用于電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)子，尤其是用于電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)機(jī)的工作原理如下，載流導(dǎo)線在存在磁場(chǎng)時(shí)將受力。當(dāng)載流導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)安放時(shí)，作用于載流導(dǎo)線的力是與磁場(chǎng)的磁通密度成比例的。一般，在電動(dòng)機(jī)中以轉(zhuǎn)矩形式產(chǎn)生作用于載流導(dǎo)線的力。
[0003]已知類型的電動(dòng)機(jī)的例子包括感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)和同步滑環(huán)電動(dòng)機(jī)，它們?nèi)绫绢I(lǐng)域技術(shù)人員所眾所周知地具有轉(zhuǎn)子和定子。
[0004]因?yàn)樽饔糜谳d流導(dǎo)線的力和進(jìn)而用于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是與磁場(chǎng)磁通密度成比例的，故對(duì)于轉(zhuǎn)矩對(duì)其是重要標(biāo)準(zhǔn)的同步永磁牽引電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，最好使用具有盡量高的磁通密度的磁體。
[0005]因此，與其它類型的磁體相比產(chǎn)生強(qiáng)許多的磁場(chǎng)的稀土磁體常用在同步永磁體電動(dòng)機(jī)中。但是，稀土磁體的成本可能相對(duì)高昂，這已經(jīng)導(dǎo)致有人提出電動(dòng)機(jī)解決方案來(lái)增強(qiáng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)中的稀土磁體的磁性能，由此允許對(duì)給定的磁通密度使用較小的稀土磁體。
[0006]已被用于具有內(nèi)轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)中的一項(xiàng)提案是V形磁體設(shè)計(jì)，其中利用兩個(gè)稀土磁體產(chǎn)生一電動(dòng)機(jī)極。用于這兩個(gè)磁體的“極”相對(duì)彼此在相反方向上傾斜，由此形成V形配置形式。但是，用于利用V形磁體配置形式的內(nèi)轉(zhuǎn)子的這種設(shè)計(jì)不適用于具有外轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)，通常，帶有外轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子所具有的徑向空間不足以利用一體式轉(zhuǎn)子鐵構(gòu)件來(lái)容納被用在內(nèi)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)中的成角度偏置的稀土磁體。而且，對(duì)于這些設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，磁通泄漏可能比較高。
[0007]人們希望改善這種情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供根據(jù)所附權(quán)利要求書的轉(zhuǎn)子和方法。
[0009]這樣做的優(yōu)點(diǎn)是允許V形磁體設(shè)計(jì)被加入具有外轉(zhuǎn)子構(gòu)型的電動(dòng)機(jī)中，該外轉(zhuǎn)子構(gòu)型具有縮小的徑向空間和進(jìn)而縮小的直徑。此外，在所有轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)磁體之間的磁通泄漏可得以最小化，由此改善了磁體利用。
【附圖說(shuō)明】
[0010]現(xiàn)在將參照附圖來(lái)舉例描述本發(fā)明，其中:
[0011]圖1示出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的馬達(dá)的分解視圖；
[0012]圖2是從另一個(gè)角度看的圖1的馬達(dá)的分解視圖；
[0013]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的轉(zhuǎn)子；
[0014]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的轉(zhuǎn)子；
[0015]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的轉(zhuǎn)子；
[0016]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的轉(zhuǎn)子。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1和圖2示出了帶有電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)組件，該電動(dòng)機(jī)具有根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子，其中該電動(dòng)機(jī)組件包括內(nèi)裝式電子器件并且被構(gòu)造用作被構(gòu)建成能容裝車輪的輪轂電機(jī)或輪內(nèi)電動(dòng)機(jī)。但本發(fā)明可被加入任何形式的電動(dòng)機(jī)中。該電動(dòng)機(jī)也可以發(fā)電機(jī)形式構(gòu)成。
[0018]圖2從相反側(cè)示出了與圖1相同的組件的分解視圖。
[0019]如圖1和圖2所示，為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例，輪內(nèi)電動(dòng)機(jī)包括定子252和轉(zhuǎn)子240。定子252優(yōu)選包括主定子機(jī)座253，其包含有散熱片、復(fù)線圈254和安裝在主定子機(jī)座253的后部?jī)?nèi)以驅(qū)動(dòng)該線圈的電子模塊255。線圈254在定子齒疊片上形成以形成線圈繞組。該定子齒可以作為主定子機(jī)座253的一部分來(lái)制造，或者作為可安裝至定子機(jī)座253的單獨(dú)元件來(lái)制造。定子罩256被安裝在主定子機(jī)座253的后部上，罩住電子模塊255而形成定子252，該定子隨后可被固定至車輛上并且在使用中相對(duì)于車輛不轉(zhuǎn)動(dòng)。但可采用其它形式定子，例如電子模塊255可以遠(yuǎn)離該定子就位。
[0020]為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例，電子模塊255包括兩個(gè)控制裝置400，其中每個(gè)控制裝置400一般包括逆變器和控制邏輯。
[0021]轉(zhuǎn)子240包括前部220，換句話說(shuō)徑向部分；還包括筒形部分221，換句話說(shuō)轉(zhuǎn)子磁軛。徑向部分220被布置成利用軸承部件可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝至定子，如下所述。該轉(zhuǎn)子的筒形部分221布置成在轉(zhuǎn)子被可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝至定子時(shí)在定子齒上軸向延伸，由此基本包圍定子252。該轉(zhuǎn)子包括呈V形配置形式布置在轉(zhuǎn)子磁軛221內(nèi)的多個(gè)永磁體242，其中形成V形的一對(duì)磁體對(duì)應(yīng)于一電動(dòng)機(jī)極。為了盡量增大磁通密度，形成V形的每對(duì)磁體優(yōu)選安裝在轉(zhuǎn)子磁軛221內(nèi)的軟鐵磁材料如鐵質(zhì)材料或電工鋼之間，如下所述。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所眾所周知地，軟鐵磁材料具有高導(dǎo)磁率，由此允許它支持在其內(nèi)部形成磁場(chǎng)。
[0022]軟鐵磁材料可以呈任何形式，例如鋼疊片或軟磁性復(fù)合材料。安裝在轉(zhuǎn)子磁體上且在轉(zhuǎn)子被安裝到定子上時(shí)靠近定子齒的軟鐵磁材料對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子磁軛221的內(nèi)表面，其中在轉(zhuǎn)子磁軛221的內(nèi)表面和定子齒端部之間的氣隙優(yōu)選保持最小程度。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所眾所周知，利用具有高導(dǎo)磁率的軟鐵磁材料，磁體至轉(zhuǎn)子磁軛221的內(nèi)表面的距離并不重要。
[0023]電動(dòng)機(jī)的每個(gè)極對(duì)應(yīng)于呈V形配置的兩個(gè)磁體30。形成一電動(dòng)機(jī)極的兩個(gè)磁體中的每一個(gè)是傾斜的，從而當(dāng)轉(zhuǎn)子被安裝到定子上時(shí)，從軸向橫剖視圖來(lái)看，它們基本不垂直于該磁體對(duì)位于其上的定子齒31的端面，此時(shí)每個(gè)磁體30沿相反方向取向，如圖3所示。因而，形成V形磁體配置形式的所述磁體對(duì)30中的一個(gè)磁體的極的表面朝向該定子/轉(zhuǎn)子中心取向，但基本不垂直于從轉(zhuǎn)子中心至磁體的線。相似地，對(duì)于第二磁體30的相同極的表面朝向該定子/轉(zhuǎn)子中心，但基本不垂直于從轉(zhuǎn)子中心到該磁體的線。但是，第一和第二磁體30相對(duì)于至轉(zhuǎn)子中心的線取向的角度在彼此相反的方向上，由此形成V形配置形式。
[0024]也如圖3所示，電動(dòng)機(jī)的每個(gè)相鄰極具有與下一極相反的極性，其中在圖3中心的電動(dòng)機(jī)極具有北極性，而兩個(gè)相鄰的電動(dòng)機(jī)極具有南極性。
[0025]雖然電動(dòng)機(jī)可以包括任何數(shù)量的極，但為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例之目的，針對(duì)具有16英寸直徑的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子優(yōu)選包括60個(gè)極，就是說(shuō)，60個(gè)V形磁體對(duì)。但是可以采用任何數(shù)量的磁體對(duì)。
[0026]如上所述，當(dāng)轉(zhuǎn)子被安裝至定子上時(shí)，轉(zhuǎn)子磁軛221的內(nèi)表面布置成緊鄰定子252上的線圈繞組，從而由所述線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與形成各自電動(dòng)機(jī)極的磁體對(duì)相互作用，所述磁體對(duì)圍繞轉(zhuǎn)子240的筒形部分221的內(nèi)側(cè)布置以造成轉(zhuǎn)子240轉(zhuǎn)動(dòng)。為了保證該轉(zhuǎn)子能繞定子轉(zhuǎn)動(dòng)而不受定子干擾，在疊片定子齒401的頂面和轉(zhuǎn)子磁軛221的內(nèi)表面之間存在氣隙。典型的氣隙將在1.0mm左右。因?yàn)橛来朋w242被用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩，故該永磁體一般被稱為驅(qū)動(dòng)磁體。
[0027]轉(zhuǎn)子240通過(guò)軸承部件223被安裝至定子252。軸承部件223可以是將在待安裝上該馬達(dá)組件的車輛中采用的標(biāo)準(zhǔn)軸承件。該軸承部件包括兩個(gè)部分，第一部分被固定至定子，第二部分被固定至轉(zhuǎn)子。該軸承部件被固定至定子252的壁的中心部253以及轉(zhuǎn)子240的殼壁220的中心部225。于是，轉(zhuǎn)子240轉(zhuǎn)動(dòng)安裝至車輛，該轉(zhuǎn)子將要通過(guò)在轉(zhuǎn)子240的中心部225的軸承部件223與車輛連用。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，輪輞和輪胎于是可利用常規(guī)輪螺栓被固定至轉(zhuǎn)子240的中心部225，以將輪輞固定至轉(zhuǎn)子的中心部并進(jìn)而牢固固定到軸承部件223的轉(zhuǎn)動(dòng)側(cè)。輪螺栓可以穿過(guò)轉(zhuǎn)子中心部225地被裝入軸承部件本身當(dāng)中。在轉(zhuǎn)子240和輪都被安裝到軸承部件223上的情況下，在所述轉(zhuǎn)子和輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度之間存在--對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0028]該支承的傾轉(zhuǎn)剛性優(yōu)選被選擇成大于基于特定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)定剛性。例如，通過(guò)具有其傾轉(zhuǎn)剛性高于5500Nm/度的支承，在對(duì)轉(zhuǎn)子施以側(cè)向力的高達(dá)Ig側(cè)向加速度的車輛轉(zhuǎn)彎操縱過(guò)程中，這將最小化著地面接觸的危險(xiǎn)。
[0029]轉(zhuǎn)子殼體也包括聚中環(huán)和磁體227，用于位置感測(cè)。
[0030]V形密封350設(shè)置在轉(zhuǎn)子的周向壁221和定子殼體230的外邊緣之間。
[0031]一般，為了在保持結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)減輕重量，轉(zhuǎn)子殼體和主定子機(jī)座253由鋁合金制造。
[0032]為了最大化磁體利用，最好盡量減小在轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)構(gòu)造內(nèi)的磁通泄漏(如磁通