專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的具有質(zhì)量減小的極間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī)。更特別地，本發(fā)明涉及交流發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器類型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該旋轉(zhuǎn) 電機(jī)被設(shè)計(jì)用于機(jī)動(dòng)車。更特別地，本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子包括一個(gè)或多個(gè)勵(lì)磁線圈、磁 極和放置在磁極之間的永磁體。由于該設(shè)置，該磁體已知為極間(interpolar)磁體。
背景技術(shù)：
典型地，轉(zhuǎn)子具有爪式結(jié)構(gòu)。該類型的結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)相對(duì)的交疊的(imbricated) 極輪，每個(gè)極輪包括爪。每個(gè)極輪的爪沿另一個(gè)極輪的方向延伸。另外，每個(gè)爪被插在相對(duì) 極輪的兩個(gè)連續(xù)爪之間。另外，轉(zhuǎn)子包括磁性部件，并且勵(lì)磁線圈繞電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸纏繞。轉(zhuǎn)子位于定子內(nèi)部。當(dāng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子繞其軸線旋轉(zhuǎn)，并且磁流通過(guò)經(jīng)由定 子的繞組通過(guò)在各自極性相反的相鄰磁極之間流通。放置在爪構(gòu)成的磁極之間的磁體被用 于防止磁流不經(jīng)由定子直接從一個(gè)磁極通過(guò)到另一個(gè)磁極。事實(shí)上，該不經(jīng)由定子從一個(gè)磁極通過(guò)到另一個(gè)磁極的流量泄漏影響輸出，并降 低旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功率性能。事實(shí)上，不經(jīng)由定子通過(guò)而直接從一個(gè)爪通過(guò)到另一個(gè)爪的流量 不參與電機(jī)的運(yùn)行。極間磁體的使用可限制該泄漏。大致平行六面體形式的極間磁體是已知的。每個(gè)磁體被放置在轉(zhuǎn)子的兩個(gè)相鄰的 爪之間，每個(gè)爪分別屬于兩個(gè)極輪中的一個(gè)。這些極間磁體通過(guò)鉤子或通過(guò)兩個(gè)溝槽(或 軸肩)保持，每個(gè)鉤子或溝槽(或軸肩)被設(shè)置在爪的之間定位有磁體的相對(duì)側(cè)向邊緣的 一個(gè)中。在第一種情況下，磁體可以具有減小的尺寸，但該磁體由于離心力趨向于移動(dòng)，因 為鉤子不保證最佳的固定。在兩種情況下，磁體必須具有足以充滿整個(gè)極間間隙的體積，并且可以被加工有 肋狀物，該肋狀物被設(shè)計(jì)為與極爪上的溝槽協(xié)作。這增加了機(jī)器的成本，因?yàn)樵摯朋w是昂貴 的。在旋轉(zhuǎn)電機(jī)必須提供高功率密度的應(yīng)用中，使用大量該磁體是必要的。由于制造該極間磁體的原材料的成本，該極間磁體占據(jù)了轉(zhuǎn)子成本的大部分，該 原材料例如稀土或鐵氧體(ferrite)。因此，該磁體的設(shè)計(jì)需要改進(jìn)。特別地，優(yōu)化該磁體 的幾何形式是必要的，以便確保全部磁體的質(zhì)量對(duì)其功能是有用的，同時(shí)保證良好的機(jī)械強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種帶有極間磁性組件的轉(zhuǎn)子，該極間磁性組件包括磁 體，該磁性組件具有減小的尺寸并被固定在極爪的側(cè)向溝槽(或軸肩)中。根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子被設(shè)計(jì)為可繞軸線旋轉(zhuǎn)，并且定子可圍繞該轉(zhuǎn)子設(shè)置。該轉(zhuǎn)子包括兩個(gè)極輪，每個(gè)極輪具有沿軸向方向延伸的一系列極爪。這 些爪在垂直于軸線的平面上具有大致是梯形的橫截面，并從極輪的外徑向端部沿另一個(gè)極 輪的方向延伸。極輪被設(shè)置以使極輪的每個(gè)爪位于另一極輪的兩個(gè)連續(xù)極爪之間。另外， 轉(zhuǎn)子包括分別設(shè)置在極間間隙中的磁性組件，并且每個(gè)磁性組件包括至少一個(gè)磁體。在徑 向橫截面平面上，轉(zhuǎn)子具有磁性組件部分的第一總磁體表面，該第一總磁體表面小于第二 表面，該第二表面由磁性組件的面對(duì)爪的面的徑向高度和極間間隙中極爪之間的圓周距離 的乘積限定。其特征在于，磁體具有沿軸向方向延伸的第一凹部。因此，可以減少對(duì)于限制極爪之間磁流泄漏所必要的磁體質(zhì)量。事實(shí)上，在保持允 許與爪良好接觸的磁性組件的尺寸的同時(shí)，無(wú)用的磁體體積被消除。因此可以通過(guò)磁體的 減小的質(zhì)量保證相同的功能。磁體包括突起，該突起在極間間隙中徑向地向著轉(zhuǎn)子的外徑向端部延伸超過(guò)溝 槽，但不超過(guò)極爪的外表面的徑向位置。溝槽(或軸肩)的形成意味著爪的設(shè)置有溝槽的部 分與相鄰的爪直接相對(duì)，而不暴露于磁體。該部分是爪的外徑向部分，并且通常已知為“唇 部”。盡管存在極間磁體，磁流泄漏持續(xù)在轉(zhuǎn)子的兩個(gè)相鄰爪的各自的唇部之間。因此，磁 性組件形成唇部間磁流直接通過(guò)而不經(jīng)由定子通過(guò)的磁障(magnetic obstacle)，該唇部 由轉(zhuǎn)子的兩個(gè)相鄰爪的溝槽形成。突起使磁流沿定子的方向返回。這可使該磁流參與旋轉(zhuǎn) 電機(jī)的定子繞組中感生流，并從而改善其輸出。磁體可以具有圓周寬度，該圓周寬度為轉(zhuǎn)子的爪的外徑向端部和定子的內(nèi)徑向端 部之間的徑向距離的18至22倍。例如，對(duì)于轉(zhuǎn)子的爪的外徑向端部和定子的內(nèi)徑向端部 之間的徑向距離0. 325毫米，磁體的寬度優(yōu)選地為5. 85至7. 15毫米。例如，可以設(shè)置磁體具有為轉(zhuǎn)子的爪的外端部和定子的內(nèi)端部之間的徑向距離的 20倍的圓周寬度，也就是當(dāng)轉(zhuǎn)子的爪的外端部和定子的內(nèi)端部之間的徑向距離是0. 325毫 米時(shí)，該寬度為6. 5毫米。磁體可由稀土材料制造。例如，該類型的磁體可由釹鐵硼(Nei^eB)或由鐵氧體制造。在轉(zhuǎn)子中，除了磁體之外，磁性組件可以包括由磁性材料制造的元件。該元件被放置在磁性組件的外徑向周邊，特別地可防止磁體在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)由于離 心作用逃脫。在一些實(shí)施例中，由磁性材料制造的元件是由鋼制造的。特別地，該鋼可以是低碳 鋼。因此，由磁性材料制造的元件提供了磁體的磁流的良好傳導(dǎo)。這可以使結(jié)構(gòu)機(jī)械 增強(qiáng)，而不約束其限制電機(jī)磁流泄漏的磁功能。另外，可在兩個(gè)磁體之間設(shè)置由磁性材料制造的元件，該元件為具有微小徑向厚 度的板的形式。因此，由磁性材料制造的元件容易通過(guò)磁體飽和，并且從磁體獲得的磁場(chǎng)線沒(méi)有 受磁性元件體積限制的危險(xiǎn)。在第一實(shí)施例中，磁體具有沿軸向長(zhǎng)度的第一凹部，并且該凹部徑向地面向轉(zhuǎn)子 內(nèi)部。作為變體，磁體具有也沿軸向長(zhǎng)度的第二凹部，但在此該第二凹部徑向地面向轉(zhuǎn)子外部。該第一實(shí)施例可減少磁體質(zhì)量，同時(shí)維持與極爪的大平坦表面的接觸。根據(jù)第二實(shí)施例，在徑向橫截面平面上，磁體具有字母“U”形的輪廓。在該第二實(shí)施例中，磁體覆蓋元件，該元件可以是磁性的或由非磁性材料制造，例 如塑料，或甚至可以是空氣。因此，爪與磁體直接接觸。根據(jù)第二實(shí)施例的變體，磁體在徑向橫截面平面上具有字母“0”形的輪廓。因此， 磁性的或非磁性的元件被容納在“0”形件的中間，并且磁體質(zhì)量在磁性組件內(nèi)均勻分布。根據(jù)第三實(shí)施例，在徑向橫截面平面上，磁性組件包括多層磁體和多層磁性材料 或非磁性材料交替的相繼結(jié)構(gòu)，并沿徑向方向重疊。在該第三實(shí)施例中，磁體質(zhì)量通過(guò)使用幾何結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的元件而減少。作為變體，磁性組件包括兩個(gè)磁體。第一磁體大致具有平行六面體形式。第二磁體 大致具有平行六面體形式，其面向外部的表面沿其整個(gè)軸向長(zhǎng)度支承突起。支承突起的該 磁體通過(guò)其與突起相反的面和從而其面向內(nèi)部的面與另一磁體接觸。磁性組件被插在極間 間隙中，以使突起沿轉(zhuǎn)子的外徑向方向并沿其徑向端部的方向延伸到極間間隙的端部。第 二磁體大致具有平行六面體形式，其一個(gè)面沿其整個(gè)軸向長(zhǎng)度支承突起，該第二磁體由鐵 氧體材料制造，該第一磁體由稀土材料制造。在加強(qiáng)減少磁性組件的磁流泄漏的功能的同時(shí)，與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的極間磁體相 比，這還可以通過(guò)用比其他磁體材料更廉價(jià)的材料制造支承突起的磁體而限制成本的增 加。事實(shí)上，突起的生產(chǎn)可產(chǎn)生材料損失。如果磁體由更便宜的材料制造，該損失更廉價(jià)。 另外，與加工有關(guān)的生產(chǎn)成本可以減少。作為另一變體，磁性組件包括兩個(gè)磁體和由磁性材料制造的元件。由磁性材料制 造的元件是放置在兩個(gè)磁體之間的薄板的形式。因此，磁性組件的機(jī)械強(qiáng)度被加強(qiáng)。板的微小徑向厚度的優(yōu)勢(shì)與上文所述相同。根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子可被用于交流發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器。


通過(guò)閱讀以下僅作為例子的描述并參考附圖將更好地理解本發(fā)明，其中-圖1是根據(jù)本發(fā)明的縱向橫截面平面視圖；-圖2是根據(jù)本發(fā)明的極輪的兩個(gè)連續(xù)爪的透視圖，具有一對(duì)磁性組件；-圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一極輪的爪的透視圖，該爪交疊在具有一對(duì)磁性組件的 第二極輪的兩個(gè)連續(xù)爪之間；-圖4是根據(jù)第一實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的磁性組件的徑向橫截面平面視圖；-圖5是根據(jù)第一實(shí)施例變體的轉(zhuǎn)子的磁性組件的徑向橫截面平面視圖；-圖6是根據(jù)第二實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的磁性組件的徑向橫截面平面視圖；-圖7是根據(jù)第二實(shí)施例變體的轉(zhuǎn)子的磁性組件的徑向橫截面平面視圖；-圖8是根據(jù)第三實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的磁性組件的徑向橫截面平面視圖；-圖9是根據(jù)本發(fā)明變體的極輪的兩個(gè)連續(xù)爪的透視圖；-圖10是根據(jù)本發(fā)明變體的第一極輪的爪的透視圖，該爪疊置在第二極輪的兩個(gè) 連續(xù)爪之間；
-圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一變體實(shí)施例的轉(zhuǎn)子的磁性組件的徑向橫截面平面視 圖；-圖12是圖11中的磁體的透視圖；-圖13是根據(jù)圖11中的實(shí)施例的第一變體的轉(zhuǎn)子的磁性組件的徑向橫截面平面 視圖；以及-圖14是根據(jù)圖11中的實(shí)施例的第二變體的轉(zhuǎn)子的磁性組件的徑向橫截面平面 視圖。
具體實(shí)施例方式例子通過(guò)磁性材料給出，其可被非磁性材料代替。根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子包括至少一條對(duì)稱的軸線。該軸線對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線。在 本說(shuō)明書(shū)中，“軸向方向”和“徑向方向”因此分別通過(guò)圖1中的箭頭“A”和“R”的方向來(lái)指
7J\ ο內(nèi)部元件還表示在軸線側(cè)上的元件。外部元件還表示在與軸線相對(duì)的側(cè)上的元 件。圖1示出了用于帶有熱機(jī)的機(jī)動(dòng)車的已知旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子10，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)例如多 相類型的交流發(fā)電機(jī)。應(yīng)注意，交流發(fā)電機(jī)也可以是可逆的，并可以包括交流發(fā)電機(jī)起動(dòng) 器，該交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器可在交流發(fā)電機(jī)模式或在電馬達(dá)模式下運(yùn)行，特別地以便起動(dòng)車 輛的熱機(jī)。該電機(jī)包括轉(zhuǎn)子10，該轉(zhuǎn)子與已知為轉(zhuǎn)子軸的中心軸11 一體旋轉(zhuǎn)，并且包括圍繞 轉(zhuǎn)子的定子(未示出)。在示出的例子中，轉(zhuǎn)子10被制造為有爪的轉(zhuǎn)子形式，該轉(zhuǎn)子包括兩 個(gè)極輪12a、12b，在該情況下是軸向并列的。每個(gè)輪具有環(huán)形橫向凸緣13。該橫向凸緣在 其外周邊上設(shè)置有大致軸向地延伸的極爪14。環(huán)形間隙存在于極爪14的外周面和定子本體的內(nèi)周之間。該間隙對(duì)應(yīng)于極爪的 外端部和定子的內(nèi)端部之間的徑向距離。爪14具有大體為梯形或三角形的橫向橫截面，也就是在垂直于轉(zhuǎn)子軸線的橫截 面平面上。每個(gè)極輪12a、12b的爪軸向地面向另一個(gè)極輪12a、12b的凸緣13。另外，一個(gè) 極性輪12a、12b的爪14穿入另一極輪12a、12b的兩個(gè)相鄰爪14之間存在的間隙。因此， 極輪12a、12b的爪14是交疊的。圖2示出了設(shè)置在轉(zhuǎn)子10的爪14的側(cè)表面上的軸向溝槽(或軸肩)21。這些爪 屬于單個(gè)極輪13。磁性組件M被插入在該溝槽(或軸肩)中，以便與極輪的爪14和與另 一極輪(未示出)的另一交疊爪接觸。這些溝槽21以傳統(tǒng)方式用銑刀制造。例如，對(duì)于0. 325毫米的間隙，磁性組件M 的圓周寬度是6. 5毫米。因此，在該例子中，銑刀的頭部的寬度因此是6. 5毫米。圖3示出了轉(zhuǎn)子10的極輪13的爪14，該爪交疊在極輪12的兩個(gè)爪14a、14b之 間。磁性組件M、25被插入極間間隙。在圖4中的磁性組件40的第一實(shí)施例中，磁性組件40包括磁體41和由磁性材料 制造的元件42。磁體41優(yōu)選地由稀土材料制造。例如，可以通過(guò)模制或加工基本塊(例如通過(guò)銑削)獲得。對(duì)于磁體在轉(zhuǎn)子極間間隙中的插入來(lái)說(shuō)，磁體41具有平行六面體形的基部，具 有軸向長(zhǎng)度L(未示出)、圓周寬度I和徑向高度h。在該實(shí)施例中，在具有尺寸L和I的面上，磁體從一個(gè)端部到另一個(gè)端部沿整個(gè)軸 向長(zhǎng)度凹進(jìn)。在徑向橫截面平面上，該凹部43可以具有半圓形、橢圓形或三角形的輪廓，或可 以具有其他形狀。該凹部可相對(duì)于設(shè)置其的面位于中央(centre)，或其可具有其他位置。還 可以在同一個(gè)面上具有一個(gè)或多個(gè)凹部。該凹部的形狀和尺寸特別地取決于磁體的尺寸， 和/或取決于制造磁體的材料的機(jī)械性能。例如，磁體越小，越要更多地注意不要把凹部制 造得太大。事實(shí)上，這可以造成與凹部相對(duì)的面的位置處的機(jī)械弱化。圖4中示出的磁體具有半橢圓形凹陷，該橢圓形的長(zhǎng)軸等于圓周寬度1。但是，可 以采用具有更小或更大軸線的長(zhǎng)軸。磁體的圓周寬度1為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的間隙的尺寸的18至22倍之間。優(yōu)選地，該圓周 寬度1是間隙的尺寸的20倍。磁性元件42是具有微小徑向厚度的板的形式。磁性元件例如由鋼制造。其徑向 厚度非常小，以使其通過(guò)磁體41磁流飽和。這因此防止了磁體41的短路。磁體41和磁性元件42通過(guò)磁化保持在一起。磁性組件40在爪Ma和44b之間被插在溝槽45中，以使磁體的凹部43面對(duì)轉(zhuǎn)子 內(nèi)部。另外，該磁性組件的插入使磁體的北磁極和南磁極與具有相同磁極的爪4 和44b 接觸。例如，如果爪4 對(duì)應(yīng)于北極，磁體41的與該爪接觸的面也是北極。因此，沒(méi)有磁流可以在兩個(gè)爪4 和44b之間不經(jīng)由定子46通過(guò)。在該實(shí)施例中， 在磁體的中部區(qū)域，與現(xiàn)有技術(shù)的極間磁體相反，沒(méi)有無(wú)用的體積阻遏泄漏。因此，維持了 相同的功能，同時(shí)去掉了可能對(duì)轉(zhuǎn)子質(zhì)量、其成本和其機(jī)械強(qiáng)度不利的不必要磁體質(zhì)量。事 實(shí)上，磁性元件42和設(shè)置在磁體41與爪4 和44b之間的寬接觸表面可改善磁性組件40 在溝槽45中的保持。這防止了磁性組件在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間由于離心作用脫出。圖5示出了磁性組件的第一實(shí)施例的變體。在該變體中，磁性組件包括單個(gè)磁體 51。磁體51具有兩個(gè)凹部52，每個(gè)凹部在兩個(gè)相對(duì)的面的一個(gè)上。圖5中示出的磁體 具有兩個(gè)相同的凹部。但是，可以制造不同類型的凹部。例如，可以制造面向轉(zhuǎn)子內(nèi)部的大 尺寸凹部，和面向外部的多個(gè)小尺寸凹部。還可以制造一個(gè)橢圓形凹部和另一個(gè)三角形凹部。該變體可以進(jìn)一步減少磁體質(zhì)量。在該實(shí)施例中，構(gòu)成磁性組件的不同元件具有簡(jiǎn)單的幾何形狀。這些元件因此容
易制造。在圖6的磁性組件的第二實(shí)施例中，磁性組件60包括磁體61和磁性元件62。在徑向橫截面平面上，磁體具有字母“U”形的輪廓。該“U”形件由三個(gè)直段形成， 并且徑向段63和64大致垂直于縱向段65。磁性元件62是平行六面體形的，并且其尺寸使其可以容易插入“U”形件的凹陷。磁性組件60因此大體具有平行六面體形式，并可因此容易被插在溝槽之間。磁性組件展現(xiàn)到僅由磁體構(gòu)成的爪面，該磁體改善了其限制磁漏的功能。作為變體，如圖7所示，磁體60a可以具有字母“0”的形式。磁體可由兩部分制造，例如由通過(guò)端部連結(jié)的兩個(gè)磁體制造，每個(gè)磁體具有“U”形 的輪廓。磁性元件62被插在“ 0”形件的中間。在該變體中，由磁體獲得的磁場(chǎng)線的分布更加均衡。同樣，磁性組件的質(zhì)量更好地 分布。在圖8的磁性組件的第三實(shí)施例中，磁性組件80包括兩個(gè)磁體81、82和兩個(gè)由磁 性材料制造的元件83和84。在徑向橫截面平面上，磁性組件80的橫截面包括磁體和磁性材料的徑向?qū)拥慕?替相繼結(jié)構(gòu)。因此，在圖8中，根據(jù)徑向方向，如此相繼磁體82、接著是由磁性材料制造的元件 84、接著是另一磁體81、接著是由磁性材料制造的元件83。磁體81和82具有大致平行六面體形式，并且由磁性材料制造的元件83、84是薄 板。圖9示出了軸向溝槽(或軸肩)21，每個(gè)溝槽(或軸肩)被設(shè)置在轉(zhuǎn)子的爪14的 側(cè)面上。這些爪屬于單個(gè)極輪23。磁性組件M被插入這些溝槽(或軸肩)，以便與極輪的 爪14和與另一極輪34的另一交疊爪接觸。圖10示出了轉(zhuǎn)子的極輪23的爪14，交疊在另一極輪34的兩個(gè)爪14a、14b之間。 磁性組件Ma、24b被插入極間間隙中。在圖11的磁性組件40的實(shí)施例中，磁性組件40包括單個(gè)磁體41。磁體在一面上 支承突起41a，該突起徑向地朝著轉(zhuǎn)子外部延伸，也就是沿與軸線相對(duì)的方向。磁性組件在爪1 和14b之間插在溝槽21中，以使突起41a被放置在爪1 和 14b的溝槽4 和4 之間。突起41a不延伸超過(guò)極爪14的外表面47a、47b的徑向位置 (radial level)。該磁性組件被插入，從而使磁體的北磁極和南磁極與相同磁極性的爪Ha 和14b接觸。例如，如果爪1 對(duì)應(yīng)于北極，磁體41的與該爪接觸的面也是北極。因此，當(dāng)磁流線(magnetic flow line) 48從溝槽45b向著溝槽4 逃脫時(shí)，突起 41a通過(guò)磁化起作用，以使流線48的泄漏路徑轉(zhuǎn)移，使其經(jīng)由定子46通過(guò)。在沒(méi)有突起41a 時(shí)可能失去的該流48可因此參與電機(jī)的運(yùn)行?？捎糜谠搶?shí)施例的磁體41在圖12中示出，帶有其特征值。這是優(yōu)選地由稀土制造的磁體。例如，其可以通過(guò)模制或通過(guò)加工基本塊獲得。磁 體41具有大致平行六面體形的基部，具有軸向長(zhǎng)度L、圓周地測(cè)量的寬度1和徑向高度h。 該徑向高度h不是磁體的高度，因?yàn)榇朋w41在其具有尺寸1和L的一個(gè)面上支承突起42， 該突起42徑向地向著轉(zhuǎn)子外部延伸。在該情況中，突起41a在具有尺寸1和L的面上位于中央。但是，該位置可以不同。 該位置可以是偏心的。突起41a具有圓周地測(cè)量的寬度Ii和徑向高度hi。由于其被設(shè)計(jì)為放置在爪的 溝槽45之間，其尺寸適合這些溝槽45的尺寸，并特別地適合這些溝槽之間圓周地測(cè)量的距 離。理想地，其寬度hi使其到達(dá)或接近爪的外表面47a、47b的徑向位置，而不延伸超過(guò)該位置，以便保留間隙。特別地，可以保證的是，突起41a的徑向高度被選擇為可防止該突起與定子46接 觸。突起41a可以具有半圓形、半橢圓形、三角形的徑向輪廓，或可以具有其他輪廓。 在圖12中的實(shí)施例中，突起具有梯形輪廓。作為變體，可以設(shè)置包括兩個(gè)磁體61a、62a的磁性組件60，如圖13所示。磁體61a具有大致的平行六面體形。就磁體6 而言，其與圖12中描述的相似。磁體61a、6h的尺寸被選擇，以使其可以重疊。另外，設(shè)置固定機(jī)構(gòu)以使磁體61a、 62a保持接觸，該固定機(jī)構(gòu)例如粘合劑。由于磁體61a的簡(jiǎn)單幾何形狀，其容易制造。另外，該磁體可抵抗試圖從一個(gè)爪向 另一個(gè)爪而不經(jīng)由定子通過(guò)的大部分磁流。因此，該磁體由對(duì)該用途有效的材料制造。例 如，磁體61a由稀土制造。磁體6 具有與磁體61a相比更復(fù)雜的幾何形狀。因此，其制造可產(chǎn)生材料損失。 為了限制該損失的成本，磁體6 可由鐵氧體制造。類似地，可以根據(jù)兩個(gè)磁體在其制造或使用期間遭受的機(jī)械應(yīng)力改變其材料的選 擇。也作為變體，可以設(shè)置包括兩個(gè)磁體71、72和磁性元件73的磁性組件70。該類型 的組件如圖14所示。磁性元件73是具有微小徑向厚度的板的形式。磁性元件73例如由鋼制造。其徑 向厚度非常小，以使其通過(guò)磁體71、72磁流飽和。這因此防止了磁體短路。磁體通過(guò)磁化在磁性元件上保持?？梢栽O(shè)置額外的固定機(jī)構(gòu)，例如粘合劑。在根據(jù)本發(fā)明的磁性組件的全部實(shí)施例中，與轉(zhuǎn)子外部相對(duì)的面可以具有條紋 (striation) 0這些條紋可被應(yīng)用于具有與轉(zhuǎn)子外部相對(duì)的面的全部形式的磁性元件。這 些條紋通過(guò)減少出現(xiàn)在磁性組件表面上的傅科電流(Rmcault current)的泄漏改善交流 發(fā)電機(jī)的性能。磁體和由磁性材料制造的元件具有相同的圓周和縱向尺寸。但是，磁性元件的徑 向高度與磁體的徑向高度相比非常低。因此，由磁性材料制造的元件容易通過(guò)從磁體獲得 的磁場(chǎng)線飽和。在磁性組件的全部實(shí)施例中，與轉(zhuǎn)子外部相對(duì)的面可以具有條紋。這些條紋可被 應(yīng)用于具有與轉(zhuǎn)子外部相對(duì)的面的全部形式的磁性元件。這些條紋通過(guò)減少出現(xiàn)在磁性組 件表面上的傅科電流的泄漏改善交流發(fā)電機(jī)的性能。組件可通過(guò)使其與轉(zhuǎn)子外部相對(duì)的一個(gè)端部呈圓形來(lái)幫助安裝在溝槽中。磁性組 件還可以在其與轉(zhuǎn)子內(nèi)部相對(duì)的部分上呈圓形。該圓形部分可以不考慮磁性組件的形狀制 造。因此，磁性組件可以自動(dòng)方式被插入。代替呈圓形的端部，其可以是斜的。將在此描述組件在交流發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器的爪的極間區(qū)域中的安裝。爪的加工通過(guò)傳統(tǒng)的銑刀在極間區(qū)域完成，以便在極間區(qū)域的每側(cè)上設(shè)置溝槽。一個(gè)實(shí)施例可以包括與磁性元件一起安裝非磁化磁體，以便構(gòu)成磁性組件，并隨 后磁化該磁體。該最后的方案具有可在組裝期間操作非磁化的磁性元件的優(yōu)勢(shì)，從而消除 與磁性材料有關(guān)的限制。
組件隨后被插在溝槽之間。如果組件的一個(gè)端部是呈圓形的或斜的，該插入可以 更容易地自動(dòng)地完成。應(yīng)注意，本發(fā)明不限于上面通過(guò)例子描述的實(shí)施例，其延伸到其他變體。通過(guò)閱讀本說(shuō)明書(shū)，可以理解的是，本發(fā)明的很多實(shí)施例是可行的。特別地，可以 結(jié)合多個(gè)上述實(shí)施例。例如，可以制造包括磁體和磁性材料的徑向?qū)佣训拇判越M件，同時(shí)使 用具有凹部的磁體，或通過(guò)變化突起的形狀和尺寸制造該磁性組件。另外，對(duì)于凹部的輪廓，可以制造彎曲的或很好地分段的輪廓。為了該目的，需要 注意的是，多面體和非多面體形的磁體是可行的，特別是在徑向橫截面平面上具有凹的輪 廓的形式。還可以使用一個(gè)磁體，或兩個(gè)或三個(gè)磁體，或甚至更多個(gè)磁體。還可以使用由磁性 材料制造的一個(gè)元件，或兩個(gè)或三個(gè)元件，或甚至更多個(gè)元件。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例還可以包括制造帶有通過(guò)組合磁體特定形狀的制造的凹部 的磁性組件，而不使用帶有凹部的磁體。
權(quán)利要求
1.一種用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子(10)，被設(shè)計(jì)為可繞軸線旋轉(zhuǎn)，并且定子可圍繞該轉(zhuǎn)子設(shè) 置，所述轉(zhuǎn)子包括兩個(gè)極輪(1加、12b)，每個(gè)極輪具有一系列極爪(14)，所述極爪沿軸向方向延伸，并且 在垂直于該軸線的平面上具有大致是梯形的橫截面，這些極爪從所述極輪(12a)的外徑向 端部沿另一極輪(12b)的方向延伸，所述極輪被設(shè)置以使極輪的每個(gè)爪(14)位于極間間隙 中，該極間間隙存在于另一極輪的兩個(gè)連續(xù)極爪之間；以及磁性組件GO)，分別設(shè)置在至少一個(gè)極間間隙中，并且每個(gè)磁性組件包括至少一個(gè)磁 體 Gl)，其特征在于，磁體具有沿軸向方向延伸的至少一個(gè)凹部。
2.根據(jù)前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，磁性組件(20、40、 60,70)包括突起(42)，該突起徑向地在所述極間間隙中向著轉(zhuǎn)子的外徑向端部延伸超過(guò) 所述溝槽，而不超過(guò)極爪(14)的外表面G7a、47b)的徑向位置。
3.根據(jù)前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，磁性組件具有圓周 寬度，該圓周寬度為轉(zhuǎn)子的爪的外徑向端部和定子的內(nèi)徑向端部之間的徑向距離的18至 22倍。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，磁體由稀土 材料制造。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，磁體由鐵氧 體材料制造。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，磁性組件還 包括由磁性材料制造的至少一個(gè)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，由磁性材料制造的元件 的材料是鋼。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，由磁性材料制造的至 少一個(gè)元件是具有微小徑向厚度的板。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，磁體具有第 一凹部，該第一凹部沿軸向方向延伸，并徑向地面向轉(zhuǎn)子內(nèi)部。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，磁體具有第 二凹部，該第二凹部沿軸向長(zhǎng)度延伸，并徑向地面向轉(zhuǎn)子外部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的一項(xiàng)所述的用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，在徑向橫 截面平面上，磁體具有字母“U”形的輪廓。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的一項(xiàng)所述的用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，磁體在徑 向橫截面平面上具有字母“0”形的輪廓。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，磁性組件 (73)包括由不同材料制造的兩個(gè)磁體(61、62、71、72)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，支承突起 (42)的第一磁體(62、72)由鐵氧體制造，并且第二磁體(61、71)由稀土制造。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，磁性組件包 括沿徑向方向疊置的多層磁體和多層交替的磁性材料的相繼結(jié)構(gòu)。
16.一種交流發(fā)電機(jī)，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子。
17.一種交流發(fā)電機(jī)起動(dòng)器，包括根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的帶有爪形磁極的轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子包括多個(gè)極間磁性組件。在徑向橫截面平面中，磁性組件部分的磁體的第一總表面小于第二表面，該第二表面由磁性組件(40)的向著極爪(44a)的表面的徑向高度(h)和極間間隙中極爪(44a、44b)之間的圓周距離的乘積限定。磁體設(shè)置有至少一個(gè)沿軸向方向延伸的凹部。
文檔編號(hào)H02K1/22GK102150343SQ200980130555
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者朱利恩·馬斯法勞德 申請(qǐng)人:法雷奧電機(jī)設(shè)備公司