具有帶傾斜永久磁鐵的轉(zhuǎn)子的電機(jī)的制作方法
【專利說明】具有帶傾斜永久磁鐵的轉(zhuǎn)子的電機(jī)
[0001]背景
1.
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的方面一般涉及電機(jī)，且更具體地涉及具有帶傾斜永久磁鐵的轉(zhuǎn)子的電機(jī)。
[0003]2.背景信息
[0004]已知提供具有帶多個(gè)永久磁鐵的轉(zhuǎn)子的電機(jī)。永久磁鐵通常以數(shù)種已知構(gòu)造中的一種定位在轉(zhuǎn)子上。這些已知構(gòu)造可導(dǎo)致轉(zhuǎn)子具有比期望值大的直徑。本發(fā)明的方面涉及這個(gè)問題和其它問題。
[0005]發(fā)明方面的概述
[0006]根據(jù)本發(fā)明的方面，提供包括轉(zhuǎn)子和環(huán)形第一定子的電機(jī)。轉(zhuǎn)子包括環(huán)形轉(zhuǎn)子主體和相對于轉(zhuǎn)子主體固定定位的多個(gè)永久磁鐵。第一定子包括多個(gè)圓周間隔的定子極。轉(zhuǎn)子和第一定子相對于電機(jī)的軸向中心線同心且軸向?qū)?zhǔn)。多個(gè)永久磁鐵的每個(gè)形成磁偶極子。每個(gè)磁偶極子沿著穿透各自永久磁鐵的偶極軸延伸。每個(gè)偶極軸在第一平面中延伸。電機(jī)的中心線在至少大體上垂直于第一平面的第二平面中延伸。多個(gè)永久磁鐵的每個(gè)被定位，使得在各自偶極軸與在各自永久磁鐵與電機(jī)的中心線之間延伸的徑向軸之間界定介于15°與75。之間的磁鐵角度。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供用于電機(jī)中的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子包括環(huán)形轉(zhuǎn)子主體和相對于轉(zhuǎn)子主體固定定位的多個(gè)永久磁鐵。轉(zhuǎn)子主體相對于電機(jī)的軸向延伸中心線同心。轉(zhuǎn)子主體包括多個(gè)軸向定位轉(zhuǎn)子環(huán)，每個(gè)包括多個(gè)弓形轉(zhuǎn)子主體塊，該多個(gè)弓形轉(zhuǎn)子主體塊端對端定位以形成各自的轉(zhuǎn)子環(huán)。多個(gè)永久磁鐵的每個(gè)形成磁偶極子。每個(gè)磁偶極子沿著穿透各自永久磁鐵的偶極軸延伸。每個(gè)偶極軸在第一平面中延伸。電機(jī)的中心線在至少大體上垂直于第一平面的第二平面中延伸。多個(gè)永久磁鐵的每個(gè)被定位，使得在各自偶極軸與在各自永久磁鐵與電機(jī)的中心線之間延伸的徑向軸之間界定介于15°與75°之間的磁鐵角度。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供用于電機(jī)中的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子包括環(huán)形轉(zhuǎn)子主體和相對于轉(zhuǎn)子主體固定定位的多個(gè)永久磁鐵。轉(zhuǎn)子主體相對于電機(jī)的軸向延伸中心線同心。轉(zhuǎn)子主體包括多個(gè)弓形轉(zhuǎn)子主體塊，該多個(gè)弓形轉(zhuǎn)子主體塊端對端定位以形成轉(zhuǎn)子主體。弓形轉(zhuǎn)子主體塊的每個(gè)包括多個(gè)軸向定位面板，該多個(gè)軸向定位面板被軸向壓縮以形成各自的轉(zhuǎn)子主體塊。多個(gè)永久磁鐵的每個(gè)形成磁偶極子。每個(gè)磁偶極子沿著穿透各自永久磁鐵的偶極軸延伸。每個(gè)偶極軸在第一平面中延伸。電機(jī)的中心線在至少大體上垂直于第一平面的第二平面中延伸。多個(gè)永久磁鐵的每個(gè)被定位，使得在各自偶極軸與在各自永久磁鐵與電機(jī)的中心線之間延伸的徑向軸之間界定介于15°與75°之間的磁鐵角度。
[0009]根據(jù)下文提供的附圖和詳述，本發(fā)明的這些和其它方面將顯而易見。
[0010]附圖簡述
[0011]圖1示出電機(jī)實(shí)施方案的部分透視圖。
[0012]圖2示出圖1的電機(jī)的部分透視圖。
[0013]圖3示出圖1的電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子的部分橫截面圖。
[0014]圖4不出圖1的轉(zhuǎn)子的部分橫截面圖。
[0015]圖5示出圖1的轉(zhuǎn)子的兩(2)個(gè)轉(zhuǎn)子主體塊的部分橫截面圖。
[0016]圖6示出圖1的電機(jī)的轉(zhuǎn)子中所包括的轉(zhuǎn)子主體塊的剖視圖。
[0017]圖7示出圖1的電機(jī)的轉(zhuǎn)子中所包括的兩⑵個(gè)轉(zhuǎn)子主體塊的剖視圖。
[0018]圖8示出從工件上切割下來的面板，其用于形成轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子主體塊。
[0019]圖9示出替代轉(zhuǎn)子的部分橫截面圖。
[0020]詳述
[0021]參考圖1和圖2，本公開描述包括轉(zhuǎn)子12和一個(gè)或多個(gè)定子14、16的電機(jī)10的實(shí)施方案。電機(jī)10可作為電動(dòng)機(jī)或作為發(fā)電機(jī)操作。轉(zhuǎn)子12和定子14、16相對于電機(jī)10的軸向中心線18同心且軸向?qū)?zhǔn)。轉(zhuǎn)子12附接至轉(zhuǎn)子支架20，且轉(zhuǎn)子支架20附接至軸22，該軸22沿著電機(jī)10的中心線18延伸。轉(zhuǎn)子12相對于定子14、16旋轉(zhuǎn)，定子14、16固定定位至電機(jī)10的外殼(未示出)。本文參考附圖中示出的實(shí)施方案來描述本發(fā)明的方面；但是本發(fā)明的方面不限于附圖中示出的實(shí)施方案。在圖1至圖7中示出示的實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子12同心定位在內(nèi)定子14與外定子16之間(見圖1至圖3);轉(zhuǎn)子12軸向定位在環(huán)形、非導(dǎo)電端環(huán)24(見圖2)與環(huán)形、非導(dǎo)電分隔器26(見圖1和圖2)之間；分隔器26軸向定位在轉(zhuǎn)子12與轉(zhuǎn)子支架20之間；且使用銷25將轉(zhuǎn)子12、端環(huán)24和分隔器26附接至轉(zhuǎn)子支架20(見圖2、圖6和圖7)，如將在下文進(jìn)一步描述。
[0022]轉(zhuǎn)子12包括環(huán)形轉(zhuǎn)子主體28 (見圖2至圖7)和相對于轉(zhuǎn)子主體28固定定位的多個(gè)永久磁鐵30、32、34、36(見圖3和圖4)。在圖1至圖7中示出的實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子主體28包括多個(gè)圓周間隔、軸向延伸槽42 (見圖3、圖6和圖7)，永久磁鐵30、32、34、36被安置在槽42內(nèi)以便相對于轉(zhuǎn)子主體28固定定位它們。永久磁鐵30、32、34、36各自產(chǎn)生個(gè)別磁場，且共同產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場。轉(zhuǎn)子磁場的至少一部分在徑向方向上從轉(zhuǎn)子12延伸以與定子
14、16相互作用。轉(zhuǎn)子磁場在電機(jī)10操作期間相對于定子14、16旋轉(zhuǎn)。下文詳細(xì)描述轉(zhuǎn)子主體28和永久磁鐵30、32、34、36。
[0023]電機(jī)10的性能可至少部分依據(jù)轉(zhuǎn)子磁場的一個(gè)或多個(gè)特征；例如轉(zhuǎn)子磁場的強(qiáng)度、轉(zhuǎn)子磁場的對稱性等。因此，可設(shè)計(jì)電機(jī)10使得轉(zhuǎn)子12達(dá)成期望轉(zhuǎn)子磁場。本公開描述可被選擇來達(dá)成期望轉(zhuǎn)子磁場的轉(zhuǎn)子主體28的數(shù)個(gè)特征。轉(zhuǎn)子主體28可影響轉(zhuǎn)子磁場，因?yàn)樗筛淖冇捎谰么盆F30、32、34、36在它們(個(gè)別磁場)穿過轉(zhuǎn)子主體28時(shí)產(chǎn)生的個(gè)別磁場；例如，當(dāng)個(gè)別磁場穿過轉(zhuǎn)子主體28時(shí)，轉(zhuǎn)子主體28可誘發(fā)渦電流，由此導(dǎo)致個(gè)別磁場損失強(qiáng)度和/或轉(zhuǎn)子主體28可在個(gè)別磁場穿過轉(zhuǎn)子主體28時(shí)改變它們的方向。本公開也描述如何選擇永久磁鐵30、32、34、36的特性和/或永久磁鐵30、32、34、36在轉(zhuǎn)子12上的定位來達(dá)成期望轉(zhuǎn)子磁場。
[0024]電機(jī)10的性能也可至少部分依據(jù)電機(jī)10的結(jié)構(gòu)完整性；例如，轉(zhuǎn)子12在不導(dǎo)致電機(jī)10振動(dòng)的情況下相對于定子14、16旋轉(zhuǎn)的能力。因此，電機(jī)10可在考慮結(jié)構(gòu)完整性的情況下被設(shè)計(jì)。本公開描述可在其中轉(zhuǎn)子主體28被分段為多個(gè)塊的實(shí)施方案中協(xié)助改進(jìn)轉(zhuǎn)子主體28的結(jié)構(gòu)完整性的特征。如下文將描述，轉(zhuǎn)子主體28可分段為多個(gè)塊，例如，使得轉(zhuǎn)子12達(dá)成期望轉(zhuǎn)子磁場。
[0025]電機(jī)10的性能也可至少部分依據(jù)轉(zhuǎn)子磁場與定子14、16的相互作用；例如，轉(zhuǎn)子磁場穿過定子14、16的通量。因此，可設(shè)計(jì)電機(jī)10來達(dá)成轉(zhuǎn)子磁場與定子14、16的期望相互作用。本公開描述如何選擇定子14、16的結(jié)構(gòu)和/或定子14、16的定位來達(dá)成轉(zhuǎn)子磁場與定子14、16之間的期望相互作用。
[0026]轉(zhuǎn)子主體28可為單一結(jié)構(gòu)或它可分段為；例如圓周分段、軸向分段等。在圖1至圖7的實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子主體28圓周分段和軸向分段；轉(zhuǎn)子主體28包括四(4)個(gè)軸向定位轉(zhuǎn)子環(huán)33、35、37、39(見圖2和圖7)，每個(gè)包括多個(gè)弓形轉(zhuǎn)子主體塊40 (見圖2至圖7)，該多個(gè)弓形轉(zhuǎn)子主體塊端對端定位來形成各自轉(zhuǎn)子環(huán)33、35、37、39。在一些實(shí)施方案(包括圖5中示出的實(shí)施方案)中，轉(zhuǎn)子主體塊40可成形使得相鄰轉(zhuǎn)子主體塊40在它們端對端定位時(shí)彼此匹配且圓周重疊，以形成轉(zhuǎn)子主體28的各自轉(zhuǎn)子環(huán)33、35、37、39。圖5示出如何將兩(2)個(gè)相鄰主體塊40結(jié)合在一起以彼此匹配且在圓周上重疊。相鄰轉(zhuǎn)子主體塊40的圓周重疊可協(xié)助改進(jìn)電機(jī)10的結(jié)構(gòu)完整性；例如，可改進(jìn)轉(zhuǎn)子主體28的硬度，其接著可減小或消除可能在電機(jī)10的操作期間另外發(fā)生的振動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子主體塊40可成形，使得相鄰轉(zhuǎn)子主體塊40共同形成軸向延伸孔隙，銷25可穿過該孔隙插入。在圖5至圖7中示出的實(shí)施方案中，例如，每個(gè)轉(zhuǎn)子主體塊40在第一端面27與第二端面29之間圓周延伸，且轉(zhuǎn)子主體塊40的端面27、29各自包括凹口 31。圖5示出當(dāng)相鄰主體塊40被結(jié)合至一起以彼此匹配并且圓周重疊時(shí)，轉(zhuǎn)子主體塊40的第一端面27中所包括的凹口 31和相鄰轉(zhuǎn)子主體塊40的第二端面29中所包括的凹口 31共同形成孔隙。出于一個(gè)或多個(gè)理由，可能期望提供如例如圖2、圖6和圖7中所示分段的轉(zhuǎn)子主體28。例如，在一些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子12可具有相對較大直徑，且因此在轉(zhuǎn)子主體28被分段的情況下制造它可能更容易和/或更廉價(jià)。此外，將轉(zhuǎn)子主體28分段可使得替換或修理轉(zhuǎn)子主體28的一部分更容易。此外，將轉(zhuǎn)子主體28分段可使轉(zhuǎn)子12能達(dá)成期望轉(zhuǎn)子磁場。單一結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子主體28可減弱由永久磁鐵30、3