定位基底和永磁體轉子的製作方法

2023-10-24 11:20:37

專利名稱：定位基底和永磁體轉子的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的定位基底和一種根據權利要 求12的前序部分所述的轉子。
背景技術：
當組裝永磁電動機的轉子的轉子本體時，極為重要的是，將相應的永磁體相關於 永磁電動機中其他部分的幾何形狀而精確固定在槽或凹部中的特定位置，例如，以便於最 小化在電動機運轉期間的扭矩波動效應並獲得較高的發動機效率。公知的用於至少一個 永磁體的定位基底需要複雜、熟練且昂貴的組裝步驟，還因為在轉子本體中所用的材料以 及永磁體的材料相對易碎，使得這些材料僅能夠承受小機械載荷，即，在操作上必須極度小 心。JP 2004 007937 A公開了一種用於將永磁體放置在永磁電動機的轉子的相應槽 中的定位基底。該定位基底是矩形抽屜，並且形成有分離的隔間，每個隔間容納相應的永 磁體。使用抽屜以將永磁體插入並放置在轉子的槽中，就能夠使組裝容易並且抑制渦流發 生。圖6公開而涉及，將兩個抽屜放置在轉子內側的每個槽中，其中每個抽屜均容納四個彼 此首尾相接的永磁體，由此，抽屜的四個側壁遠離轉子的前和後端面。所述槽在抽屜後部閉
I=I οWO 2007/004009A公開了一種用於永磁電動機的轉子。永磁體具有四個規則圓周 分布的縱向槽，每個槽容納一個永磁體。用於將永磁體定位在槽中的定位基底包括髮夾狀 彈簧元件，其在槽的相應下側處承接於軸向延伸的槽中。所述彈簧元件通過形狀配合將被 插入的永磁體壓迫而緊靠槽的上內壁。另外，在槽中的縱向延伸的定位肋確保被插入的永 磁體的正確定位。JP-A-2000/341920公開了一種具有四個規則圓周分布的槽的永磁電動機轉子本 體，每個槽承接一個被插入的永磁體。永磁體的橫截面比槽的橫截面更窄且更薄。所述槽形成有向下成角的邊緣區域，每個邊緣區域 容納一個被插入的定位基底。 定位基底是螺旋彈簧或管狀彈簧體，並接觸被插入的永磁體的兩個相對的下縱向邊緣，以 便將永磁體保持在中心位置，還將永磁體的頂側壓迫而緊靠槽的上內壁。W0-A-02/103882涉及一種帽狀塑料材料容器，用於將至少一個永磁體固定到永磁 電動機的轉子的外圓周。所述容器具有突出的端部凸緣，所述凸緣被固定成角部分和固定螺釘緊固在轉子 本體的圓周處。容器可由塑料材料鑄造，該塑料材料例如為可被纖維加強的聚醯胺。永磁 體塊被膠合到容器中。容器可被擠壓、注塑或真空模塑。

發明內容
本發明的一個目的在於提供一種永磁體定位基底，其操作舒適，並能夠將至少一 個永磁體精確定位於永磁電動機轉子本體的槽中，並能夠提供一種容易的轉子組裝過程。本發明的一部分目的在於，採用最少量的部件和組裝步驟來組裝永磁電動機轉子。這一目的通過權利要求1的特徵和權利要求12的特徵實現。至少一個永磁體被簡單插入抽屜中，然後隨著抽屜被插入轉子本體的槽中。定位 基底確保將所述至少一個永磁體精確定位在抽屜中，接著將永磁體精確定位在轉子本體的 槽中，而不需要使用工具或其他固定裝置。實際上，定位基底僅需要兩個組裝步驟，即，將永 磁體插入抽屜中，然後將抽屜插入轉子本體的槽中。將抽屜插入轉子本體的槽中，將自動導 致永磁體正確定位並固定在轉子本體中。在組裝轉子時，當將所述至少一個永磁體通過定位基底定位在轉子本體中時，所 述至少一個永磁體和轉子本體均不會加載有明顯的機械載荷。只需兩個組裝步驟就足以使 轉子本體的一個槽裝配有所述至少一個永磁電動機，並同時將所述至少一個永磁體正確定 位在槽中。在定位基底被正確插入之後，並在隨後的永磁電動機運轉期間，在永磁體和槽之 間的相對位置得以保證。定位精確性較高，並導致高效率以及最小的扭矩波動效應。在優選實施例中，一體形成於第一和第二側壁中的橫向作用固定結構是一種沿著 每個側壁的外側縱向延伸的彈性輪廓，該輪廓在大致垂直於外側的方向上具有彈性。抽屜 的第一和第二側壁的遠離開口永磁體插入側的下邊緣的至少局部區域形成用於與轉子槽 壁共同作用的引導和/或支撐表面。兩個彈性輪廓在定位基底正確插入到轉子槽內時向內 彎曲，並將所述至少一個永磁體精確對中於槽內。引導和/或支撐表面例如與相應的下轉 子槽壁共同作用，以便將所述至少一個永磁體相對於轉子本體的軸線徑向定位，優選地，使 得所述至少一個永磁體的上暴露表面保持與上轉子槽壁緊密機械接觸。彈性輪廓的彎曲能 力使定位基底能夠順利地被推入槽中。進一步，彈性輪廓填充通常在轉子槽的兩側處設置 的空間，所述空間設置在轉子本體中，以便增強在所述至少一個永磁體和轉子本體薄板之 間的磁協作。所述輪廓可以是內部中空的，以提供預定的彈性，用於容易地插入定位基底並 將所述至少一個永磁體沿著轉子槽的寬度方向可靠地定位。取而代之地，彈性輪廓可以是 固定到或者一體形成於第一和第二側壁的外側的圓形或橢圓形管輪廓的一部分，例如，第 一和第二側壁帶有凸起彎曲或向外突出的外側。在另一實施例中彈性輪廓甚至可以是實心但可彎曲的材料，例如泡沫塑料材料之類。在尤為重要的一個實施例中，彈性輪廓是彈性縱向唇緣，其在連續或局部間斷的 根部區域中連接到側壁外側，唇緣具有大致平行於根部區域延伸的自由唇緣邊緣，其中唇 緣邊緣和側壁外側之間相距一定距離。唇緣可具有唇緣體，該唇緣體在剖視圖中凸出或向 外傾斜。唇緣確保足夠的彎曲能力以及與槽壁的緊密協作。在該實施例中，唇緣的根部區域可位於靠近側壁的外側的一個縱向邊緣的附近 處。唇緣體大致沿著朝向外側的另一縱向邊緣的方向從根部區域延伸，使得唇緣邊緣並不 到達外側的另一縱向邊緣。為了實現在彈性輪廓和轉子槽壁之間的理想長共同作用區域，輪廓的一個縱向端 部與第四側壁的外側的一個縱向端部重合。輪廓的另一縱向端部與第一和第二側壁的外側 的另一縱向端部間隔開，優選位於與第三側壁的內側重合的位置處，第三側壁將相對的第 一和第二側壁二者互連。只要定位基底被正確地插入轉子槽中，彈性輪廓就將完全位於槽 內，並將沿著槽的整個延伸部分與槽壁共同作用。
進一步的實施例的第三或第四側壁形成有至少一個剛性止擋部，其突出而例如超 過抽屜的開口永磁體插入側和/或底側。優選地，止擋部是第三側壁的凸出彎曲的連續部 分。在另一實施例中，抽屜的底側形成有開口，該開口被沿著第一和第二側壁內側延 伸的凸緣所界定。凸緣優選連接到四個側壁中的三個的內側，可限定用於與下槽壁共同作 用的引導和/或支撐表面，同時限定用於在抽屜中的至少一個永磁體的駐留表面。每個凸 緣的寬度可至少大致等於側壁的厚度，以便使用最小量的材料並減輕定位基底的重量。也為了防止被插入的定位基底從轉子槽推出，第四側壁在上和/或下側壁邊緣處 攜載至少一個扣合突出部。優選地，扣合突出部為楔形扣合齒，其略微突出超過上和/或下 側壁邊緣。優選地，扣合齒沿著抽屜的插入方向位於第四側壁的內側和外側之間。定位基底是單件式注塑部分，優選由例如尼龍的塑料材料製成，或者甚至優選由 強化纖維塑料材料製成，或者為由非磁性材料製成的單件鑄造部分，所述非磁性材料例如 為輕金屬或輕金屬合金。在凸緣和上側壁邊緣之間的永磁體承接空間的高度測量值可大致 等於所述至少一個永磁體的厚度。由於在第一和第二側壁中和/或帶有下槽壁的凸緣的至 少下引導和/或支撐表面之間的共同作用，所述至少一個永磁體的上表面被固定而緊密接 觸上槽壁，而同時定位基底被裝配到轉子槽內，並在所有方向上穩定支撐所述至少一個永 磁體。在轉子的優選實施例中，縱向作用固定結構中的一個，優選扣合突出部，在槽的口 部的至少一個邊緣周圍或之後扣合在轉子本體的一個軸向端面中。定位基底被推入槽內， 直至扣合突出部圍繞邊緣扣合，並防止定位基底意外地被推回或移回。縱向作用固定結構 中的另一個，優選第三側壁的剛性止擋部，可鄰接於轉子本體的另一個軸向端面處。止擋部 限制定位基底的插入深度，定位基底然後被扣合突出部和剛性止擋部沿著縱向方向緊固定 位。在轉子的另一實施例中，兩個相對的橫向作用的固定結構，S卩，在第一和第二側壁 處的柔性輪廓，在彈性形變的狀態下鄰接在槽的相對內壁區域處，而同時，例如在第一和第 二側壁處的下引導和/或支撐表面接觸下槽壁，並壓迫所述至少一個永磁體的上表面緊靠
上槽壁。在轉子的優選實施例中，永磁體或者是單件式永磁體，或者是一系列永磁體，例如 通過膠合或通過扣合機構緊固就位於定位基底中。這就允許在將轉子的預組裝的子單元插 入相應轉子槽中之前，將每個定位基底與正確定位的至少一個永磁體預組裝。


本發明的實施例將通過附圖得以闡釋。所述附圖如下圖1是製造永磁電動機的轉子所需的構件的分解立體圖；圖2是組裝好的轉子的縱向剖面圖；圖3是如圖1所示沿著從左手側方向觀察的定位基底的視圖；圖4是沿著與圖3相同的方向觀察的定位基底的另一實施例；和圖5是圖1中所示的定位基底的沿著剖面V-V截取的細節的剖視圖。
具體實施例方式圖1示出轉子R，例如用於永磁電動機。轉子R具有由層疊的平行薄板2形成的大 致圓柱形的轉子本體1。所述轉子本體具有軸向端面4、5和中心軸孔3，還具有在軸孔3和 轉子本體1的外圓周之間規則或不規則地圓周分布的多個槽S。在所示的實施例中，具有四 個規則分布的槽S，形成正方形配置。每個槽S在轉子本體1的兩個軸向端面4、5之間以恆 定寬度和恆定高度延伸。所述槽具有大致平坦的上槽壁7和大致平坦的下槽壁6，在兩側處 還具有對稱且鏡面倒置的切口 8。每個槽用於承接至少一個永磁體M。永磁體M可為具有 預定極性的單片永磁體，或者可包含一系列極性相同或不同的磁片。在所示的實施例中，永 磁體M具有恆定厚度的平坦塊的形狀，該恆定厚度一定程度上小於槽S的高度。本發明提供一種輔助工具，通過類似於抽屜9而形成的定位基底P將相應的至少 一個永磁體M插入並定位於槽S內，在這方面，輔助工具便於使轉子R易於組裝。定位基底 P (圖2)可以容易地裝配進入槽S,這樣，舉例而言，所述至少一個永磁體M的上表面靠近面 對或甚至接觸上槽壁7，並且至少一個永磁體M在圓周和徑向方向上可靠地緊固並定位在 槽S中。定位基底P具有第一、第二、第三、第四窄豎直側壁10、11、12、13，它們具有大致 相同的厚度；一開口永磁體插入側，位於頂側上；和一底側，該底側在所示的實施例中具有 被兩個縱向延伸的凸緣15界定的開口 16，這兩個凸緣15連接到相應的三個側壁並限定用 於所述至少永磁體M的駐留表面。第一和第二側壁10、11在它們的外側具有縱向延伸的輪 廓19，輪廓19至少在垂直於外側壁側面的方向上具有彈性，用於與槽S的側面切口 8的邊 界橫向共同作用。如圖1所示，彈性輪廓19具有一個縱向端部(在左手側上)，該縱向端部與第四側 壁13的外側基本重合。彈性輪廓19的另一縱向端部抵靠於第三側壁12，從而使它與第三 側壁12的內側基本重合。第三側壁12相應具有一體形成的剛性止擋部17，例如第三側壁12或第三側壁12 的內側的向上凸起的圓形連續部分。第四側壁13例如在頂側邊緣處具有扣合突出部18，其突出而超出第四側壁13的 頂邊緣一定程度。扣合突出部18例如一體形成於第四側壁13內，並為扣合齒，該扣合齒的 邊緣位於第四側壁13的內外側壁之間中。第一和第二側壁10、11的高度尺寸可以在一定 程度上小於第四側壁13的高度，從而使被插入的永磁體M的上表面突出而一定程度上超出 第一和第二側壁10、11的上邊緣。第四側壁13的高度如此設置，使得至少第四側壁13相 對緊密地裝配到槽中。側壁10-13和凸緣15限定具有開口上側的永磁體承接空間14。第 四側壁13的頂邊緣可限定用於與上內槽壁7共同作用的支撐和/或引導表面20。如圖所 示，第四側壁13可具有在內側處的凹部24，扣合突出部18的邊緣可位於該凹部24處。圖 1(和圖5)在21處示出第一和第二側壁10、11的一定程度抵靠的上邊緣。在轉子R組裝期間，首先，在預製階段期間，所述至少一個永磁體M被插入到定位 基底P內，並例如通過膠合或通過未示出的扣合機構緊固就位。然後，這一預製成的子單元 沿著箭頭26的方向插入相應的槽S內，第三側壁12尾隨，直至扣合突出部18扣合在轉子 本體1的軸向端面5後部且同時止擋部17鄰接在另一軸向端面4處。這就將所述子單元 軸向緊固就位於槽S內，其中所述至少一個永磁體M的上表面或者直接接觸上槽內壁或者鄰近於其就位。第一和第二側壁10、11的下邊緣(圖5)可限定駐留在下內槽壁6上的支 撐和/或引導表面25，表面25用於將所述至少一個永磁體M徑向定位於槽S中。在所述子 單元插入到槽S內期間，彈性輪廓19向內形變，沿著槽S的內壁滑動，並最終保持處於形變 狀態且被預加載而在切口 8中緊靠槽內壁，以便將所述至少一個永磁體M沿著槽S的橫向 方向定位。圖5示出一種詳細的變例，其中在扣合突出部18下方設置小切口 23，以允許在將 定位基底插入槽S內的同時使扣合突出部18更為容易地形變。永磁體M的上表面標示為 22。在第四側壁13內的凹部24大致限定扣合突出部18的縱向位置。永磁體M駐留在凸 緣15上並定位在所有四個側壁11-13之間。圖2示出轉子的最終組裝狀態。在本實施例中，定位基底P突出而超過轉子本體 1的兩個軸向端面4、5。彈性輪廓19向內形變並保持在橫向預加載下。圖3示出圖1的定位基底P的從圖1的左手側方向觀察的後視圖。在這種情況下， 第四側壁13具有上和下扣合突出部18，而剛性止擋部17僅僅突出而超出第三側壁12的上 邊緣。彈性輪廓19是一種唇緣狀輪廓，其在根部區域29被緊固於或一體形成於相應的第 一和第二側壁的外側，根部區域29 (連續的或間斷的根部區域)靠近於側壁的外側的下邊 緣。所述輪廓具有唇緣體27，其限定向外突出的彎曲部分；和自由唇緣邊緣28，其至少在 彈性輪廓19不形變的情況下保持與相應側壁的外側相隔一定距離。在一未示出的替換性 實施例中，在第一和第二側壁的每一個的外側處可存在許多縱向彈性輪廓19。圖4示出定位基底P的與圖3實施例類似的另一個實施例的後視圖。在該實施例 中，第四側壁13具有上和下扣合突出部18。沿著第一和第二側壁的外側，附接有或一體形 成有彈性輪廓19，彈性輪廓19垂直於相應外側可彎曲。每個彈性輪廓19可為在兩個邊緣 處固定於外側的圓形或凸圓形管的一部分，或者甚至可為由例如天然橡膠、人造橡膠或泡 沫塑料之類的彈性材料製成的實心管狀輪廓30。進一步，剛性止擋部17被設置在第三側壁 12的上和下邊緣處。在一未示出的替換性實施例中，取代縱向連續的彈性輪廓19，數個縱向分布的彈 性突出部可在其間設置有空隙。定位基底P優選是由諸如尼龍的塑料材料製成的單件式注塑部分，或者由諸如輕 金屬或輕金屬合金之類的非磁性材料製成的鑄造單件部分。抽屜9的底側可以完全閉合， 以便增大定位基底的剛度。第一和第二側壁10、11甚至可以在重量上明顯輕於第三和第四 側壁，以便減輕重量。進一步，所有側壁10-13可包含數個開口，以便進一步減輕重量，或者 甚至可具有網格結構。
權利要求
一種定位基底(P)，用於將至少一個永磁體(M)定位在永磁電動機的被開槽的轉子(R)的槽(S)中，所述定位基底(P)為矩形抽屜(9)，該矩形抽屜由第一至第四窄豎直側壁(10、11、12、13)和底壁構成，所述側壁界定抽屜(9)的開口永磁體插入側和承接空間，其特徵在於，抽屜(9)的側壁具有一體形成的橫向和縱向作用的抽屜固定結構，用於將被插入的抽屜(9)和承接在抽屜(9)中的所述至少一個永磁體(M)固定在轉子槽(S)中，所述抽屜固定結構被設計為與內槽壁形狀配合和/或壓配合併與轉子(R)的軸向端部節段相對。
2.根據權利要求1所述的定位基底，其特徵在於，所述橫向作用抽屜固定結構是彈性 輪廓(19)，該彈性輪廓沿著相對的第一和第二側壁(10、11)中的相應一個的外側縱向延 伸，該輪廓(19)在大致垂直於外側的方向上有彈性，並且抽屜(9)的第一和第二側壁(10、 11)的遠離開口永磁體插入側的下邊緣的至少局部區域形成抽屜(9)的引導和/或支撐表 面(25)，以用於與轉子槽壁(6)共同作用。
3.根據權利要求2所述的定位基底，其特徵在於，所述輪廓(19)是實心的並且由泡沫 塑料材料之類的彈性材料製成。
4.根據權利要求2所述的定位基底，其特徵在於，所述輪廓(19)是彈性縱向唇緣，其在 連續或局部間斷的根部區域(29)處連接到側壁外側，所述唇緣具有自由唇緣邊緣(28)，該 自由唇緣邊緣大致平行於根部區域(29)延伸，在唇緣邊緣(28)和側壁外側之間具有一定 距離，並且所述唇緣具有在橫截面中向外突出並且/或者傾斜的唇緣體(27)。
5.根據權利要求4所述的定位基底，其特徵在於，所述根部區域(29)例如位於靠近側 壁外側的一個縱向邊緣的鄰近處，所述唇緣體(27)從根部區域(29)大致沿著朝向所述外 側的另一縱向邊緣的方向延伸。
6.根據權利要求2所述的定位基底，其特徵在於，彈性輪廓(19)的一個縱向端部與側 壁外側的一個縱向端部重合，並且彈性輪廓(19)的另一縱向端部與所述側壁外側的另一 縱向端部間隔開，優選位於與第三側壁(12)的內側重合的位置處，第三側壁(12)將具有彈 性輪廓(19)的第一和第二相對的側壁(10、11)互連。
7.根據權利要求1所述的定位基底，其特徵在於，縱向作用抽屜固定結構是形成於第 三側壁(12)處的至少一個剛性止擋部(17)，所述止擋部(17)突出而超過抽屜(9)的開口 永磁體插入側和/或底側，止擋部(17)優選為第三側壁(12)的突出彎曲的上和/或下連 續部分。
8.根據權利要求1所述的定位基底，其特徵在於，抽屜(9)的底壁形成有開口(16)，開 口(16)被沿著第一和第二側壁內側延伸的凸緣(15)界定，所述凸緣沿其邊緣連接到四個 側壁(10-13)中的三個。
9.根據權利要求1所述的定位基底，其特徵在於，縱向作用的抽屜固定結構是至少一 個扣合突出部(28)，該扣合突出部被所述第四側壁(13)攜載於上和/或下側壁邊緣處，優 選為楔形的扣合齒，該扣合齒在第四側壁(13)的內側和外側之間略微突出而超過上和/或 下側壁邊緣。
10.根據之前至少一項權利要求所述的定位基底，其特徵在於，所述抽屜(9)是單件式 注塑部分，優選由塑料材料製成，該塑料材料優選為強化纖維塑料材料。
11.根據權利要求1-10中至少一項所述的定位基底，其特徵在於，所述抽屜(9)為由非 磁性材料製成的單件鑄造部分，所述非磁性材料例如為輕金屬或輕金屬合金。
12.一種用於永磁電動機的轉子(R)，所述轉子(R)具有轉子本體(1)，該轉子本體(1) 包括層疊的轉子薄板(2)、中心轉子軸孔(3)、和在所述軸孔(3)和外轉子圓周之間的多個 沿圓周方向隔開的槽(S)，每個槽(S)以內槽壁平行於軸孔(3)的軸線的方式從轉子本體 (1)的一個軸向端面(4)延伸到相對的軸向端面(5)，用於容納在對被插入的永磁體進行承 接和定位的基底(P)中的位於槽(S)中的至少一個永磁體(M)，基底(P)為一矩形抽屜(9)， 包括第一至第四窄豎直側壁(10-13)和一底壁，所述側壁(10-13)界定抽屜(9)的開口永 磁體插入側和永磁體承接空間，其特徵在於，抽屜(9)的側壁(10-13)具有與轉子本體(1) 橫向和縱向地共同作用的一體形成的抽屜固定結構，用於當抽屜(9)和所述至少一個永磁 體(M)從轉子本體的一個軸向端面⑷縱向插於槽⑶中時，將抽屜(9)和容納在抽屜(9) 中的所述至少一個永磁體固定在槽(S)中，所述橫向作用固定結構通過與內槽壁橫向形狀 配合和/或壓配合而共同作用，並且縱向作用固定結構至少以形狀配合與轉子本體(1)的 軸向端面(4、5)縱向共同作用。
13.根據權利要求12所述的轉子，其特徵在於，縱向作用固定結構中的一個，優選抽屜 (9)的至少一個扣合突出部(28)，圍繞槽(S)的口部的至少一個邊緣扣合在轉子本體(1) 的一個軸向端面(5)中，並且縱向作用固定結構中的另一個，優選抽屜(9)的剛性止擋部 (27)，鄰接在轉子本體(1)的相對的軸向端面(4)處。
14.根據權利要求12所述的轉子，其特徵在於，兩個相對的橫向作用固定結構在彈性 形變預加載的狀態下鄰接在轉子本體(1)的相對的內槽壁處。
15.根據權利要求12所述的轉子，其特徵在於，所述永磁體(M)或一系列永磁體(M)通 過膠合或通過扣合機構緊固在抽屜(9)的承接空間中。
全文摘要
用於永磁電動機的開槽的轉子R的至少一個永磁體M的定位基底P具有矩形抽屜9的形狀，該矩形抽屜9由四個窄豎直側壁10-13和一底壁構成，側壁界定開口永磁體插入側和承接空間，四個側壁具有一體形成的橫向和縱向作用的抽屜固定結構。在永磁電動機的轉子R中，包含至少一個永磁體M的定位基底P插入到槽S中並沿著橫向和縱向方向通過在抽屜固定結構和轉子本體1之間的形狀配合和/或壓配合共同作用被固定在槽中，以便將至少一個永磁體M精確定位在轉子本體1的槽S中。
文檔編號H02K1/28GK101882824SQ20101017001
公開日2010年11月10日 申請日期2010年5月4日 優先權日2009年5月5日
發明者奧克·卡爾松 申請人:Iro有限公司