永磁鐵同步電機的轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種永磁鐵同步電機的轉(zhuǎn)子（4），帶有至少一個抗扭地連接在軸（5）上的磁支座，其中在磁支座的基本是圓柱形的表面上對于每個磁極（22）布置有至少一個永磁鐵（2），該永磁鐵在面向磁支座的表面的一側(cè)上具有軸向延伸的突起部（3）或狹槽，突起部（3）或狹槽嚙合在磁支座的表面上的與此匹配的狹槽（6）或突起部內(nèi)，以獲得至少一個切向的形狀配合。
【專利說明】永磁鐵同步電機的轉(zhuǎn)子
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種永磁鐵同步電機的轉(zhuǎn)子,帶有至少一個抗扭地連接在軸上的磁支座，其中在磁支座的基本是圓柱形的表面上布置有永磁鐵。
[0002]此外本實用新型涉及一種用于制造永磁鐵同步電機的轉(zhuǎn)子的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]永磁鐵同步電機具有一個轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子特別是在其面向定子的表面上設(shè)有永磁鐵。在這里必須確保，使永磁鐵在生產(chǎn)中以及在運轉(zhuǎn)中沒有在其位置方面進行改變。此外，這將導(dǎo)致永磁鐵同步電機的轉(zhuǎn)矩特性方面的損失。
[0004]因此由US7638914B2已知，永磁鐵配有樞軸，用以實現(xiàn)定位。
[0005]此外由DE19546688C2已知一種帶有特定橫截面的永磁鐵，該橫截面嚙合在與此匹配的凹進處內(nèi)。
[0006]由JP2006-109590A已知一種無刷直流電機，在該電機中多個永磁鐵布置在轉(zhuǎn)子的表面上，其通過粘合固定住永磁鐵。此外，通過永磁鐵的相應(yīng)的定位實現(xiàn)了在轉(zhuǎn)子的軸向長度上的階梯角(Staffelwinkel)。
[0007]上述可能性、即將永磁鐵固定在轉(zhuǎn)子的表面上的缺點是，已知的解決方案部分地是非常昂貴的，不再允許對永磁鐵在轉(zhuǎn)子上的隨后的調(diào)整和/或需要永磁鐵方面的增加的
生產(chǎn)需求。
實用新型內(nèi)容
[0008]以此為出發(fā)點，本實用新型的目的在于，提供一種避免上述缺點的轉(zhuǎn)子，它具有一個簡單的和持久的結(jié)構(gòu)。此外，應(yīng)提供一種帶有該轉(zhuǎn)子的永磁鐵同步電機，它避免了止動力矩。
[0009]該目的通過一種永磁鐵同步電機的轉(zhuǎn)子來實現(xiàn)，帶有至少一個抗扭地連接在軸上的磁支座，其中在磁支座的基本是圓柱形的表面上對于每個極布置至少一個永磁鐵，該永磁鐵在面向磁支座的表面的一側(cè)上具有軸向延伸的狹槽或突起部，狹槽或突起部嚙合在磁支座的表面上的與此匹配的狹槽或突起部內(nèi)，以獲得至少一個切向的形狀配合。
[0010]此外，該目的還通過一種用于轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)的方法來實現(xiàn)，通過以下步驟:
[0011]-疊裝(Paketieren)或沖壓疊裝帶有在板疊的表面上軸向延伸的狹槽或突起部的板疊，這樣對于每個磁極設(shè)有至少一個軸向延伸的狹槽或突起部，
[0012]-這樣來定位帶有軸向延伸的突起部或狹槽的特別是預(yù)磁化的永磁鐵,使永磁鐵的突起部或狹槽和板疊的狹槽或突起部彼此嚙合，并形成至少一個切向的形狀配合，
[0013]-借助捆縛物(Bandage)和/或燒鑄和/或端圓盤將永磁鐵固定在板疊上。
[0014]此外，該目的通過一種帶有根據(jù)本實用新型的轉(zhuǎn)子的同步電機來實現(xiàn)。
[0015]根據(jù)本實用新型，現(xiàn)在在永磁鐵的底面上、即在永磁鐵的分配給轉(zhuǎn)子的表面的一側(cè)上成形有一個突起部，特別是以連接片的形式成形。[0016]成形要么是材料去除通過對永磁鐵銑削或磨削、或者已經(jīng)在永磁體的制造過程中實現(xiàn)，在該制造過程中一起成形有接片。
[0017]在轉(zhuǎn)子的表面上，即在磁支座上，該磁支座可以優(yōu)選地設(shè)計為板疊或?qū)嵭妮S，有一個相應(yīng)成形的狹槽，該狹槽在軸向上通過整個轉(zhuǎn)子長度。
[0018]優(yōu)選地,該接片或突起部在軸向方向上并不導(dǎo)向至相應(yīng)的永磁鐵的端部。突起部因此在端部處分別復(fù)位。這允許永磁鐵在表面上的一定的軸向的可移動性，因為接片的軸向擴展小于與此匹配的狹槽的擴展。
[0019]在本實用新型的概念的另一個設(shè)計中，現(xiàn)在在永磁鐵的底面、即在永磁鐵的分配給轉(zhuǎn)子的表面的一側(cè)上設(shè)置有狹槽。
[0020]在永磁鐵內(nèi)的該狹槽的設(shè)計要么材料去除地通過對永磁鐵銑削或磨削、要么已經(jīng)在永磁鐵的制造過程中實現(xiàn)，在該過程中一起形成有狹槽。
[0021]在轉(zhuǎn)子的表面上，即在磁支座上，該磁支座可以優(yōu)選地設(shè)計為板疊或?qū)嵭妮S，有一個相應(yīng)成形的突起部，該突起部在軸向上通過整個轉(zhuǎn)子長度，或者被劃分為單個的軸向部段。
[0022]以有利的方式，狹槽在軸向方向上并不導(dǎo)向至相應(yīng)的永磁鐵的端部。突起在端部處分別復(fù)位。這允許永磁鐵在表面上的一定的軸向的可移動性，因為狹槽的軸向擴展小于磁支座上的突起部的與此匹配的相應(yīng)的軸向部段。
[0023]為了在運轉(zhuǎn)中補償同步電機的氣隙區(qū)的一定的諧振，有利的是，電磁鐵的階梯式布置(Staffelung)通過轉(zhuǎn)子的軸向長度。在這種情況下,整個板疊已經(jīng)在制造中被劃分為子板疊，其軸向長度與永磁鐵的長度的整數(shù)倍相對應(yīng)。
[0024]因此，對于每個子板疊將至少一個永磁鐵也或者兩個或三個永磁鐵在軸向長度上定位在子板疊上。為了使現(xiàn)在在板疊的整個軸向長度上獲得階梯式布置，每個子板疊相對在前面的子板疊以優(yōu)選的方式在相同的旋轉(zhuǎn)方向圍繞一個預(yù)先規(guī)定的角偏移地布置在軸上。由此在轉(zhuǎn)子的整個軸向長度上產(chǎn)生永磁鐵的階梯式布置。根據(jù)兩個子板疊之間的角偏移，相應(yīng)的偏移可以這樣布置，使諧振頻譜的一個或多個頻率的振幅能被有針對性地屏蔽或至少被減少。
[0025]此外，止動力矩由此減小。
[0026]如果磁支座涉及實心軸，狹槽已經(jīng)在實心軸內(nèi)以一個或不通過一個預(yù)定階梯角被銑切。
[0027]作為對此的替代，實心軸由單個的、軸向上彼此連續(xù)布置的、特別是圓柱形的部段組成。
[0028]以有利的方式，永磁鐵通過兩個端圓盤軸向定位和固定，該端圓盤位于轉(zhuǎn)子的端面上。
[0029]以有利的方式，端圓盤中的一個彈性地設(shè)計，以便允許永磁鐵有針對性地抵靠在一側(cè)上，能使可預(yù)定的軸向壓力施加在軸向上的永磁鐵列或極的相應(yīng)的永磁鐵上。
[0030]通過永磁鐵的突起部或狹槽根據(jù)本實用新型地嚙合在磁支座的狹槽或突起部內(nèi)，產(chǎn)生至少一個在切向方向的形狀配合，它實現(xiàn)永磁鐵在轉(zhuǎn)子上的精確的切向定位。同時，通過復(fù)位的突起部，即永磁鐵的沒有延伸經(jīng)過整個軸向長度的突起部，簡化了在轉(zhuǎn)子上的軸向定位，這是因為突起部和狹槽并不具有相同的長度。[0031]所描述的形狀配合特別是在制造過程中能夠使至少一個永磁鐵的臨時固定機構(gòu)保持在轉(zhuǎn)子的表面上，從而其允許使用已經(jīng)磁化了的永磁鐵。不依賴永磁鐵的極性，現(xiàn)在永磁鐵附著在磁支座上、即板疊或?qū)嵭妮S上。
[0032]切向上,永磁鐵通過上述的形狀配合抵抗排斥力或吸引力地相保持在位置上。
[0033]相對于整個轉(zhuǎn)子的磁化，預(yù)磁化的永磁鐵具有的優(yōu)點是，磁極的邊緣區(qū)域在多個永磁鐵情況下也被完全磁化，并且進而該磁場在技術(shù)上可匹配與理想形狀，這再次減少永磁鐵同步電機的止動力。
[0034]此外，用于配有磁鐵的整個轉(zhuǎn)子的易受干擾的磁性梁可由結(jié)實的和簡單的、帶有用于對單個磁鐵進行磁化的永磁鐵的裝置，即帶有接片的永磁鐵來代替。
[0035]在利用捆縛物固定永磁鐵時因此可以省掉粘合。由此可以取消涂覆粘膠和耗時地在烘箱中使轉(zhuǎn)子硬化。
[0036]磁支座和永磁鐵之間的切向上的形狀配合在永磁鐵同步電機運轉(zhuǎn)中作為附加的抗扭保護起作用。因此例如一個沒有施加足夠預(yù)應(yīng)力的捆縛物無法再導(dǎo)致永磁鐵在轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)，因此不再導(dǎo)致同步電機的故障。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]本實用新型以及本實用新型的其他優(yōu)選的設(shè)計在接下來原理上描述的設(shè)計中被詳細說明，其中示出:
[0038]圖1是原理上的永磁鐵同步電機，
[0039]圖2是永磁鐵，
[0040]圖3是永磁鐵在板疊上的布置，
[0041]圖4是透視圖中的轉(zhuǎn)子，
[0042]圖5是轉(zhuǎn)子的端面的透視圖，
[0043]圖6是轉(zhuǎn)子的側(cè)視圖，
[0044]圖7是生產(chǎn)過程的原理上的過程，
[0045]圖8是永磁鐵，
[0046]圖9是永磁鐵在板疊上的布置，
[0047]圖10是板疊段的透視圖呈現(xiàn)。
【具體實施方式】
[0048]圖1示出了原理上描述的永磁鐵同步電機I，它具有轉(zhuǎn)子4，其板疊7抗扭地與軸5相連接。轉(zhuǎn)子4在它的端面處具有端圓盤10，該端圓盤至少將磁鐵在軸向方向上附加地固定，并且可能地形成用于捆縛物12的止擋點。永磁同步電機I位于殼體中，其中轉(zhuǎn)子4與優(yōu)選地具有三相繞組的定子電磁地相互作用，因此引起軸5的旋轉(zhuǎn)。
[0049]圖2在透視圖內(nèi)示出了永磁鐵2，特別是帶有朝向轉(zhuǎn)子4的表面的一側(cè)，其中可以看到突起部3、確切說是接片，它的縱向擴展小于永磁鐵2的軸向擴展。有意地這樣選擇，因此在安裝永磁鐵2時可以在轉(zhuǎn)子4上面實施對永磁鐵2的一定的軸向公差補償。永磁鐵2在這種情況下涉及邊緣下降的殼形磁鐵，也就是說永磁體2的中心具有-徑向地觀看-與在邊緣處的區(qū)域相比更大的厚度。[0050]圖3示在局部透視圖內(nèi)示出了永磁鐵2在板疊7、特別是在整個板疊7的子板疊8上面的布置。在這種情況下，磁鐵長度9對應(yīng)于子板疊8的軸向長度的長度。但子板疊的軸向長度也可以是永磁鐵2的軸向長度的整數(shù)倍。
[0051]每個子板疊8在其經(jīng)過轉(zhuǎn)子4的軸向延伸中具有可預(yù)定的角偏移，從而最終經(jīng)過轉(zhuǎn)子4的整個軸向長度地看，設(shè)置階梯角α。在這種情況下，每個子板疊8單獨地在軸5上熱壓配合，并特別地這樣定位，使參照之前的子板疊8在周向上設(shè)置的可預(yù)定的角偏移。
[0052]角偏移經(jīng)過轉(zhuǎn)子4的軸向長度地看，并不必然地總相同，而是可能改變，從而使前兩個子板疊具有30度的角偏移,而在第二和第三子板疊之間將角偏移設(shè)置為23.5度。此夕卜，這取決于哪個氣隙區(qū)的諧振振幅應(yīng)該減小或消失。
[0053]該角偏移可以從該描述中特別良好地推斷出，因為在那里狹槽6相應(yīng)于該偏移。
[0054]然而狹槽6的軸向長度并不是必然地如在圖3中所示出的與子板疊8的軸向長度相應(yīng)。更短的狹槽也是可行的以及合適的。然而以有利方式，在生產(chǎn)具有相同板部段的子板疊8-即狹槽6對應(yīng)于子板疊8的軸向長度-時，不必更換沖壓機床。
[0055]圖4示出了制成的轉(zhuǎn)子4，只是還沒有捆縛物，在該轉(zhuǎn)子中磁極的軸向延伸、也就是說階梯角經(jīng)過轉(zhuǎn)子的軸向長度被示出。在轉(zhuǎn)子4的端面處有端圓盤10，它同時確保永磁鐵的軸向固定。端圓盤10的徑向擴展基本上相應(yīng)于帶有永磁鐵2的板疊7的徑向擴展。
[0056]特別有利的是，至少一個端圓盤10彈性地設(shè)計，也就是說端圓盤構(gòu)成壓指，其連同與壓指14裝配在一起的凸緣對永磁鐵2施加軸向的壓力作用。因此，可以以更為簡單的方式和方法，永磁鐵2的、通過軸向求和設(shè)置的公差被簡單地補償，而軸向上導(dǎo)入永磁鐵2內(nèi)的力-如在剛性的端圓盤情況下-不會過大。這因此防止永磁鐵2的斷裂(ev.)。
[0057]圖6在側(cè)視圖內(nèi)示出了四極轉(zhuǎn)子，其中每個磁極22，在周向上觀察，在這種情況下由五個永磁鐵組成。在這種情況下每個永磁鐵還具有突起部，通過突起部在內(nèi)部地嚙合并且進而其位置在周向上形狀配合地固定，實現(xiàn)突起部與板疊的對此所屬的狹槽一致。
[0058]圖7示出了原理上的與之對應(yīng)的轉(zhuǎn)子4的制造方法。在這種情況下由沖壓板材出發(fā)，它不只具有軸開口或冷卻通道開口，而且還已經(jīng)具有狹槽6。然后板疊7通過疊裝16構(gòu)成。接著在板疊7上面(它可能也已經(jīng)通過子板疊8形成角偏移)，永磁鐵、特別是通過預(yù)磁化21，預(yù)磁化了的永磁鐵2連同它的軸向延伸的突起部在板疊7上面這樣定位17，使得突起部3和狹槽6彼此嚙合，并形成切向的形狀連接。
[0059]現(xiàn)在定位了的永磁鐵2現(xiàn)在通過端面處的端圓盤10固定并定位18在板疊7上面、或在軸向上依次布置的子板疊8上面。借助捆縛物12現(xiàn)在實現(xiàn)將永磁鐵2固定19在轉(zhuǎn)子4的板疊7上面。端圓盤10以有利的方式還形成用于捆縛物12的起點和終點，捆縛物可以放置在此處。
[0060]在將沖壓的板材疊裝16之后、或是在提供所準備的實心軸之后，永磁鐵2定位17在表面上?？赡苁鞘?，永磁鐵2被預(yù)磁化21。特別是在設(shè)置階梯角時，可能重復(fù)之前的步驟。接著安裝19端圓盤10。之后，通過端圓盤10形成捆縛物的限定的、其中固定有捆縛物的起止區(qū)域，將永磁鐵2捆縛18。
[0061]以有利的方式，可以在疊裝16和對軸進行熱壓配合之間設(shè)置子板疊8的階梯角。
[0062]特別有利的是，永磁鐵2已經(jīng)被預(yù)磁化?；谠擃A(yù)磁化以及形狀配合，通過突起部3和狹槽6已經(jīng)使永磁鐵2保持在板疊7上面，并由此簡化了其他的方法步驟，特別是直至捆縛和/或完全磁化。
[0063]在另一個設(shè)計方式中，分別將狹槽25設(shè)置在永磁鐵2中，并且將與此匹配的突起部26設(shè)置在轉(zhuǎn)子4的板疊7中，如在圖8中所得知的。在板疊7或是子板疊8內(nèi)的突起部26的長度并不必然地與在永磁鐵2內(nèi)的狹槽25的軸向長度相對應(yīng)。確切地說，它也可設(shè)計地更短一些，如在圖10中所得知的。在這種情況下，例如每個帶有五個板材的子板疊8設(shè)計為只有三個帶有突起26。這種板疊同樣允許沖壓疊裝地簡單制造。
[0064]上述實施方式的結(jié)構(gòu)特征以及它的優(yōu)點也可應(yīng)用于本實施例。
[0065]圖9示出了帶有多個子板疊8的轉(zhuǎn)子4的截面，子板疊的軸向長度與永磁鐵2的軸向長度相應(yīng)，板材的突起部的軸向長度與子板疊的長度相應(yīng)。
[0066]在板疊7內(nèi)軸向延伸的開口 30連同在端圓盤10內(nèi)可能的軸向?qū)χ行牡拈_口 31允許轉(zhuǎn)子4的空氣冷卻。
[0067]對永磁鐵2的描述在【專利附圖】

【附圖說明】中按重點地局限于殼型磁鐵。當(dāng)然，本實用新型的概念也可適用于板形磁鐵或多邊形磁鐵，帶有相應(yīng)的設(shè)計在表面上的磁支座。本實用新型的概念也可應(yīng)用于轉(zhuǎn)子4，其中對于每個磁極，在周向上觀看，多個永磁鐵2形成極22。
[0068]此外，決定性的是提供永磁體2在轉(zhuǎn)子4上面的預(yù)固定(預(yù)磁化和/或形狀配合)，它對于其他制造步驟排除永磁鐵2在轉(zhuǎn)子4的表面上的移動，然而對于板材和/或永磁鐵2允許對由生產(chǎn)限制的公差進行補償。此外，根據(jù)本實用新型通過更為簡單的方式和方法，實現(xiàn)了磁極其通過軸向長度的階梯形或傾斜布置。
【權(quán)利要求】
1.一種永磁鐵同步電機(I)的轉(zhuǎn)子(4),帶有至少一個抗扭地連接在軸(5)上的磁支座，其中在所述磁支座的基本是圓柱形的表面上對于每個磁極(22)布置有至少一個永磁鐵(2)，所述永磁鐵在面向所述磁支座的表面的一側(cè)上具有軸向延伸的突起部(3)或狹槽(25)，所述突起部(3)或所述狹槽(25)嚙合在所述磁支座的所述表面上的與此匹配的狹槽(6)或突起部(26)內(nèi)，以獲得至少一個切向的形狀配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁鐵同步電機(I)的轉(zhuǎn)子(4)，其特征在于，所述突起部(3)占據(jù)所述永磁鐵(2)的能預(yù)定的軸向部段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁鐵同步電機(I)的轉(zhuǎn)子(4)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(4)的所述磁極(22)在所述磁極的軸向延伸中具有階梯形布置。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求1或2所述的永磁鐵同步電機(I)的轉(zhuǎn)子(4)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(4)在所述轉(zhuǎn)子的端面處具有端圓盤(10)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求3所述的永磁鐵同步電機(I)的轉(zhuǎn)子(4)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(4)在所述轉(zhuǎn)子的端面處具有端圓盤(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁鐵同步電機(I)的轉(zhuǎn)子(4)，其特征在于，至少一個所述端圓盤(10)彈性地設(shè)計。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的永磁鐵同步電機(I)的轉(zhuǎn)子(4)，其特征在于，至少一個所述端圓盤(10)彈性地設(shè)計。
8.一種帶有根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的轉(zhuǎn)子(4)的同步電機(I)。
【文檔編號】H02K15/03GK203562916SQ201320541458
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月3日
【發(fā)明者】克勞斯·格羅貝爾, 丹尼爾·馬德, 馬庫斯·施瓦本 申請人:西門子公司