電動馬達(dá)用磁通屏蔽件的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]電動馬達(dá)用在多種不同的場景中。一般而言，電動馬達(dá)由轉(zhuǎn)子和殼體內(nèi)的定子構(gòu)成。轉(zhuǎn)子和定子兩者可以包括銅或另一導(dǎo)電材料。例如，定子可以具有銅端匝，并且轉(zhuǎn)子可具有銅端環(huán)。當(dāng)馬達(dá)操作時，這些銅部件兩者產(chǎn)生勵磁。來自銅部分的一定量的磁通遭受泄漏，意味著磁通線在馬達(dá)的活性部分內(nèi)不閉合。在馬達(dá)的非活性部分中閉合的通量線對馬達(dá)的扭矩沒有貢獻(xiàn)。特別地，當(dāng)馬達(dá)以高速(即高頻)操作時，泄漏可能減少馬達(dá)的功率。從電磁學(xué)的角度，通量泄漏不一定被認(rèn)為是損失，但是這使得馬達(dá)在作用上更小，這是不期望的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]在第一方面中，電動馬達(dá)包括:定子;軸;安裝在軸上的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子具有與軸同心的端環(huán);和在端環(huán)內(nèi)側(cè)圍繞軸的磁通屏蔽件。
[0003]實施可以包括任何或全部的以下特征。磁通屏蔽件包括在端環(huán)內(nèi)側(cè)包圍軸的筒。磁通屏蔽件與用于電動馬達(dá)的殼體是一體的。殼體包括保持用于軸的軸承插入件的端部構(gòu)件，并且其中磁通屏蔽件從端部構(gòu)件延伸。磁通屏蔽件和殼體的至少一部分形成方環(huán)形包圍件，并且其中端環(huán)和定子的端匝被收納在方環(huán)形包圍件中。磁通屏蔽件包括從下面的組中選取的至少一種材料，該組包括鋁、鎂和無源銅。轉(zhuǎn)子包括疊層堆，并且其中端環(huán)在軸的軸向方向上與堆間隔開，并且其中磁通屏蔽件朝向堆延伸經(jīng)過端環(huán)。電動馬達(dá)還包括用于電動馬達(dá)的殼體和在定子芯和定子的端匝之間的定子固定磁通屏蔽件。定子固定磁通屏蔽件為環(huán)狀。磁通屏蔽件包括轉(zhuǎn)子磁通屏蔽件，并且其中轉(zhuǎn)子磁通屏蔽件由與定子固定磁通屏蔽件相同的材料制作。電動馬達(dá)還包括在轉(zhuǎn)子的相反端的另一端環(huán)和在另一端環(huán)內(nèi)側(cè)圍繞軸的另一磁通屏蔽件。磁通屏蔽件包括固定磁通屏蔽件。固定磁通屏蔽件包括筒狀部分。固定磁通屏蔽件包括從筒狀部分延伸的盤狀部分。磁通屏蔽件包括旋轉(zhuǎn)磁通屏蔽件。旋轉(zhuǎn)磁通屏蔽件從在轉(zhuǎn)子的芯上的間隔件延伸，間隔件用于將端環(huán)與轉(zhuǎn)子芯間隔開。旋轉(zhuǎn)磁通屏蔽件和間隔件在截面中形成L型輪廓。
【附圖說明】
[0004]圖1示出電動馬達(dá)的示例截面。
[0005]圖2-圖6示出磁通屏蔽件的示例。
[0006]圖7示出作為轉(zhuǎn)子頻率的函數(shù)的轉(zhuǎn)子端環(huán)泄漏的示例圖。
【具體實施方式】
[0007]本文件描述電動馬達(dá)用固定磁通屏蔽件的示例。在一些實施中，磁通屏蔽件被放置在轉(zhuǎn)子端環(huán)和馬達(dá)的軸之間。備選地或附加地，磁通屏蔽件可以被定位在定子芯和其端匝之間。磁通屏蔽件減少了磁通從馬達(dá)的泄漏，使得更多的磁通線在馬達(dá)活性部分的內(nèi)部而不是在外部閉合。一般而言，馬達(dá)的磁場在磁通屏蔽件中感應(yīng)渦流，這有助于減小磁通屏蔽件內(nèi)的磁通線的量。磁通泄漏的減小可以允許在馬達(dá)活性部分中的更多有用的通量。這進(jìn)而有助于馬達(dá)產(chǎn)生更多扭矩，特別是當(dāng)在磁場弱化區(qū)域中操作時(以高速/恒定電壓)。
[0008]圖1示出電動馬達(dá)100的示例截面。這里，截面是沿著馬達(dá)軸101的軸線取得的，馬達(dá)軸可以連接至變速箱或另一被驅(qū)動部件，為清楚起見未示出。馬達(dá)被收納在殼體102內(nèi)，殼體可由鋁或非導(dǎo)電的另一磁容許材料制成。保持在殼體內(nèi)的是定子104和轉(zhuǎn)子106。這里，定子包括部分104A、芯部104B和端匝104C。轉(zhuǎn)子這里包括部分106A、芯部106B、端環(huán)106C和收納環(huán)106D。芯部104B和106B由諸如鋼之類的高度磁容許材料制成。部分104A和106A可以由稀疏鐵制成，諸如通過將銅棒放置在形成在鐵齒之間的槽中。例如，轉(zhuǎn)子106可通過形成鋼疊層堆來制作。
[0009]定子端匝104C和轉(zhuǎn)子端環(huán)106C可由例如銅或另一導(dǎo)電材料制成。在一些實施中，收納環(huán)106D是由硬化材料制成，可以用于防止或減小轉(zhuǎn)子端環(huán)106C的可能歸因于旋轉(zhuǎn)期間的離心力而發(fā)生的變形。
[0010]轉(zhuǎn)子104被安裝在軸上，軸由在該示例中由殼體102的部分所保持的軸承插入件108懸置。
[0011]在該示例中，殼體102的保持軸承插入件108的部分還提供定位在轉(zhuǎn)子端環(huán)106C和軸101的對應(yīng)的區(qū)段之間的屏蔽件110。在該軸對稱表示中，磁通屏蔽件110可以被視為杯或筒，因為其圍繞軸旋轉(zhuǎn)延伸。在一些實施中，磁通屏蔽件可以從軸承插入件基本上一直延伸到轉(zhuǎn)子的外表面。在具有位于轉(zhuǎn)子的兩端的轉(zhuǎn)子端環(huán)的實施中，端環(huán)中的每個端環(huán)均可以具有磁通屏蔽件。
[0012]磁通屏蔽件可由磁容許但是不導(dǎo)電的材料制造。例如，一個或多個磁通屏蔽件可由鋁、鎂和/或無源銅制作。
[0013]圖2-圖6示出導(dǎo)電磁通屏蔽件的示例。每個示例分別示出殼體102和由殼體構(gòu)件200所保持的軸承插入件108的部分、以及定子和轉(zhuǎn)子的部分。在圖2中，磁通屏蔽件202從構(gòu)件200軸向地朝向轉(zhuǎn)子芯部106B延伸。在這樣做時，磁通屏蔽件緊密地經(jīng)過轉(zhuǎn)子端環(huán)106C。在該示例中，磁通屏蔽件靠近轉(zhuǎn)子芯結(jié)束;也就是，靠近構(gòu)成轉(zhuǎn)子的疊層的最外疊層。這里，磁通屏蔽件202在其面對端環(huán)處比附接軸承插入件處稍微較薄。在其它實施中，磁通屏蔽件可以是大體恒定厚度，或者可以在其靠近端環(huán)處比在其它區(qū)域處更厚。
[0014]這里，在磁通屏蔽件202更靠近轉(zhuǎn)子端環(huán)106C的區(qū)域中，磁通屏蔽件相對于其它區(qū)域徑向偏置。換言之，磁通屏蔽件的靠近端環(huán)的部分是比磁通屏蔽件的軸向地更遠(yuǎn)離端環(huán)并且更靠近軸承插入件的部分直徑更大的筒。在其它實施中，可以使用沒有偏置或者在相反方向上有偏置;例如，磁通屏蔽件可以在靠近轉(zhuǎn)子端環(huán)處為較窄筒，并且在其它地方具有較大直徑。
[0015]在操作時，在轉(zhuǎn)子端環(huán)和定子端匝中產(chǎn)生的電流密度將在磁通屏蔽件202的表面中感應(yīng)渦流。結(jié)果，磁通線反而被更多地指向進(jìn)入馬達(dá)的活性部分(比起如果不是這樣的話)。例如，殼體102、構(gòu)件200和磁通屏蔽件202可以說是形成收納轉(zhuǎn)子端環(huán)和定子端匝的包圍件204。該包圍件增大了磁通線在馬達(dá)的活性部分內(nèi)閉合的趨勢，并且由此有助于增大來自特別是以高轉(zhuǎn)速的馬達(dá)的可用扭矩。
[0016]在一些實施中，磁通屏蔽件202和/或構(gòu)件200可以緊密地裝配至定子端匝或端子端環(huán)或兩者。例如，包圍件204可以被設(shè)計成使得磁通屏蔽件202靠近端環(huán)的基部開始(即如所示出的)，并且然后無接觸地緊密地跟隨端環(huán)的外表面，直到其與端匝交匯為止。從該點，磁通屏蔽件可以緊密地跟隨定子端匝的外表面，直到其與馬達(dá)殼體交匯為止。由于端匝和磁通屏蔽件是固定的，磁通屏蔽件可以相對于端匝比其相對于轉(zhuǎn)子端環(huán)更靠近地定位(例如直接接觸)，因為它們之間的相對運動。
[0017]在圖3中，提供定子磁通屏蔽件300。除了增加定子磁通屏蔽件之外，當(dāng)前示例等同于圖2中的示例。定子磁通屏蔽件定位在定子芯和定子端匝之間，并且例如可具有