CN1127439A - 永磁发电机中的转子 - Google Patents

Abstract

一种永磁发电机的转子，其中，在磁轭11的内周上间隔地排列一组圆弧状磁铁20，在磁轭圆筒形壁的一部位上径向向外以扩展方式构成有一磁阻件，在每个磁铁外周圆周方向22a的中间部分的半径(Ra)大于磁轭圆筒壁的内周的半径(ra)，圆周方向22b上的相对端部处的半径(Rb)被设定得小于磁轭圆筒形壁的内周半径(ra)的值。

Description

永磁发电机中的转子

本发明涉及到一种永磁发电机中的转子，更具体地讲涉及到用于固定永久磁铁的结构上的改进，例如，涉及到有效地应用于永磁发电机中转子的技术，该永磁发电机装在象摩托车、手推车或类似车辆的小型或特殊交通工具上。

一般，在象摩托车、手推车或类似车辆这样的小型或特殊交通工具上，采用一台永磁发电机，该发电机利用象铁氧体磁铁这样的永久磁铁(以后称之为“磁铁”)。

此类永磁发电机包括一个转子，在该转子上，等距地布置一组磁铁，并将它们固定到磁轭的内周，以及一个电枢，其结构这样构成使得线圈围绕铁心的径向凸出部缠绕，由此由发电机驱动转子，使转子围绕电枢转动，使分布在电枢磁极上的线圈中感应出电动势。

至今为止，已经构成了这类永磁发电机中的转子，使多个圆弧形的磁铁以一定间隔排列在筒形磁轭的内周，磁铁的外周表面贴靠磁轭的内周表面。然后，为了把磁铁的外周表面紧密地加装到磁轭的内周表面上，在设计上尽可能使每个磁铁的外周半径设定的数值等于磁轭内周半径。

更进一步讲，作为此类永磁发电机上的所用的常规转子，为了给发动机的点火装置提供点火信号，至今已使用这样的一种转子，其中通过模压沿径向方向向外侧在磁轭的筒形壁的一部位上扩展地形成磁阻件。因此，采用这样的布置，使得当发动机驱动转子围绕电枢转动时，磁轭上扩展地形成的磁阻件绕过点火信号发生器(脉冲器)，该发生器靠近永磁发电机转子的外侧的一部位设置，这样点火信号发生器产生点火信号，该信号被提供给发动机的点火装置。

但是，本发明的发明人已经澄清的是，在该永磁发电机的常规转子上存在以下缺点。

从转子的生产效率的观点上看，有益的是进行减少磁铁数的一磁铁的多极磁化。此外，从永磁发电机的输出和磁铁的有效使用之间的相关性的观点上看，有益的是磁铁的中性部分(不产生磁场强度的部位)被缩短长度，从上述观点上看，有益的是每个磁铁在圆周方向上的长度(以后称为“圆周长度”)较长。

另一方面，当用模压在磁轭上以扩展方式形成磁阻件时，由构成有磁阻件的筒壁在扩展方向上由于模压受一拉力，借此在磁阻件部位上的磁轭内周上的半径和其周边部分在这样的方向上变形，即减少到小于模压之前的磁轭内周半径的值的方向上，从而降低了磁轭的圆度。

而且，当具有长周边长度的磁铁被分布在磁阻件处的内周边和磁轭的周边边缘时，其圆度如上所述被降低，磁铁的外周边相对端部贴靠磁轭的内周边，由此将磁铁带入这样的状态，即磁铁向磁轭中心倾斜，使得在磁轭中装有多个磁铁的状态下，磁铁组的内直径局部变小。

当磁铁组的内直径变得较小时，绕电枢转动的转子容易由电枢所妨碍。然而，为了避免这种妨碍，预先把电枢和转子之间的空间(气隙)设计得较大。但是，如果该气隙变大，则降低永磁发电机的输出(发电容量)。

本发明的目的是提供一种永磁发电机中的转子，其中，为了排除上述缺陷，把磁铁恰当地装在磁轭上，在该磁轭上以扩展方式形成有磁阻件，而避免了磁铁组内直径上的减小，使与电枢的空气间隙能以一小值来设定。

根据本发明的永磁发电机中的转子，其中，在圆筒形磁轭的内周边上有间隔地布置多个圆弧形磁铁，该磁铁的外周边贴靠磁轭的内周表面，在磁轭的筒形壁的一部位上沿径向向外以扩展方式形成磁阻件，其特征在于，在圆周方向上中间部位上的每个磁铁的外周半径被设定大于磁轭内周边半径，每个磁铁的外周边的相对端部被设定与磁轭的内周分开。

如上所述经过测算，既使当磁轭的圆度如上所述被减小时每个磁铁的外周中间部分也只是进一步接近磁铁向磁轭中心倾斜的状态，使磁铁能避免向磁轭中心倾斜的状态。所以，可避免在磁轭上装有多个磁铁状态下，磁铁组的内径减小。从而能预先避免转子被电枢妨碍这种情况的发生，以高值设定转子和电枢之间的气隙变得不必要了。

附图说明如下：

图1是一局部放大平视图，它表示根据本发明的永磁发电机上转子的一实施例中，磁轭和磁铁之间的相互关系。

图2(a)和2(b)是用来解释其作用的平视图。

图3表示根据本发明的永磁发电机中转子的一实施例，图3(a)是平视图，图3(b)是沿图3(a)的线b—b剖开的前剖面图。

在该实施例中，根据本发明的永磁发电机上的转子包括一个磁轭，多个磁铁和圆筒形磁套。

磁轭11由磁性材料制成并整体地构成，截面为圆形的圆筒形状，它具有一敞开的表面和一被挡住的底表面，以及一个磁阻件13，磁阻件13具有圆周上和轴向上的预定宽度，并与脉冲器39相对，该磁阻件用模压沿径向向外地形成在圆筒形壁12上。轴孔15开在磁轭11的底面上的挡壁14的中央，用于容纳一个直接连接到发动机上的，未予表示的轴衬，在组装磁铁时用于安装磁轭定位卡具的一对圆孔16形成在轴孔15向外侧的同心圆上相位差180°的位置上。此外，在磁轭11挡壁14的周边部位在一同心圆线上并在圆周方向上等距地形成用于容纳磁铁定位卡具的一组槽口17(在该实施例上数量为12)。

在该实施例上，磁阻件13径向向外地在磁轭11的筒形壁12的一部位形成，由此，在磁轭11的筒形壁12上，磁阻件13和其周边部的位置所处的筒形壁的该部位受到拉力，使磁轭11的筒形壁12上，磁阻件13和其周边部的位置所处的筒形壁的该部位有比纯圆半径(ra)小的半径(rb)。

另外，用于固定套的多个突起18(在该实施例中数量为8)轴向上向内凸出形成，它作为从外面向隆起的档壁14的部分并被布置在磁轭11挡壁14的底面上，在圆周方向上等距共圆心地形成在一组圆孔16和一组槽口17之间，这些突起18以伸出方式被收放在定位孔中，该定位孔形成在用于固定的套上。

此外，用于这安装冷却风扇的一组内螺纹孔19开在磁轭11的挡壁14上，该螺纹孔在圆周上等距，位于一同心圆上，靠近一组圆孔16。

磁铁20具有小于磁轭11深度的高度，并一体地形成，从而提供实际为直角平行六边体的形状，它具有沿磁轭11的内周边在宽度方向上弯曲的圆弧形状。以这样的方式，即与倾斜表面部分23接近左右端部一样地使倾斜表面22b接近外周表面22(此后称为“背部表面”)，倾斜表面部分23形成在磁铁20的圆弧内周表面(此后称为“腹部表面”)的左右端部。以这样的方式形成在相对侧上的升起的侧表面24和24，即其与穿过磁轭11中心的垂线上的一点上的切线相垂直，顶部平面25和底部平面26彼此平行。

在这个实施例中，永磁发电机上的转子被构造为4个磁铁20。简单讲，每个磁铁20的背部表面的总圆周长度(L)被取为约占磁轭筒形壁12内圆周长的1/4，从而设有相当长的长度。因此，从磁铁的生产效率和有效效能的观点上看，这些因素是优点。

在该实施例中，在每个磁铁20的圆弧形背部表面22上，预先以不同于圆周方向22b和22b的相对端部上的半径的值设定圆周方向22a上的中间部上的半径，即在背部表面22的圆周方向22a上中间部位上的半径(Ra)设定得大于在先前设计中对磁轭11的筒形壁12内周边设定的半径(ra)。更进一步讲，在背部表面22的圆周方向22b和22b上相对端部上的半径(Rb)被定得小于预先对磁轭筒形壁12的内周设定的半径(ra)。在此，半径(ra)是预先对磁轭筒形壁12的内周设定的，该半径对应磁轭筒形壁12是纯圆的情况中的半径(ra)。顺便说，两圆弧之间的内切点之间的圆周长度(La)被设定约为背部表面22的整个圆周长度(L)的2/3，上述两圆弧包括由背部表面的中间部分22a半径(Ra)画的圆弧和由背部表面相对端部22b的半径(Rb)画的二个圆弧。

形成磁铁20的腹部表面21，从而提供与一个圆同心的圆弧形状，该圆限定磁轭11的筒形壁12的内周边，以及设定该腹部表面的半径(Rc)其值与磁轭筒形壁12的内周边半径(ra)相比较较小，相差一个由磁铁20沿径向厚度所限定的量。另外，因为用模具把磁铁20以推挤方式硬化，以及在此之后生产上的烧焙，磁铁20的外形通过预先设定模具的结构来根据要求设定。

套30由象薄钢板这样的金属材料制成，并且一体构成，从而提供一圆筒形状，被压进由一组磁铁构成的圆柱体里。外凸缘部32被形成用来提供一圆环形形状，该形状为在套30的筒形壁31的一端(此后称之为“顶端”)上的径向方向上向外侧突起。

更进一步讲，在组装之前，整体地形成内凸缘部33，从而在套30的筒形壁31的底端上提供一圆环形形状。该内凸缘部33的内直径小于排布在磁轭11上的一组突起18的排布直径，设该内直径等于圆孔16和16的排布直径，或略大一点。定位孔34在数量上等于磁轭11的一组突起18数量(在该实施例中该数为8)，开在内凸缘部33的中间部位上，以这种方式配合磁轭11的一组突起18，以能接收每个突起18来构成每个定位孔34。

更进一步讲，形成一组切口部35(在该实施例中数量为8)，在内凸缘部33的内周边，上设有大体半圆的形状，借助该组切口部35，一组圆孔16和一组整体构成的螺孔19能被安排开。此外，通过把内凸缘33的内周边在包含切口部35的总圆周范围内弯上来形成刚性托底部36。通过拉延加工形成刚性托底部36，使内凸缘33的内周边沿部沿轴向向内侧在整个圆周范围内弯曲到一预定高度，使得当把套30压入时，能呈现满意的刚性。

其次，将给出使用根据上述结构的部件的永磁发电机转子组装工作的主要说明。首先，压入套30，其中多个磁铁20(在该实施例中数量为4)以环状被排列在磁轭11。

在套30的内凸缘部33上形成刚性托底部36，使套30恰当地装入。在装入后的状态中，套的内凸缘部33贴靠磁轭11挡壁14的底表面，套30的外凸缘部32贴靠磁铁20组的顶表面25。更进一步讲，压入套30，借此，第一扩展部37形成在磁铁组20之间，从而实现在成组的磁铁20之间沿圆周方向的相对定位和连锁。

此外，压入套30，借此，使套30的外周表面紧紧地装到磁铁20的内周表面21和倾斜表面部分23，把该组磁铁20沿径向向外推，使得把处于磁铁20背部表面22的圆周方向的中间部分带入抵靠磁轭筒形壁12的内周表面被压的状态，因此完成径向定位。在该状态下，把磁铁20的背部表面22带入这样的状态，即在其圆周方向22a上的中间部位逼近磁轭筒形壁12的内周表面，使套30的内径与磁轭筒形壁12的内径(ra)同心。上述内径由磁铁的内径(Rc)确定。

随后，磁轭11的突起18的凸出端部被固定，上述凸出部经套30的定位孔34被容纳，然后，借此固定后的一组突起18，套30在内凸缘部33的整个圆周边范围内以环形被固定到磁轭11的挡壁14。在该状态中，沿圆周方向该组磁铁20被定位以及相对于磁轭的摆动旋转被控制。

接下来，把增塑工具(未示出)插入套30里，在套30的筒形壁31的磁轭挡壁和磁轭挡壁侧上的磁铁端表面部之间形成的空间以环形向外扩展，或至少磁轭挡壁侧上的磁铁端表面向外以环形扩展，从而形成第二扩展部38，借此，该组磁铁沿轴向定位并固定。在此之后，从套30中向上抽出增塑工具。借助以上工艺制造图3中所示的永磁发电机上的转子。

如图2(a)所示，在普通情况下，其中使磁铁20′的背部22′的曲率半径R′尽可能多地等于磁轭筒形壁12的纯圆半径(ra)，当把该磁铁20′定位在磁轭11的塑性变形的内周上时，磁铁20′沿径向大大地向内倾斜。即，如图2(a)所示，磁铁20′的背部表面22′的相对端部贴靠被扩展和变形的磁轭筒形壁12部分的内周，其中内径成为小直径rb，因此，在磁铁背部表面22′和磁轭筒形壁12内周之间形成的空间G′被放大，使磁铁20′变得向磁轭筒形壁12中心大大倾斜一偏心值E。然后，磁铁20′的圆周长度变得越长，磁轭筒形壁12的扩展变形越大，磁铁的背部表面22′和磁轭筒形壁12的内周之间形成的空间G′越大。

但是，在该实施例中，以比磁轭11的筒形壁12的内周所预先设定的半径(ra)大的值设定磁铁20圆弧背部表面22圆周方向22a上的中部半径(Ra)，以比磁轭11的筒形壁12的内周所预先设定的半径(ra)小的值设定，在圆周方向22b及22b上的相对端部上的半径(Rb)，即使把磁铁配置在扩展变形的磁轭筒形壁12的内周边上，也能避免磁铁20沿径向向内倾斜的现象。即，如图2(b)所示，贴靠内周部分，由于磁轭筒形壁12的扩展变形，内径变成小直径(rb)的部位是磁铁的背部表面22的圆周方向上的中间部分的相对端部，借此，在磁铁的背部表面22和磁轭筒形壁12的内周之间形成的空间(G)难于向磁轭筒形壁12的中心倾斜，即使磁铁的总周边长度(L)增加，只要中间部22a的相对端之间的间隔保持一样，不增加磁铁背部表面22和磁轭筒形壁12内周之间形成的空间(G)，并维持一预定值，影响被局限于磁轭筒形壁12的圆度减少的程度。

通过上述实施例可获得下列优点。

(1)磁阻件以扩展方式形成在磁轭筒形壁上，在这种情况下，即使围绕该磁阻件和其周边边缘部的磁轭筒形壁的内周半径在变得比在上述磁阻件的位置处的磁轭内周半径小的方向上降低圆度，磁铁背部表面的中部也只达到与磁轭筒形壁内周经常贴靠的状态，使得可避免磁铁向磁轭筒形壁的中心倾斜的状态。

(2)在该磁轭上安装多个磁铁的情况下，通过上条(1)，能防止磁铁组的内径变小，借此能预先防止出现转子被电枢妨碍的情况，使得按大的数值设定转子和电枢之间的气隙变得没有必要。

(3)通过第2条，可以按大的数值设定电枢体积，使得增加永磁发电机上转子的发电容量。更进一步讲，能以小的数值设定气隙，能使永磁发电机紧凑，重量轻。

(4)即使磁铁具有长的总圆周长度，该磁铁的背部表面中间部分接近贴靠磁轭筒形壁内周边的状况，从而能避免磁铁向磁轭筒形壁中心的倾斜。结果，有可能使用具有长圆周长度的磁铁，从而改进永磁发电机中转子的生产效率。更进一步讲，数量较小地制造磁铁的中性部，能更多地有效利用磁铁，能改进永磁发电机的发电容量。

(5)在发动机转动的状态下，磁轭筒形壁受到作用在磁铁上的离心力，使在相邻磁铁之间的部位上形成很大的变形，但是，同普通情况相比能把离心力的作用点彼此分开，在普通情况中磁铁的相对端贴靠磁轭的内周，从而减少磁轭筒形壁的变形，能把脉冲件和磁阻件之间构成的气隙变化控制得较小。

参照实施例，给出了本发明的发明人所完成的发明的详细说明，但是，本发明不局限于上述实施例。没有必要说的是，可在不离开技术要点的范围内，对本发明做各种修改。

例如，在磁铁背部表面圆周方向上的相对端部上的半径没有必要限定设置比磁轭内周半径小的值，在这种情况下，磁铁背部表面的圆周方向二端可设定等于磁轭内周半径，或形成一直线。

如上所述，根据本发明，可把磁铁恰当地装在磁轭上，该磁轭以扩展方式地形成有一磁阻件，而避免磁铁内径减小。

Claims (6)

1.一种永磁发电机上的转子，其中在圆筒形磁轭的内周上间隔布置一组圆弧形磁铁，磁铁的外周边贴靠磁轭，在该磁轭的圆筒形壁的一部位上，径向向外地以扩展方式地形成一磁阻件，其特征在于：以比该磁轭半径大的值设定圆周方向上中间部位上的磁铁的外周半径；每个磁铁的外周相对端部与磁轭内周分开。

2.根据上述权利要求1的永磁发电机上的转子，其特征在于，每个磁铁外周边相对端部上的半径被以小于磁轭圆筒壁内周上的半径的值设定。

3.根据上述权利要求1的永磁发电机上的转子，其特征在于，以外周边整个圆周长度的2/3设定两圆弧之间内切点之间的圆周长度，圆弧包括由在每个磁铁外周的圆周方向上由中间部位半径划出的圆弧，和由相对端部半径划出的两个圆弧。

4.根据上述权利要求1的永磁发电机上的转子，其特征在于磁铁数为4，以筒形壁的内圆周长度的约1/4设定每个磁铁外周的整个圆周长度。

5.根据上述权利要求1的永磁发电机上的转子，其特征在于，形成每个磁铁的内周表面，从而设有与筒形壁的内周确定的圆同心的圆弧形，以同该筒形壁内周半径相比较小，由相差一个径向的磁铁厚度限定的量的数值设定每个磁铁内周表面的半径。

6.根据上述权利要求1的永磁发电机上的转子，其特征在于，把多极磁化局部地用于该磁铁。

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