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CN106104971A - 用于机动车辆交流发电机的设置有极间永磁体的锻造极轮 - Google Patents

用于机动车辆交流发电机的设置有极间永磁体的锻造极轮 Download PDF

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Abstract

根据本发明的极轮意图用于伦德尔旋转电机的转子。极轮全部通过锻造获得，且包括设置有沿极轮中央轴线的中央孔的中央芯部，该中央孔意图接收转子的轴；以规则的方式在极轮周边上分布的多个极齿(10g、11g)，所述极齿大体平行于极轮的中央轴线延伸；和环形部分，其形成板，并在中央芯部和形成所述极齿的基部的部分之间延伸。根据本发明，极轮包括多个贮存部(105)，所述贮存部设置在形成极齿的基部的部分中。

Description

用于机动车辆交流发电机的设置有极间永磁体的锻造极轮
技术领域
总体上，本发明涉及锻造磁轮，其被设计用于伦德尔(Lundell)类型的旋转电机的转子，诸如机动车辆的交流发电机或交流发电机-起动器。更特别地，本发明涉及用于转子的锻造磁轮，其配备有极间永磁体。
背景技术
在用于具有爪的交流发电机的磁轮的制造中，已知使用锻造操作。
配备有极间永磁体的转子需要在磁轮的齿中制造用于容纳磁体和的沟槽、和制造磁体唇。磁体唇部确保将永磁体保持在位，永磁体在转子旋转时受到离心力的作用。
已知通过机加工操作制造用于容纳磁体的沟槽和磁体唇，该机加工操作在已经获得锻造磁轮之后发生。在用于制造磁轮的生产过程中，该机加工操作具有增加制造周期和部件成本的缺点。
US 7,676,902 B2描述了用于制造磁轮的方法，其中，消除了机加工用于容纳磁体的沟槽的操作。磁轮通过仅使用锻造操作而被获得。用于容纳磁体的沟槽和磁体唇通过热锻造预成形。冷锻造工具则被使用，以便完成沟槽和唇部、以及设置在磁轮的齿中的倒棱部的制造。这些冷成形工具被径向地促动，即，沿着磁轮的半径。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁轮，其设计使得一种不同于之前所述的根据现有技术的已知方法的、用于锻造用于容纳磁体的沟槽和磁体唇部的方法是可行的。
根据本发明的磁轮被设计用于伦德尔类型的旋转电机的转子。磁轮全部通过锻造获得，且包括：中央芯部；在磁轮周边上规则分布的多个极齿，极齿大体平行于磁轮的中央轴线延伸，且包括用于容纳磁体的沟槽和磁体唇部；和环形部件，其形成板，并在中央芯部和形成极齿的基部的部分之间延伸。根据本发明，磁轮包括多个贮存部，其设置在形成极齿的基部的部分中。
定位在齿的基部处的这些贮存部提供用于在冷锻压期间的被顶锻的材料的空间，且使得可以通过使用沿轴向方向的冷锻造的锻造完成部件的制造。
根据本发明的特定特征，对于每个极齿，存在两个贮存部。
根据另一特定特征，贮存部定位在极齿的两侧上。
根据又一特定特征，贮存部制造在形成板的环形部分的内表面下面。
根据本发明的又一特定特征，在磁体唇部的基部处、于两个垂直平面之间的交叉部的附近处中的形状包含在定心在所述交叉部上的3mm x 3mm的方块SQ内。
根据又一特定特征，在磁体唇部的基部处的形状具有0.01mm至4mm的半径。
根据又一特定特征，沿极齿的整个长度，从形成基部的部分到形成齿的末端的部分，极齿的厚度E和磁体唇部的厚度e之间的比e/E为e/R＝0.5至e/R＝1。
附图说明
本发明的其他特征和优势将通过阅读其实施例的以下说明而变得显而易见，所述实施例通过以下附图示出：
图1是示出机动车辆交流发电机的爪式转子的视图；
图2是包含在图1的转子中的、配备有永磁体的磁轮的透视图；
图3a至3d示出在热锻造步骤中基本磁轮的逐渐成形；
图3e示出于图3d中在热锻造步骤完成时获得的基本磁轮的齿的横截面；
图4a至4c涉及冷锻造步骤：
图4a是在冷锻造步骤中使用的模具的横截面视图；
图4b是在冷锻造步骤完成时获得的根据本发明的磁轮的透视图；
图4c示出图4b中的磁轮的齿的横截面；和
图5a至5d示出根据本发明的磁轮和其制造的细节：
图5a是根据本发明的磁轮的放大视图；
图5b是示出在根据本发明的磁轮的极齿的基部处设置的贮存部的局部透视图；
图5c是示出在齿的端部处的用于容纳磁体的沟槽的、和磁体唇部的构造的局部透视图；和
图5d是示出于磁体唇部的基部处、在用于容纳磁体的沟槽中设置的内半径的横截面透视图。
具体实施方式
现在参考图1和2描述伦德尔类型的旋转电机(其还已知为爪式电机)的转子和磁轮。
如图1所示，伦德尔类型的旋转电机的转子1大体包括两个磁轮10和11、极间永磁体12、激励线圈(未示出)、轴13、集电器14和用于冷却电机的两个风扇15a、15b。
磁轮10、11装备在轴13上，使得它们相应的齿10g、11g是叠瓦状交错的，且形成南(S)和北(N)磁极的交替。这些S和N磁极通过对激励线圈的供应电流而被产生，该激励线圈插入在磁轮10和11的中央芯部107(图2)中。激励线圈经由集电器14供电。形成板109的部分(图2)存在于中央芯部107和爪10、11的基部之间，且提供被设计为由激励线圈占据的空间。
极间磁体12容纳在存在于磁轮10、11的S和N齿之间的空间中。在图1所示的转子1的特定实施例中，所有齿间空间被磁体12占据。在其他实施例中，磁体12仅占据可用的齿间空间中的一部分。
在图2中，磁轮10、11示出为具有永磁体12。用于容纳磁体的沟槽100和唇部101被设置在磁轮的齿10g、11g中，以便允许磁体12装配在齿间空间中，且当转子1旋转、离心力作用被施加时将磁体12保持在位。
还在齿10g、11g中设置磁性倒棱部102、气动倒棱部103和平衡倒棱部104。磁性倒棱部102设置在齿10g、11g的纵向边缘的两侧上，如图2所示。气动倒棱部103和平衡倒棱部104可在图1中看到。
更特别地，参考图3a至3e和4a至4c，现提供对被实施用于制造根据本发明的磁轮的锻造方法的描述。
锻造方法包括两个主要步骤，即，热锻造步骤，继其之后是冷锻造步骤。
热锻造步骤使得可以自之前挤压的铁块F(图3a)获得基本磁轮10B(图3d)，其中，已经形成有倒棱部102、103和104。在该步骤EC期间，未执行沟槽和磁体唇部的预成形。
以传统的方式，热锻造步骤包括制造块体的操作EE(图3b)、精加工操作EF(图3c)和自基本磁轮10B的轮廓切割多余材料的操作SM(图3d)。
在完成热锻造步骤时，齿10g、11g形成有倒棱部102、103和104。齿10g、11g的根据横截面轴线AA(图3d)的横截面在图3e中示出。
冷锻造步骤的目的是设置用于容纳磁体的沟槽100和用于磁体12的唇部101。为此目的，沟槽在齿10g、11g之下形成在齿10g、11g的纵向边缘处。使用在图4a中示出的模具MA，借助于两个相继的冷锻压操作，通过材料的顶锻形成这些沟槽。
如图4a所示，模具MA通过下部模具MAi和上部模具MAs形成。
基本磁轮10B放置在下部模具MAi的对应模子中，齿向上取向。
上部模具MAs包括齿10g、11g的最终形状，具有用于容纳磁体的沟槽100和唇部101。
在下部MAi和上部MAs之间的结合水平处的开口Ov被设置用作毛口。开口Ov具有0.1L至L的尺寸，L是板109的厚度(图5a)。通常，开口Ov具有0.1mm至6mm的尺寸，这取决于应用。
垂直推力P施加在模具MA上，直到在上部模具MAs和下部模具MAi之间的结合部水平处发生接触。材料被顶锻到为此目的在模具中设置的预成形部中。阻挡式抵靠-支承部被设置在磁倒棱部102、气动倒棱部103和平衡倒棱部104和/或部件的铁直径上。倒棱部102、103和104被形成和/或被保持，这取决于应用。
冷成形操作在两个相继的锻压操作中执行，取决于应用，压力相同或不同，且通常为150至1500吨。
自磁轮10、11的轮廓切割多余材料的操作在冷成形操作之后执行。磁轮10、11的制造则完成，且其包括之前在热锻造步骤中获得的磁体容纳沟槽100和唇部101，以及倒棱部102、103和104。齿10g、11g的根据横截面轴线BB(图4b)的横截面在图4c中示出。
现参考图5a至5d描述磁轮10、11的实施例的细节。
如图5a和5b所示，贮存部105设置在磁轮10、11的每个齿10g、11g的基部处。对于每个齿10g、11g存在两个这些贮存部105，它们定位于每个齿10g、11g的两侧。将注意到，在图5b中，贮存部105被设置在形成磁轮10、11的板109的部分的内部的、大体环形的表面106下。形成板109的部分包含在齿10g、11g的基部和磁轮10、11的中央芯部107之间。
定位在齿10g、11g的基部处的这些贮存部105在根据本发明的磁轮中是必须的，因为它们允许通过实施刚刚描述的锻造方法被制造。实际上，贮存部105提供用于在冷锻造步骤的两个相继锻压操作期间被顶锻的材料的空间，且由此使得可以通过锻造完成部件的制造，该锻造使用沿轴向方向的冷锻造。
已经通过发明实体进行了测试，且已经显示出根据本发明的磁轮10、11的在下文描述的某些特定特征的优势，特别是在唇部101对抗离心的机械抗力方面。
参考图5d，取决于应用，在唇部101的基部处的半径R将优选地为R＝0.01mm至R＝4mm。将注意到，在唇部101的基部处的形状将优选地被包含在为大约3mm x 3mm的方块SQ内，其定心在垂直平面E和G的交叉部上。
参考图5e，还将注意到，具有或不具有半径的其他形状可在唇部101的基部处、于平面E和G的交叉部的附近处中选用。根据本发明，这些其他形状将保持为包含在方块SQ中。
参考图5c，沿齿10g、11g的整个长度，如图5c所示，从其基部到其末端，齿10g、11g的厚度E和唇部101的厚度e之间的比e/E必须为e/R＝0.5至e/R＝1。

Claims (7)

1.一种磁轮(10、11)，被设计用于伦德尔类型的旋转电机的转子(1)，所述磁轮(10、11)全部通过锻造获得，且包括：中央芯部(107)；在磁轮(10、11)周边上规则分布的多个极齿(10g、11g)，所述极齿(10g、11g)大体平行于磁轮(10、11)的中央轴线(X)延伸，且包括用于容纳磁体的沟槽(100)和磁体唇(101)；和环形部分(106)，其形成板，并在中央芯部(107)和形成极齿(10g、11g)的基部的部分之间延伸，所述磁轮的特征在于，其包括多个贮存部(105)，所述贮存部设置在形成极齿的基部的所述部分中。
2.根据权利要求1所述的磁轮，其特征在于，对于每个极齿(10g、11g)，存在两个所述贮存部(105)。
3.根据权利要求1或2所述的磁轮，其特征在于，所述贮存部(105)定位在所述极齿(10g、11g)的两侧上。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的磁轮，其特征在于，所述贮存部(105)制造在形成板的所述环形部分的内表面(106)下面。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的磁轮，其特征在于，在磁体唇部(101)的基部处、于两个垂直平面(E、G)之间的交叉部的附近处中的形状包含在定心于所述交叉部上的3mm x 3mm的方块(SQ)内。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的磁轮，其特征在于，在磁体唇部(101)的基部处、于两个垂直平面(E、G)之间的交叉部的附近处中的形状具有0.01mm至4mm的半径(R)。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的磁轮，其特征在于，沿所述极齿(10g、11g)的整个长度，从形成基部的所述部分到形成齿的末端的部分，所述极齿(10g、11g)的厚度E和所述磁体唇部(101)的厚度e之间的比e/E为e/R＝0.5至e/R＝1。
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