CN1168561A - 制造爪型磁电转子的方法和用这种方法制造的转子 - Google Patents

Abstract

一种制造爪型磁电转子的方法，该转子有形成转子极的磁材料部和分离相反极性的极的非磁材料部，限定在有回转体形状并由非磁材料制成的空柱壳中，该方法包括把磁材料部和非磁材料部装入该柱壳的步骤和这些部和柱壳结合等压的步骤。各磁或非磁材料部由多个套装的、独立的、配合的和共轴的管件制成，各管件有侧缘、横向端和有涉及磁或非磁材料部相应径向厚度的外形的侧向面。

Description

制造爪型磁电转子的方法和 用这种方法制造的转子

本发明涉及制造爪型磁电转子的方法和用这种方法制造的转子。本发明更具体涉及制造用于高速同步电机的磁电转子的方法和用这种方法制造的爪型磁电转子。

这些爪型转子被制成为由多个非磁性和磁性部件固定在一起。在一些高速同步电机中的使用速度可达50000rpm或更高。如上所述，这些转子是部件的组合装配，由此爪型转子的制造在不牺牲最佳空气动力学外形的情况下指望得到有最高可能抗离心力破裂的转子。

为制造能在上述高速下运行的坚固转子，如该转子能经受住离心力，有必要用等压或类似型式的装配技术。运转时所产生的离心力正比于运动的质量。

已知的制造这种限制在非磁性空柱壳内有形成转子极化爪的磁性部和在相反极性爪间的非磁性部的爪型磁电转子的方法包括把该磁性和非磁性部加入该非磁性空柱的步骤和该磁性部、非磁性部和空柱壳等压装配的步骤。

使用等压步骤意味着转子的组成部分必须理想地装配。如在压缩过程中存在其中没有任何材料的空白，该空白被压缩，而产生组成部分的位移，这有损于所得转子的磁性能和其静态和动态平衡。

所引起的问题至少是转子没有所需的最佳机械特性，最严重的情况是引起机械的不平衡从而使转子报废。

另外，有必要让爪的形状能使电机有最高可能的效率。

如，面向定子的磁爪的纵向面有利地得有一渐变的磁空气隙以优化在旋转电机爪和定子间磁通的路径。

又如，有必要在相反极性的二极邻磁物质(相邻爪)间配置非磁性材料。该非磁性材料限制磁通不通过定子而直接通过相反极性的二相邻爪间的泄漏。

产生磁性和非磁性部的成形是复杂的，对它们的加工，特别是要得到用等压处理影响的容差是长时间而又易贵的过程。

本发明的一个目的是提供制造上述这种类型的磁电转子的方法，简化其中复杂的磁性或非磁性部的加工。

为此，本发明在于制造爪型磁电转子的方法，该转子有形成转子极的磁材料部和分离相反极性的极的非磁材料部，限定在有回转体形状并由非磁材料制成的空柱壳中，该方法包括把磁材料和非磁材料部装入该柱壳的步骤和这些部和柱壳结合等压的步骤，其中各磁或非磁材料部由多个套装的、独立的、配合的和共轴的管件制成，各管件有侧缘、横向端和有涉及磁或非磁材料部相应径向厚度的外形的侧面。

在一实施例中，非磁材料空柱壳有穿通它的窗口，各窗口适于收容磁材料部的一顶部管件。

该窗口在轴向剖面看时有利地具有从柱壳内向外一般收敛的形状，顶部管件的圆半径和半径厚度大致与柱壳的半径和半径厚度相等并有与窗口收敛形状互补的侧缘，该顶部管件在装入步骤时在置于柱壳的管件中是第一位的。

在本发明的方法中，接着是等压步骤，所得转子可经受精加工步骤，这样的精加工步骤，可以是如轴向地掏空转子以减轻其重量或给与转子外表面以特定的形状。

本发明亦涉及通过上述方法制造的爪型磁电转子，这种型式的转子包括形成转子极的磁材料部和分隔相反极性极的非磁材料部，其限定在由非磁材料制的回转体形状的空柱壳内。

在一实施例中，磁电转子包括有相反极性的二单极磁材料部和非磁材料部，各单极部包括有半径基本上等于柱壳内径的回转毂，自由端和斜削的极，该斜削的极有与毂相同半径的纵向面，与纵向面成斜角的斜横向槽，和对称于斜削极对称平面的二平面侧向面在从纵向面朝斜面方向互相收敛，平面侧向面与毂形成横向台肩，二磁材料部位于共同的轴线上以它们的斜面互相面对，非磁部位于互相面对的斜面间且有与二磁材料部互补的形状，以使磁或非磁材料部组构成了半径基本上等于非磁回转柱壳内径的回转实心轴，柱壳有穿通它的二窗口，各面向磁材料部之一的纵向面，各窗口均被有与相应磁材料部相同极性的磁材料顶部管件的占据。

在另一实施例中，磁电转子包括相反极性的二磁材料单极端部，至少一磁材料中间部和非磁材料部，各单极部有半径基本上等于柱壳内径的回转毂，自由端和斜切的极，斜切的极包括与毂有相同半径的纵向面，与纵向面成斜角的斜横向面，和对称于斜切极对称平面的二平面侧向面在从纵向面朝斜面方向收敛，平面侧向面与毂形成横向台肩，该中间部包括有与端部极相同形状的相反极性的二极，各极有斜面，其面向磁端部之一极的斜面或另一中间部一极的斜面，各极与所面向的极由有互补于二极形状的非磁部所分离，以使端部、中间部和磁材料部的组合构成有半径基本上等于非磁回转壳柱内径的回转实心轴，柱壳有穿通它的与极有相同数量的窗口，各窗口面向磁材料极之一的纵向面，各窗口均被与相应极有同极性的磁材料顶部管件所占据。

横向台肩有利地与垂直于转子轴线的平面有一交角。

在最小的实施例中，磁或非磁材料部包括与对称平面侧向面相切的中心实心管件，和其内径基本上等于该实心管件半径而其外径基本上等于柱壳内径的空管件。

本发明的一优点在于通过制造多个易于可加工管件并把这些管件连接在一起来形成复杂部分，从而提供了转子组成部分复杂形状的可能性。

本发明的另一优点是由于采用管件套装的原理，从而提高了转子抗离心力破损的能力。

本发明其它的优点和特征将通过下述结合附图的说明中得以体现。

图1A是根据本发明转子磁端部的示意图；

图1B、1C分别是示于图1A转子部概略的顶视和端视图。

图2A是根据本发明转子磁中间部的示意图。

图2B、2C分别是示于图2A转子部概略的顶视和端视图。

图3A是根据本发明转子非磁部的示意图。

图3B，3C分别是示于图3A转子部概略的顶视和端视图。

图4是根据本发明转子的分解示意图。

图5A是根据本发明装配的转子示意图。

图5B，5C，5D分别是沿图5A的线B，C，D所取的剖面图。

图6是在最后加工阶段后根据本发明转子的示意图。

在下述说明中，用语“纵向的”和“侧向的”涉及不与该部或转子轴线相交的表面部分。

本发明涉及制造爪型磁电转子的方法，这种类型的转子有形成转子极3的磁材料部1、9和在相反极性的极3间的非磁材料部12，被限定在回转体形状的非磁材料的空柱壳13内。该方法通常包括把磁材料部1、9和非磁材料部12装入空柱壳13的步骤和所说部1、9、12和空柱壳13的组合等压的步骤。

这种实心转子的部件有复杂的形状，本发明方法关键步骤之一是各磁材料部1、9或非磁材料部12由套装的、独立的、配合的和共轴的管件10、11、14、100、110、140、101、111制成，各管件有侧缘、横向端和有涉及磁材料部1，9或非磁材料部12相应径向厚度的外形的侧面。

在本发明方法的一实施例中，非磁材料空柱壳13有穿通它的窗口15，各窗口适于收容磁材料部1，9的磁顶部管件14，140。

从剖面图看出，窗口15有利地从柱壳13内侧向外侧收敛，且顶部管件14，140的圆半径和半径厚度大致与柱壳13的半径和半径厚度相同并有与窗口15收敛形互补的侧缘16，该顶部管件14，140在装入步骤时在置于所说柱壳13内的管件10、11、14、100、110、140、101、111中是第一位的。

因为它们的侧缘16的形状，使顶部件14，140能为转子各极3，30产生渐变的空气隙。

在本发明的方法中，接着是等压阶段，所得转子可经受精加工阶段。这样的精加工阶段，可以是如轴向地掏空转子以轻减某重量或给与转子外表面以特定的形状(图6)。

本发明亦涉及爪型磁电转子，这种型式的转子包括形成转子极3的磁材料部1、9和在相反极性的极3间的非磁材料部12，限定在通过上述方法制造的非磁材料空柱回转壳13内。

在第一实施例中，转子是二极转子，其包括相反极性的二磁材料单极端部1和非磁材料部12。

各单极部1(图1A，1B，1C)包括有圆半径基本上等于柱壳13内径的回转毂2，自由端4和斜削的极3。斜削的极3有与毂2相同半径的纵向面8，与纵向面成斜角的斜横向面5，和二平面的侧向面6，对称于斜削的极3的对称平面，在从纵向面8到斜面5的方向上收敛。

由毂、平面侧向面6形成了横向台肩7。

二磁材料部1位于相同轴线上以它们的斜面5互相面对。

非磁部12(图2A、2B、2C)位于该面对的斜面5之间且有与二磁材料部1互补的形状，以使磁材料部1或非磁材料部12的组合构成半径基本上等于非磁回转柱壳13内径的回转实心柱。

柱壳13有穿通它的二窗口15，各面向磁材料部1之一的纵向面8，各窗口15均被有与相应磁材料部1相同极性的磁材料顶部管件14所占据。

在第2实施例中(示于图4-6)，转子包括轴向一个接一个的二极转子。

它包括二磁材料单极端部1，至少一磁材料中间部9和非磁材料部12。该单极端部1总有相反的极性。

该端部1有与上述第1实施例相同的形状(图1A、1B、1C)。

该中间部9(图3A、3B、3C)包括有与端部1极3相同形状的相反极性的二极30。

中间部9的各极30有斜面50，其面向磁端部1之一的极3的斜面5或另一中间部9极30之一的斜面50。

各极3，30与所面向极30，3由有互补于二极3，30形状的非磁部12(图2A，2B，2C)所分离，以使端部1、中间部9和非磁材料部12的组合构成了有半径基本上等于非磁回转壳柱13内径的回转实心轴。

如第一实施例，柱壳13有穿通它的与极3相同数量的窗口15。

各窗口15面向磁材料极3之一的纵向面8，且各窗口均被有与相应极3同极性的磁材料顶部管件14、140所占据(图4)。

横向台肩7有利地与垂直于转子轴线的平面有一交角。该角度最好是45°。

在所示实施例中，磁材料部1，9和非磁部12包括与对称平面侧向面6相切的中心实心管件10、100、101和其内径基本上等于该实心管件10的半径而其外径基本上等于柱壳13内径的空管件11，110，111。但如上所述，磁材料部包括对每极3，30的一顶部管件14，140，其内径和外径基本上与柱壳13的相同。在图5B，5C，5C中，各部给出了不同的剖面线且与构成它的管件无关。

不言而喻，本发明不受所述和所示实施例的限制，在不脱离本发明范围的情况下，所述领域的普通技术人员可以做出许多变化。特别是在不脱离本发明范围的情况下，可制造更复杂的多极部件以得到有2N极(其中N＞1)或一系列极的转子。

另外，在不脱离本发明范围的情况下各部分的管件数可加以变化。

Claims (9)

1、一种制造爪型磁电转子的方法，该转子包括限定在回转体形状并由非磁材料制成空柱壳中形成该转子极的磁材料部和分离相反极性极的非磁材料部，该方法包括把所说磁材料和非磁材料部装入该空柱壳的步骤和所说部和所说空柱壳结合等压的步骤，其中各磁或非磁材料部由多个套装的、独立的、配合的和共轴的管件制成，各管件有侧缘、横向端和有涉及磁或非磁材料部相应径向厚度的外形的侧面。

2、如权利要求1的方法，其特征在于，所说非磁材料空柱壳有穿通它的窗口，各窗口适于收容磁材料部的一顶部管件。

3、如权利要求2的方法，其特征在于所说窗口在轴向剖面上看从所说柱壳内向外收敛，所说顶部管件的圆半径和半径厚度大致与所说柱壳的半径和半径厚度相等并有与所说窗口收敛形状互补的侧缘，所说顶部管在装入步骤时在置于所说柱壳的所说管件中是第一位的。

4、如权利要求1的方法，其特征在于，包括轴向掏空所说转子或给与所说转子外表面以特定形状的精加工步骤。

5、一种通过权利要求1-3之一的方法制造的爪型磁电转子，包括形成所说转子极的磁材料部和分隔相反极性极的非磁材料部，其限定在由非磁材料制的回转体形状的空柱壳内。

6、如权利要求5的爪型磁电转子，其特征在于，包括有相反极性的二单极磁材料部和非磁材料部，各单极部包括有半径基本上等于所说柱壳内径的回转毂，自由端和斜削的极，所说斜削的极有与所说毂有相同半径的纵向面，与所说纵向面成所说斜角的斜横向槽，和对称于所说斜削极对称平面的二平面侧向面在从所说纵向面朝所说斜面方向互相收敛，所说平面侧向面与所说毂形成横向台肩，所说二磁材料部位于共同的轴线上以它们的斜面互相面对，所说非磁部位于互相面对的所说斜面间且有与所说二磁材料部互补的形状，以使磁或非磁材料部组构成了半径基本上等于所说非磁回转柱壳内径的回转实心轴，所说柱壳有穿通它的二窗口，各面向所说磁材料部之一的所说纵向面，各窗口均被有与相应磁材料部相同极性的磁材料顶部管件所占据。

7、如权利要求5的爪型磁电转子，其特征在于，包括相反极性的二磁材料单极端部，至少一磁材料中间部和非磁材料部，各单极部有半径基本上等于所说柱壳内径的回转毂，自由端和斜削的极，所说斜削的极包括与所说毂有相同半径的纵向面，与所说纵向面成所说斜角的斜横向面，和对称于所说斜削极对称平面的二平行侧面在从所说纵向面朝所说斜面方向收敛，所说平面侧向面与所说毂形成横向台肩，所说中间部包括有与所说端部所说极相同形状的相反极性的二极，各极有斜面，其面向所说磁极端部之一的所说极的所说斜面或另一中间部一极的所说斜面，各极与所面向的极由有互补于二极形状的非磁部所分离，以使端部、中间部和磁材料部组构成有半径基本上等于所说非磁回转壳内径的回转实心轴，所说柱壳有穿通它的与极有相同数量的窗口，各窗口面向所说磁材料极之一的所说纵向面，各窗口均被与相应极有同极性的磁材料顶部管件所占据。

8、如权利要求6的爪型磁电转子，其特征在于，所说横向台肩与垂直于转子轴线的平面有一交角。

9、如权利要求6的爪型磁电转子，其特征在于，所说磁或非磁材料部包括与所说对称平面侧向面相切的中心实心管件，和其内径基本上等于所说实心管件半径而其外径基本上等于所说柱壳内径的空管件。

Images