專利名稱:具有將磁體固定在轉子中的蓋板的轉子的制作方法
技術領域:
本發明涉及一種用于電動機的轉子,例如用于直接起動電動機(line-startmotor)。尤其是,本發明涉及一種轉子,其包括由導磁材料制成的轉子芯。該轉子包括鼠籠,在電動機運行期間可以在該鼠籠中感應出電流。該轉子還包括至少一個永磁體,因此其可以應用到直接起動電動機中。磁體位于帶有第一橫截面積的腔體中,該腔體在芯的端面上形成開口。該開口使磁體能夠在鼠籠模制好之后插入到腔體中。端板固定到端面上以將磁體固定在該腔體中。為了降低或避免磁體短路,該端板包括帶有第二橫截面積的孔。
背景技術:
在通常采用的一類電動機中,定子包括繞組,電場在繞組中形成旋轉磁場。轉子可旋轉地連接在定子的內部或者圓周外側,以便在磁場的作用下旋轉。這里有許多法則。在同步電動機中,轉子被磁化或者包括一組永磁體。這種類型的電動機簡單而且可靠,轉子的旋轉速度對應于定子繞組中的電場旋轉速度。然而在某些應用中,同步電動機具有不適當的起動特性。在異步電動機中,轉子包括基本縱向延伸的繞組,該繞組在轉子軸向兩端通過短路環連接。通常,用于異步電動機的轉子包括由導磁材料制成的轉子芯和鼠籠,在該鼠籠中繞組和短路環由例如鋁的導電材料模制成一整體。轉子可以由金屬片疊制而成,其中每片包括開口,與其它片組合在一起,使開口形成貫通轉子沿軸向延伸的導體槽。在片組合成轉子芯之后,構成繞組的導條利用該槽作為模具直接模制入導體槽中,短路環被模制成與導條成為一體。在使用中,利用定子中產生的磁場而在到轉子繞組中感應電流,由于定子繞組電場與轉子繞組電場之間的偏差,轉子開始旋轉。這種電動機具有很好的起動性能,但是為了繼續在轉子繞組中感應電場,定子電場必須相對于轉子繞組移動。因此轉子的旋轉速度將始終低于定子中電場的旋轉速度。為了提高轉子速度,直接起動電動機的轉子除了繞組之外還包括一組永磁體,因此直接起動電動機集合了同步電動機和異步電動機的優點。
由于鼠籠模制期間的高溫可能會影響永磁體強度甚至損壞磁體,所以磁體通常是在鼠籠被模制好之后才插入到腔體中。在一種公知的這種電動機中,磁體腔體由開口構成,通常是四邊形開口,該開口從一個軸向端面延伸穿過轉子到達相對的軸向端面。在其中一個端面上,開口是封閉的,或者開口的面積利用一個第一端板來減少,該第一端板或者沒有開口或者具有尺寸減少的開口。該端板形成了轉子疊片的一部分,它通常由一樣的材料制成,即導磁材料。在相對一端,磁體插入到腔體中,第二端板隨后裝配到該相對端面上以固定磁體。與第一端板類似,該公知電動機的第二端板或者沒有開口或者具有尺寸減少的開口。
發明內容
本發明的一個目的在于提供一種可供選擇的轉子并對現有的電動機進行改進。另一個目的在于提供一種將磁體固定在轉子中的方法,例如用于直接起動電動機。因此本發明提供一種在技術領域中提到的那種轉子,其中該孔被設置成使得腔體的開口的第一部分與該孔是相通的,并使得腔體的剩余的第二部分由該端板覆蓋以將該磁體固定在腔體中,而與該端板繞該中心軸的定向無關。由于磁體的固定是與端板的定向無關的,所以不需要在端板上做定位標記,而使制造工藝變得容易。
在一種實施方式中,第二面積至少與第一面積一般大,該孔被成形為這樣或者說從該腔體偏移成這樣,即使得腔體的開口大部分與孔是相通的,而使得腔體的剩余部分由端板來覆蓋以將磁體固定在腔體中。由于孔至少是腔體橫截面的尺寸,所以與公知類型的端板相比可以防止或減少磁體短路。
該芯可以由例如含鐵材料的導磁材料板制成。這些板在聯鎖過程中制造并組裝。磁體腔體可以利用每個板中的孔來形成。當將這些板堆疊起來時,這些孔在疊制好的轉子結構中形成了基本軸向延伸的導體槽,在這些槽中可以模制鼠籠繞組。該腔體可以具有正好與磁體形狀匹配的形狀以將磁體緊緊包圍住。優選的是,磁體和腔體具有矩形橫截面的形狀,優選的是,該腔體從第一軸向端面到相對的第二軸向端面延伸穿過轉子芯,并且具有相同的橫截面尺寸和形狀。第一類的端板可以在聯鎖過程中被制造并被固定到該芯的第一軸向端面上,隨后,鼠籠可以直接模制進該芯中用于導體的槽中,由此在第二軸向端面上留下開口用于在鼠籠模制之后將磁體插入到磁體腔體中。按照這種方式,可以保護磁體免遭模制工藝中產生的高溫侵害。最后,第二類端板可以固定到第二軸向面上以將磁體固定在磁體腔體中。第一和/或第二類端板優選由導磁材料制成,并優選與構成轉子芯的板具有相同的材料。端板設有孔,該孔的橫截面尺寸至少是或者大于腔體的橫截面尺寸,或者至少是或者大于腔體在端面上的開口的橫截面尺寸。然而孔的形狀可以與端面上的開口形狀不同,或者孔可以相對于其在開口上的位置偏移,使得腔體的開口大部分與孔是相通的,并使得腔體剩余的小部分可以由端板來覆蓋以將磁體固定在腔體中。該孔的大部分橫截面積是與腔體的開口是相通的,該大部分橫截面積大于孔的橫截面積50%,例如大于75%,或者甚至大于95%或大于99%。優選的是,轉子包括多個磁體,例如繞徑向延伸的對稱軸對稱設置,該對稱軸例如是電動機中轉子的轉軸。
在一個實施方式中,該孔是弧形的或者形成為繞中心軸對稱延伸的圓的一部分。作為例子,圓形的孔可以分裂成許多的由橋接部分隔開的段。在這個實施方式中,其中一個磁體可以利用內周邊而被固定在腔體中,相鄰的磁體可以利用外周邊被固定在腔體中。
為了能夠將端板反復固定到轉子芯上以及將端板從轉子芯上拆除,端板可以具有周緣,該周緣具有第一緣部和與第二緣部,兩緣部距離中心軸形成不同的徑向距離。按照這種方式,端板可以固定到轉子芯的端面上,例如通過沿邊緣鉚接的方式,如果必須卸下端板,例如為了更換磁體,可以轉動端板,這樣已經存在的鉚接點不會干擾到該端板中具有最大徑向尺寸的緣部。
在第二方面,本發明提供了一種制造轉子的方法,該轉子包括由導磁材料制成的芯,置于該芯的腔體中的磁體,該腔體具有第一橫截面積并允許磁體經由芯的一端面上的開口插入到腔體中,和部分覆蓋端面的端板,該端板具有孔,該孔具有第二橫截面積,第二橫截面積的尺寸至少是第一橫截面積的尺寸。
該方法特征在于,該端板固定到該芯上,其中孔從腔體偏移開,使得腔體的開口的大部分與孔是相通的,腔體的剩余的小部分由端板覆蓋以將磁體固定在腔體中。端板可以例如通過鉚接或者粘貼而固定。該方法包括提供所描述的與本發明第一方面相關的那種轉子所必需的任何步驟。
下面,將結合附圖進一步描述本發明的優選實施方式,圖中圖1示出了根據本發明的轉子,圖2示出了用于轉子疊片的板的視圖,圖3-圖4示出了用于將磁體固定在轉子疊片中的端板的不同實施方式。
具體實施例方式
圖1示出了轉子1,其支撐在定子中來繞中心軸2旋轉。該轉子包括具有第一和第二軸向相對端面4的轉子芯3。該轉子還包括第一和第二軸向相對短路環5,其與軸向延伸的繞組6結合。轉子與驅動軸(未示出)組裝在一起,驅動軸延伸穿過開口7并懸在旋轉軸承中以使轉子可以相對于對應的定子(未示出)轉動。轉子由金屬片制成,將金屬片進行堆疊來形成疊片芯。每個片包括開口,與其它片組合在一起,該開口形成沿軸向延伸穿過轉子的導體槽。在將這些片組裝成轉子芯之后,構成繞組的導條利用槽作為模具直接模制入導體槽中,短路環被模制成與導條成為一體。為了提高轉子速度,轉子包括6個永磁體,即轉子用于直接起動電動機。
圖2示出了轉子疊片體中的一種金屬片8的俯視圖,其中在多個片被堆疊在一起以形成疊片式轉子結構時,開口9形成了一部分導體槽。在兩個徑向相對處,導體槽10更長更寬以形成磁通的屏障。在組裝好的狀態下,矩形開口11形成用于永磁體12的磁體腔體,永磁體12被插入到轉子兩個軸向相對端面中的一個端面上的開口中,以形成直接起動電動機。中心開口13形成用于驅動軸的、穿過轉子的軸向延伸開口的一部分。
圖3中的端板14適于在鼠籠模制好之后裝配到轉子芯的端面上。為了這個目的,該端板具有比構成轉子芯的金屬片更小的徑向尺寸,而且它沒有可形成一部分導體槽的開口9。在制造過程期間,是以聯鎖過程來制造轉子芯的,其中一定數量的板8被堆疊成轉子芯的主要部分。在一端,用于磁體的腔體例如通過使用端板而被至少部分地封閉,該端板形成為轉子疊片體的一部分并且包括導條可在其中延伸的導體開口。在模制過程之后,即當工件冷卻了之后,磁體穿過一相對的端面而插入到磁體腔體中,將例如圖3和圖4中示出的那種端板裝配到那個端面上以將磁體固定在腔體中。該端板例如可以通過使用鉚接而與轉子疊片體的剩余部分結合,或者該端板可以粘接到轉子疊片體上。為了將該端板裝配到短路環的內周壁之內,端板具有圓形的外周緣16。由于孔的圓形形狀以及外周緣的圓形形狀,所以端板可以任意設置在短路環之內的該端面上。圖4示出了具有周緣的端板17,該周緣具有第一緣部18和第二緣部19,這兩個緣部具有到中心軸22的不同徑向距離,該徑向距離用標記20和21表示。
對應于圖3中的端板,該端板具有孔23,其可以設置成與用于磁體的腔體的開口相通。
權利要求
1.一種繞電動機中的中心軸(2)旋轉的轉子(1),該轉子包括由導磁材料制成的芯(3),置于該芯的腔體中的磁體(12),該腔體具有第一橫截面積并允許磁體經由該芯一端面上的開口(11)而插入到該腔體中,端板(14),其覆蓋該端面,該端板具有孔(15),該孔(15)具有第二橫截面積,其特征在于,孔是這樣設置的,即腔體的開口的第一部分與該孔是相通的,且該腔體的剩余的第二部分由該端板覆蓋以將該磁體固定在該腔體中,而與該端板繞該中心軸的定向無關。
2.根據權利要求1的轉子,其中該第一部分構成了腔體開口的橫截面積的至少50%。
3.根據權利要求1或2的轉子,其中該端板具有圓形的外周緣(16)。
4.根據前述任一權利要求的轉子,還包括具有軸向相對的短路環(5)的鼠籠(5,6),其中該端板具有比短路環的徑向尺寸更小的徑向尺寸,并且該端板的形狀與短路環的內表面是匹配的。
5.根據前述任一權利要求的轉子,其中該第二面積等于或者大于該第一面積。
6.根據前述任一權利要求的轉子,其中該孔是弧形的。
7.根據前述任一權利要求的轉子,包括多個磁體,其中該端板包括多個孔。
8.根據權利要求6-7的轉子,其中該弧形孔限定了弧形的徑向外周邊和弧形的徑向內周邊,其中磁體之一利用該內周邊固定在該腔體中,相鄰的磁體利用該外周邊固定在該腔體中。
9.根據前述任一權利要求的轉子,其中該端板由導磁材料制成。
10.根據前述任一權利要求的轉子,其中該端板由與轉子相同的材料制成。
11.根據前述任一權利要求的轉子,其中該端板具有帶有第一緣部和第二緣部的周緣,該兩個緣部距離中心軸形成不同的徑向距離。
12.一種制造轉子的方法,該轉子包括由導磁材料制成的芯,置于芯內的腔體中的磁體,該腔體具有第一橫截面積并允許該磁體經由芯的一端面上的開口插入到該腔體中,和端板,其覆蓋該端面,該端板具有孔,該孔具有第二橫截面積,該方法特征在于,孔這樣設置,即該腔體的開口的第一部分與該孔是相通的,該腔體的剩余的第二部分由該端板覆蓋以將該磁體固定在該腔體中,而與該端板繞該中心軸的定向無關。
13.根據權利要求12的方法,其中該孔被設置成至少是第一橫截面積的尺寸。
全文摘要
本發明提供一種用于電動機中的轉子,電動機例如為直接起動電動機。該轉子包括置于轉子芯內的腔體中的磁體。該芯由導磁材料片疊制而成,并且該磁體利用覆蓋著端面的端板而固定在腔體中。為了避免磁體短路,在端板上設置孔,使得該腔體的開口的第一部分與孔是相通的,該腔體的剩余的第二部分由端板覆蓋以將磁體固定在腔體中,而與該端板繞中心軸的定向無關。
文檔編號H02K1/22GK1819405SQ200510104700
公開日2006年8月16日 申請日期2005年12月19日 優先權日2004年12月20日
發明者N·C·維勞赫, P·S·安德森 申請人:丹福斯壓縮器有限公司