專(zhuān)利名稱(chēng)：同步電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1的前序部分所述的同步電動(dòng)機(jī)。
直線(xiàn)的或者旋轉(zhuǎn)的直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)形式的同步電動(dòng)機(jī)在技術(shù)上正起著越來(lái)越重要的作用。這樣的直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不需要機(jī)械的變速，它們確切地說(shuō)直接驅(qū)動(dòng)其工作負(fù)載。
在EP 0 793 870 B1中描述了一個(gè)這樣的直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)例。定子支承住卷繞有線(xiàn)圈的齒，轉(zhuǎn)子則支承住有規(guī)則布置的永久磁鐵。這些磁鐵通常被粘貼在一個(gè)磁通導(dǎo)體上。對(duì)于某些應(yīng)用情況，例如象在一個(gè)機(jī)床的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上要求一個(gè)這樣的直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有很高的轉(zhuǎn)速。磁鐵在其底座上的粘貼可能在高轉(zhuǎn)速時(shí)由于離心力而脫開(kāi)。在高轉(zhuǎn)速時(shí)出現(xiàn)的功率損失使電動(dòng)機(jī)很快升溫，因此使得磁鐵的粘貼對(duì)于高轉(zhuǎn)速來(lái)說(shuō)就不夠用了。
電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱也是由于渦流的作用。定子的線(xiàn)圈因而纏繞在板疊上，板疊的各個(gè)板片相互絕緣。轉(zhuǎn)子的磁通導(dǎo)體有時(shí)也設(shè)計(jì)成板疊。為了抑制磁鐵自身中的渦流，在JP 04079741 A中為電動(dòng)機(jī)提出了分成段的磁鐵，它們由多個(gè)相互絕緣的薄層或分段組成。但單單這些措施在高轉(zhuǎn)速時(shí)還并不能使磁鐵和轉(zhuǎn)子之間的連接足夠穩(wěn)定。
也曾建議過(guò)，將磁鐵除了粘貼之外還進(jìn)行夾緊。DE 100 53 694 A1描述了一種這樣的同步電動(dòng)機(jī)。利用端側(cè)裝在轉(zhuǎn)子上的夾緊元件，這些夾緊元件首先具有徑向的夾緊頭，通過(guò)該夾緊頭在軸向方向上的彎曲而使磁鐵夾緊在轉(zhuǎn)子上。對(duì)于這種方案來(lái)說(shuō)當(dāng)然需要附加的構(gòu)件，此外磁鐵也只是夾緊在轉(zhuǎn)子端部上。
因而本發(fā)明的任務(wù)是提出一種同步電動(dòng)機(jī)，其磁鐵通過(guò)一種夾緊就良好地防止從轉(zhuǎn)子上脫開(kāi)，而且它制造簡(jiǎn)單。
該任務(wù)通過(guò)一種具有權(quán)利要求1特征的裝置來(lái)解決。有利的實(shí)施方式參見(jiàn)在從屬于權(quán)利要求1的權(quán)利要求中所述的特征。
提出了一種具有一個(gè)轉(zhuǎn)子的同步電動(dòng)機(jī)，磁鐵通過(guò)夾緊元件固定在該轉(zhuǎn)子上，其中夾緊元件設(shè)計(jì)成板條，并在轉(zhuǎn)子上布置在磁鐵之間。因?yàn)樗霭鍡l基本上在轉(zhuǎn)子的整個(gè)軸向長(zhǎng)度上延伸，因此磁鐵良好地固定在轉(zhuǎn)子上。尤其有重大意義的是，使用在軸向方向上分成段的磁鐵，這樣減小了渦流損失，并因此減小了在磁鐵本身里的發(fā)熱。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)情況參見(jiàn)以下按照附圖對(duì)于一種優(yōu)選的實(shí)施方式所作的說(shuō)明。所示為

圖1一個(gè)同步電動(dòng)機(jī)；圖2沒(méi)有磁鐵的一個(gè)轉(zhuǎn)子的一個(gè)部分；圖3具有粘貼的、還沒(méi)被夾緊的磁鐵的一個(gè)轉(zhuǎn)子的一部分；圖4具有已裝好的磁鐵的一個(gè)轉(zhuǎn)子的一部分。
圖1表示了一個(gè)旋轉(zhuǎn)同步電動(dòng)機(jī)1的一個(gè)剖面。一個(gè)相對(duì)于觀(guān)察者來(lái)說(shuō)固定的定子2和一個(gè)借助于軸承7圍繞一個(gè)軸線(xiàn)8可旋轉(zhuǎn)地支承的轉(zhuǎn)子3構(gòu)成了這種電動(dòng)機(jī)1的主要組成部分。通過(guò)電動(dòng)機(jī)1的幾何形狀規(guī)定了軸向方向A、徑向方向R和切向方向T(后者在這里垂直于圖面)。
定子2包括一個(gè)具有齒和缺口的鐵芯5。在鐵芯5的缺口里裝入線(xiàn)圈或繞組6。鐵芯5優(yōu)選設(shè)計(jì)成板疊，該板疊中的板相互電絕緣，以減小渦流損失。
轉(zhuǎn)子3包括磁鐵4，它們布置在繞組6對(duì)面。磁鐵4優(yōu)選為釹-鐵-硼磁鐵，它們?cè)谳S向方向A上分段，以抑制在磁鐵4中的渦流。各個(gè)分磁鐵在軸向方向A上一般大約為10mm長(zhǎng)，它們?cè)诖讼嗷ル娊^緣。
通過(guò)給繞組6適當(dāng)?shù)赝ㄒ噪娏骺梢援a(chǎn)生磁場(chǎng)，它們通過(guò)鐵芯5聚集起來(lái)，與磁鐵4的磁場(chǎng)共同作用，從而在定子2和轉(zhuǎn)子3之間產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)矩。已知有許多方法用于給繞組6通電流。例如使繞組6聯(lián)接起來(lái)，從而產(chǎn)生三個(gè)不同的電相位，它們通過(guò)脈沖寬度調(diào)制的電流來(lái)控制。
如果需要轉(zhuǎn)子3有特別高的轉(zhuǎn)速，那么必須使磁鐵4很好地固定在轉(zhuǎn)子3上。不僅是在這種特殊的實(shí)施例中起作用的離心力施加影響，而且由于渦流使轉(zhuǎn)子的升溫也施加影響，以及在轉(zhuǎn)子3加速和制動(dòng)時(shí)磁鐵4可能有的切向加速度也施加影響。
磁鐵與轉(zhuǎn)子的普通的粘結(jié)因此有可能就不夠用了，并且按照本發(fā)明被一種夾緊連接替代或者補(bǔ)充。
為此在轉(zhuǎn)子3上使用專(zhuān)門(mén)的裝置。圖2表示了軸向視向上一個(gè)這樣的轉(zhuǎn)子3的一個(gè)截取部分，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)畫(huà)成展開(kāi)狀的。軸向、徑向和徑向A、R、T也表示于圖2中，以便使定向更容易些。圖2表示了轉(zhuǎn)子3的一種制造狀態(tài)，此時(shí)還沒(méi)有磁鐵4固定在轉(zhuǎn)子3上。
可見(jiàn)到一個(gè)板條10，它基本上在轉(zhuǎn)子3的軸向長(zhǎng)度上延伸。板條10大約在中間并在板條10的背離轉(zhuǎn)子3的一側(cè)具有一個(gè)槽11。該槽11可以使板條10在其背離轉(zhuǎn)子3的一側(cè)擴(kuò)展開(kāi)，并因此使板條10的首先近似地垂直地處于轉(zhuǎn)子表面上的側(cè)面在切向方向T上彎曲。板條10因此可用于夾緊磁鐵4并因此也稱(chēng)作為夾緊元件10。
轉(zhuǎn)子3具有其它平行于夾緊元件10延伸的擋塊13，它們具有梯形的橫截面，從而使擋塊13在向著轉(zhuǎn)子3的那一側(cè)比在背離轉(zhuǎn)子3的一側(cè)更窄。
多個(gè)擋塊(13)和夾緊元件(10)優(yōu)選在切向方向(T)上交替地布置在轉(zhuǎn)子3上。但也可以只采用夾緊元件10，因?yàn)檫@些元件自身也起擋塊作用，正如下面還要說(shuō)明的那樣。
轉(zhuǎn)子3優(yōu)選如定子2那樣設(shè)計(jì)成板疊。這樣可以使渦流損失較小。此外還可以很方便地使轉(zhuǎn)子3與其夾緊元件10和擋塊13制成一體。在沖壓用于轉(zhuǎn)子3板疊的板時(shí)只需應(yīng)用另外一種工具，其形狀對(duì)應(yīng)于圖2所示。多個(gè)這樣制成的依次布置的板形成了具有板條10和擋塊13的轉(zhuǎn)子3。按圖2所示轉(zhuǎn)子3的制造因此并不比沒(méi)有夾緊元件10的轉(zhuǎn)子3的制造更費(fèi)事。
圖3中磁鐵4已裝入到轉(zhuǎn)子3中，并用粘結(jié)劑層12與之相連接。磁鐵4具有一個(gè)梯形橫截面，其中磁鐵4在指向轉(zhuǎn)子3的那一側(cè)比背離轉(zhuǎn)子3那一側(cè)更寬些。擋塊13和磁鐵4的傾斜側(cè)面在此相互協(xié)調(diào)。磁鐵4裝入擋塊13和夾緊元件10之間，由于在制造過(guò)程的這種狀態(tài)下夾緊元件10的側(cè)面近似為垂直的，因此所述裝入就不費(fèi)事。
圖4表示裝好的轉(zhuǎn)子3。用一個(gè)用于擴(kuò)展夾緊元件10的沖頭14使夾緊元件10的夾緊作用激活。通過(guò)將沖頭14壓入到槽11里使板條10在其背離轉(zhuǎn)子3的那一側(cè)擴(kuò)展開(kāi)，其側(cè)壁在切向方向上發(fā)生傾斜，直至它與磁鐵4的傾斜側(cè)面相接觸并因此將磁鐵4壓向轉(zhuǎn)子3并壓向擋塊13。在板條10擴(kuò)展開(kāi)之后其形狀包括槽11就基本上相當(dāng)于擋塊13的形狀。因此顯然也可以使用所述板條10來(lái)替代擋塊13，這些板條則可以布置在每一個(gè)磁鐵4的兩側(cè)。
可以同時(shí)地用多個(gè)沖頭14使所有的夾緊元件10激活起作用，或者一個(gè)接一個(gè)地只用一個(gè)沖頭14來(lái)實(shí)現(xiàn)。
還在粘結(jié)劑層12硬化之前，最好就激活?yuàn)A緊元件10的夾緊作用。粘結(jié)劑層12保護(hù)了磁鐵4的棱邊，因?yàn)樗柚沽舜盆F直接被壓向擋塊13或夾緊元件10。優(yōu)選使所有棱邊有一個(gè)0.2mm半徑的圓角。沒(méi)有粘結(jié)劑層12的話(huà)，磁鐵4的棱邊無(wú)論如何要倒角或者整圓。
為了在軸向方向A也實(shí)現(xiàn)夾緊，磁鐵4可以在其傾斜的側(cè)面上設(shè)有一個(gè)附加的凹槽，此凹槽只布置在磁鐵4的軸向長(zhǎng)度的一個(gè)部分上。夾緊元件10則嵌入這凹槽里并防止磁鐵軸向滑動(dòng)。由此就可以放棄采用粘結(jié)劑層12。
不必用沖頭14使板條10在其整個(gè)長(zhǎng)度上變形了。板條10局部擴(kuò)展就已足夠，對(duì)于單個(gè)沖壓過(guò)程所必需的力則大大地減小。最好使變形的和不變形的、大約5mm長(zhǎng)的板條10的部位在軸向方向上交替。對(duì)于10mm長(zhǎng)的磁鐵段來(lái)說(shuō)這已經(jīng)證實(shí)為有利的。一個(gè)這樣的板條10的未變形部位是多余的，并且該該未變形部位可以例如通過(guò)局部使用不同的、用于轉(zhuǎn)子3板疊的板而被去除掉。在轉(zhuǎn)子的軸向長(zhǎng)度上(實(shí)例中當(dāng)轉(zhuǎn)子直徑為760mm時(shí)大約100mm)，所述板條10則由多個(gè)間隔距離的板條段構(gòu)成。
通常大約磁鐵段長(zhǎng)度的一半被夾緊元件10夾緊住。每個(gè)夾緊元件10的夾緊力應(yīng)該近似均勻地分布在轉(zhuǎn)子3的或者各自被夾緊的磁鐵4的整個(gè)軸向長(zhǎng)度上。
因?yàn)閵A緊元件10在徑向方向R上比磁鐵4更薄，因此它們并不伸入到轉(zhuǎn)子3和定子2之間的間隙里去。由此，所述間隙可以保持得最佳地小，以便得到最大的轉(zhuǎn)矩。這種有利的布置可以通過(guò)磁鐵4的傾斜側(cè)面和夾緊元件10或者擋塊13之間的燕尾形連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。
這里所介紹的實(shí)施例是一種旋轉(zhuǎn)同步電動(dòng)機(jī)。但本發(fā)明同樣也可以應(yīng)用于直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，這些電動(dòng)機(jī)也可以看作為具有無(wú)限半徑的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的一個(gè)部段。轉(zhuǎn)子的切向方向則相當(dāng)于直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)的(直線(xiàn))運(yùn)動(dòng)方向，軸向方向與之垂直并用該方向展開(kāi)成磁鐵平面，徑向方向垂直于磁鐵平面。轉(zhuǎn)子和定子之間的運(yùn)動(dòng)可以看作為相對(duì)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)并不重要的是這兩個(gè)元件中的哪一個(gè)相對(duì)于環(huán)境在運(yùn)動(dòng)以及哪一個(gè)是靜止的。只是電動(dòng)機(jī)的一個(gè)部分稱(chēng)作為轉(zhuǎn)子，這個(gè)部分裝有磁鐵，而定子裝有繞組。本發(fā)明當(dāng)然可以用于各種類(lèi)型的應(yīng)用磁鐵的電動(dòng)機(jī)，或者也可用于發(fā)電機(jī)。因此同步電動(dòng)機(jī)的概念并不局限于一種特殊的類(lèi)型。
權(quán)利要求
1.具有一個(gè)轉(zhuǎn)子(3)的同步電動(dòng)機(jī)，磁鐵(4)通過(guò)夾緊元件(10)固定在該轉(zhuǎn)子上，其特征在于，所述夾緊元件(10)構(gòu)成為板條(10)，該板條在轉(zhuǎn)子(3)上布置在磁鐵(4)之間。
2.按權(quán)利要求1所述的同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在所述板條(10)里這樣掏制槽(11)，因此該槽可以使板條(10)在其背離轉(zhuǎn)子(3)的那一側(cè)至少局部地?cái)U(kuò)展開(kāi)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述磁鐵(4)具有一種類(lèi)似梯形的橫截面，其中磁鐵(4)在面向轉(zhuǎn)子(3)的那一側(cè)比背離轉(zhuǎn)子(3)的那一側(cè)更寬。
4.按權(quán)利要求1，2或3所述的同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述磁鐵(4)通過(guò)夾緊元件(10)在切向方向(T)上壓向擋塊(13)，并在徑向方向(R)上壓向轉(zhuǎn)子(3)。
5.按權(quán)利要求4所述的同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述擋塊(13)平行于夾緊元件(10)地進(jìn)行布置。
6.按權(quán)利要求4或5所述的同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述擋塊(13)具有一種類(lèi)似梯形的橫截面，因此擋塊(13)在面向轉(zhuǎn)子(3)的那一側(cè)比背離轉(zhuǎn)子(13)的那一側(cè)更窄些。
7.按權(quán)利要求4-6中之一所述的同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述擋塊(13)和夾緊元件(10)在切向方向(T)上相互交替地布置在轉(zhuǎn)子(13)上。
8.按上述權(quán)利要求之一所述的同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(3)、夾緊元件(10)和擋塊(13)是整體的。
9.按上述權(quán)利要求之一所述的同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(3)構(gòu)成為板疊。
10.按上述權(quán)利要求之一所述的同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，借助于一個(gè)粘結(jié)劑層(12)使所述磁鐵(4)與轉(zhuǎn)子(3)粘結(jié)起來(lái)。
11.按上述權(quán)利要求之一所述的同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述磁鐵(4)在軸向方向(A)上分成段。
全文摘要
提出了一種具有一個(gè)轉(zhuǎn)子(3)的同步電動(dòng)機(jī)，磁鐵(4)通過(guò)夾緊元件(10)固定在轉(zhuǎn)子(3)上，其中夾緊元件(10)由位于轉(zhuǎn)子(3)上并布置在磁鐵(4)之間的板條(10)組成。槽(11)這樣掏制在板條(10)里，從而使這些槽能夠在背離轉(zhuǎn)子(3)一側(cè)使板條(10)至少局部地?cái)U(kuò)展開(kāi)。
文檔編號(hào)H02K1/27GK1961468SQ200580017900
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月2日
發(fā)明者J·-P·莫雷爾 申請(qǐng)人:艾塔爾公司