本發(fā)明涉及一種旋轉電機，且更具體地涉及軸和包括兩個極性化的半芯部的爪式轉子。本發(fā)明還涉及一種用于裝配這種類型的軸的方法。

本發(fā)明在組裝于具有鍛造磁體的磁輪上的軸中具有特別有利的應用。

背景技術：

許多旋轉電機裝備有爪式轉子。在下文中，這種類型的電機被描述為緊湊的多相交流發(fā)電機的形式，特別地用于機動車輛。該交流發(fā)電機將機械能轉化為電能，并且可以是可逆的。該類型的可逆交流發(fā)電機已知為交流發(fā)電機-起動器，在另一操作模式中，其將電能轉換為機械能，特別地以便起動車輛的熱機。

該電機大體包括殼體，且在該殼體內，包括與軸一體地旋轉的爪式轉子，和圍繞轉子的定子(同時存在微小空氣隙)，且包括本體，該本體為一組設置有槽口的板的形式，所述槽口裝備有槽口絕緣件，用于裝配定子的相，每個相包括至少一個繞組，該繞組在定子本體的兩側上形成髻狀件。

繞組例如自覆蓋有磁漆的連續(xù)的電線獲得，或自形式為棒的導體元件獲得，所述導體元件諸如被連接到彼此(例如通過焊接)的銷。這些繞組例如是被連接為星形或是三角形的三相繞組，所述繞組的輸出端被連接到至少一個整流橋，所述至少一個整流橋包括諸如MOSFET型晶體管或二極管的整流器元件，特別是當涉及如在文檔FR A2745445中所描述的交流發(fā)電機-起動器的時候。

爪式轉子包括具有環(huán)形形式的軸向并置的兩個磁輪，所述兩個此輪中的每個具有設置于其外周邊上的橫向凸緣，該橫向凸緣具有梯形形式的齒，所述齒軸向地朝向另一磁輪的凸緣，一個磁輪的齒進入到存在于另一磁輪的兩個相鄰齒之間的空間中，從而磁輪的齒是交錯嵌置的。

輪的凸緣具有環(huán)形形狀，并在它們的外周邊上具有徑向突出部，所述徑向突出部被包括齒的倒棱部連接。這些突出部與齒一起形成爪形部。齒的數量取決于應用，且特別是取決于定子的相的數量。

圓柱形芯部軸向地插置在輪的凸緣之間。該芯部在其外周邊上支撐激勵繞組。絕緣件(諸如繞組支撐線圈)徑向地插置在芯部和繞組之間。轉子軸在其前端部上支撐驅動單元(諸如帶輪)，所述驅動單元屬于用于將運動傳遞到機動車輛的交流發(fā)電機和熱機之間的至少一個皮帶的裝置，軸在其具有減少的直徑的后端部上支撐集電環(huán)，所述集電環(huán)通過有線連接件被連接到轉子的激勵繞組的端部。

電刷屬于電刷保持器，且被設置以在集電環(huán)上摩擦。電刷保持器連接到電壓調節(jié)器。當激勵繞組被電刷供電時，由鐵磁材料制成的轉子被磁化并成為感應器轉子，同時在磁輪的齒處形成有磁極。

當軸旋轉時，該感應器轉子引起在被感應的定子內的感應交流電流，整流橋(一個或多個)使得可以將感應交流電流轉換為直流電流，特別地以便給機動車輛車載網絡的負載和耗電器供電，以及以便為所述車輛的電池再充電。

旋轉電機的性能水平(即，旋轉電機的功率和輸出)可通過使用一定數量的永磁體被進一步提高，例如十二個或十六個磁體，相對于轉子的軸線對稱地布置且在定子的內周邊上插置在兩個相鄰齒之間。

永磁體可通過壓接或鍛造插入在磁輪中。壓接具有操作時間過長的缺點，這延長軸在轉子上的組裝。實際上，壓接循環(huán)時間是長的，且其可構成生產線中的瓶頸。就通過鍛造進行插入而言，其使得組裝操作加速，但是需要軸的準確定心。

在現有技術中，已知使用軸，該軸包括用于軸向止擋的溝槽和用于旋轉止擋的直滾花部，如文獻FR2905806中所述。這種類型的軸具有的缺點在于其不確保磁輪相對于軸的定心，該軸與具有鍛造磁體的磁輪是可相配合的。

在現有技術中，已知使用包括定心區(qū)域的軸，但是其不具有用于磁輪的旋轉固位目的的滾花部，且沒有支撐件或軸環(huán)。這些系統具有不保證磁輪的令人滿意的軸向固位的缺點。

沒有現有系統可以同時滿足所有要求，即允許與增強夾持的應用(允許磁輪的徑向固位)組合使用具有鍛造槽的磁輪(需要磁輪的準確的定心和軸向固位)。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是去除這些缺陷中的一些或全部。

為此目的，根據第一方面，本發(fā)明涉及一種旋轉電機，該旋轉電機包括前磁輪、后磁輪和軸，該軸包括軸線分布的、分別具有直徑D1、D2、D3、D4的四個部段，其中：

-第一部段，包括滾花部，該滾花部被構造為確保軸和前磁輪之間的徑向固位；

-第二部段，被構造為允許前和后磁輪的指引到位和定心；

-第三部段，包括滾花部，該滾花部被構造為確保軸和后磁輪之間的徑向固位；和

-第四部段，包括軸環(huán)，該軸環(huán)被構造為確保軸和至少一個磁輪之間的軸向固位，

軸的直徑遵守以下公式：

D1<D2<D3<D4。

通過這些設置，軸具有專用于定心的區(qū)域、專用于徑向阻擋的區(qū)域、和允許磁輪相對于軸的軸向阻擋的軸環(huán)。換句話說，具有直徑D1的第一部段使得旋轉止擋和在第一磁輪上的夾持的功能可行，具有直徑D2的第二部段使得在至少一個磁輪上的定心的功能可行，具有直徑D3的第三部段使得在第二磁輪上的夾持的功能可行，具有直徑D4的第四部段使得軸向止擋功能可行。

另外，與根據現有技術的系統相比，具有遞減直徑的相繼部段使得可以在裝配期間產生較少的約束和變形。

特別地，這些設置允許定心，該定心與在鍛造槽中具有磁體的磁輪的使用相兼容。

實際上，這樣的轉子現今被使用：磁體通過鍛造集成在這樣的轉子中。為了使用這種類型的轉子，必要的是直徑(磁輪容納在該直徑內)與軸完美同軸。沒有定心部分，對齊轉子會是復雜的，且這會導致不規(guī)則的磁體固位和對扭矩的不良抵抗。

作為本發(fā)明主題的軸的使用將使得可以使用具有鍛造槽的磁輪，且由此去除壓接操作，因此獲得更簡單、更快且更廉價的組裝過程。

由于存在于第四部分上的軸環(huán)，這些設置還允許轉子的增強夾持。在組裝操作期間，特別是后和前磁輪，但還有轉子的其他元件，諸如帶輪、軸承的內環(huán)和環(huán)，通過材料的局部變形被壓入。軸環(huán)使得可以施加更大的夾持力，且由此獲得軸中的更大的應力。

根據一些實施例，后磁輪包括：

-與第一部段的至少一部分互補的夾持區(qū)域；和

-與第二部段的至少一部分互補的定心區(qū)域；

前磁輪包括：

-與第二部段的至少一部分互補的定心區(qū)域；和

-與第三部段的至少一部分互補的夾持區(qū)域。

通過這些設置，每個部段的至少一個尺寸——特別是長度或直徑——在至少一個磁輪的區(qū)域內。這些設置有助于軸和磁輪的組裝。

根據一些實施例，后磁輪的定心區(qū)域和前磁輪的定心區(qū)域具有不同的長度。

通過這些設置，軸在磁輪中的組裝過程被簡化。實際上，當軸被裝配時，在通過軸的順滑部分定心輪之后，這些設置可以使得軸的滾花部分進入磁輪的材料。如果兩個滾花部分中的至少一個具有長的長度，則這些設置是特別有利的。

根據一些實施例，后磁輪的長度比前和后磁輪的定心區(qū)域的長度的總和更短。

根據一些實施例，第一部段的滾花部的僅一部分被前磁輪覆蓋。

通過這些設置，在磁輪與軸組裝之后，第一部段的滾花部局部可見。在滾花部的該可見部分上，可以通過壓配合固定環(huán)。這些設置允許第一部段的滾花部旋轉阻擋前磁輪和環(huán)。環(huán)是插入環(huán)，軸承將被支撐在其上。

根據一些實施例，作為本發(fā)明主題的旋轉電機包括至少一個所謂的點對點滾花部分，其中，形成滾花部的相繼凸起部的基部彼此接觸。

通過這些設置，用于將軸組裝在磁輪中的方法更加易于執(zhí)行。實際上，該類型的滾花使得在組裝期間必須施加較少的力。

根據一些實施例，作為本發(fā)明主題的旋轉電機包括至少一個所謂的間隔點滾花部分，其中，形成滾花部的兩個相繼凸起部的基部被大體平坦的表面間隔開。

通過這些設置，兩個相繼齒之間的平坦表面使得可以在磁輪的裝配期間執(zhí)行磁輪的更加準確的定心。

根據第二方面，本發(fā)明涉及作為本發(fā)明主題的一種用于組裝旋轉電機的組裝方法，其包括以下步驟：

-將軸裝配到前和后磁輪上；

-將前和后磁輪的定心區(qū)域指引到位在軸的第二部分上；

-將后磁輪的夾持區(qū)域夾持在軸的第一部分上；

-前磁輪的夾持區(qū)域夾持在軸的第三部分上；和

-使后磁輪鄰接在第四部分的軸環(huán)上。

因為作為本發(fā)明主題的該方法的目的、優(yōu)勢和特定特征類似于作為本發(fā)明主題的旋轉電機的那些目的、優(yōu)勢和具體特征，因此在此不再描述它們。

附圖說明

結合附圖，本發(fā)明的其它優(yōu)勢、目的和特定特征將從對作為本發(fā)明主題的裝置和方法的至少一個特定實施例的以下非限制性說明變得清晰明了，在附圖中：

圖1以橫截面圖示意性地示出根據本發(fā)明的旋轉電機的軸的特定實施例；

圖2以立體圖和橫截面圖示意性地示出作為本發(fā)明主題的旋轉電機的兩個磁輪的實施例；

圖3以立體圖和橫截面圖示意性地示出作為本發(fā)明主題的旋轉電機的軸和磁輪的特定實施例；

圖4以立體圖和橫截面圖示意性地示出作為本發(fā)明主題的旋轉電機的軸和磁輪的特定實施例；

圖5以橫截面圖示意性地示出作為本發(fā)明主題的旋轉電機的軸的至少一個滾花部分的所謂的點對點式實施例；

圖6以橫截面圖示意性地示出作為本發(fā)明主題的旋轉電機的軸的至少一個滾花部分的所謂的間隔點式實施例；和

圖7以邏輯圖的形式示出作為本發(fā)明主題的用于組裝旋轉電機的組裝方法的特定實施例。

具體實施方式

本說明書通過非限制性例子被提供，一個實施例的每個特征有利地能夠與任何其他示例的任何其他特征組合。

在此時應注意，附圖不是按比例的。

圖1示出作為本發(fā)明主題的旋轉電機10的軸100的特定實施例。

根據一些實施例，旋轉電機10包括前磁輪230、后磁輪205和軸100，該軸100包括軸向分布的分別具有直徑D1、D2、D3、D4的四個部段110、115、120、125，其中：

-第一部段110包括滾花部分130，該滾花部分130被構造為確保軸100和前磁輪230之間的徑向固位；

-第二部段115被構造為允許前和后磁輪的指引到位和定心；

-第三部段120包括滾花部分135，該滾花部分135被構造為確保軸100和后磁輪115之間的徑向固位；和

-第四部段125包括軸環(huán)140，該軸環(huán)140被構造為確保軸100和至少一個磁輪205、230之間的軸向固位，

軸100的直徑D1、D2、D3、D4遵守以下公式：

D1<D2<D3<D4。

軸100是具有圓形橫截面的細長部件，其被構造為與轉子的其它部件組裝，例如諸如前磁輪230和后磁輪205、帶輪(未示出)、軸承的內環(huán)(未示出)和在圖4中由附圖標記145指示的環(huán)等。軸100構成轉子的中央部件，其與前和后磁輪一體地旋轉。根據一些實施例，軸100通過壓配合而與轉子的其它元件組裝。

根據優(yōu)選的實施例，通過軸100與轉子的其它部件的壓配合而插入的順序如下：軸承的內環(huán)支撐在環(huán)145上，環(huán)支撐在前磁輪230上，前此輪支撐在后磁輪205上，后磁輪支撐在軸100的軸環(huán)140上。

根據優(yōu)選的實施例，軸100以及前和后磁輪是由鋼制成的部件。優(yōu)選地，軸100是包括比前磁輪230和后磁輪205的鋼更硬的鋼的部件，以便有助于軸100的裝配。優(yōu)選地，前磁輪230和后磁輪205包括具有低碳含量的低碳鋼。

軸100包括第一部段110，該第一部段110包括滾花部分130。根據一些實施例，滾花部分130包括所謂的點對點滾花部或所謂的間隔點滾花部。第一部段110比部段115、120和125具有更小的直徑。根據優(yōu)選的實施例，第一部段110的至少一個尺寸對應于前磁輪230的至少一個尺寸。第一部段110被構造為壓入到磁輪中。一旦組裝，第一部段使得前磁輪230相對于軸110的旋轉固位是可行的。

軸100包括第二部段115，該第二部段115被構造為允許前和后磁輪的指引到位和定心。根據優(yōu)選的實施例，第二部段115是具有圓形橫截面和順滑表面的部分。根據優(yōu)選的實施例，第二部段115的至少一個尺寸與磁輪205、230中的至少一個的至少一個尺寸互補。根據一些實施例，第二部段115的長度等于前和后磁輪各自的引導區(qū)域215和220的長度的總和。第二部段115比部段120和125具有更小的直徑。

根據一些實施例，第二部段115沿其整個長度具有規(guī)則的直徑D2。

根據沒有示出的一些實施例，第二部段115包括具有直徑D2的兩個長部分，該兩個長部分被具有大于D2的直徑的短部分間隔開。根據一些實施例，短部分具有比D1大0.01mm(毫米的縮寫)的直徑。

根據沒有示出的一些實施例，第二部段115包括兩個不同的部分，即，具有直徑D2的第一部分，其與兩個磁輪中的一個互補；和具有直徑D2’的第二部分，其與另一磁輪互補。根據該實施例，軸100的直徑D1、D2、D2’、D3、D4遵守以下公式：

D1<D2<D2’<D3<D4。

軸100包括具有滾花部分135的第三部段120。根據一些實施例，滾花部分135包括所謂的點對點滾花部或所謂的間隔點滾花部。第三部段120比部段125具有更下的直徑。根據優(yōu)選的實施例，第三部段120的至少一個尺寸對應于后磁輪205的至少一個尺寸。第三部段120被構造為壓配合到磁輪中。一旦組裝，第三部段允許后磁輪205相對于軸110的旋轉固位。

軸100包括第四部段125，該第四部段125包括軸環(huán)140，該軸環(huán)140被構造為確保軸100和至少一個磁輪205、230之間的軸向固位。軸環(huán)140是軸100的直徑突然增大部，其構成被構造為阻擋壓配合在軸100上的至少一個部件的肩部。

圖2示出作為本發(fā)明主題的旋轉電機10的兩個磁輪205和230的實施例。電機另外包括在圖2中示出的元件，定子圍繞裝配在軸100上的兩個磁輪。例如，旋轉電機另外包括環(huán)145、軸承和帶輪。電機還包括殼體，該殼體支撐所述定子和所述軸承。

根據一些實施例，后磁輪205包括：

-與第一部段110的至少一部分互補的夾持區(qū)域210；和

-與第二部段115的至少一部分互補的定心區(qū)域215；

所述前磁輪230包括：

-與第二部段115的至少一部分互補的定心區(qū)域220；和

-與第三部段120的至少一部分互補的夾持區(qū)域225。

旋轉電機10包括軸向地并置并具有環(huán)形形式的兩個磁輪205和230，其每個具有設置在其外周邊上的橫向凸緣，該橫向凸緣具有梯形形式的齒，所述齒軸向地朝向另一磁輪的凸緣，一個磁輪的齒伸入到存在于另一磁輪的兩個相鄰齒之間的空間中，從而磁輪的齒是交錯嵌置的。

在其中心，由兩個磁輪組成的組件——其還稱為組合體200——包括管狀腔室，該管狀腔室沿軸線X-X從組合體的一側向著其另一側而經過該組合體，并被構造為容納軸100。

前磁輪230包括夾持區(qū)域210，該夾持區(qū)域210與第一部段110的至少一部分互補。優(yōu)選地，夾持區(qū)域210和第一部段110具有大體相同的長度和直徑。長度L4被定義為夾持區(qū)域210沿軸線X-X的長度。

根據一些實施例，長度L4比滾花部130的軸向長度更短。

前磁輪230包括定心區(qū)域215，該定心區(qū)域215與第二部段115的至少一部分互補。優(yōu)選地，定心區(qū)域215和第二部段115具有大體相等的直徑。長度L3被定義為定心區(qū)域215沿軸線X-X的長度。根據優(yōu)選的實施例，長度L3嚴格大于5mm。

L6被定義為前磁輪230的長度。

根據一些實施例，長度L6等于長度L4和L3的總和。

替換地，長度L6略微長于長度L4和L3的總和。這是由于存在有在圖2中可見的收進回退部240。

根據優(yōu)選的實施例，長度L4為L6的長度的5％至95％。

后磁輪205包括定心區(qū)域220，該定心區(qū)域220與第二部段115的至少一部分互補。優(yōu)選地，定心區(qū)域220和第二部段115具有大體相等的直徑。長度L2被定義為定心區(qū)域220沿軸線X-X的長度。根據優(yōu)選實施例，長度L2嚴格大于5mm。

優(yōu)選地，第二部段115的長度等于定心區(qū)域215和220的長度L1和L2的總和。

后磁輪205包括夾持區(qū)域225，該夾持區(qū)域225與第三部段120的至少一部分互補。優(yōu)選地，夾持區(qū)域225和第三部段120具有大體相等的長度和直徑。長度L1被定義為夾持區(qū)域225沿軸線X-X的長度。

L5被定義為后磁輪205的長度。根據一些實施例，長度L5等于長度L2和L1的總和。

替換地，長度L5可略微長于長度L2和L1的總和。在后磁輪具有收進回退部時特別地是這樣的情況。

根據優(yōu)選的實施例，長度L1為L5的長度的5％至95％。

根據一些實施例，后磁輪205的定心區(qū)域215和前磁輪230的定心區(qū)域220具有不同的長度。換句話說，前磁輪230和后磁輪205是不對稱的。

根據一些實施例，后磁輪205的長度至少比后磁輪205和前磁輪220的定心區(qū)域的長度的總和更短。

換句話說，組個體200的尺寸遵守以下公式：

L5<L2+L3

該實施例在前磁輪230和后磁輪205是非對稱的情況下特別有利，且其使得可以獲得兩個磁輪的L5+L6的最小軸向長度。

實際上，軸向長度L6的選擇更加嚴格。調整長度L5更加簡單。因為D2首先配合到具有軸向長度L5的部分中時，特別是這樣的情況；而長度L6必須使得L3長于L4。否則，在引入到前磁輪期間，滾花部分130開始被接觸，而沒有已經接觸具有長度L3的部分的部分115。

L7被定義為后磁輪205的凸緣的基部的尺寸。

根據一些實施例，尺寸L7等于后磁輪205的長度L5，從而凸緣的基部占據磁輪的整個尺寸。這些實施例特別對應于這樣的情況：其中，后磁輪的芯部的長度大體等于零。在該情況下，芯部作為整體而通過前磁輪產生。在這些實施例中，定心區(qū)域215的長度L2優(yōu)選地長于夾持區(qū)域225的長度L1。

L8被定義為前磁輪230的凸緣的基部的尺寸。

根據一些實施例，尺寸L8等于前磁輪230的長度L6，從而凸緣的基部占據磁輪的所有尺寸。這些實施例特別對應于這樣的情況：其中，前磁輪的芯部的長度大體等于零。在該情況下，芯部作為整體而通過后磁輪產生。在這些實施例中，定心區(qū)域215的長度L3優(yōu)選地長于夾持區(qū)域210的長度L4。

根據其他實施例，兩個磁輪205和230是對稱的。換句話說，長度L6和L5是相等的，夾持區(qū)域210和220的長度是相等的，定心區(qū)域L2和L3的長度是相等的。

L9定義包括兩個磁輪的組合體200的軸向長度。其因此等于長度L5+L6的總和。

圖3示出作為本發(fā)明主題的旋轉電機10的軸100和兩個磁輪205和235的特定實施例。

根據一些實施例，第一部分110的滾花部130的僅一部分被前磁輪230覆蓋。換句話說，在磁輪205和230已經裝配在軸100上之后，滾花部130的一部分仍可被看見。滾花部130的突出的部分被構造為被圖4中的由附圖標記145指示的環(huán)夾持。

根據一些實施例，環(huán)145局部地軸向容納在收進回退部240中。這對應于圖4所示出的。

圖4示出作為本發(fā)明主題的旋轉電機的軸和磁輪的特定實施例。

圖5和6示出滾花部分130和135的兩個實施例。滾花部分130和135包括在滾花所占據的所有表面上規(guī)則分布的條痕。

根據一些實施例，至少一個滾花部分是直的。直的滾花部分包括彼此平行并沿軸線X-X取向的條痕。

根據一些實施例，至少一個滾花部分是交叉式的。交叉式滾花部分包括兩個系列的條痕。同一系列的條痕垂直于彼此。第一系列的條痕相對于第二系列的條痕具有非零的角度，從而兩個系列的條痕形成交叉。根據一些實施例，第一系列的條痕和第二系列的條痕之間的角度為90°。

根據一些實施例，分別在滾花部分130、135上的夾持區(qū)域210、225的夾持部被構造為確保對后磁輪205或前磁輪230的扭矩(150牛米)的抵抗。

根據一些實施例，滾花部分130、135伸入到夾持區(qū)域225或210的材料中的伸入度為0.1mm至0.6mm。這些伸入度值根據滾花部分的長度調整，從而滾花部被構造為確保對扭矩的預定的抵抗。為了確保對扭矩的等同抵抗，對于較短的滾花部130或135的長度，將需要較少的伸入度。

根據優(yōu)選的實施例，至少一個滾花部分130、135在夾持區(qū)域210、225的材料中的伸入度是0.4mm。

根據一些實施例，分別在滾花部分130、135上的夾持區(qū)域210、225的夾持部被構造為確保對后磁輪205的扭矩(150牛米)的抵抗。根據一些實施例，滾花部分130、135的伸入度是0.4mm。根據一些實施例，滾花部分130、135的伸入度是0.29mm。

圖5示出所謂的點對點滾花部分，其包括形成條痕的多個凸起部。每個條痕具有三角形形式，每個條痕的基部與最近的兩個條痕的基部接觸。根據一些實施例，由條痕的突出頂部形成的點具有90°的角度。

根據一些實施例，作為本發(fā)明主題的旋轉電機10包括至少一個所謂的點對點滾花部分130、135，其中，形成滾花部分的相繼凸起部405的基部彼此接觸。

圖6示出所謂的間隔點滾花部分，其包括形成條痕的多個凸起部。每個條痕具有三角形形式，每個條痕的基部與最近的兩個條痕的基部被大體平坦的表面間隔開。根據一些實施例，由條痕的突出頂部形成的點具有90°的角度。

根據一些實施例，作為本發(fā)明主題的旋轉電機10包括至少一個所謂的間隔點滾花部分110、120，其中，形成滾花部分的兩個相繼凸起部410的基部通過大體平坦的表面被彼此間隔開。

圖7示出作為本發(fā)明主題的用于組裝旋轉電機10的組裝方法30，其包括以下步驟：

-將軸100裝配到前和后磁輪上305；

-將前和后磁輪的定心區(qū)域指引到位在軸的第二部段上310；

-將后磁輪的夾持區(qū)域夾持在軸的第一部段上315；

-前磁輪的夾持區(qū)域夾持在軸的第三部段上320；

-使后磁輪鄰接在第四部段的軸環(huán)上335。

軸305例如被壓配合。