專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機上的在兩相鄰齒之間包括磁性元件的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出了 一種用于電機(electrical machine )的轉(zhuǎn)子，其包括至少一 個設(shè)置在兩相鄰齒之間且分開幾部分生產(chǎn)的磁性元件。
更具體地說，本發(fā)明提出了一種用于旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子，該旋轉(zhuǎn)電機具有 兩個f茲輪(magnetic wheel)和至少一個具有縱向主取向》茲性元件，每一個 磁輪都相對于轉(zhuǎn)子的主軸線大致徑向地延伸，并包括一組的軸向齒，每一個 齒都從相關(guān)的磁輪向另 一個石茲輪方向軸向向內(nèi)地延伸，/人而》茲輪的每一個齒 都位于另 一個磁輪上的兩個連續(xù)齒之間的間隙內(nèi)，磁性元件橫向地設(shè)置在分 別屬于每個》茲4侖的相鄰齒之間，并具有至少一個》茲體。
背景技術(shù)：
根據(jù)已知的實施方式，例如如文獻(xiàn)EP-A-0 762 617和FR-A-2 784 248中 所描述的，該轉(zhuǎn)子包括橫向設(shè)置在軸向齒之間的磁體。
該石茲體的主要功能是減少相鄰齒之間的間隙處的的/f茲通量泄漏，并通過 固有磁通量的建立來增強該磁通量。由此，轉(zhuǎn)子的總磁特性部分地由這些磁 體所確定。
安置在轉(zhuǎn)子中的磁體數(shù)量是可變的，且取決于旋轉(zhuǎn)電機所期望的特性。 由此可以生產(chǎn)具有不同數(shù)量磁體的電機。
由此，當(dāng)生產(chǎn)了兩組僅磁體數(shù)不同的轉(zhuǎn)子時，為組間的變化而對裝配轉(zhuǎn) 子的裝置的修改將會太大而無利可圖。
這就是為什么在生產(chǎn)轉(zhuǎn)子時通常期望可以對所有的轉(zhuǎn)子組的磁體數(shù)量 保持相同。因此，在某些組中轉(zhuǎn)子具有超過需要的磁體。
由此，安裝在這些轉(zhuǎn)子上的磁體產(chǎn)生的磁通量大于所需的磁通量，從而 與其預(yù)期使用相比，轉(zhuǎn)子的性能沒有被最佳化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種轉(zhuǎn)子，其具有安裝在兩個相鄰齒之間的磁性元件，其中由該磁性元件所建立的磁通量的值對于電機所需的使用是最佳化 的。
為此，本發(fā)明提出了一種轉(zhuǎn)子，其特征在于該磁性元件包括至少一個支 撐墊片和將該支撐墊片連接到-茲體的裝置，該支撐墊片由非磁性材料制成且 安裝在磁體的橫向端面上。
根據(jù)本發(fā)明的其它特征
》茲性元件具有兩個墊片，其橫向地分布在磁體的每一側(cè)； 磁性元件具有兩個磁體，其橫向地分布在墊片的每一側(cè)； 磁性元件具有外部墊片，其安裝在磁體的外部徑向端面上； 磁體的尺寸和墊片的尺寸根據(jù)磁性元件的尺寸和磁性元件的總磁特性 而決定；
磁體的寬度和磁性元件的寬度之比在0.4和1之間； 墊片通過粘合劑層連接到磁體，該粘合劑層布置在墊片和磁體之間。 墊片通過非磁性材料繞磁體至少一部分的插入模制(insert moulding) 而連接到石茲體。
墊片與所述連接裝置生產(chǎn)為一件。
磁輪的齒的側(cè)面有利地每一個都包括沿著該側(cè)面的縱向延伸的凹槽。 磁體至少部分地由稀土制成。
墊片可以是實心的從而在磁體和磁輪的齒的側(cè)面之間沒有形成空氣通道。
在一個變式中，墊片可以-波布置以致在石茲體和齒的側(cè)面之間形成至少一 個空氣通道以〗更于允許磁體的冷卻。
墊片可以至少部分地由熱固性或熱塑性材料制成。 在一個變式中墊片至少部分地由鋁制成。


在閱讀隨后的詳細(xì)描述之后，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將會變得明顯。 為了便于對隨后詳細(xì)描述的理解，必須參考附圖，其中 圖1是包括磁性元件的轉(zhuǎn)子的透視示意圖2是圖1所示的轉(zhuǎn)子的橫向徑向平面(transverse radial plane )取的截 面的放大視圖，示出了磁性元件的結(jié)構(gòu)；
圖3到5是類似于圖2的視圖，示出了磁性元件的不同實施方式； 圖6示出了在20。C和120。C下作為比率"La/Lg"的函數(shù)的比率"B/Br，， 的變化；
圖7示出了磁性元件所包括的磁體的磁特性。
具體實施例方式
圖1示出了旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子10，其固定地安裝到中央轉(zhuǎn)軸(未示出)以 繞轉(zhuǎn)子10的主軸線A旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)子10是爪式轉(zhuǎn)子(claw rotor)，其特別是包括兩個軸向并置的》茲輪 12,每一個都具有環(huán)形的徑向凸緣14,該凸緣14在其外側(cè)周邊設(shè)置有爪16。
激勵繞組(未示出)軸向地定位在磁輪'12的凸緣14之間。
每一個爪16都具有根部18，齒20在根部18的外側(cè)周邊大致軸向地延伸。
在定子的主體的內(nèi)側(cè)周邊和齒20的外周面20e之間存在環(huán)形氣隙。
齒20大致為梯形，且軸向地指向另一磁輪12的凸緣14,在石茲輪12上 的齒20進(jìn)入另 一磁輪12的兩個連續(xù)齒20之間存在的間隙，從而在磁輪12 上的齒2(H皮互鎖。
以公知的方式，每一個齒20具有兩個側(cè)面22，每一個都與另一個-茲輪 12的相鄰第二齒20的相對側(cè)面22間隔一定距離并平行地延伸。
由此，磁輪12的第一齒20和另一個磁輪12的第二齒20,其每一個都 具有與另 一齒20的側(cè)面22相對的側(cè)面22，將#1稱為兩相鄰齒20。
如圖2到4可見，轉(zhuǎn)子10包括插置在兩相鄰齒20之間的磁性元件24， 該石茲性元件24降低了在兩相鄰齒20之間的間隙處的磁通量泄漏，這有助于 增強磁通量。
根據(jù)優(yōu)選實施例，這些磁性元件24的數(shù)量是這樣確定的，以致該數(shù)量 小于轉(zhuǎn)子IO上的磁極(pole)的數(shù)量，且它們的布置是關(guān)于轉(zhuǎn)子IO的軸對 稱的。例如提供了用于八對磁極的四對磁性元件28。
在下列描述中，將參考兩相鄰齒20以及相關(guān)的磁性元件24,該磁性元 件24設(shè)置在這兩個齒20之間。此外，方向垂直和橫向?qū)⒁勒請D2到5中所 示的參考系V， T而被非限定性地采用，其中垂直方向?qū)?yīng)于關(guān)于轉(zhuǎn)子10 的主軸線A的徑向，該方向穿過》茲性元件24的中間平面，而橫向方向?qū)?yīng)
于兩相鄰齒20的側(cè)表面22的法向，縱向方向?qū)?yīng)于/f茲性元件24的主軸線。
齒20是相同的，應(yīng)該理解該描述同樣應(yīng)用于其它齒20。
如在圖2等等中可以更加清楚看到的，兩齒20的相對側(cè)表面22每一個
都具有凹槽26或凹部，其沿著側(cè)表面的縱向延伸。
每一個凹槽26在橫向垂直平面中的截面是橫向地朝向另一凹槽26開口
的"U"的形式，且凹槽26具有垂直底部26a和兩個在此處為平行的橫向翼 26b。
由此，在兩相鄰齒20上的兩個凹槽26限定了一個縱向殼體，其中容納 了石茲性元件24。
依照本發(fā)明，每一個》茲性元件24都分為幾部分生產(chǎn)且包括至少一個永 -茲體28、至少一個支撐墊片30以及用于將支撐墊片30和71<^茲體28連接的裝置。
每一個磁體28都通過燒結(jié)磁性粉末或通過機加工塊狀磁性材料而以常 規(guī)方法生產(chǎn)。
每一個支撐墊片30由非磁性材料生產(chǎn)，通過如此限定使得支撐墊片30
對磁性元件24的磁特性沒有影響。例如，支撐墊片30用塑料或者鋁生產(chǎn)。 由此墊片30有助于輔助氣隙的建立。 墊片30被安裝到與磁體28相對的垂直橫向端面28a。 隨后，磁體28和墊片30的組裝到一起以便于形成磁性元件24，然后，
磁性元件24被安置到磁場中以便磁化該磁性元件24。
此處，石茲性元件24以及磁體28和墊片30大致是平行六面體形狀。 才艮據(jù)如圖2所示本發(fā)明的第一實施例，石茲性元件24具有單個磁體28和
單個墊片30，其設(shè)置在^f茲性元件24的橫向端部。此外，^f茲體28和墊片30
每一個都被接收在相關(guān)的凹槽26中。
圖3示出了本發(fā)明的第二實施例，根據(jù)該實施例磁性元件24具有兩個
》茲體28和單個墊片30。此外，兩個磁體28橫向地設(shè)置在墊片30的每一側(cè)，
且每一個磁體28都被接收在相關(guān)的凹槽26中。
圖4示出了本發(fā)明的第三實施例，根據(jù)該實施例，》茲性元件24包括兩
個墊片30和單個》茲體28。此外，兩個墊片30 4黃向地設(shè)置在^茲體28的每一
側(cè)，且每一個墊片30都凈皮接收在相關(guān)的凹槽26中。
磁性元件24由兩種具有不同磁特性的元件制成使得可以調(diào)整由磁性元
件24建立的總一磁通量(global magnetic flux )。
這是因為由這些磁性元件24建立的總;茲通量對應(yīng)于每一個;茲性元件所 建立的磁通量的總和。
由每一個磁性元件建立的磁通量等于磁性元件的工作磁通量密度"B" 和石茲性元件的；茲體和爪的表面之間的相對表面"S"之間的乘積。
"B"由圖7中的磁化曲線確定，且對應(yīng)于磁體28的磁特性(曲線Q) 和直線△的交點C的縱坐標(biāo)，該直線△的斜率尤其與磁通量經(jīng)過的主路徑 的氣隙以及^f茲體28的寬度"La"有關(guān)。
氣隙包括例如位于齒20的外周面20e和定子16的主體的內(nèi)側(cè)周邊之間 的間隙。
"Br"對應(yīng)于當(dāng)磁場H等于零時的殘余磁通量密度。 由此，每一個磁體28的橫向尺寸"La"越大，直線A越靠近Y軸。貝'J ，
磁體的工作磁強度"B"傾向于"Br"且由磁性元件24建立的磁通量增大。 由此，根據(jù)本發(fā)明，形成磁性元件24的磁體28或兩個磁體28的尺寸
根據(jù)所期望獲得的磁通量的值而確定。
磁性元件24的尺寸，特別是其橫向?qū)挾?Lg"，根據(jù)兩個凹槽26的尺
寸而確定，因此磁性元件的橫向?qū)挾?Lg，，大致等于兩個凹槽26的底部26a
之間的距離。
由此，每一個墊片30的尺寸可以根據(jù)每一個磁體28的尺寸而被確定， 從而調(diào)整磁性元件24的尺寸到由兩個相對凹槽限定的殼體的尺寸。 圖6示出了作為比率"La/Lg，，的函數(shù)的比率"B/Br，，的變化。 如上文所述，"B，，表示磁性元件24的工作磁通量密度，"Br"表示殘余磁 通量密度，"La，，表示磁性元件24的磁體28的寬度，"Lg"表示磁性元件24 的橫向?qū)挾取?br> 殘余;茲通量密度對應(yīng)于在磁化階段終點處磁體中的殘余的永久石茲通量。 通過圖6中的曲線，可以根據(jù)磁性元件24所期望的磁特性，也就是說
根據(jù)所期望的工作磁通量密度而推斷出磁體28的寬度"La"。
作為比率"La/Lg，，的函數(shù)的比率"B/Br"的變化根據(jù)磁性元件24所經(jīng)受的
溫度而不同。
由此，在Tl,約20度，曲線的特征是線性的。在T2，約120度，當(dāng)比 率La/Lg較小時曲線最初為非線性，其后變得線性。這是因為當(dāng)溫度上升時，
磁性元件的磁體特征降低。當(dāng)比率La/Lg較小時，該降低加劇。
然而，在機器起作用期間，/磁體的溫度在T2左右。由此通過在曲線T2 的線性部分工作，可以根據(jù)磁化部件的寬度"La"來調(diào)整工作磁通量的密度。
最小工作磁通量密度"B，，由磁體在溫度T2下的線性工作極限而固定。
由此，關(guān)于T2的曲線，必須在曲線部分工作以致"La/Lg"大于0.4。 由此可以避免磁體28的總退磁。
通過T2的曲線，可以更容易地通過作為所期望的工作磁通量密度"B" 的函數(shù)以及根據(jù)在兩個凹槽26之間存在的距離"Lg"來確定磁體28的尺寸。
應(yīng)該理解，當(dāng)i茲性元件24包括幾個》茲體28時，譬如如圖3中所示的實 施例的例子，磁體28的寬度"La"根據(jù)如該實施例所述對應(yīng)于磁性元件24 的所有f茲體28的寬度的總和而被確定。
通常而言，磁性元件24的使用在期望在兩相鄰齒24之間安裝一元件時 尤其有用，在兩相鄰齒24之間工作磁通量密度的值小于安裝在兩個齒之間 的實心(solid)磁體的工作磁通量密度的值。
于是，至少一個墊片30的使用使得可以使^磁性元件24的尺寸與凹槽26 的尺寸相適應(yīng)。
墊片30由非磁性材料制成，其有助于輔助氣隙的建立。
此外，與實心石茲體相比，在-茲性元件24中使用墊片30還可以增加石茲性 元件24—定的機械強度。
這是因為，不論它用什么方法制造，磁體24都是相對易碎的元件。另 一方面，墊片30由可彈性變形的材料制造。
因此，由可變形材料制成的墊片30用于生產(chǎn)磁性元件24使得可以補償 在轉(zhuǎn)子10中的一定的尺寸誤差，該誤差例如是由兩個凹槽26的徑向偏移導(dǎo) 致的，也就是說橫向?qū)?zhǔn)中的缺陷，或兩個凹槽26的底部26a之間的距離 的變化。
根據(jù)圖2到5所述的本發(fā)明的實施例，支撐墊片30通過粘合劑層32連 接到每一個石茲體28。
將墊片30連接到磁體28的粘合劑層32也由非磁性材料制成。此外， 根據(jù)這些實施例的優(yōu)選方面，粘合劑層32是相對柔性的，從而使得磁性元 件24可以提供磁性元件24的形狀對轉(zhuǎn)子10中的任意尺寸誤差的適應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的關(guān)于連接墊片30和磁體28的裝置的變式實施例(未示
出)，非磁性材料模制在磁體28周圍和墊片30周圍。
根據(jù)該變式的優(yōu)選實施例，墊片30與連接裝置生產(chǎn)為一件，也就是說
墊片30至少部分地由模制非磁性材料到磁體28周圍而制成。
當(dāng)包括轉(zhuǎn)子10的電機在工作中時，轉(zhuǎn)子10繞它的軸線高速旋轉(zhuǎn)。 隨后，由于轉(zhuǎn)子10的齒16，以及》茲性元件24，被布置在凸緣14的外
部徑向端部處，每一個^F茲性元件24都在轉(zhuǎn)子IO的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)受較高的離心力。
圖5示出了本發(fā)明的一個變式實施例，其中磁性元件24包括外部墊片 34,其在磁性元件24的整個寬度"Lg"上橫向地延伸，且垂直向上抵接每 一個凹槽26的頂部橫向翼。
由此，外部墊片徑向地布置在每一個萬茲體28和凹槽26的頂部對黃向翼26b 之間。
當(dāng)轉(zhuǎn)子IO旋轉(zhuǎn)時，每一個磁體擠壓外部墊片34,于是外部墊片34緩沖 由離心力導(dǎo)致的磁體28的壓力和磁輪12的任意變形。
磁性元件24可以安裝到常規(guī)的轉(zhuǎn)子10上，替代實心磁體。此外，將磁 性元件24安置在轉(zhuǎn)子上不需要對裝配轉(zhuǎn)子10的裝置做任何修改，因此這不 會引起生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)電機的成本的增加。
上面已經(jīng)描述了包括平行六面體形狀的磁性元件24的轉(zhuǎn)子。應(yīng)該理解 的是，本發(fā)明并不局限于該實施例，且磁性元件24可以具有不同的形狀， 例如它們可以具有菱形形狀的橫向截面。
權(quán)利要求
1、一種轉(zhuǎn)子(10)，用于旋轉(zhuǎn)電機，該轉(zhuǎn)子(10)包括兩個磁輪(12)，每一個磁輪都相對于轉(zhuǎn)子(10)的主軸線大致徑向地延伸，且包括一組軸向齒(20)，其中的每一個齒(20)都從相關(guān)聯(lián)的磁輪向另一個磁輪(12)的方向軸向地向內(nèi)地延伸，以使得一個磁輪(12)上的每一個齒(20)位于另一個磁輪(12)上的兩個連續(xù)的齒(20)之間的間隙中；至少一個具有縱向主取向的磁性元件(24)，所述磁性元件橫向地設(shè)置在分別屬于各個磁輪(12)的兩個相鄰齒(20)之間，且具有至少一個磁體(28)；其特征在于該磁性元件(24)包括至少一個支撐墊片(30)和將該支撐墊片連接到所述磁體的連接裝置，該支撐墊片(30)由非磁性材料制成且安裝在所述磁體(28)的橫向端面上。
2、 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子(10)，其特征在于所述磁性元件(24)具 有兩個墊片(30)，該兩個墊片(30)橫向地分布在所述磁體(28)的每一 側(cè)。
3、 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子(10),其特征在于所述^茲性元件(24)具 有兩個磁體(28),該兩個磁體(28)橫向地分布在所述墊片(30)的每一側(cè)。
4、 如前述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子(10 ),其特征在于所述磁性元件(24 ) 具有外部墊片(34)，該外部墊片(34)安裝在磁體(28)的外部徑向端面 上。
5、 如前述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子(10),其特征在于所述磁體(28) 的尺寸和所述墊片(30)的尺寸才艮據(jù)所述磁性元件(24)的尺寸(Lg)和所 述石茲性元件(24)的總石茲特性而確定。
6、 如前述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子(10)，其特征在于所述磁體(28) 的寬度和所述磁性元件(24 )的寬度之比在0.4和1之間。
7、 如前述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子(10)，其特征在于所述墊片(30) 通過粘合劑層(32)連接到所述磁體，所述粘合劑層(32)布置在所述墊片(30)和所述,茲體(28)之間。
8、 如權(quán)利要求1到6中任一項所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于所述墊片(30) 通過非磁性材料的繞所述磁體(28)至少一部分的插入模制而連接到所述磁 體(28)。
9、 如前述權(quán)利要求任一項所述的轉(zhuǎn)子(10),其特征在于所述墊片(30) 與所述連接裝置生產(chǎn)為一件。
10、 如前述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于所述;茲輪的齒的側(cè)面 22有利地每一個都包括沿著該側(cè)面的縱向延伸的凹槽(26 )。
11、 如前述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于所述磁體至少部分地 由稀土制成。
12、 如前述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于所述墊片是實心的， 以使得在所述石茲體和所述-茲輪的側(cè)面(22)之間沒有形成空氣通道。
13、 如前述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于所述墊片至少部分地由熱固性或熱塑性材料制成。
14、 如前述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于所述墊片至少部分地由鋁制成。
全文摘要
本發(fā)明提出一種轉(zhuǎn)子(10)，用于旋轉(zhuǎn)電機，該轉(zhuǎn)子(10)包括兩個磁極星輪(12)，每一個都相對于轉(zhuǎn)子(10)的主軸線大致徑向延伸，且包括一組軸向齒(20)，其中每一個齒(20)都從相關(guān)的磁極星輪向另一個磁極星輪(12)的方向軸向向內(nèi)地延伸，從而磁極星輪(12)上的每一個齒(20)位于另一個磁極星輪(12)上的兩個連續(xù)的齒(20)之間的間隙中；至少一個具有縱向主取向的磁性元件(24)，其橫向地設(shè)置在分別屬于各個磁極星輪的兩個相鄰齒(20)之間，且具有至少一個磁體(28)；其中該磁性元件(24)包括至少一個支撐墊片(30)和將該支撐墊片連接到所述磁體的裝置，該支撐墊片(30)由非磁性材料制成且安裝在所述磁體(28)的橫向端面上。
文檔編號H02K1/22GK101346872SQ200680048706
公開日2009年1月14日 申請日期2006年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者讓-菲利普·巴戴伊 申請人:法雷奧電機設(shè)備公司