b的插入。

如图7所示，圆盘2对于每一极性扇区2a可具有多个通槽2b，以便使得通过沿转子1的旋转轴3依次排列的圆盘2的对准的通槽2b插入磁铁4的步骤包括：优选地，将磁铁布置在每一极性扇区2a的多个通槽2b的至少一个中，并且进一步地，将磁铁相对于转子1的旋转轴3对称布置。

在所述附图中，每一极性扇区2a具有两个大体上是弧形的通槽2b，与现有技术类似，每一个通槽2b具有平行排列的边(bridge)以加固结构和划定用于插入磁铁4的区域。与附图所示的不同的是，根据设计数据，每一所述槽2b可能具有不同的正面尺寸的高度和宽度。

为了便于进行插入操作，磁铁4的正视截面的区域的周边，即根据垂直于所述旋转轴3的轴向的平面所限定的截面的区域的周边，与多个通槽2b的入口区域的周边形状互补。

可替换地，为了简化插入步骤并由此改变电动机的性能，待使用的磁铁4的正视截面的周边的两个尺寸中的一个可以分别小于通槽2b的入口区域的周边的尺寸。

在其他可替换方案中，根据设计需要，同一电动机的磁铁4的尺寸在正面的高度和宽度可以不同。

进一步地，图7显示了圆盘2的依次设置步骤如何确定模块5，即圆盘2的分组，可以根据待获取的数值，替换该圆盘2的分组来改变电动机扭矩的性能。模块5可在空配置和磁化配置之间区分，空配置中没有磁铁，磁化配置中对于每一极性扇区2a的至少一个通槽2b具有至少一个磁铁4。同时在第一个例子中，模块5由至少一个圆盘2构成，在后一个例子中，深度由使用的磁铁4的深度确定。实际上，在准备步骤期间，磁铁的尺寸被设置，使得磁铁的深度是单个磁盘2的厚度的倍数，以便磁铁可以穿过预设的多个通槽2b并由此穿过相同多个的圆盘2，从而无需任何步骤就与圆盘共同生成一个表面。

由于它们必须遵循转子1的预设深度，空配置中的模块5优选地包括与磁化配置中的模块5相同数量的圆盘2，以便两种配置的模块5很容易地互换，并且获得更加平衡的转子结构。

在应用时，根据有或者没有磁铁4，模块5具有两种类型，并且可变数量的两种类型的模块5依次排布来形成转子1。图5和图6的转子1包括四个模块5：在第一个例子中，磁化模块5后跟随有3个空模块5，而在第二个例子中，有两个磁化模块5和两个空模块5。

本发明进一步涉及一种使用上述方法装配的可变磁阻同步电动机的转子1。

转子1沿旋转轴3延伸，其中，多个圆盘2依次排列，圆盘2按角度被分为多个极性扇区2a，每一极性扇区2a具有至少一个通槽2b，用于容纳至少一个磁铁4。

在优选的实施例中，使用的磁铁4均具有相同的并且小于转子1的总深度的预设深度，对尺寸进行设置，使得预设深度的数值是单个圆盘2的深度的倍数。可替换地(附图中未示出)，相同转子1的一些磁铁4的深度可能小于或者大于所述预设深度。在该例中，这些磁铁4的深度优选地可为所述预设深度的倍数或者约数。具体地，插入转子的第一个圆盘的磁铁和插入转子的最后一个圆盘的磁铁的深度小于(优选地为约数)插入大部分内部区域的磁铁的深度，以优化电动机的性能。

进一步地，磁铁4具有正视截面区域，即根据垂直于转子1的旋转轴3方向的平面所限定的截面区域，正视截面区域小于通槽2b的入口区域，以便于对于每一极性扇区2a，磁铁4穿过形成转子1的系列的圆盘2而插入到小于转子1的总深度的第一深度，或者多个磁铁4沿平行于所述旋转轴3的方向依次插入到同样小于转子1的总深度的第二深度，以作为待获取的电动机性能的函数，如图8所示。

由于其结构，圆盘2具有两个参考轴：最大磁阻径向轴和最小磁阻径向轴，分别定义为q轴和d轴。通槽2b沿q轴排列，同时极性扇区2a被限定在两个连续的d轴之间。

对于每一极性扇区2a，优选地具有多个可能插入磁铁4的槽2b，在插入步骤中，磁铁4将相对于转子1的旋转轴3对称布置，且其中至少一个磁铁被布置在每一极性扇区2a的至少一个槽2b中。

所使用的磁铁4的尺寸有助于获得所需的电动机扭矩性能，并且因此所有所使用的磁铁4的正视截面相同，并优选地与每一圆盘2上的槽2b的通路区域形状互补。

可替换地，磁铁4的正视截面的两个尺寸中的一个可以小于圆盘2的通槽2b的对应尺寸。

为了准备步骤期间的更大的简化，磁铁4优选地采取平行六面体的形状，该平行六面体的形状具有根据待获取的电动机扭矩性能而预设的尺寸。

进一步地，如前文所述，磁铁4的深度预先设定，所有磁铁4的深度相同，并且在给定的尺寸下，通过将磁铁4插入系列的通槽2b，确定了磁化配置的模块5的形成。

模块5，即用于形成转子1的依次设置的多个圆盘2的分组，具有两种可能的配置：磁化配置，其中至少一个磁铁4穿过每一圆盘2的每一极性扇区2a的至少一个槽2b；以及空配置，其中模块5的内部没有磁铁4出现。

该后一个配置的模块5也可仅包括一个圆盘2，然而，优选地包括与磁化配置中的模块5数量相同的圆盘2，以使模块5之间的替换操作更简单，用于改变电动机扭矩的性能，因为转子1的深度是一个不变的预设尺寸。

在一个可替换的实施例中，模块5具有不同的深度，从而在一个或多个槽2b中容纳依次插入的一个或多个磁铁4。例如，可能具有第一模块5(宽模块5)和第二模块5(窄模块5)，第一模块5中在一个或多个槽2b中依次出现两个磁铁4，第二模块5中在一个或多个槽2b中仅插入一个磁铁。通过依次放置多个窄模块5和宽模块5，获得期望尺寸的转子1。在一个可替换的实施例的变体中，根据需要，磁铁4可能实现两种或更多种深度尺寸，并在模块的通槽2b中插入一个或者多个磁铁4。

换句话说，磁铁4和模块可具有互相不同的深度。

根据技术等效的考虑，在本说明书的启示下做出的对于本领域技术人员显而易见的任何改进或者变体，均落入由本发明所建立的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种可变磁阻同步电动机的转子(1)的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

I.准备多个圆盘(2)，其中，每一所述圆盘(2)对于每一极性扇区(2a)具有至少一个通槽(2b)，用于容纳至少一个磁铁(4)；

II.沿旋转轴(3)依次放置多个圆盘(2)以形成所述转子(1)，以使所述通槽(2b)沿平行于所述旋转轴(3)的方向互相对准；

III.准备多个所述磁铁(4)，至少部分所述磁铁(4)具有相同的预设深度，根据垂直于所述旋转轴(3)的方向的平面，所述磁铁(4)具有等于或小于所述通槽(2b)的入口区域的截面区域，每一所述磁铁(4)的所述预设深度均小于所述转子(1)的总深度；

IV.计算沿所述平行于所述旋转轴(3)的方向对于每一所述极性扇区(2a)依次待插入的所述磁体(4)的数量，以便占据所述转子(1)的总深度的仅仅一部分，作为待获取的预设的电动机扭矩性能的函数；

V.将计算所得数量的所述磁铁(4)插入每一所述极性扇区(2a)的至少一个所述通槽(2b)中，以便占据依次排列的所述多个圆盘(2)的对准的所述通槽(2b)，直到获得由计算所得数量的磁铁所限定的深度。

2.根据权利要求1所述的可变磁阻同步电动机的转子(1)的装配方法，其中，所述插入的步骤包括：每一所述极性扇区(2a)具有多个适用于容纳所述磁铁(4)的通槽(2b)，以及所述磁铁(4)的插入在至少一个所述通槽(2b)中进行。

3.根据权利要求1或2所述的可变磁阻同步电动机的转子(1)的装配方法，其中，所述插入的步骤包括：将所述磁铁(4)相对于每一所述圆盘(2)的所述旋转轴(3)对称排列。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的可变磁阻同步电动机的转子(1)的装配方法，其中，所述准备多个所述磁铁(4)的步骤包括：准备具有预设深度的磁铁，所有所述磁铁(4)的所述预设深度相同，或者准备具有深度为所述预设深度的倍数或者约数的磁铁。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的可变磁阻同步电动机的转子(1)的装配方法，其中，

准备所述圆盘(2)的步骤包括：准备预设模块(5)，所述模块包括预设数量的所述圆盘(2)；

所述装配方法包括：实现磁化模块(5)的步骤，所述磁化模块(5)包括被插入每一所述极性扇区(2a)的所述槽(2b)中的磁铁(4)，以及实现没有磁铁(4)的空模块(5)的步骤；

其中，所述磁化模块(5)和所述空模块(5)能够互换，作为待获取的电动机扭矩性能的函数。

6.根据权利要求5所述的可变磁阻同步电动机的转子(1)的装配方法，其中，所述计算步骤通过根据待获取的扭矩性能来计算用于实现所述转子(1)的磁化模块(5)的数量来进行；所述装配方法包括：依次放置计算所得数量的磁化模块(5)和空模块(5)来形成所述转子(1)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的可变磁阻同步电动机的转子(1)的装配方法，其中，所述插入的步骤包括每一所述磁铁(4)具有与所述多个通槽(2b)的入口区域形状互补的截面区域，并且包括所述磁铁(4)的插入在每一所述极性扇区(2a)的所述通槽(2b)的至少一个中进行。

8.一种可变磁阻同步电机的转子(1)，包括沿旋转轴(3)依次排列的多个圆盘(2)，其中，每一所述圆盘(2)按角度被分为多个极性扇区(2a)，每一所述极性扇区(2a)具有至少一个通槽(2b)，用于容纳至少一个磁铁(4)，其特征在于，

每一所述磁铁(4)具有预设深度，至少部分所述磁铁(4)的所述预设深度相同，所述预设深度小于所述转子(1)的总深度，每一所述磁铁(4)具有等于或小于所述通槽(2b)的入口区域的截面区域，

所述转子(1)在将一个磁铁(4)在每一所述极性扇区(2a)中插入到小于所述转子(1)的总深度的第一深度的情形和将多个所述磁铁(4)沿着平行于所述旋转轴(3)的方向依次插入到小于所述转子(1)总深度的第二深度的情形之间可选地配置，作为待获取的电动机性能的函数。

9.根据权利要求8所述的可变磁阻同步电机的转子(1)，其中，所述磁铁(4)相对于所述旋转轴(3)对称排列。

10.根据权利要求8或9所述的可变磁阻同步电机的转子(1)，其中，所述磁铁具有对于所有所述磁铁(4)均相同的预设深度，或者所述磁铁具有所述预设深度的倍数或者约数的深度。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的可变磁阻同步电机的转子(1)，其中，每一所述极性扇区(2a)包括多个适用于容纳至少一个所述磁铁(4)的通槽(2b)。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的可变磁阻同步电机的转子(1)，其中，沿所述平行于所述旋转轴(3)的方向依次排列的所述圆盘(2)的分组限定一个模块(5)，所述模块(5)在第一空配置和第二磁化配置之间可选地配置，所述第一空配置中没有所述磁铁(4)，所述第二磁化配置中所述模块对于每一所述极性扇区(2a)含有至少一个所述磁铁(4)；所述转子(1)由可变数量的空配置的所述模块(5)和可变数量的磁化配置的所述模块(5)形成，作为待获取的电动机性能的函数。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的可变磁阻同步电机的转子(1)，其中，每一所述磁铁(4)具有与所述多个通槽(2b)的开口形状互补的截面区域。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的可变磁阻同步电机的转子(1)，其中，所述通槽(2b)沿最大磁阻径向轴排列，并且其中每一所述极性扇区(2a)被限定在两个连续的最小磁阻径向轴之间。

15.根据权利要求8至14中任一项所述的可变磁阻同步电机的转子(1)，其中，所述转子(1)围绕所述旋转轴(3)转动，并且可操作地连接至定子从而形成可变磁阻同步电动机。