专利名称：用于将磁性部件安装在永磁电机中所用的转子上的方法
技术领域：
本发明总的来说涉及包括定子和转子的旋转电机。例如，该旋转 电机可用作发电机，马达，反结构转子电机或者旋转式同步补偿器。 更具体的，本发明涉及永磁电机及其制造方法，其中将磁体安装在转 子等的表面上(表面安装磁体)。
背景技术：
常规的旋转电机包括转子和定子，其中该常规的旋转电机例如用 作感应电才几，同步电才几或者永-磁电才几等。该定子具有多个齿部，每个 齿部在其轴向延伸以及每个径向截面上的形状基本相似。这些齿部彼 此等距离地排列在定子的内圓周上，并且由轴向延伸的中间槽彼此隔 开。相反，在反结构转子电机中，这些齿部设置在定子的外圓周上。心的圓弧形状。此外，绕组设置在每个定子槽中，旋转电机中的气隙 在其轴向延伸以及整个转子周围的每个径向截面中都是恒定的。永磁 体一般圓周地设置在转子的表面上，并例如通过一薄层粘合剂固定到 转子的表面。将磁性部件安装在转子上的其他已知方式包括通过粘合剂将磁性 部件单独预先装配到磁体座上。此后以恰当的方式将磁体座加在转子 上。因此，上述方法将粘合剂用作安装磁性部件到转子上的主要部件， 这意味着在转子的制造过程中需要化学化合物。因此，需要适于处理 化学化合物的生产设备，这意味着更昂贵的生产成本。该粘合剂也是 转子再循环中的 一个缺陷，这是因为为了将转子的不同部分彼此分开而需要专用工具或者化学试剂。我们也知道，为了将磁体正确地安装 在磁体座上，可以将玻璃纤维/芳族聚酰胺纤维绷带缠在磁体上，但是 这种方法非常笨重并且费时。因此，需要一种改进的制造转子的方法，尤其是将磁性部件安装 在永磁电机中所用的转子上的方法。发明内容本发明的目的在于避免将磁性部件安装在转子上的早先已经知道 的方法的上述缺陷，并且目的在于提供改进的方法。因此，本发明的 主要目的在于提供一种将磁性部件安装在永磁电机中所用的转子上的 改进方法。本发明的另一个目的是提供一种将磁性部件安装在永磁电 机中所用的转子上的方法，其中该方法减小了制造成本。本发明的又 一目的是提供一种制造永磁电机中所用转子的方法。根据本发明，至少主要目的通过具有独立权利要求中限定的特征 的最初限定方法来得到。本发明的优选实施例进一步限定在从属权利 要求中。根据本发明的第 一方面，提供一种将磁性部件安装在永磁电机中所用的转子上的方法。该方法包括下列步骤提供第一管状部件，其 中所述第一管状部件的内径对应于所述转子的外径；提供第二管状部件，其中所述第二管状部件的内径大于所述第一管状部件的外径，将 所述第一管状部件插入到第二管状部件中从而在其间形成空腔，将多 个磁性部件插入到所述空腔中，并且将所述转子插入到所述第一管状 部件中，因此所述磁性部件在所述第一管状部件和所述第二管状部件 之间处于紧密配合布置。应该指出，在本发明的上下文中，术语"磁性部件"指的是由这 样一种材料形成的部件，该材料或者是永磁体或者可以在永久基础上 进行磁化从而实现永磁体。根据本发明的第二方面，提供一种永磁电机中所用的转子，其根 据第一方面的方法安装。因此，本发明依据使得永磁电机中所用的转子的安装过程和制造 过程简化以及模块化为基础的理论。与已知的方法相比，本发明提供 了几种好处。例如，将第一管状部件设置成大小和形状以及内径基本 上对应于转子的外径。此外，第一管状部件的外径和第二管状部件的内径之间的比这样设置使得大体上用手将磁性部件导入到空腔中。 因此，使得安装过程极大地变得容易，因此减小了安装所需的时间量。 依次减小了整个制造成本。根据本发明的 一 个实施例，在磁体部件已经插入到第 一 管状部件 和第二管状部件之间的空腔中之后对所述磁性部件进行磁化。此外，与已知技术相比，由于事实是可将整个组件设置在磁化设备内部并且 因此可使得磁化设备的线圈与第二管状部件的外表面相邻，因此这种 磁化过程更加容易并且可进行更多的变形。这将可以实现一步化》兹化， 即，所有的磁性部件可基本同时进行磁化。可替换的，可同时磁化一 个极或者可同时^兹化一个^兹性部件。因此，才艮据本实施例，可以由本发明来提供较大的灵活性。另外，由于在插入过程中不存在干扰并且 在其他物体上起反应的磁力，因此磁性部件的插入容易实现。根据本发明的另 一优点是可使用各种转子，包括适合使用在同步 电机中的转子，而不进行任何主要的变形，因此容易生产并且可以降 低生产成本。根据这些优选实施例，这样设计第一管状部件，使得转子插入到 第一管状部件变得容易，例如通过采用像缝隙之类的部件来排列所述第一管状部件。这种插入还可以通过在转子的翻折(turning down) 过程中将转子旋转成微圆锥形而变得容易。第一管状部件适于以磁性方式桥接转子槽，即，在包括转子的电 动机工作过程中产生的磁场分布得到了改进，从而增加了磁通密度。因此，采用较小的磁体实现了给定磁通密度。由于内磁体座由磁性材 料制成，因此这也是可能的。下面将通过示意性实施例来讨论本发明的其他目的和优点。
结合附图从下面优选实施例的详细描述中可以更加清楚完整地理 解本发明的上述和其他特点和优点。其中图1是示出根据本发明的方法的一般原理的流程图；图2a-2g示出根据本发明制造的转子单元的制造过程的不同阶段；图3示出内磁体座(magnet holder)的一个实施例；图4示出外磁体座的一个实施例；图5示出将根据图3的内磁体转子插入到根据图4的外磁体座；以及图6示出包括弧形部件的本发明的一个实施例。
具体实施方式
下面，将描述根据本发明的将磁性部件安装在永磁电机中所用的 转子上的方法的优选实施例。首先参考图1,描述根据本发明的将磁性部件安装在永磁电机中所用的转子上的方法的一般原理。首先，在步骤10,提供第一管状部件 或者内^兹体座，如图2a所示，其中以径向截面示出了用附图标记20 表示的内磁体座。该内磁体座20的内径基本等于转子28的外径，其 中该转子插入到所述内磁体座20中。优选的是，内磁体座20的轴向 长度基本等于转子28的轴向长度。优选的是，所述内磁体座20由金 属片之类的磁性材料制成，并且，此外，厚度应该足够大，以提供内 磁体座的足够机械扭转刚度。优选的是，所述厚度为约0. 5-1. 7mm，更 优选的是约0. 7-1. 0mm。内磁体座20可设置有缝隙，其全部或部分从 所述内磁体座的一端向另一端延伸。该缝隙可以是直线形或者螺旋状 的，以便容易插入转子28。此后，在步骤ll,设置第二管状部件或者外磁体座24,在步骤12 将内》兹体座20插入到外》兹体座24中，如图2b所示。其中，该外磁体 座24的目的是稳定结构并且固定磁性部件22a-22d,所述磁性部件将 要插入到内磁体座20和外磁体座24之间。例如，外磁体座24由诸如 纤维材料之类的非金属材料或者金属材料(非磁或者磁性的)形成。 如果使用金属材料，那么外磁体座24可用于电气屏蔽磁性部件 22a-22d,此时外》兹体座24也用作启动绕组。优选的是，外f兹体座24 的厚度约为0. 2-1. 7mm，并且，更优选的是约为0. 5-1. Omm。然后，在步骤13,将多个i兹性部件22a-22d插入到内f兹体座20 和外磁体座24之间。这也可通过分别插入伸长的磁性部件棒到内磁体 座20和外磁体座24之间的纵向空腔中而实现，其中所述伸长的磁性 部件棒的长度基本等于内磁体座20和外磁体座24的长度。如图2d所 示，不同磁性部件之间的空腔26可填充有固定装置，所述固定装置固 定》兹性部件22a-22d,并且还分配转子28插入到磁体座单元，即，内 磁体座20,外磁体座24以及磁性部件22a - 22d中时出现的不同类型 的力并且使其变平。所述固定装置可以是非磁材料，例如与可磁化磁 性部件相同的材料，塑料等等。内磁体座和外磁体座之间的空腔的半径大小优选地是略大于磁性 部件的厚度，因此原则上磁性部件22a-22d可用手插入到空腔中。可使用夹具(fixture)来固定磁性部件，等待转子28的插入。 一旦转 子28插入到磁体座单元中，磁性部件可以在内磁体座和外磁体座之间 处于紧密配合布置，这是因为拿未装配时进行比较，转子28的外径略 大于内磁体座的内径。因此，转子28—旦插入就扩展了内磁体座20, 使得磁性部件在内磁体座和外磁体座之间处于紧密配合布置。磁性部件可设置有粘合剂，使得它们在被插入到纵向空腔之中后 可固定在内f兹体座20的外表面和/或外i兹体座24的内表面上。优选的 是，磁性部件22a-22d固定在内、外磁体座20， 24中的任何一个上， 这样使得磁性部件能相对内、外磁体座20， 24略微移动。最后，在步骤14，将转子28插入到内磁体座20中，见图2f。优 选的是，转子28是同步电机中所用的转子。因此，转子28不得不翻 折(turn down),以便将其外径减小到与内磁体座20的内径对应的 直径，这样转子单元，即，转子28,内f兹体座20,外i兹体座24,以及 i兹性部件22a-22d,装配到永^磁电才几的定子中。在本发明的可替换实施例中，在将磁性部件22a-22d插入到空腔 中之后并且在将转子28插入到内磁体座20之前执行步骤15。在步骤 15，执行磁化过程，以便磁化磁性部件22a-22d,见图2e,其中采用 箭头示出磁化磁性部件所产生的i兹场。因此，^F兹性部件在其插入到内 磁体座20和外磁体座24之间的空腔中时不是磁性的。由于磁化部件位于磁性部件22a-22d外表面相邻的外磁体座24的 外部或者位于内磁体座20的内表面相邻的内》兹体座20内部，并且因 此与磁性部件22a-22d的内表面相邻，因此这个磁化过程变得容易。 根据一个实施例，在一个步骤中执行磁化过程，即，所有的磁性部件 基本上同时沣皮》兹化。在可替换实施例中， 一个极^皮一次》兹化。才艮据又 一实施例， 一个磁体^皮一次磁化。在图3中示出了内i兹体座的一个实施例，以径向截面示出的内》兹 体座30设置有纵向突起31a-31h。外磁体座对应的实施例在图4中示 出，以径向截面示出的外磁体座40在内表面上设置有纵向突起 40a-40d,所述突起对应于其外表面上的槽。在装配情形中，见图5, 即，当图3中所示的内f兹体座30已经插入到图4中所示的外i兹体座40 中时，突起40a-40d与突起31a-31h相合，以关于外》兹体座40来固定 内磁体座30。应该指出，根据图3的内磁体座30可插入到整体为圓柱体的外磁体座24中，或者根据图4，整体为圆柱体的内磁体座20可插 入到外磁体座40中。此外，所述突起可具有不同的形状或大小，并且 它们可以是不同的数量，而不是所示实施例的那样。在优选实施例中， 外磁体座24整体上为圓柱体，内磁体座30如图3所示。这种组合使 得内磁体座30在插入转子28时扩展，并使得外磁体座24承受得住扩 展，这样磁性部件22a-22d在其间处于明显的紧密配合布置。内磁体座30的突起31a-31h和/或外磁体座40的突起40a-40d使 得在它们可以例如用作安装过程中的引导装置以及支撑装置时有助于 磁性部件的插入。例如，第一行磁性部件可沿着第一突起30a排列， 第二行磁性部件可沿着第一行磁性部件对准排列，等等。现在参考图2g,其示出内磁体座的另一实施例。提供第一组弧形 部件，优选地提供一组四个弧形部件20a-20d。正如本领域^支术人员所 理解的，该四个弧形部件在放到一起时形成管状部件，例如图h所示 的内磁体座。然而，如本领域技术人员认识到的，存在多个其他的可 以想象得到的设计。例如可使用两个弧形(即，半圆形)部件，假设 它们在放到一起时形成诸如图2a中所示的内磁体座之类的管状部件。 弧形部件的轴向长度基本等于转子28的轴向长度。优选的是，这四个 弧形部件通过点焊，例如通过电极焊接合到一起。此外，弧形部件 20a-20d可由诸如金属片之类的磁性材料形成，该部件的厚度约为 0. 5-1.3mm,优选的是约为0. 7-1. Omm。然而，该部件的轴向长度可以 足够大，以提供充足的机械扭转刚度。此外，可提供第二组弧形部件，第一组弧形部件的每个弧形部件 一个，其中第二组的每个部件的形状基本对应于第一组的对应部件的形状。第二组的弧形部件中的一个部件与第一组弧形部件的一个部件 例如通过点焊接合在一起或者放到一起。在图6中，示出了本发明的 这种替换实施例的透^L图。如图所示，内部管状部件包括四个接合在 一起的弧状部件20a-20d，外部管状部件包括四个弧状部件24a-Md， 每个附着到第一组弧形部件的相应部件。可替换地，根据图2b,第二 组弧形部件的各部件放到一起以形成外磁体座，由此将内磁体座插入 至iJi亥夕卜/^H座中。在磁性部件将插入到空腔之后再进行磁化时，在第 一组弧形部件 的部件和第二组弧形部件的部件之间，设有磁性部件的每对弧形部件为了磁化过程而净皮暴露。由于可以依次对一对弧形部件进行磁化，因 此该过程变得容易。此外，由于磁化过程一次可在一个部件上进行， 因此可使用较小的磁化设备。由于使用了较小的磁化设备，这也将使 得该过程的成本降低。如上所述，通常，该磁化设备包括，适于产生强石兹场的线圈。弧形部件;改置在线圏内部，因此该线圈与i兹性部件的 外表面相邻。在该实施例中，每对弧形部件构成一个极。尽管为了说明和示例的目的本文中已经示出和描述了特定的实施 例，但是本领域的普通技术人员应该知道，在不脱离本发明的范围的 情况下，所示出和描述的特定实施例可由较宽范围的可替换实施例和/ 或等效实施方式的变形来替代。本申请旨在覆盖本文中所述的优选实 施例的任何改变或者变形。因此，本发明由所附权利要求的文字及其 等效物来进行限定。
权利要求
1、一种用于将磁性部件(22a，22b，22c，22d)安装在永磁电机中所用的转子(28)上的方法，其特征在于包括下列步骤-提供第一管状部件(20)，其中所述第一管状部件(20)的内径对应于所述转子(28)的外径，-提供第二管状部件(24)，其中所述第二管状部件(24)的内径大于所述第一管状部件(20)的外径，一将所述第一管状部件(20)插入到所述第二管状部件(24)中，以在其间形成空腔，-将多个磁性部件(22a，22b，22c，22d)插入到所述空腔中，以及-将所述转子(28)插入到所述第一管状部件(20)中，由此所述磁性部件在所述第一管状部件(20)和所述第二管状部件(24)之间处于紧密配合布置。
2、 如权利要求l所述的方法，在将磁性部件插入到空腔之后并将 转子插入到所述第一管状部件之前，还包括步骤-执行磁化过程以便磁化所述插入的磁性部件(22a， 22b， 22c, 22d),从而得到永磁体。
3、 如权利要求l所述的方法，其中磁性部件(22a, 22b, 22c, 22d) 在插入到空腔之前是永磁体。
4、 如权利要求1 - 3中任一项所述的方法，其中第一管状部件(80 ')由一组互连弧形部件(80a, 80b, 80c, 80d)构成。
5、 如任何前述权利要求所述的方法，其中所述磁性部件(22a, 22b, 22c, 22d)安装在多个纵向行中，每行基本与所述转子(28)的 纵向轴平行，并且每行包括至少一个^兹性部件(22a, 22b， 22c, 22d)。
6、 如任何前述权利要求所述的方法，其中第一管状部件(20)由 磁性材料制成。
7、 如任何前述权利要求所述的方法，其中所述第二管状部件(24) 由非磁性材料或者磁性材料制成。
8、 如任何前述权利要求所述的方法，还包括步骤-将固定材料施加到各个》兹性部件(22a, 22b, 22c, 22d)之间 的空腔之中。
9、 如权利要求8所述的方法，其中所述固定材料是非磁性材料。
10、 如任何前述权利要求所述的方法，还包括步骤-提供预定直径的转子(28),所述预定直径基本等于所述第一 管状部件(20)的内径。
11、 如任何前述权利要求所述的方法，还包括步骤-将设有所述第一管状部件(20)和所述第二管状部件(24)的 所述转子(28)引入到定子中。
12、 根据权利要求1-11中任一项安装的转子在永磁电机中的使
全文摘要
本发明涉及一种用于将磁性部件安装在永磁电机中所用的转子上的方法。该方法包括下列步骤提供第一管状部件，其中所述第一管状部件的内径对应于所述转子的外径，提供第二管状部件，其中所述第二管状部件的内径大于所述第一管状部件的外径，将所述第一管状部件插入到所述第二管状部件中，以便在其间形成空腔，将多个磁性部件插入到所述空腔中，将所述转子插入到所述第一管状部件中，其中所述磁性部件在所述第一管状部件和所述第二管状部件处于紧密配合布置。
文档编号H02K1/27GK101278461SQ200680035953
公开日2008年10月1日 申请日期2006年9月21日 优先权日2005年9月28日
发明者B·阿朗森, J·英格斯特龙, T·巴索尔夫, T·海基拉 申请人:Itt制造企业公司