專利名稱：電動(dòng)機(jī)的卷繞式轉(zhuǎn)子固定套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)的卷繞式轉(zhuǎn)子固定套，其中的轉(zhuǎn)子具有永久磁鐵。
具有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子包含一圓柱形鐵芯，其通常是由鐵制疊片組裝或塊狀結(jié)構(gòu)而成，圍繞該鐵心固定多個(gè)磁鐵，該磁鐵通常由一些弧形板構(gòu)成，以及還包含轉(zhuǎn)子固定套，其配置在所述磁鐵之外，以便使它們緊密接觸所述鐵芯，避免電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中在所述零件部分之間產(chǎn)生徑向和圓周方向的相對(duì)位移，當(dāng)磁鐵承受離心力，使它們趨于與轉(zhuǎn)子鐵芯分離時(shí)，還承受轉(zhuǎn)矩(剪力)，使所述磁鐵圍繞轉(zhuǎn)子鐵芯沿圓周方向位移，以及承受熱源產(chǎn)生的應(yīng)力。由于這些力，將磁鐵緊密保持在轉(zhuǎn)子上對(duì)于保證電動(dòng)機(jī)的效率是非常重要的。
除了將磁鐵緊密保持在轉(zhuǎn)子鐵芯的功能以外，該固定套還能避免正如上面討論的由于作用在磁鐵上的外力作用下導(dǎo)致磁鐵碎片的偏離和飛散。
按照一種已知的解決方案，轉(zhuǎn)子固定套為一圍繞磁鐵鐵芯組件的金屬管的結(jié)構(gòu)形式，然而，雖然能將磁鐵緊密保持在所述鐵芯上，由于使用的這種固定套是由薄的材料，通常為鐵、鋼、黃銅、銅、鋁等制成，帶來的問題是能夠感應(yīng)電流，導(dǎo)致形成電損耗，因而降低電動(dòng)機(jī)的效率。
用于降低這種感應(yīng)電流的影響的一種解決方案采用由簿的鋼片制成的薄固定套。然而，需要降低厚度，以使所述固定套不產(chǎn)生明顯的電損耗，從而使得在制造過程中難于對(duì)其操作處理，此外還降低了固定套的結(jié)構(gòu)性能。再者，由于與轉(zhuǎn)子連接安裝的設(shè)備的運(yùn)行工況所致，當(dāng)連續(xù)地長(zhǎng)時(shí)間地承受溫度和旋轉(zhuǎn)變化時(shí)，所述固定套可能產(chǎn)生不能消除的變形。
已知有另外一些固定套解決方案，例如利用諸如Kevlar(凱夫拉爾)纖維、玻璃纖維、碳纖維和粘接劑等材料，按照施加或不施加預(yù)應(yīng)力的方式卷繞磁鐵/轉(zhuǎn)子鐵芯組件形成所述固定套。
利用這些材料卷繞的固定套的優(yōu)點(diǎn)是能使所述固定套適合于在磁鐵制造過程中所形成的尺寸變化。然而，雖然這些解決方案解決了將磁鐵緊密保持在鐵芯上以及它們的尺寸變化的問題，但由在本技術(shù)領(lǐng)域公知的這些材料構(gòu)成的固定套在結(jié)構(gòu)上是易壞的，主要是與維持它們的端部部分的完整性有關(guān)。
根據(jù)一些公知的技術(shù)，通過將通常浸有樹脂的帶狀或成束纖維材料圍繞磁鐵/轉(zhuǎn)子固定套組件纏繞(或卷繞)得到用于電動(dòng)機(jī)的卷繞式轉(zhuǎn)子固定套，并且隨后在一定時(shí)間和溫度下對(duì)它們進(jìn)行熱處理，足以達(dá)到轉(zhuǎn)子固定套所需的剛性。這樣得到的固定套存在某些問題通常與在熱處理階段以及其后的轉(zhuǎn)子的整個(gè)使用壽命期間，開始所述卷繞時(shí)將待卷繞的成束纖維材料的起始端部夾緊和將所述材料的帶狀端部固定住有關(guān)。按照一種公知的解決方案，將固定住帶狀端部產(chǎn)生的問題降到最低是通過增加卷繞的帶狀復(fù)合材料的層數(shù)以及通過沿在遠(yuǎn)離所述組件的端部的該磁鐵/轉(zhuǎn)子鐵芯組件的一個(gè)部分開始和終止卷繞所述材料解決的。然而，雖然這種解決方案將與該構(gòu)成材料的端部的固住相關(guān)的問題以及與在磁鐵/轉(zhuǎn)子鐵芯組件的端部區(qū)域處斷開的問題降到最小，但這種固定套的厚度增加使氣隙增加，從而降低了電動(dòng)機(jī)的效率。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)子固定套，其由成束纖維卷繞而成，此外在所述固定套的制造階段以及在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)過程中使帶狀端部松散的問題降到最小以外，還能使固定套的厚度降到最低，從而降低了電動(dòng)機(jī)的氣隙，增加了轉(zhuǎn)子可靠性。
一個(gè)更具體的目的是提供一種具有上述特性的固定套，其由單層的材料圍繞磁鐵/轉(zhuǎn)子鐵芯組件卷繞而成。
利用這樣一種電動(dòng)機(jī)的卷繞式轉(zhuǎn)子固定套實(shí)現(xiàn)這些以及其它目的，所述轉(zhuǎn)子包含一轉(zhuǎn)子鐵芯；圍繞所述鐵芯安裝的磁鐵；以及一固定套，其由一束纖維卷繞在各磁鐵的圓柱形的外表面上，所述固定套具有至少一個(gè)坐落在環(huán)形支承部分上的周邊端部部分，該端部部分相對(duì)于磁鐵的外圓周表面沿徑向反繞過來，并且坐落在磁鐵的相鄰端表面上，至少部分地覆蓋由所述磁鐵端面的外側(cè)向內(nèi)側(cè)的徑向延伸部分上。
下面參照各附圖介紹本發(fā)明，其中

圖1以一橫斷面示意表示一電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯/磁鐵/轉(zhuǎn)子固定套的組件；圖2以一縱斷面部分示意地表示由一根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式得到的固定套圍繞的磁鐵/轉(zhuǎn)子鐵芯組件；圖3以一縱斷面部分示意地表示由一根據(jù)本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)形式得到的固定套圍繞的磁鐵/轉(zhuǎn)子鐵芯組件；圖4以一縱斷面部分地示意表示由一根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)變化的固定套圍繞的磁鐵/轉(zhuǎn)子鐵芯組件；圖5以一縱斷面部分地示意表示由一根據(jù)另一種結(jié)構(gòu)變化的固定套圍繞的磁鐵/轉(zhuǎn)子鐵芯組件；本發(fā)明涉及這種類型的用于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子固定套10，該轉(zhuǎn)子具有一至少圍繞轉(zhuǎn)子軸的一部分固定的轉(zhuǎn)子鐵芯20，圍繞該鐵芯安裝有通常由弧形磁性板構(gòu)成的一些磁鐵30，它們貼靠轉(zhuǎn)子鐵芯20的外圓柱表面21支承，最好兩個(gè)與所述表面相接觸且沿圓周方向彼此隔開的縱向延伸部分對(duì)準(zhǔn)，由于轉(zhuǎn)子固定套10的作用使所述各磁鐵30貼靠保持在轉(zhuǎn)子鐵芯20上。
根據(jù)本發(fā)明，通過連續(xù)地螺旋卷繞例如為復(fù)合材料(例如為凱夫拉爾纖維，碳纖維或玻璃纖維)的成束纖維構(gòu)成該轉(zhuǎn)子固定套10，這些纖維利用圍繞各磁鐵30的外圓周表面31的樹脂而集聚，從而使得在其熱處理階段能強(qiáng)化所述固定套。應(yīng)當(dāng)理解，利用一種復(fù)合材料(在制造過程中或卷繞過程中預(yù)先浸漬的纖維)，或者利用一種干性材料，利用后來浸清樹脂的成束纖維，可以實(shí)現(xiàn)利用成束纖維的卷繞。
本發(fā)明還使得轉(zhuǎn)子固定套10能夠利用由最少層數(shù)的圍繞磁鐵30的復(fù)合材料成束纖維構(gòu)成側(cè)壁形成，所述側(cè)壁最好由單層的成束纖維復(fù)合材料按照這樣一種方式構(gòu)成，即由所述層產(chǎn)生的氣隙對(duì)電動(dòng)機(jī)的效率的影響很小。
為了使本發(fā)明的轉(zhuǎn)子固定套10的側(cè)向厚度最小而又不會(huì)有使其端部松散或變?nèi)醯奈ｋU(xiǎn)，復(fù)合材料成束纖維的每個(gè)所述端部都要在轉(zhuǎn)子固定套10的各自周邊的端部部分11中縛住。雖然，這種使復(fù)合材料的成束纖維的兩端在固定套的周邊部分處縛住的結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的，但其中所述端部之一將其沿著該固定定套側(cè)壁縛住的其它解決方案也是可能的，當(dāng)所述側(cè)壁是通過卷繞一層以上的將其構(gòu)成的復(fù)合材料，直到達(dá)到一確定的厚度極限構(gòu)成所述側(cè)壁時(shí)，據(jù)此限定了電動(dòng)機(jī)效率的明顯變化。
在圍繞磁鐵30卷繞成束纖維時(shí)，通過將所述成束纖維安置在相對(duì)于所述磁鐵30的外圓周部分31沿徑向反繞過來，形成的環(huán)形支承表面上，該表面最好覆蓋從磁鐵30的一相鄰端面32的從外側(cè)到內(nèi)側(cè)整個(gè)徑向延伸部分，形成每一個(gè)周邊端部部分11。就其結(jié)構(gòu)而言，固定套10的周邊端部部分11可以僅局部覆蓋所述磁鐵30中的相鄰端部表面32從外側(cè)到內(nèi)側(cè)的徑向延伸部分。
每一周邊端部部分11具有的外形輪廓在一側(cè)是由磁鐵30的相鄰端面32確定的，在另一側(cè)是由一按優(yōu)選結(jié)構(gòu)由精加工的端蓋形成的模制元件40確定的。
根據(jù)本發(fā)明，一環(huán)形支承表面沿軸向和選擇性地由包圍轉(zhuǎn)子鐵芯的相鄰端部表面22的一個(gè)平面的其中一側(cè)伸出，所述表面當(dāng)其伸向磁鐵/轉(zhuǎn)子鐵芯組件時(shí)由磁鐵30的端面32構(gòu)成，當(dāng)其本身軸向伸出與轉(zhuǎn)子鐵芯20隔開時(shí)，由模制元件40的相鄰周邊邊緣部分41構(gòu)成。雖然未加說明，該環(huán)形支承表面可以同時(shí)沿軸向朝所述板的兩側(cè)伸出。
按照?qǐng)D2中所示的結(jié)構(gòu)形式，該環(huán)形支承表面與模制元件40的周邊邊緣部分41相吻合，該部分最好本身是傾斜的與轉(zhuǎn)子鐵芯20沿軸向隔開。
按圖3中所示結(jié)構(gòu)，該環(huán)形支承表面與磁鐵30的相鄰端面32相吻合，該表面最好是整體斜切的，不過可以是僅局部斜切的。
按照?qǐng)D4中所示的結(jié)構(gòu)形式，該模制元件40具有在一平面內(nèi)限定的周邊邊緣部分，該部分與所述元件的中心部分是不同的，例如，處在一相對(duì)于該鄰近轉(zhuǎn)子鐵芯20的對(duì)應(yīng)端部的所述中心部分平面之上方形成的平面內(nèi)，以便形成一具有矩形斷面的環(huán)形支承表面。在圖5中所示的變化結(jié)構(gòu)中，利用一模制元件40得到與該環(huán)形支承表面的相似外形輪廓，該外形是平直的，不過在該處磁鐵30具有一縱向延伸部分，其處于轉(zhuǎn)子鐵芯20的對(duì)應(yīng)部分的下方，因此與磁鐵30中的至少其中一個(gè)端面相鄰得到該環(huán)形支承表面。
按照未予表示的另一種結(jié)構(gòu)形式，該磁鐵30的相鄰端面具有矩形或曲面形外形輪廓，其可能與所示的模制元件40的周邊邊緣部分41的外形輪廓相似。
按照一種可考慮的結(jié)構(gòu)，當(dāng)模制元件40采取精加工端蓋的結(jié)構(gòu)方式時(shí)，該端蓋由轉(zhuǎn)子固定套的相鄰周邊端部部分11支承，在其制造過程的熱處理階段的期間由所述部分夾持，當(dāng)所述精加工端蓋鄰近磁鐵30/轉(zhuǎn)子鐵芯固定套20組件的對(duì)應(yīng)端部安置時(shí)，應(yīng)在卷繞構(gòu)成固定套的帶狀復(fù)合材料之前。按照這種結(jié)構(gòu)，每個(gè)精加工端蓋接觸轉(zhuǎn)子鐵芯20的相鄰端部，利用適當(dāng)?shù)墓潭ㄔ?2，如鉚釘或螺栓固定到鐵芯20上，這種固定器件僅相對(duì)于轉(zhuǎn)子鐵芯20的端蓋或者該固定器件本身負(fù)責(zé)維持鐵芯整體性才能實(shí)現(xiàn)。
該精加工端蓋能使轉(zhuǎn)子固定套10在組裝過程中和組裝之后，運(yùn)輸、存儲(chǔ)等狀態(tài)下保持穩(wěn)定性，這是由于沖擊和其本身的重力作用都作用于端蓋而未作用于固定套，此外，由于它薄，對(duì)于沖擊易碎，這是由于纖維是很硬的并且通常是可能斷裂的。
按照本發(fā)明的其中一種解決方案，限定了每個(gè)端部精加工端蓋40，以便在制造所述固定套的過程中夾緊作為固定套的構(gòu)成材料的成束纖維的相鄰端部，避免所述端部松散。
按照另一種結(jié)構(gòu)方式，在轉(zhuǎn)子固定套10已經(jīng)利用復(fù)合材料成束纖維卷繞和熱處理之后，該精加工端蓋固定到轉(zhuǎn)子固定套10。
雖然，按照所述結(jié)構(gòu)，該周邊端部部分的厚度由轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓周表面沿徑向增加，在所提出的構(gòu)思范圍內(nèi)的其它結(jié)構(gòu)形式也是可能的，例如周邊端部部分11可具有恒定的厚度。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)的卷繞式轉(zhuǎn)子固定套，所述轉(zhuǎn)子包含轉(zhuǎn)子鐵芯(20)；圍繞所述鐵芯安裝的磁鐵(30)；以及一固定套(10)，其由成束纖維構(gòu)成圍繞磁鐵(30)的外圓周表面(31)卷繞，其特征在于，其至少具有一個(gè)坐落在一環(huán)形支承表面(32，41)上的周邊端部部分(11)，該部分相對(duì)于磁鐵(30)的外圓周表面(31)徑向上反繞過來，以及坐落在磁鐵(30)的相鄰端面(32)上，至少局部地覆蓋由所述磁鐵端面的從外側(cè)向內(nèi)側(cè)沿徑向的延伸部分。
2.如權(quán)利要求1所述的卷繞式轉(zhuǎn)子固定套，其特征在于，該環(huán)形支承表面(32，41)沿軸向朝包含轉(zhuǎn)子鐵芯(20)的相鄰端部表面(21)的一個(gè)平面的至少其中一側(cè)伸出。
3.如權(quán)利要求2所述的卷繞式轉(zhuǎn)子固定套，其特征在于，該環(huán)形支承表面(32，41)由磁鐵(30)的相鄰端面(32)限定的至少一個(gè)部分以及一端部模制元件(40)的鄰近周邊邊緣部分(41)構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的卷繞式轉(zhuǎn)子固定套，其特征在于，磁鐵(30)的所述端面(32)至少部分地是斜切的。
5.如權(quán)利要求3所述的卷繞式轉(zhuǎn)子固定套，其特征在于，該對(duì)應(yīng)的端部模制元件(40)的所述周邊邊緣部分(41)是傾斜的，本身與轉(zhuǎn)子鐵芯在軸向上是隔開的。
6.如權(quán)利要求3所述的卷繞式轉(zhuǎn)子固定套，其特征在于，該模制元件(40)是利用一精加工端蓋構(gòu)成的。由相鄰的固定套的周邊端部部分所支承。
7.如權(quán)利要求6所述的卷繞式轉(zhuǎn)子固定套，其特征在于，該精加工端蓋具有一用于在將固定套圍繞磁鐵(30)卷繞過程中夾持該帶的相鄰端部的槽。
8.如權(quán)利要求3所述的卷繞式轉(zhuǎn)子固定套，其特征在于，該環(huán)形支承表面具有矩形斷面。
全文摘要
一種電動(dòng)機(jī)的卷繞式轉(zhuǎn)子固定套,所述轉(zhuǎn)子包含:轉(zhuǎn)子鐵芯(20);圍繞所述鐵芯安裝的一些磁鐵(30),以及一固定套(10),其由成束纖維圍繞磁鐵(30)的外圓柱表面卷繞構(gòu)成,所述固定套具有至少一個(gè)坐落在環(huán)形支承表面(32,41)上的周邊端部部分(11),該部分相對(duì)于磁鐵(30)的外圓周表面(31)沿徑向反繞過來并坐落在磁鐵(30)的鄰近端面(32)上,該部分至少部分地覆蓋由所述磁鐵端面的外側(cè)向內(nèi)側(cè)的徑向延伸部分。
文檔編號(hào)H02K1/27GK1229534SQ9719465
公開日1999年9月22日 申請(qǐng)日期1997年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月15日
發(fā)明者馬科斯·羅梅烏·默比烏斯 申請(qǐng)人:巴西船用壓縮機(jī)有限公司