CN106067714B - 用于将磁体安装于电机的装置 - Google Patents

Abstract

用于将磁体安装于电机的转子或定子的装置，其中转子或定子被设置为与磁体磁性相互作用，以使得能够将磁体磁性地连接于转子或定子的第一安装表面，装置包括具有第二安装表面的安装元件，其被设置为与磁体磁性相互作用，以使得能够将磁体磁性地连接于第二安装表面；用于将安装元件移动到与所述第一安装表面的距离为预定距离的某一位置的机构，其中安装元件使得磁体磁性地连接于第二安装表面；以及当安装元件与第一安装表面的距离为预定距离时将安装元件从第一安装表面移开的机构，其中施加在磁体和安装元件之间的磁力以及施加在磁体与转子或定子之间的磁力被设置为当安装元件被移开时使得转子或定子与磁体之间的磁力将磁体保持在第一安装表面。

Description

用于将磁体安装于电机的装置

技术领域

本发明涉及磁体安装装置，特别是涉及用于将磁体安装于电机的装置。

背景技术

电机的工作原理在于，载流导线将在磁场的存在下受力。当载流线垂直于磁场放置时，载流导线的受力与磁场的通量密度(flux density)成正比。通常情况下，在电机中，载流导线的受力形成为旋转扭矩。

对于本领域技术人员而言，其所熟知的已知类型的电机的例子包括，感应电机、无刷永磁电机、开关磁阻电机以及同步滑环电机，其具有一个转子和一个定子。

用于永磁电机的转子通常包括多个永磁体，其中，所述多个永磁体被安装在转子护铁(back-iron)上或在转子护铁中，以使得磁场围绕转子的周围交替改变极性。当转子相对于定子旋转时，多个永磁体被设置为扫过多个线圈绕组的端部，所述线圈绕组当转子相对于定子旋转时安装在定子上。

所述线圈绕组的电流的适当的转换使得永磁体的磁极的吸引和排斥同步，以引起转子的旋转。

因为载流导线的受力以及因此形成的电机的扭矩，与磁场的通量密度成正比，因此使用具有尽可能高的通量密度的磁体的同步永磁牵引电机是可取的，其中扭矩是电机的一个重要标准。

因此，通常在同步永磁电机中使用稀土磁体，其比其他类型的磁体产生明显更强的磁场。

然而，正是由于所述由稀土磁体产生的明显更强的磁场，在转子的制造过程中稀土磁体在转子中的放置可能会成为问题。例如，当一个磁体附连到转子护铁时，磁体和转子护铁之间的吸引力会导致磁体与转子护铁碰撞，从而导致磁体损坏。同样，当试图将一个磁体安装到转子护铁的特定位置上时，该磁体与其它已经安装在该转子中的磁体间的磁相互作用可使该磁体的精确放置变得困难。

这种状况需要得到改善。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种根据所附权利要求书的用于将磁体安装于电机的转子或定子的装置和方法。

磁体和在其上安装磁体的安装元件之间的磁力，被选择为小于所述磁体与该磁体将被安装到的所述转子或定子的区域之间的磁力，以使得当磁体与转子或定子发生接触时，所述磁体和所述安装元件之间的磁力与所述磁体与所述转子或定子之间的磁力的差别足以使得当安装元件被移开时磁体被保持于转子或定子，同时避免了磁体从安装元件上跳到转子或定子。换句话说，所述磁体相对于所述安装元件以及所述磁体相对于所述转子/定子的磁力的差足以使得当所述磁体被安装在安装元件上时，所述磁体在与转子/定子发生接触时被保持在转子/定子上，但不足以使得当所述磁体在与转子/定子发生接触时从安装元件跳到转子/定子。

上述的优点在于当磁体被安装到转子或定子时将对磁体造成的损坏降到最低，同时使得磁体在转子或定子上精确放置。

附图说明

现在通过举例的方式参考附图描述本发明，其中：

图1示出根据本发明的一个实施例的转子的分解图；

图2示出根据本发明的一个实施例的转子；

图3示出根据本发明的一个实施例的安装装置；

图4示出根据本发明的一个实施例的安装装置；

图5a和5b示出根据本发明的一个实施例的安装装置；

图6示出电机的第一透视图；

图7示出电机的第二透视图。

具体实施方式

出于本实施例的目的，说明了用于将多个磁体安装于转子的磁体安装装置，所述转子例如用于电机或发电机的转子。然而，本磁体安装装置也可以用于磁体安装于与之互补的电机组件，即定子。

出于本实施例的目的，图1示出具有转子壳体100和护铁110的转子240的一个实施例的分解图，其中多个磁体，例如多个稀土磁体将被安装在所述转子240中。尽管本实施例描述了将多个磁体安装于安装在转子壳体内的护铁，但同样地，可以将多个磁体直接安装于转子壳体。类似地，可以使用任何形式的转子或定子。

如图1所示，转子壳体100包括径向部/前部220和圆柱部221，其中所述圆柱部221充当转子轮缘。优选地，所述径向部220被设置为通过轴承座可旋转地安装于定子。

在本实施例中，转子壳体110的圆柱部221被设置为沿形成在定子(未示出)上的多个定子齿轴向延伸，从而基本上包围定子。为减少重量，转子壳体100优选地由铝或铝的合金制造。

如图2所示，环形护铁110被安装在转子壳体100的圆柱部221内。通常护铁110由具有高导磁率的材料制成，从而使得将在护铁内形成的磁场的磁通量增加。用于护铁的材料的例子包括铁或电工钢(也称为层叠钢、硅钢或变压器钢)。优选地，所述护铁由一系列叠片形成，其可通过从材料的薄片冲压出所需形状来形成，所述材料的薄片通常具有大约0.35mm的厚度。

优选地，所述护铁以阻止所述转子壳体100相对于所述护铁110的相对旋转的方式被安装在转子壳体100的圆柱部221内，所述方式例如过盈配合和/或使用粘合剂。

如在图1和2所示，所述护铁110的内周包括多个从护铁110的轴向内表面和轴向外表面延伸的脊部120，其中所述脊部120在径向向内的方向突起。所述脊部120充当多个安装在所述护铁110的内周的磁体元件之间的间隔物，其也可以被用来辅助安装在护铁110的磁体的对齐。如下文所述，磁体被设置为安装在一对脊部120之间，并且相邻的磁体具有交替变化的磁极性。

安装在一对护铁脊部120之间的各个磁体充当电机的磁极，其中如上所述，所述电机的每个相邻的磁极具有与下一个相反的磁极性。尽管电机可以包括任何数目的磁极，但是出于本实施例的目的，对于具有18英寸直径的转子，优选地，所述转子包括64个磁极，也就是说64个磁体。然而，任何数目的磁体都可以被使用。

虽然可以将单个磁体安装在一对护铁脊部120之间，但是在一个优选实施例中，多个具有相同磁极性的磁体元件一起作为一个单个磁体被连接在一起。如下文所述，所述多个磁体元件在一个单个安装作业被安装于转子护铁。

现在将对将多个磁体安装于所述转子护铁120的内周表面的安装装置进行说明；其中，出于本实施例的目的，所述多个磁体的每个包括多个已连接在一起的具有相同的磁极性的磁体元件。

如图3所示，安装装置300包括两个安装臂310，其中每个安装臂310的一端铰接于连接件320，以允许每个安装臂310相对于连接件320枢转。

每个安装臂310在相对于彼此的相反方向上从连接件320延伸，以形成倒V字型的结构，其中每个安装臂310被设置在第一位置和第二位置之间枢转。出于本实施例的目的，相对比所述第二位置，所述第一位置对应相对于穿过连接件320的竖直(vertical)线的较小的枢转角。

安装元件330连接于每个安装臂310的与连接件320的一端相对的端部。如下文所述，每个安装元件330包括用于安装磁体350的安装表面340。优选地，当安装元件所连接的所述安装臂310被放置在第二位置时，每个安装元件330的安装表面340被设置为在基本竖直的(vertical)方向上延伸。虽然本实施例将安装臂319和安装元件330作为分开的元件描述，但是同样地，安装臂310和安装元件330可以形成为一个单个组件。

在第一实施例中，每个安装元件330被铰接于其相应的安装臂310，从而使得当所述安装臂310在第一位置和第二位置之间摆动移动时，相应的安装元件330相对于它们相应的安装臂310枢转，以使得安装元件330的相应的安装表面340保持在基本上竖直方向上。

在第二实施例中，相应的安装元件330的位置相对于它们所连接到的安装臂310被固定，从而使得当所述安装臂310处于它们的第一位置时，安装元件330的相应的安装表面340以一个非竖直的角度倾斜。然而，当安装臂310被放置于它们的第二位置时，安装元件330的相应的安装表面340被设置为在基本上竖直方向上延伸。

然而，任何方向的所述安装表面340都可以被使用。

为了允许安装装置300将磁体350安装到转子护铁110的内周表面上，磁体350被放置在每一个所述相应的安装元件330的安装表面340上。如果安装臂310并没有已经被如此定位，那么安装臂310被放置在第一位置。

如上所述，每个安装元件330被设置为与磁体350磁相互作用，从而使得磁体350和安装元件330之间的磁性相互作用将磁体350保持于所述安装元件330的所述相应的安装表面340。

可以使用任何合适的用于产生磁力的装置。在第一实施例中，安装元件330包括具有高导磁率的材料，其可使得磁体350和安装元件330之间产生磁力。

在第二实施例中，安装装置300包括电磁体，其用于产生与磁体350的磁场相互作用的磁场，从而导致磁体350被保持于所述安装元件330的安装表面340。

优选地，所述安装元件330被配置为使得，当所述磁体350被安装在所述安装元件330上时所述磁体350和所述安装元件330之间的磁力小于当所述磁体350被安装在转子护铁110上时所述磁体350和转子护铁110之间的磁力。然而，所述磁体350和所述安装元件330之间以及所述磁体350和所述转子护铁110之间的磁力的差小于一个值，其中当所述磁体350到转子护铁110的距离大于一预定距离时，所述值会导致磁体350从安装元件330跳到转子护铁110。

可以使用任何合适的用于调节安装元件的磁特性以实现上述结果的机构。

例如，在一个实施例中，其中所述安装元件330包括具有高磁导率的材料，所述安装元件330的安装表面340和具有高导磁率的材料之间的距离可以被改变，从而使磁体和安装元件之间的磁力可以被改变。在本实施例中，安装元件330可以包括调整机构，其用于使所述安装元件330的安装表面340和具有高导磁率的材料之间的距离可以被改变，从而使磁体350和具有高导磁率的材料之间的磁场的通量密度可以被改变。可替代地，具有高导磁率的材料的量可以被改变。

同样地，在本实施例中，其中所述安装元件330包括电磁体，由所述电磁体产生的磁场可以被改变。

磁体350和安装元件330之间的磁特性可通过任何合适的手段来确定，例如通过使用试错法或磁计算来确定，其中，所述磁特性用于推导一个合适的值，以使得在所述磁体350从安装元件330被转移到转子护铁110的过程中，所述磁体350被安装于所述转子护铁110而不损坏所述磁体350。

虽然在一个优选实施例中，安装元件330的磁特性在所述磁体350被安装到转子护铁110之前被设定，并且在磁体安装过程中基本上不发生变化，但是在替代的实施例中，安装元件330的磁特性可以在磁体安装过程中被动态地改变。

例如，可以选择磁体350和安装元件330之间的磁力，以确保在使得磁体350与转子护铁110发生接触的过程中磁体350被保持于安装元件330。一旦磁体350接触转子护铁110，通过例如减小由安装在安装元件330上的电磁体产生的磁通量来减小磁体350和安装元件330之间的磁力。

为了使多个磁体350被安装在所述转子护铁110上，优选地，转子壳体100和转子护铁110被安装在位于所述安装臂310下方的分度台410上。所述分度台410被设置来确定转子240的相对于所述一对安装臂310的旋转位置。

如上所述，每个所述相应的安装臂310被设置成将磁体350安装于在转子护铁110上形成的一对脊部120之间，其中由所述一对安装臂310安装的多个磁体被安装在转子护铁110上径向相对的多个位置。一旦一对磁体350已被安装在转子护铁110上，所述分度台410旋转以及相应地，转子240旋转，以使得一对相邻的护铁脊部120与相应的安装臂310对齐，从而使得另一对磁体350被安装在邻近先前安装的磁体350的转子护铁110上。

所述分度台410和转子240被升高到一个高度，所述高度使得安装元件330，随着磁体350被安装在相应的安装表面340上，在转子240的圆柱部221内轴向延伸。如上所述，在相应的安装元件330在转子240的圆柱部221内的定位过程中，相应的安装臂310位于它们的第一位置，以使得安装在相应的安装表面340上的磁体350从转子护铁110的内表面被径向向内定位。

一旦转子240已达到所要求的高度，安装臂310被设置为移动到它们的第二位置。将所述安装臂310移动到它们的第二位置，使得安装在相应的安装元件330的磁体350被带到邻近转子护铁110的内表面的位置，优选地，所述位置与所述转子护铁110的内表面的距离导致磁体被保持在转子护铁110的内表面上以及在一对转子护铁脊部120之间。

优选地，当安装臂310被放置在第二位置时，相应的安装元件330的安装表面340基本上平行于转子护铁110的内周表面，其中所述安装表面340在本实施例中为基本上竖直的。将每个安装元件330的安装表面340平行于转子护铁110的内周表面放置，使得磁体安装表面340的所有区域被变成朝向转子护铁110的内周表面，且所述所有区域到转子护铁110的内周表面的距离相等，其中所述距离为所述转子护铁110的内周表面上离所述所有区域最近的点与所述所有区域之间的距离。因此，由于靠近转子护铁110而引起的作用在磁体安装表面的所有区域上的多个磁力将基本上相同。

一旦磁体350被磁性保持于转子护铁110，安装臂310被设置为通过从它们的第二位置移动到它们的第一位置来从转子护铁110的内表面缩回。

转子240和分度台410被降低，并且新的多个磁体350被放置在位于相应的安装元件330上的相应的安装表面340上。所述分度台410被旋转，使得当分度台410和转子240被升高到导致安装元件330在转子240的圆柱部221内轴向延伸的高度时，下一对护铁脊部120与相应的安装元件330对齐。然后新的一组磁体350以如上所述相同的方式被安装于转子护铁110。

重复这个过程安装所需要的数量的磁体350。

在一个优选的实施例中，为了提高磁体350相对于转子护铁110的内轴向表面轴向对齐的精确度，如图5a所示，安装装置300构造为以将磁体350的顶部在转子护铁的内轴向表面上方延伸一小段距离的方式将磁体350安装于转子护铁110。

一旦磁体350已经被安装于转子护铁110，并且优选地，在安装臂310已经完全被从转子护铁110移开前，如图5b所示，定位装置510被设置为向磁体350的顶部施加力，使得磁体350的顶部被推压得与转子护铁110的内轴向表面平齐；其中优选地，所述定位装置510被安装在安装臂310或安装元件330中的任一一个上。在一个优选的实施例中，如图5a和5b所示，定位装置510被设置为在径向方向上部分延伸跨过转子护铁110的内轴向表面和上磁体表面的内轴向表面。根据定位装置510向转子护铁110的内轴向表面推压磁体350的顶部，定位装置510被设置为当定位装置510的底部接触到转子护铁110时，定位装置510缩回，从而确保安装在转子护铁110上的每个磁体350的上磁体表面与转子护铁110的内轴向表面对齐。

在一个优选的实施例中，为了辅助磁体350保持在转子护铁110上，在磁体350被安装在转子护铁110上之前，将粘合剂施加在磁体350和转子护铁110之间。例如，在磁体350被安装在转子护铁110的内周表面之前，以将固化剂施加于待被安装于转子护铁110的磁体350的互补表面的方式，将粘合剂施加于转子护铁110的内周表面。由此使得当磁体350被安装在转子护铁110上时所述固化剂固化粘合剂。

出于说明的目的，图6和图7示出在合并有根据本发明组装的转子的轮毂式电机。

图7示出与图6相同的组件从相反侧的分解视图。

优选地，轮毂式电机包括定子组件252和转子组件240。所述定子组件252包括具有冷却通道的散热器253、多个线圈254、安装在所述定子的后部的用于驱动线圈的电子模块，以及安装在定子上且在形成于定子的后部上的凹部257内的电容器(未示出)。在一个优选的实施例中，电容器是环形电容器元件。

线圈254在定子齿叠片上形成以形成线圈绕组。定子盖256被安装在定子252的后部，包围电子模块255以形成定子组件252，然后可以将定子组件252固定于车辆，且在使用过程中不相对于车辆旋转。

电子模块255包括两个控制装置400，其中，每个控制装置400包括逆变器和控制逻辑，在本实施例中所述电子模块255包括处理器，其用于控制所述逆变器的操作。

如上所述，转子240包括转子护铁110，其安装在具有前部220和圆柱部221的转子壳体内，其中所述圆筒部被设置为基本上围绕定子组件252。

安装在转子护铁110的内周表面上的磁体被设置为靠近定子252上的所述线圈绕组，使得由线圈产生的磁场与围绕转子组件240的圆柱部221的内部设置的磁体350相互作用，以使转子组件240旋转。由于永磁体350被用于产生驱动电机的驱动扭矩，永磁体通常被称为驱动磁体。

转子240经由包括轴承座223和密封元件(未示出)的轴承装置连接到定子252。所述轴承座223可以是将被用于安装此电机组件的车辆中的标准的轴承座。

Claims (18)

1.一种用于将磁体安装于电机的转子或定子的装置，其中所述转子或定子被设置为与所述磁体磁性相互作用，以使得磁力能够将所述磁体磁性地连接于所述转子或定子的第一安装表面，

所述装置包括

具有第二安装表面的安装元件，其中所述安装元件被设置为与所述磁体磁性相互作用，以使得磁力能够将所述磁体磁性地连接于所述第二安装表面；

用于将所述安装元件移动到某一位置的机构，所述位置与所述转子或定子的第一安装表面的距离为预定距离，其中所述安装元件使所述磁体磁性地连接于第二安装表面；

用于改变所述安装元件和所述磁体之间的通量密度的机构，以及

当所述安装元件与所述第一安装表面的距离为预定距离时用于将所述安装元件从所述第一安装表面移开的机构，

其中施加在所述磁体和所述安装元件之间的磁力以及施加在所述磁体与所述转子或定子之间的磁力被设置为当所述安装元件从所述第一安装表面被移开时使得所述转子或定子与所述磁体之间的磁力将所述磁体保持在所述第一安装表面。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述用于移动所述安装元件的机构设置为将所述安装元件以所述第一安装表面与所述第二安装表面相对于彼此基本上平行的方式朝向所述第一安装表面移动。

3.根据权利要求1或2所述的装置，进一步包括多个安装元件，其中每个所述多个安装元件被设置为将相应的磁体安装于所述转子或定子。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述转子或定子包括护铁，其中所述第一安装表面在护铁上形成。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述护铁由电工钢制成。

6.根据前述权利要求1所述的装置，其中所述安装元件和所述磁体之间的通量密度通过相对于所述第二安装表面移动所述安装元件内的电工钢元件来被改变。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述安装元件和所述磁体之间的通量密度通过改变与所述安装元件相关联的电磁体的通量密度来被改变。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述安装元件在所述转子或定子的径向方向上从所述第一安装表面被移开。

9.根据权利要求1、2和4至7任一项所述的装置，其中所述安装元件在所述转子或定子的轴向方向上从所述第一安装表面被移开。

10.根据权利要求4所述的装置，其中粘合剂被施加于所述护铁，固化剂被施加于所述磁体。

11.根据权利要求4所述的装置，其中粘合剂被施加于所述磁体，固化剂被施加于所述护铁。

12.一种根据权利要求1所述的装置，进一步包括分度台，其中所述转子或定子被设置为放置在分度台上以使得一系列磁体被安装在围绕所述转子或定子的由分度台的分度决定的位置。

13.一种根据权利要求1所述的装置，进一步包括用于在所述转子或定子上轴向对齐所述磁体的机构。

14.一种根据权利要求13所述的装置，其中所述用于轴向对齐所述磁体的机构包括元件，其中当所述磁体被安装在所述第一安装表面上时所述元件设置为向所述磁体施加轴向力，以将所述磁体放置到所述第一安装表面上的预定轴向位置。

15.一种用于将磁体安装于电机的转子或定子的方法，其中所述转子或定子被设置为与所述磁体磁性相互作用，以使得磁力能够将所述磁体磁性地连接于所述转子或定子的第一安装表面，所述方法包括将所述磁体磁性地连接于在安装元件上形成的第二安装表面；将所述安装元件移动到某一位置，其中所述位置与所述转子或定子的所述第一安装表面的距离为预定距离，所述安装元件使得所述磁体磁性地连接于所述第二安装表面；改变所述安装元件和所述磁体之间的通量密度；以及当所述安装元件到所述第一安装表面的距离为预定距离时将所述安装元件从所述第一安装表面移开，其中施加在所述磁体和所述安装元件之间的磁力以及施加在所述磁体与所述转子或定子之间的磁力被设置为当所述安装元件从所述第一安装表面被移开时使得所述转子或定子与所述磁体之间的磁力将所述磁体保持在所述第一安装表面。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括将所述安装元件以所述第一安装表面与所述第二安装表面相对于彼此基本上平行的方式朝向所述第一安装表面移动。

17.根据权利要求15或16所述的方法，进一步包括将所述安装元件在所述转子或定子的径向方向上从所述第一安装表面移开。

18.根据权利要求15或16所述的方法，进一步包括将所述安装元件在所述转子或定子的轴向方向上从所述第一安装表面移开的。

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