CN110114961A - 包括磁体保持元件的旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种旋转电机包括转子(1)，所述转子安装在轴上，所述转子(1)被设计成相对于定子旋转，所述转子(1)包括：纵向空腔(5，5’)，其用于接收至少一个永磁体(10)并形成所述转子(1)的磁极，每个极由两个相邻的空腔形成，所述两个空腔在垂直于电机的轴所处的轴线(2)的平面中具有“V”形或“U”形的轮廓；弹簧(12)，其包括两个臂(120，120’)，所述臂连接到连接部分(123)并形成轴向止动部，所述两个臂(120，120’)插入极的每个空腔(5，5’)中，以便施加力在转子(1)的外边缘上保持磁体(10)。

Description

包括磁体保持元件的旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机领域，具体是用于机动车辆。本发明的领域更具体地涉及包括磁性元件的转子-定子组件，所述磁性元件必须保持在转子的外壳中。

背景技术

旋转电机通常包括转子-定子组件。根据所设想的操作类型，电机可以产生电流或从感应电流产生机械功率。在这两种操作模式中，转子和定子包括线圈或永磁体，以便产生磁通量。

目前，在使用永磁体的解决方案中，存在这样的转子，其内部具有空腔用于放置磁体。磁体可以以不同的方式布置，以便根据旋转电机的配置产生最佳的磁场。

迄今为止，解决方案包括并入磁体，并借助于粘合剂保持它们。但是，这一解决方案的实施存在问题。它很长，并与根据所用粘合剂的强度可能导致脆弱点。最后，旋转电机产生的冲击或振动可导致磁体的排出，或者也可能损坏磁体。

另一种解决方案包括在设置用于接收磁体的转子的容纳部中放置柔性条带，该柔性条带在磁体上施加保持力以保持它们。这种解决方案如图1所示。

然而，从磁极构造的观点来看，这一解决方案不是最佳的。另外，弹簧的安装很长，并且磁体的保持不是最佳的。最后，当转子极包括具有复杂轮廓的空腔时，这一解决方案在组装操作期间不是最佳的。

发明内容

本发明可以消除上述缺点。

根据一个方面，本发明涉及一种旋转电机，包括转子，所述转子被设计成安装在轴上，所述转子被设计成相对于定子旋转，所述转子包括：

-纵向空腔，其用于接收至少一个永磁体并形成所述转子的磁极，每个极由两个相邻的空腔形成，所述两个空腔在垂直于电机的轴延伸的轴线的平面(称为横截面平面)上具有“V”形或“U”形的轮廓；

-弹簧，其包括两个臂，所述臂连接到连接部分并形成轴向止动部，所述两个臂插入极的每个空腔中，以便在转子的外边缘上施加保持磁体的力。

优势在于，一旦将磁体放置在转子中，就朝向转子的外径在磁体上保持恒定的力。双层薄片的优点在于，简化组装并在磁体上施加增加的应力。

根据一个实施例，每个臂形成包括多个凸台的薄片，每个凸台在横截面平面上施加力，保持与所述凸台相关联的磁体。优势在于设计薄片特别适合于要放置就位的磁体的构造，特别是就其结构和数量而言。

根据一个实施例，每个磁体具有矩形的平行六面体的形式。优势在于方便它们在转子的空腔中的插入。

根据一个实施例，每个臂包括形成轴向止动部的端部，以便保持转子的轴向侧的空腔的磁体。

根据一个实施例，当每个端部在转子的轴线上被机械地推动时，每个端部在所述轴线的方向上施加回复力。

优势在于能够吸收施加在转子上的部分机械应力，同时保持磁体处于其容纳部中。

根据一个实施例，所述两个相邻的空腔形成单个开口，所述两个空腔通过凹入部分连接，所述凹入部分在转子的轴线上平行于所述空腔延伸，形成具有“V”形式轮廓的末端。优势在于改善转子的每个磁极的磁体的性能。

根据一个实施例，所述连接部分是可变形的，从而允许弯曲，这使得可以将臂定位在平行或基本平行的方向上，以便允许将弹簧引入包括两个相邻空腔的凹口中。优势在于使得可以更容易地生产弹簧，因为它们被限定为通常的金属板，然后在操作转子的组装期间弯折。

根据一个实施例，所述连接部分包括形成支撑表面的扁平部分，所述支撑表面在所述转子的横向部分上延伸。优势在于改善臂的强度一起弹簧的保持作用。

根据一个实施例，每个空腔设计成接收臂，每个臂具有四个凸台，每个凸台被设计成根据横向平面保持磁体。这种构造对于与热力发动机共同使用的某些电机的尺寸特别有利，特别是就转子的磁性能而言。

根据另一方面，本发明涉及一种用于组装包括转子的旋转电机的方法，所述方法包括：

-在所述转子的极中的两个相邻的空腔中插入至少一个弹簧，所述弹簧包括连接到连接部分并形成轴向止动部的两个臂；

-在所述转子的极中的每个空腔中插入多个磁体，通过迫使磁体的保持力由弹簧沿着每个空腔施加，沿着所述转子的轴线进行插入；

-在将所有待插入所述转子的弹簧和磁体插入之后，在所述转子的一端插入保持凸缘。

附图说明

通过阅读下面的详细描述，参考附图，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，附图示出：

图1是根据现有技术的转子，其包括磁体，所述磁体被引入所述转子中的纵向空腔中，并由柔性薄片保持；

图2A是根据本发明的旋转电机的转子的透视图；

图2B是图2A中所示的旋转电机的转子的横截面视图；

图3是根据本发明的弹簧的横截面视图，该弹簧被引入根据本发明的转子的开口中。

图4是根据本发明的双片弹簧的连接部分；

图5是包括两个空腔的凹口的俯视图，所述两个空腔可以接收根据本发明的弹簧。

具体实施方式

旋转电机包括未示出的驱动轴，该驱动轴例如结合在转子1中。通常，两种操作模式是可能的。

被称为电动机模式的第一操作模式包括产生用于定子的供电电流以便感应磁场，从而在转子1的旋转作用下驱动所述驱动轴。这一模式尤其在车辆起动期间使用。

被称为发电机或交流发电机模式的第二操作模式使得可以从驱动轴的旋转开始以接合转子1的旋转。在磁体旋转的作用下，在线圈中产生感应电流，并且可以向电机供电。这一操作模式可以用于例如辅助热力发动机。

图2A表示根据本发明的旋转电机的转子1的透视图。图2B表示转子1的俯视图。转子1具有基本上圆柱形的形状，并且包括圆周表面和两个横向表面，横向表面的形状基本上是圆盘形。

根据一个实施例，转子1由多个金属板片制成，这些金属板片被组装和压实，以便形成转子1的圆柱形中央框架。根据本发明的转子1涉及具有永磁体的转子。它可以在没有绕组的情况下使用，或者在必要时与线圈一起使用。磁体布置在纵向空腔中，所述纵向空腔例如从横向于相对的横向表面的表面延伸。

旋转电机的定子未在图中示出。例如，它可以是带有引脚的缠绕定子。

转子1的透视图还示出弹簧12和磁体10，弹簧12在横截面Pc中具有“V”形轮廓。弹簧12和磁体沿着转子1的轴线2插入一个极中，所述极布置在转子1的周边上，并且包括两个相邻的空腔5、5’，每个空腔沿着转子2的轴线延伸。

根据设计用于接收磁体的形式，每个极包括沿横截面Pc上的第一和第二横向轴线延伸的两个纵向空腔5、5’。与极相关联的两个横向轴线形成一个角度，该角度与由弹簧12的“V”形式的轮廓的两个部分形成的角度基本相同。因此，极的形状被调节和设计成接收弹簧12。根据一个实施例，两个空腔5、5’共用通道，该通道布置成使得两个空腔对应以形成单个凹口。根据一个实施例，通道沿着一轴线纵向延伸，该轴线平行于转子1的轴线2。因此，这一通道沿着由“V”形式的轮廓形成的脊的轴线延伸。

根据图2A中所示的实施例，弹簧12是双叶片弹簧。这两个叶片被称为臂。因此，弹簧12包括两个臂120和120’，它们在其一端处物理连接。两个臂120、120’通过连接部分123连接。这一连接部分123使得两个臂120、120’成为一体。另外，连接部分123确保两个臂120、120’沿纵向轴线2保持。两个臂120、120’通过它们的端部像销一样被保持，所述端部允许两个臂弯曲。连接部分123布置成使得在两个臂120、120’之间形成角度。根据一个实施例，每个臂120、120’具有曲卷的薄片形式。有利地，一对臂的每个薄片之间的角度对应于由“V”形式的轮廓的“V”形成的三角形。

有利地，每个弹簧12插入双纵向空腔5和5’中。随着每个臂120、120’被保持在空腔5或5’中，弹簧12然后被每个空腔5、5’的壁保持。

根据一个实施例，连接部分123包括图4中所示的扁平部分。扁平部分使得可以形成与转子1相对的支撑和/或止动表面，从而阻止弹簧12在平行于转子1的轴线2的方向上移动。另外，扁平部分使得可以调节插入空腔中的每个臂的长度，并且可以确保弹簧12被插入直到端部，即，直到扁平部分接触在转子1的横向表面上。

图4是根据本发明的弹簧的透视图，为此目的，其表示每个臂120、120’的一部分，每个臂通过附接部分122、122’连接到扁平部分，从而确保用于将臂120、120’插入空腔5、5’中的一定的可变形性。

图5表示从凹口5、5’的上方观察的横截面。阴影部分55形成用于转子1的横向表面的支撑表面，所述扁平部分可以在该支撑表面上延伸。

根据一个实施例，两个纵向空腔5、5’包括纵向开口56，该纵向开口使得两个空腔5、5’可以彼此连通。在这种情况下，两个空腔5、5’一起形成具有共同间隙56的仅仅单个空腔。图5表示凹口的两个空腔5、5’的连接的实例，该凹口具有基本上呈“V”形式的横截面。在下文的描述中，无论空腔5和5’是否连通，它们将被称为纵向空腔5和5’，并且凹口表示形成转子1的极的一对空腔。两个空腔5和5’之间的间隙56使得可以改善转子1的磁极的磁性能。从磁性的观点来看，凹口5、5’的磁体在横截面Pc上成对考虑，以便形成具有“V”形横截面的磁极。这种“V”形式的布置使得可以减小所需磁体的质量，因此可以限制等效磁体的径向范围，所述等效磁体不具有“V”形的轮廓。

根据一个实施例，两个臂120、120’形成壁，该壁封闭两个纵向空腔5，5’之间的通道。

连接部分123使得可以加强引入纵向空腔5、5’中的每个臂120、120的保持，并因此加强弹簧12的保持。这种类型的弹簧12具有改进对于振动的抗性，以及对于由转子1的旋转产生的运动的抗性。

凹口的每个空腔5、5’包括形成止动部的侧向部分，用于保持弹簧12的每个臂120、120’。图5示出止动部50和相应的50’，以及止动部51和相应的51’，其用于将每个臂保持在其被引入其中的空腔5和相应的5’中。止动部50、51使得可以保持弹簧12在磁体10上的回复力，而无需弹簧12的臂120、120’能够延伸到空腔5、5’的外部。

在空腔5、5’的端部的另一个止动部52、52’使得可以保持弹簧12的臂120、120’被约束于其容纳部中。由于在空腔中存在磁体，每个臂放置在纵向内表面上，并且保持在两个止动部之间，例如在止动部50和52之间。

根据第一实施例，每个薄片包括多个凸台125，其用作弹簧部在横向于弹簧12的平面(即，平行于平面Pc的平面)上施加保持力。这一保持力使得可以保持沿着臂120、120’插入空腔5、5’中的磁体。一个优点在于，每个凸台125可以保持与凸台125相对的磁体10，从而将其放置为抵靠纵向空腔5或5’的壁。

根据未示出的第二实施例，每个薄片包括沿着臂120的长度延伸的单个凸台125。在这种情况下，薄片的凸台125沿着薄片施加力，其中心具有最大的力。一个或多个磁体10可以通过这种类型的臂在平面Pc上保持。

根据未示出的另一实施例，每个薄片包括多个凸台125，每个凸台125保持至少两个磁体。

形成弹簧12的臂的薄片有利地由不锈钢制成。用于制造弹簧的任何其他非磁性材料适用于根据本发明的解决方案。一个优点在于，防止与磁体产生短路，同时允许形成在根据横截面Pc的截面上具有“V”形横截面的一对磁体。弹簧12的非磁性材料使得可以不会不利地影响由形成根据横截面的“V”形式的极的一对磁体产生的磁通量。

磁体10使得可以在旋转机中产生磁通量以驱动它。

根据一个实施例，每个磁体10具有平行六面体形状。每个磁体10插入空腔中，所述空腔的轮廓与横截面Pc上的矩形形状相容。根据另一实施例，磁体10可具有直的平行六面体或圆柱形形式。

根据一个实施例，磁体10的长度小于转子1的长度的四分之一。根据一个实施例，四个磁体10插入每个空腔5、5’中。在该示例中，每个臂120、120’包括四个凸台125，这使得可以将四个磁体10在横向平面Pc上保持。

在每个纵向空腔5、5’中引入多个磁体10的优点在于，减少磁损耗。

根据其他实施例，两个磁体被引入每个纵向空腔5，5’中。根据一个实施例，单个磁体被引入每个纵向空腔5，5’中。

根据一个实施例，在图2A中所示的转子1的上部，即，在弹簧12经由其插入的部分上，转子1包括盖子(未示出)，其可以限制弹簧12的轴向位移。盖子防止弹簧12在转子1运动的作用下从其容纳部中脱出。另外，盖子使得可以保持可通过摩擦产生的磁体粉末。尽管有弹簧12施加在磁体10上的回复力，但是作为最后的手段，盖子可以防止磁体10在转子1的离心力作用下的从其容纳部中飞出的脱离。在转子1的一个端部处，磁体10由弹簧12的端部124、124’保持，并且在相反端部，磁体10由盖子保持。臂120、120’的每个端部124、124’也分别施加轴向回复力，以便向后推动位于转子1中的空腔5，5’的端部处的磁体10。因此，每个端部124、124’用作阻止磁体10从空腔5，5’脱离的止动部。端部部分还可以用作向后推动磁体10的弹簧部，以使其返回到其位于空腔5、5’中的位置。这一解决方案可以确保对于冲击和振动的更佳的抗性。

弹簧12的尺寸使得由凸台125施加的回复力对于保持磁体10足够大。然而，在部件碰撞或损坏的某些构造中，磁体10可在空腔5或5’中移动。因此，盖子可以防止磁体10脱离其容纳部。因此，盖子确保了一定的操作安全性。

图2A表示转子1在平面Pc中的俯视图。转子1包括中心轴向开口6，其允许未示出的驱动轴通过。

根据一个实施例，设置开口8用于减轻转子1的重量。另外，这些开口8还允许螺钉通过以便固定盖子。根据图2A中的示例，存在八个开口8，其在转子1的横截面内的圆周上设置，并且围绕中心轴向开口6。开口8的形状可以具有圆形、方形、梯形、菱形或平行六面体的轮廓。

根据一个实施例，仅一些开口8，例如四个开口8，用于固定螺钉的通过。在这种情况下，其他开口8可以减轻转子1的重量。

根据一个实施例，设置开口7用于通过固定元件，以便保持转子1的结构。当转子包括多个金属板片时，这些元件可以确保形成转子1的框架的一定的紧凑性。根据一个实施例，诸如铆钉的固定杆插入每个开口中，并且穿过转子1的长度，以便将盖子固定在与转子1相对的一端。根据图2A中的示例，存在八个开口7，其在转子1的横截面内的圆周上设置，并且围绕中心轴向开口6。开口7的形状可以具有圆形、方形、梯形、菱形或平行六面体的轮廓。

根据一个实施例，用于组装包括转子的旋转电机的方法包括：

-在凹口5、5’中插入至少一个双叶片弹簧12。凹口5、5’包括两个相邻的空腔5、5’，弹簧12的两个叶片120、120’插入所述空腔中。两个叶片120、120’形成臂，所述臂被插入直到弹簧12接触在转子1的横向表面上，所述接触提供止动。连接两个臂120、120’的连接部分123包括扁平部分，该扁平部分使得可以限制和控制臂在每个凹口5、5’中的插入。

另外，所述方法包括：

-在转子1的极中的每个空腔5、5’中插入多个磁体10。磁体10沿平行于转子1的轴线2的轴线插入。磁体10一个接一个地插入，并且每个都定位成与弹簧12的叶片的凸台125相对。每个凸台125可以在磁体10上施加回复力，以便将磁体10保持在凹口的空腔5、5’的给定位置。

最后，根据本发明的方法包括：

-在将所有弹簧12和磁体10插入空腔5、5’中之后，在转子1的一端插入保持凸缘。所述凸缘形成盖子，其使得可以保持弹簧12，以防止它们从转子1的容纳部中退出。

这种组装方法的优点在于转子1的组装速度。因此消除了磁体10的传统粘接步骤。该装配方法也使得便于拆卸。实际上，通过从凹口5、5’拉动弹簧12，可以容易地取出磁体10。因此，便于维护或控制操作。

Claims (10)

1.一种旋转电机，包括转子(1)，所述转子被设计成安装在轴上，所述转子(1)被设计成相对于定子旋转，所述转子(1)包括：

-纵向空腔(5，5’)，其用于接收至少一个永磁体(10)并形成所述转子(1)的磁极，每个极由两个相邻的空腔(5，5’)形成，所述两个空腔在垂直于电机的轴延伸的轴线(2)的平面(Pc)上具有“V”形或“U”形的轮廓；

-弹簧(12)，其包括两个臂(120，120’)，所述臂连接到连接部分(123)并形成轴向止动部，所述两个臂(120，120’)插入极的每个空腔(5，5’)中，以便在转子(1)的外边缘上施加保持磁体(10)的力。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，每个臂(120，120’)形成包括多个凸台的薄片，每个凸台(125)在横截面平面上施加力，保持与所述凸台相关联的磁体(10)。

3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，每个磁体(10)具有矩形的平行六面体形状。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，每个臂(120，120’)包括形成轴向止动部的端部(124，124’)，以便保持转子(1)的轴向侧的空腔的磁体。

5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，当每个端部(124，124’)在转子的轴线(2)上被机械地推动时，每个端部(124，124’)在所述轴线(2)的方向上施加回复力。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电机，其特征在于，所述两个相邻的空腔形成单个开口，所述两个空腔(5，5’)通过凹入部分(56)连接，所述凹入部分在转子(1)的轴线上平行于所述空腔延伸，形成具有“V”形式轮廓的末端。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述连接部分(123)是可变形的，从而允许弯曲，这使得可以将臂(120，120’)定位在平行或基本平行的方向上，以便允许将弹簧(12)引入包括两个相邻空腔(5，5’)的凹口中。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电机，其特征在于，所述连接部分(123)包括形成支撑表面的扁平部分，所述支撑表面在所述转子(1)的横向表面上延伸。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电机，其特征在于，每个空腔(5，5’)设计成接收臂(120，120’)，每个臂具有四个凸台(125)，每个凸台(125)被设计成根据横向平面保持磁体。

10.一种用于组装包括转子(1)的旋转电机的方法，所述方法包括：

-在所述转子的极中的两个相邻的空腔(5，5’)中插入至少一个弹簧(12)，所述弹簧包括连接到连接部分(123)并形成轴向止动部的两个臂(120，120’)；

-在所述转子(1)的极中的每个空腔(5，5’)中插入多个磁体(10)，通过迫使磁体(10)的保持力(10)由弹簧(12)沿着每个空腔(5，5’)施加，沿着所述转子的轴线进行插入；

-在将所有待插入所述转子(1)中的弹簧(12)和磁体(10)插入之后，在所述转子(1)的一端插入保持凸缘。