[发明专利]用于修平电机中的凸极转子的系统和方法

说明书

本发明公开一种具有较低摩擦和风阻损耗的电机。所述电机包括定子和转子组件，所述转子组件配置成相对于所述定子旋转，其中所述转子组件包括转子芯子，所述转子芯子包括多个转子凸极，所述转子凸极围绕内毂彼此隔开，以便每对相邻转子凸极之间形成极间空隙，其中具有由每个极间空隙中的所述转子芯子界定的开口。非导电和非磁性嵌件置于转子凸极之间形成的空隙中，其中所述嵌件中的每个嵌件包括配合特征，所述配合特征形成于其轴向内缘，所述配合特征配置成与所述转子芯子界定的对应开口配合，从而凭借所述转子组件的旋转期间经历的离心力将所述嵌件固定到所述转子芯子。

技术领域

本发明总体上涉及一种电机，确切地说，涉及一种系统和方法，所述系统和方法用于修平电机中的凸极(salient)转子，以便减小机器中的摩擦和风阻损耗，同时提供能够承受高速离心力的机械坚固转子。

背景技术

随着时间的推移，电机的应用不断推广到更多工业、商业和交通领域。诸如磁阻电动机和定子永磁电动机等许多类型的电机都需要使用转子上的凸极或突出齿。这些类型的转子通常是无源式坚固转子，因此适用于高速应用。但是人们已经认识到，由于突起结构倾向于随着转子的旋转而捕捉空气，因此此类转子的凸出结构会导致风阻损耗过大。

一种用于解决使用凸极转子时产生的风阻损耗问题的方法是通过填充转子齿之间的极间空间来“修平”转子的外表面。一种用于填充极间空间的现有技术机构是磁桥，所述磁桥置于转子极之间以连接相邻的转子极尖，从而修平所述转子。但是此类磁桥会对磁凸极性产生负面影响，因而会减小电机的性能。另一种用于填充极间空间的现有技术机构是置于转子极之间的多段非磁性材料(例如，不锈钢)，例如USP4,916,346中所述，其能够修平转子但不影响磁凸极性。但是在现有技术中，此类非磁性段已成形为固体纯金属嵌件，从而大幅增加电机的总质量。此外，此类非磁性段焊接到转子极或者仅通过切口构造固定到其上，这两种构造都无法很好地将这些金属段固持在转子极之间并且/或者为转子组件提供所需的坚固性。此外，金属嵌件及其相关焊点需要承受涡流损耗，从而减小机器效率。

因此，需要提供用于修平凸极转子的嵌件，以在不影响磁性的情况下解决风阻损耗的问题。此外还需要以机械坚固的方式将此类嵌件与凸极转子组装到一起，以便承受高速下的离心力，同时最小化附加到转子上的质量。

发明内容

根据本发明的一方面，本发明提供一种电机，包括：定子；转子组件，所述转子组件安置在所述定子内并且配置成相对于所述定子旋转，其中所述转子组件包括：转子芯子，所述转子芯子包括多个转子凸极，所述多个转子凸极围绕内毂彼此隔开，以便每对相邻转子凸极之间形成极间空隙，其中具有由每个极间空隙中的所述转子芯子界定的开口；以及多个嵌件，所述多个嵌件置于所述多个转子凸极之间形成的空隙中，所述多个嵌件由非导电和非磁性材料构成；其中所述多个嵌件中的每个嵌件包括配合特征，所述配合特征形成于所述嵌件的轴向内缘，所述配合特征配置成与由所述转子芯子界定的对应开口配合，从而凭借所述转子组件的旋转期间经历的离心力将所述嵌件固定到所述转子芯子上。

优选的，其中所述转子芯子包括带齿转子，其中所述多个转子凸极包括多个转子齿，所述多个转子齿与所述内毂一体成形。

优选的，其中所述配合特征包括燕尾槽特征，所述燕尾槽特征配置成与形成于所述转子芯子的所述内毂中的开口配合。

优选的，其中所述多个嵌件中的每个嵌件包括T形嵌件，所述T形嵌件包括：纵向构件，所述纵向构件沿轴向延伸；以及横向构件，所述横向构件在两个相邻转子齿之间垂直延伸，其中所述横向构件与一对相邻转子齿一起形成所述带齿转子上的平滑外表面；其中所述燕尾槽特征形成于所述纵向构件的内缘上，并且配置成与所述转子芯子的所述内毂中的所述开口配合。