CN1229534A - 电动机的卷绕式转子固定套 - Google Patents

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Abstract

一种电动机的卷绕式转子固定套,所述转子包含:转子铁芯(20);围绕所述铁芯安装的一些磁铁(30),以及一固定套(10),其由成束纤维围绕磁铁(30)的外圆柱表面卷绕构成,所述固定套具有至少一个坐落在环形支承表面(32,41)上的周边端部部分(11),该部分相对于磁铁(30)的外圆周表面(31)沿径向反绕过来并坐落在磁铁(30)的邻近端面(32)上,该部分至少部分地覆盖由所述磁铁端面的外侧向内侧的径向延伸部分。

Description

电动机的卷绕式转子固定套
本发明涉及一种电动机的卷绕式转子固定套，其中的转子具有永久磁铁。
具有永久磁铁的转子包含一圆柱形铁芯，其通常是由铁制叠片组装或块状结构而成，围绕该铁心固定多个磁铁，该磁铁通常由一些弧形板构成，以及还包含转子固定套，其配置在所述磁铁之外，以便使它们紧密接触所述铁芯，避免电动机运行过程中在所述零件部分之间产生径向和圆周方向的相对位移，当磁铁承受离心力，使它们趋于与转子铁芯分离时，还承受转矩(剪力)，使所述磁铁围绕转子铁芯沿圆周方向位移，以及承受热源产生的应力。由于这些力，将磁铁紧密保持在转子上对于保证电动机的效率是非常重要的。
除了将磁铁紧密保持在转子铁芯的功能以外，该固定套还能避免正如上面讨论的由于作用在磁铁上的外力作用下导致磁铁碎片的偏离和飞散。
按照一种已知的解决方案，转子固定套为一围绕磁铁铁芯组件的金属管的结构形式，然而，虽然能将磁铁紧密保持在所述铁芯上，由于使用的这种固定套是由薄的材料，通常为铁、钢、黄铜、铜、铝等制成，带来的问题是能够感应电流，导致形成电损耗，因而降低电动机的效率。
用于降低这种感应电流的影响的一种解决方案采用由簿的钢片制成的薄固定套。然而，需要降低厚度，以使所述固定套不产生明显的电损耗，从而使得在制造过程中难于对其操作处理，此外还降低了固定套的结构性能。再者，由于与转子连接安装的设备的运行工况所致，当连续地长时间地承受温度和旋转变化时，所述固定套可能产生不能消除的变形。
已知有另外一些固定套解决方案，例如利用诸如Kevlar(凯夫拉尔)纤维、玻璃纤维、碳纤维和粘接剂等材料，按照施加或不施加预应力的方式卷绕磁铁/转子铁芯组件形成所述固定套。
利用这些材料卷绕的固定套的优点是能使所述固定套适合于在磁铁制造过程中所形成的尺寸变化。然而，虽然这些解决方案解决了将磁铁紧密保持在铁芯上以及它们的尺寸变化的问题，但由在本技术领域公知的这些材料构成的固定套在结构上是易坏的，主要是与维持它们的端部部分的完整性有关。
根据一些公知的技术，通过将通常浸有树脂的带状或成束纤维材料围绕磁铁/转子固定套组件缠绕(或卷绕)得到用于电动机的卷绕式转子固定套，并且随后在一定时间和温度下对它们进行热处理，足以达到转子固定套所需的刚性。这样得到的固定套存在某些问题通常与在热处理阶段以及其后的转子的整个使用寿命期间，开始所述卷绕时将待卷绕的成束纤维材料的起始端部夹紧和将所述材料的带状端部固定住有关。按照一种公知的解决方案，将固定住带状端部产生的问题降到最低是通过增加卷绕的带状复合材料的层数以及通过沿在远离所述组件的端部的该磁铁/转子铁芯组件的一个部分开始和终止卷绕所述材料解决的。然而，虽然这种解决方案将与该构成材料的端部的固住相关的问题以及与在磁铁/转子铁芯组件的端部区域处断开的问题降到最小，但这种固定套的厚度增加使气隙增加，从而降低了电动机的效率。
因此，本发明的目的是提供一种转子固定套，其由成束纤维卷绕而成，此外在所述固定套的制造阶段以及在转子运转过程中使带状端部松散的问题降到最小以外，还能使固定套的厚度降到最低，从而降低了电动机的气隙，增加了转子可靠性。
一个更具体的目的是提供一种具有上述特性的固定套，其由单层的材料围绕磁铁/转子铁芯组件卷绕而成。
利用这样一种电动机的卷绕式转子固定套实现这些以及其它目的，所述转子包含：一转子铁芯；围绕所述铁芯安装的磁铁；以及一固定套，其由一束纤维卷绕在各磁铁的圆柱形的外表面上，所述固定套具有至少一个坐落在环形支承部分上的周边端部部分，该端部部分相对于磁铁的外圆周表面沿径向反绕过来，并且坐落在磁铁的相邻端表面上，至少部分地覆盖由所述磁铁端面的外侧向内侧的径向延伸部分上。
下面参照各附图介绍本发明，其中：
图1以一横断面示意表示一电动机的转子铁芯/磁铁/转子固定套的组件；
图2以一纵断面部分示意地表示由一根据本发明的结构形式得到的固定套围绕的磁铁/转子铁芯组件；
图3以一纵断面部分示意地表示由一根据本发明的另一种结构形式得到的固定套围绕的磁铁/转子铁芯组件；
图4以一纵断面部分地示意表示由一根据本发明的结构变化的固定套围绕的磁铁/转子铁芯组件；
图5以一纵断面部分地示意表示由一根据另一种结构变化的固定套围绕的磁铁/转子铁芯组件；
本发明涉及这种类型的用于电动机转子的转子固定套10，该转子具有一至少围绕转子轴的一部分固定的转子铁芯20，围绕该铁芯安装有通常由弧形磁性板构成的一些磁铁30，它们贴靠转子铁芯20的外圆柱表面21支承，最好两个与所述表面相接触且沿圆周方向彼此隔开的纵向延伸部分对准，由于转子固定套10的作用使所述各磁铁30贴靠保持在转子铁芯20上。
根据本发明，通过连续地螺旋卷绕例如为复合材料(例如为凯夫拉尔纤维，碳纤维或玻璃纤维)的成束纤维构成该转子固定套10，这些纤维利用围绕各磁铁30的外圆周表面31的树脂而集聚，从而使得在其热处理阶段能强化所述固定套。应当理解，利用一种复合材料(在制造过程中或卷绕过程中预先浸渍的纤维)，或者利用一种干性材料，利用后来浸清树脂的成束纤维，可以实现利用成束纤维的卷绕。
本发明还使得转子固定套10能够利用由最少层数的围绕磁铁30的复合材料成束纤维构成侧壁形成，所述侧壁最好由单层的成束纤维复合材料按照这样一种方式构成，即由所述层产生的气隙对电动机的效率的影响很小。
为了使本发明的转子固定套10的侧向厚度最小而又不会有使其端部松散或变弱的危险，复合材料成束纤维的每个所述端部都要在转子固定套10的各自周边的端部部分11中缚住。虽然，这种使复合材料的成束纤维的两端在固定套的周边部分处缚住的结构是优选的，但其中所述端部之一将其沿着该固定定套侧壁缚住的其它解决方案也是可能的，当所述侧壁是通过卷绕一层以上的将其构成的复合材料，直到达到一确定的厚度极限构成所述侧壁时，据此限定了电动机效率的明显变化。
在围绕磁铁30卷绕成束纤维时，通过将所述成束纤维安置在相对于所述磁铁30的外圆周部分31沿径向反绕过来，形成的环形支承表面上，该表面最好覆盖从磁铁30的一相邻端面32的从外侧到内侧整个径向延伸部分，形成每一个周边端部部分11。就其结构而言，固定套10的周边端部部分11可以仅局部覆盖所述磁铁30中的相邻端部表面32从外侧到内侧的径向延伸部分。
每一周边端部部分11具有的外形轮廓在一侧是由磁铁30的相邻端面32确定的，在另一侧是由一按优选结构由精加工的端盖形成的模制元件40确定的。
根据本发明，一环形支承表面沿轴向和选择性地由包围转子铁芯的相邻端部表面22的一个平面的其中一侧伸出，所述表面当其伸向磁铁/转子铁芯组件时由磁铁30的端面32构成，当其本身轴向伸出与转子铁芯20隔开时，由模制元件40的相邻周边边缘部分41构成。虽然未加说明，该环形支承表面可以同时沿轴向朝所述板的两侧伸出。
按照图2中所示的结构形式，该环形支承表面与模制元件40的周边边缘部分41相吻合，该部分最好本身是倾斜的与转子铁芯20沿轴向隔开。
按图3中所示结构，该环形支承表面与磁铁30的相邻端面32相吻合，该表面最好是整体斜切的，不过可以是仅局部斜切的。
按照图4中所示的结构形式，该模制元件40具有在一平面内限定的周边边缘部分，该部分与所述元件的中心部分是不同的，例如，处在一相对于该邻近转子铁芯20的对应端部的所述中心部分平面之上方形成的平面内，以便形成一具有矩形断面的环形支承表面。在图5中所示的变化结构中，利用一模制元件40得到与该环形支承表面的相似外形轮廓，该外形是平直的，不过在该处磁铁30具有一纵向延伸部分，其处于转子铁芯20的对应部分的下方，因此与磁铁30中的至少其中一个端面相邻得到该环形支承表面。
按照未予表示的另一种结构形式，该磁铁30的相邻端面具有矩形或曲面形外形轮廓，其可能与所示的模制元件40的周边边缘部分41的外形轮廓相似。
按照一种可考虑的结构，当模制元件40采取精加工端盖的结构方式时，该端盖由转子固定套的相邻周边端部部分11支承，在其制造过程的热处理阶段的期间由所述部分夹持，当所述精加工端盖邻近磁铁30/转子铁芯固定套20组件的对应端部安置时，应在卷绕构成固定套的带状复合材料之前。按照这种结构，每个精加工端盖接触转子铁芯20的相邻端部，利用适当的固定元件42，如铆钉或螺栓固定到铁芯20上，这种固定器件仅相对于转子铁芯20的端盖或者该固定器件本身负责维持铁芯整体性才能实现。
该精加工端盖能使转子固定套10在组装过程中和组装之后，运输、存储等状态下保持稳定性，这是由于冲击和其本身的重力作用都作用于端盖而未作用于固定套，此外，由于它薄，对于冲击易碎，这是由于纤维是很硬的并且通常是可能断裂的。
按照本发明的其中一种解决方案，限定了每个端部精加工端盖40，以便在制造所述固定套的过程中夹紧作为固定套的构成材料的成束纤维的相邻端部，避免所述端部松散。
按照另一种结构方式，在转子固定套10已经利用复合材料成束纤维卷绕和热处理之后，该精加工端盖固定到转子固定套10。
虽然，按照所述结构，该周边端部部分的厚度由转子铁芯的外圆周表面沿径向增加，在所提出的构思范围内的其它结构形式也是可能的，例如周边端部部分11可具有恒定的厚度。

Claims (8)

1.一种电动机的卷绕式转子固定套，所述转子包含：转子铁芯(20)；围绕所述铁芯安装的磁铁(30)；以及一固定套(10)，其由成束纤维构成围绕磁铁(30)的外圆周表面(31)卷绕，其特征在于，其至少具有一个坐落在一环形支承表面(32，41)上的周边端部部分(11)，该部分相对于磁铁(30)的外圆周表面(31)径向上反绕过来，以及坐落在磁铁(30)的相邻端面(32)上，至少局部地覆盖由所述磁铁端面的从外侧向内侧沿径向的延伸部分。
2.如权利要求1所述的卷绕式转子固定套，其特征在于，该环形支承表面(32，41)沿轴向朝包含转子铁芯(20)的相邻端部表面(21)的一个平面的至少其中一侧伸出。
3.如权利要求2所述的卷绕式转子固定套，其特征在于，该环形支承表面(32，41)由磁铁(30)的相邻端面(32)限定的至少一个部分以及一端部模制元件(40)的邻近周边边缘部分(41)构成。
4.如权利要求3所述的卷绕式转子固定套，其特征在于，磁铁(30)的所述端面(32)至少部分地是斜切的。
5.如权利要求3所述的卷绕式转子固定套，其特征在于，该对应的端部模制元件(40)的所述周边边缘部分(41)是倾斜的，本身与转子铁芯在轴向上是隔开的。
6.如权利要求3所述的卷绕式转子固定套，其特征在于，该模制元件(40)是利用一精加工端盖构成的。由相邻的固定套的周边端部部分所支承。
7.如权利要求6所述的卷绕式转子固定套，其特征在于，该精加工端盖具有一用于在将固定套围绕磁铁(30)卷绕过程中夹持该带的相邻端部的槽。
8.如权利要求3所述的卷绕式转子固定套，其特征在于，该环形支承表面具有矩形断面。
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