專利名稱：用于混和轉子的磁體支撐和保持系統的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及電機。更加具體地，本發明涉及電機中轉子磁 體的支撐和保持。
背景技術：
典型地，電機轉子包括插在轉子極片之間的永久磁體。主要是矩形 橫截面的磁體被放置進鋁包中并且插入極片之間的矩形槽中。因為磁體 和槽的矩形橫截面，在磁體和槽之間存在氣隙，由此降低了轉子的磁性 效力。在電機得操作過程中，轉子磁體遭受離心力，該離心力迫使磁體 徑向向外并且迫使磁體撞擊極片的外緣，引起磁體材料的損壞。

發明內容
一種用于電機的轉子組件包括轉子芯。所述轉子芯具有至少一個磁 體槽以及至少一個槽凸緣，其中，磁體槽具有隨著離轉子軸的徑向距離 增加而增加的槽寬度，槽凸緣延伸至少部分地越過所述槽寬度。所述轉 子組件還包括位于至少一個磁體槽中的至少一個永久磁體，該磁體具有 隨著離轉子軸的徑向距離增加而增加的磁體寬度。轉子組件進一步包括 保持器，該保持器設置在磁體槽中并徑向地位于所述磁體與所述至少一 個槽凸緣之間。將至少一個永久磁體緊固在電機的轉子組件中的方法包括將至少一 個永久磁體插入至少一個磁體槽中已經將保持器插入磁體槽中并使其徑 向地位于所述磁體與至少一個槽凸緣之間。


根據下面結合附圖的詳細描述，本發明的上述以及其他優點對于本
領域的技術人員來說將是顯而易見的，其中 圖1是交流發電機實施例的橫截面視圖； 圖2是圖1中交流發電機的轉子槽和磁體的立體視圖； 圖3是用于圖1中交流發電機的磁體保持器的一個示例的立體視圖； 圖4是用于圖1中交流發電機的磁體保持器的另一個示例的立體視
圖；以及
圖5是用于圖1中交流發電機的磁體保持器的又一個示例的立體視圖。
具體實施例方式
圖1中所示的是用于交通工具的電機，例如交流發電機IO。交流發 電機10包括轉子12，該轉子可操作地連接到軸14。轉子12和軸14被 構造和設置成繞著軸線16旋轉。定子18徑向地設置在轉子12的外側并 且沿著轉子12的長度軸向地延伸并周向地環繞轉子12。定子18和轉子 12設置在外殼20中。
轉子12包括轉子芯22。轉子芯22由例如鐵的磁性材料制成。如圖 2所示，轉子芯22包括位于轉子極26和28之間的一個或者多個磁體槽 24，轉子極26和28分別被極化為"N"和"S"。槽24具有錐形的橫截 面，以使槽寬度30隨著槽從軸14徑向地延伸而增加。在轉子極26和28的徑向最外端部， 一個槽凸緣32從轉子極26和28中的至少一個朝向相 對的轉子極26、 28周向地延伸。
轉子12包括安置在每個磁體槽24中的一個或者多個永久磁體34。 每個磁體34具有錐形的橫截面，該錐形的橫截面被構造成磁體34的磁 體錐角36基本等于磁體槽24的槽錐角38。這種構造使得磁體34位于磁 體槽24中變化的徑向位置(varying radial positions)并且最小化報！ 體34與磁體槽24之間的氣隙。磁體34被極化并被軸向地插入磁體槽24 內以使磁體34的"N"極化區域鄰近"N"極化轉子極26，并且同樣地， 磁體34的"S"極化部分鄰近"S"極化轉子極28。
利用保持器40在徑向上將磁體34定位在磁體槽24中。保持器40 徑向設置在磁體34與槽凸緣32之間的磁體槽24中。在一些實施例中， 保持器40由具有低磁性性能的材料形成，例如不銹鋼、塑料以及玻璃填 充的尼龍。利用這些材料來防止具有相反極性的轉子極26和28之間的 磁弧，并且由此降低轉子12的磁性性能。在那些最大性能可以不是必須 的實施例中，保持器40可以由例如低級碳鋼材料形成。保持器40具有 在磁體34和槽凸緣32之間提供彈性運動(spring action)的形狀。合 適的保持器形狀的例子示出在圖3-5中。圖3中的保持器40例子具有凹 入的橫截面形狀。在圖3中，保持器被構造成峰42接觸磁體34并且端 部44接觸一個或者多個槽凸緣32。然而，應該意識到，這種構造能夠顛 倒設置，這意味著設置成峰42接觸一個或者多個槽凸緣32并且端部44 接觸磁體34。保持器40的另一個例子示出在圖4中。圖4中的保持器例 子40在軸向上基本是S形或者正弦曲線形。保持器40被構造成一個或 者多個峰42接觸一個或者多個槽凸緣32并且一個或者多個谷46接觸磁 體34。保持器40的第三個例子示出在圖5中。該保持器40在軸向上是 單弧形。圖5中的保持器40被構造成峰42接觸一個或者多個槽凸緣32并且至少一個端部44接觸磁體34。類似于圖3中的保持器40，圖5中 的保持器40構造在某些實施例中可以顛倒。在顛倒的構造中，峰42接 觸磁體34并且至少一個端部44接觸一個或者多個槽凸緣32。應該意識 到，在圖3-5中所示例的保持器40形狀僅僅是例子并且其他的保持器40 構造也在本發明的預期范圍內。
再次參考圖2，在一些實施例中，通過在軸向方向上在磁體34和槽 凸緣32之間滑動保持器40，保持器40被插入磁體槽24中。保持器40 的彈性運動給磁體34施加徑向向下的力并且靠著磁體槽24緊固磁體34 從而最小化它們之間的氣隙。保持器40的彈性運動使得磁體34在交流 發電機10操作期間能夠稍微變換徑向位置，由于離心力促使槽空隙24 縮小。因此，在操作期間，損壞磁體的可能性較小。
在一些實施例中，保持器40的端部可以形成或者彎曲形成插入翼片 48。當將保持器40插入磁體槽24中時，插入翼片48被用作推動的表面。 進一步地，非鐵環或者扇狀物50可以固定到轉子12的一個或者多個軸 向端部。扇狀物50用來限制磁體槽24中的磁體34和保持器40，并且還 提供了被鉆或者加工掉的材料，用于平衡轉子12。
盡管上面己經描述了本發明的實施例，應該理解，現在和將來的本 領域的技術人員可以進行各種改進和提高，這些都落在所附權利要求的 范圍內。這些權利要求應該被解釋為維持首次描述的發明的合適保護。
權利要求
1.用于電機的轉子組件，包括轉子芯，該轉子芯包括至少一個磁體槽，該磁體槽具有隨著離轉子軸的徑向距離增加而增加的槽寬度；以及至少一個槽凸緣，該至少一個槽凸緣延伸至少部分地越過槽寬度；至少一個永久磁體，其設置在所述至少一個磁體槽中，所述磁體具有隨著離轉子軸的徑向距離增加而增加的磁體寬度；以及保持器，其設置在所述至少一個磁體槽中并徑向地位于所述磁體與所述至少一個槽凸緣之間。
2. 根據權利要求1所述的轉子組件，其中，所述保持器基本上橫 跨所述磁體的表面與至少一個槽凸緣的與磁體的所述表面相對的表面 之間的距離。
3. 根據權利要求2所述的轉子組件，其中，所述保持器在徑向向 內的方向上對磁體施加力。
4. 根據權利要求1所述的轉子組件，其中，所述保持器是由非鐵材 料形成。
5. 根據權利要求4所述的轉子組件，其中，所述保持器是由塑料形成。
6. 根據權利要求4所述的轉子組件，其中，所述保持器是由玻璃填 充的尼龍形成。
7. 根據權利要求l所述的轉子組件，其中，所述槽寬度是隨著離轉子軸的徑向距離增加而連續地增加。
8. 根據權利要求7所述的轉子組件，其中，所述磁體寬度是隨著離 轉子軸的徑向距離增加而連續地增加。
9. 根據權利要求l所述的轉子組件，其中，所述保持器具有凹入橫 截面形狀。
10. 根據權利要求1所述的轉子組件，其中，所述保持器在沿著轉 子軸的軸線方向上基本是S形。
11. 根據權利要求l所述的轉子組件，其中，所述保持器在沿著轉 子軸的軸線方向上形成為單一弧形。
12. 根據權利要求1所述的轉子組件，其中，所述保持器包括在其 一端形成的插入輔助物。
13. 根據權利要求1所述的轉子組件，其進一步包括一個或者多個 設置在轉子芯的一個或者多個軸向端部的扇狀物。
14. 根據權利要求13所述的轉子組件，其中，所述一個或者多個扇狀物由非鐵材料形成。
15.將至少一個永久磁體緊固在電機的轉子組件中的方法，所述方 法包括將至少一個永久磁體插入到轉子組件中的至少一個磁體槽中，所 述磁體具有隨著離轉子軸的徑向距離增加而增加的磁體寬度，所述磁 體槽具有隨著離轉子軸的徑向距離增加而增加的槽寬度；以及將保持器插入所述磁體槽中并且徑向地位于所述磁體與至少一個 槽凸緣之間。
16. 根據權利要求15所述的方法，其進一步包括通過保持器在徑向向內的方向上對所述磁體施加力。
17. 根據權利要求15所述的方法，其中，所述保持器在軸向方向上 插入磁體槽中。
18. 根據權利要求17所述的方法，其中，將保持器插入磁體槽中包括 推保持器的插入輔助物，借此將保持器推入磁體槽中。
19. 根據權利要求15所述的方法，其進一步包括將一個或者多個扇狀 物固定到轉子芯的一個或者多個軸向端部，所述一個或者多個扇狀物被設 置和構造成基本維持磁體槽中的至少一個永久磁體的軸向位置。
全文摘要
本發明公開一種用于電機的轉子組件，包括轉子芯。所述轉子芯具有至少一個磁體槽以及至少一個槽凸緣，其中，磁體槽具有隨著離轉子軸的徑向距離增加而增加的槽寬度，槽凸緣延伸至少部分地越過槽寬度。轉子組件還包括至少一個位于至少一個磁體槽中的永久磁體，所述磁體具有隨著離轉子軸的徑向距離增加而增加的磁體寬度。轉子組件進一步包括設置在磁體槽中并徑向地位于所述磁體與所述至少一個槽凸緣之間的保持器。本發明還公開了將至少一個永久磁體緊固在電機的轉子組件中的方法。
文檔編號H02K15/03GK101409473SQ20081013125
公開日2009年4月15日 申請日期2008年8月1日 優先權日2007年8月2日
發明者邁克爾·D·布拉德菲德 申請人:雷米科技有限公司