[发明专利]用于向转子附接磁体的设备和转子

说明书

技术领域

本发明的主题涉及根据权利要求1前序部分所述的用于向转子附接永磁体的设备，以及根据权利要求13前序部分所述的转子。

背景技术

在永磁体同步电机中，使用安装在该电机的转子中的永磁体来产生磁场。这些永磁体或者装配在该转子面向气隙的表面上，或者嵌入在该转子的磁心中。磁心通常由组装至贯穿该转子的长度延伸的薄片铁心(sheet core)中的铁磁铁片制成。用于为永磁体和薄片铁心定制尺寸的设计标准是电机需要的励磁功率。不同组件的紧固和机械结构受到诸如施加在其上的力和电机大小之类的因素的影响。

永磁体是利用硬磁材料制造的组件，并且其能够在磁化之后永久性地保持其磁性。永磁体例如由包括铝、镍、钴和钢的AlNiCo混合物制成，或者由陶瓷材料或稀土金属制成。

由于永磁体将以特有方式嵌入从均匀薄片组装而成的转子的磁心中，所以将在该永磁体的两侧生成细颈，以支撑磁靴(pole piece)。随着转子以非标准速度或变化的速度进行旋转，该细颈将承受由磁极和磁体生成的离心力而引起的负荷，且交变负荷集中在该细颈处。该交变负荷会引起疲劳，且所允许的疲劳应力显著低于所允许的静应力。此外，由磁体生成的某些磁通会因被细颈所短路的杂散磁通而损失。

离心力还倾向于引起磁极的转变。为了避免任何转变，细颈必须能够维持密集压缩。

向面向气隙的转子表面附接永磁体的典型方法是：将该永磁体胶合至该转子表面，以及在该转子周围安装由碳纤维制成的支撑捆绑物。这一方案的缺陷包括定子与转子之间的机械气隙减小，这可能在安装时引起问题或者在安装期间或转子旋转时损坏该捆绑物，或者如果不缩小机械气隙则需要增大磁路的气隙。这将增大磁性材料的磨损。

发明内容

本发明的目的在于创建一种用于向转子附接磁体的设备，以及创建一种转子，其中杂散磁通尽可能小从而减小磁性材料的磨损，以及其中承受由磁极和磁体的离心力引起的负荷的能力处于良好水平，而不用增大定子与转子之间的气隙。

为了实现此目的，本发明的特征在于，权利要求1和13的特征部分所指定的特征。本发明的某些其他优选实施方式具有在从属权利要求中指定的特征。

根据本发明的用于向电机的转子附接永磁体的设备，该转子由薄片组装而成，并且该转子包括至少两个磁极。永磁体安装在磁心的表面上。由薄片组装成的极靴安装在永磁体面向气隙的一侧上。在极靴和磁心中构建通过极靴的至少一个通道。紧固带可安装在通道中。紧固带使用锁定部件附接至极靴。紧固带面向磁心的端部包括固定部件，用于向磁心附接紧固带。

在根据本发明的电机转子中，该转子由薄片组装成。该转子包括至少两个磁极。永磁体安装在磁心的表面上。由薄片组装成的极靴安装在永磁体面向气隙的一侧上。极靴和磁心包括通过极靴的至少一个通道。紧固带安装在通道中。紧固带使用锁定部件附接至极靴。紧固带面向磁心的端部使用固定部件附接至磁心。

为了附接永磁体，本发明使用了可拆卸的极靴，其使用单独的紧固带、锁定和固定部件附接至转子。这样，由离心力引起的负荷在极靴和紧固带之间均匀地划分。由于由磁极和永磁体引起的离心负荷是由单独的部件产生的，所以其材料和形状可以与电机的电学尺寸定制相分开。这一实施方式产生了对于承受由磁极和永磁体产生的离心力所引起的负荷的更好的能力。

在根据本发明的实施方式中，承受离心力的部件在附接永磁体时进行预拉伸。变化的离心力不会在预拉伸的紧固带上产生交变负荷。通过预拉伸，由离心力在磁极中引起的转变可以最小化。使用紧固带而产生的极靴对永磁体的密集压缩随着转子旋转是均匀的，因为离心力趋向于在径向方向中朝向气隙推动永磁体。由磁极和永磁体之间的预拉伸而引起的摩擦力传递该电机的转矩。

利用具有矩形横截面的紧固带，可以在较窄空间中产生足够量的预拉伸力。该紧固带充当伸拉弹簧。根据本发明的实施方式支持不同长度的紧固带，从而产生了可控的灵活性。

通过将面向磁体的极靴的侧面成形为使得其在中间处是自由的以及在侧面接触，可以在预拉伸中使用极靴。在预拉伸期间，极靴弯曲，这损失了极靴与磁体之间的间隙，在这种情况下，在极靴中形成弯曲应力，从而改善该结构的抗疲劳度。通过对极靴进行成形，也可以使磁体表面上的表面压力均匀化，这将改善磁体对压力的耐受性。

考虑到空间的利用，在紧固带上组装的极靴支撑比圆形螺栓更有效。较窄的紧固带束可以与类似大小的螺栓实现相同的横截面积。较窄的磁极支撑支持较宽的相关磁体。