專利名稱：一種帶爪極的磁電轉子的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種帶爪極的電磁轉子，尤其是用于快速同步電機中的帶爪極的電磁轉子。
帶爪極的轉子是通過一組非磁性部件和極化的磁性部件組裝在一起構成的。某些快速同步電機的速度可以等于或大于50,000rpm。如上所述，這些轉子包含各部分的組裝，固此，在仍然保持最佳空氣動力輪廊的情況下，爪極式轉子的制造就力圖獲得能夠最大限度地抵抗離心爆炸的轉子。
有各種實心轉子，它們的大質量限制了它們的轉速。在旋轉中，所產生的離心力是和動質量成正比的。對于實心轉子，必須采用均衡壓制式或等壓式組裝技術，以保證轉子能夠在高速運轉下抗爆。這種組裝技術是昂貴的并且在批量生產中采用是有困難的。同時，在這種型式的實心轉子中，各組成部件的形狀復雜，它們不容易被組裝在一起。
本發明的目的是提供一種密實的爪極式轉子，它結構簡單，通過普通技術就可以制造，轉子可以高速旋轉，制造成本與批量生產相適應。
為此，本發明提供一種具有2N個極的爪極式轉子，它包括第一磁性材料部件，包括一個軸轂，軸轂具有一個自由端和一個具有N個軸向延伸爪極的端，多個爪極沿圓周均勻分布，共同形成一個企口；一個第二磁性材料部件，它的極性與第一磁性材料部件的極性相反，它的形狀與第一磁性材料部件的形狀相同，它被安排在第一磁性材料部件的對面，第二磁性材料部件的每個爪極被安排在第一磁性材料部件的兩個爪極之間，反之亦然；非磁性隔件被插在各爪極的自由端部和對面的部件的企口的端壁之間；以及非磁性轉子-罩裝置。
特別是，每個爪極有一個外部縱向的面，它具有遞增的徑向的磁空氣隙區域。
磁性部件的每個爪極有多個擴口的內表面，它們在靠近企口的中心處有一個匯聚點。
每個爪極包括一個與軸轂接觸的多邊形基座，和一個錐形自由端。
轉子至少包括一個單片非磁性多隔件部件，作為一組爪極的隔件。
在一個實施例中，轉子包括非磁性雙隔件，以便在正相反的爪極之間提供直接的剛性連結。
本發明的轉子的第一個優點是，由于磁性部件的企口而形成轉子的中心凹口。這使轉子變輕，因此產生小于實心轉子的離心應力便可獲得相同的轉速。
第二個優點源于上述的優點由于離心應力小，轉子的各種組成部件便可以通過更普通的和更便宜的接合技術組裝在一起。
另一個優點是爪極的特殊形狀，它首先限制漏磁通，其次限制旋轉中爪極的離心彎曲應力。
本發明的其它優點和特點通過參照附圖和下面的描述就會十分清楚，其中

圖1是本發明的4極轉子的二極磁性部件的簡略透視圖；圖2是本發明的4極轉子的非磁性2隔件組成部件的簡略透視圖；圖3是帶有取消罩裝置的本發明的4極轉子的簡略透視圖；和圖4A，4B和4C是本發明的4極轉子的橫截圖的簡略透視圖。
本發明的轉子被設計得盡可能輕和容易制造。
為了輕巧，就用空氣代替盡可能多的非磁性材料，本發明的解決辦法是，轉子是空的或者包括一些空洞，在每個徑向遞增的區域上有一個磁空氣間隙和一個氣動機械空氣間隙，這個間隙是恒定不變的，光滑的。
為了制造容易，限制了轉子的組成部件的數目。
本發明的2N極爪極轉子包括一個第一磁性材料部件1，包括一個軸轂2，它具有一個自由端3，一個具有N個軸向延伸的爪極5的端4，這些爪極5沿圓周均勻分布，共同構成一個企口6；一個第二磁性材料部件1′，它的極性與第一磁性材料部件的極性相反，它的形狀與第一磁性材料部件1相同，并被安排在第一磁性材料部件1的對面，第二磁性材料部件1′的每個爪極5′被安排在第一磁性材料部件1的兩個爪極之間，反之亦然；非磁性隔件7被插在爪極5，5′的自由端8和相對的部件1′，1的企口6′，6的端壁之間；以及非磁性轉子罩裝置9。
在各附圖中所示的本發明的實施例中，N等于2。因此，軸轂2的端4有兩個正相反的爪極5，這種情況也適用于軸轂2′的端4′和2個爪極5′。
每個爪極5或5′有一個外部的軸向延伸的表面10，它具有遞增的徑向磁空氣隙區。
在各附圖所示的本發明的實施例中，外部軸向表面10包括一個中心區域11，它的半徑等于不帶罩的轉子的外徑，兩個斜側面區12a和12b在中心區11的一側上。斜切的形狀形成半徑遞增的磁空氣隙。
外部軸向表面10的最后的總的形狀是用來使在中心區11和旋轉電機的定子之間的磁通通路最佳化。
尤其是，本發明的爪極有多個內表面13，它們在靠近企口的中心處的點14上聚匯。
這個特征的目的是要在兩個相鄰的相反極性的磁塊(相鄰的爪極)之間保留一個大的非磁性空間。這個非磁性空間用來限制在兩個相反極性的相鄰電極之間直接通過的漏磁通，而不是經過定子的磁通。
在各附圖中所示的實施例中，爪極還包括一些有組織的表面，從而具有一個與軸轂接觸大的基座，以便在離心力作用下清除爪極的彎曲應力，以及錐形的自由端，限制爪極的端處的移動塊，從而使基座處的所述彎曲應力衰減。
非磁性隔件7被插在磁部件1，1′的每一個的爪極5，5′的自由端8，8′和部件1，1的企口6′，6的對面端壁之間，目的是在磁部件之一的極化爪極和相反極性的其它磁部部件的企口的端壁之間產生一個足夠的非磁空間，以便使在爪極和其對面部件之間的磁通損失最小化。
這些非磁性隔件7還起一個機械作用，對轉子提供一個軸向的和徑向的聚合力。這可以通過在磁部件之一的爪極的端部和其它磁部件的企口的端壁之間提供剛性機械連桿的每個隔件來實現。
在附圖中所示的實施例中，雙非磁性隔件被采用，它不僅用于在磁性部件之一的爪極的端部和其它磁部件的企口的端壁之間提供剛性連結，而且也在正相反的爪極之間提供直接剛性連結。這是對改進轉子的徑向聚會力的貢獻。
圖2是本發明的一個單片雙隔件。
單片雙隔片的另一個特點是有一個關于轉子的旋轉軸的動態和靜態雙平衡的形狀。
因此，在旋轉的時候，在每個單片雙隔件中離心力就清除了。實際上，隔件做成一個單片，還提供一個附加的安全性。
在另一個實施例中(未示出)，隔件的功能是通過一個用于所有爪極的單個的單片部件提供的。
隔件或多隔件是當使用最少量的材料的時候，執行需要它們干的非磁性和機械功能。
隔件可以通過公知的方法固定到爪極和/或企口的端壁，例如焊接，螺接，粘接等方式。在本發明中，在對這種連接的機械特性的要求比實心轉子少得多。
為了給轉子提供一個最佳空氣輪廓，爪極用一個非磁性罩罩住。
因為轉子的特殊結構，罩不需要做成一個對轉子提供軸向或徑向聚合力的元件，所以它可以用任何非磁材料制作，它的厚度只需要承受它本身的慣量。
在附圖所示的實施例中，罩裝置包含一個空心圓柱體，它蓋住爪極和兩個在軸轂周圍的環形端片，并封閉了圓柱的基座。
當然，本發明不限于上述的實施例，在不超出本發明的范圍下，熟悉本技術的人還可以用多種方式，對它進行改進。特別是，在不超出本發明的范圍下，增加轉子的極數。
權利要求
1 2N極爪極式轉子，其特征在于包括一個第一磁材料部件(1)，它包括一個軸轂(2)，軸轂(2)有一個自由端(3)，和一個具有N個軸向延伸的爪極(5)的端(4)，爪極(5)按圓周均勻分布，共同構成一個企口(6)；一個第二磁性材料部件(1′)，其極性與第一磁性材料的極性相反，它和第一磁性材料部件(1)的形狀相同，它被安排在第一磁性材料部件(1)的對面，第2磁性材料部件1′的每個爪極(5′)被安排在第一磁性材料部件(1)的兩個爪極(5)之間，反之亦然；非磁性隔件(7)，被插在爪極(5，5′)的自由端(8)和對面部件(1，1′)的企口(6′，6)的端壁之間；以及非磁性轉子罩裝置(9)。
2 按照權利要求1的轉子，其特征在于，每個爪極(5，5′)具有一個外軸向表面(10)，它具有遞增的徑向磁空氣間隙區域(12a，12b)。
3 按照權利要求1或2的轉子，其特征在于，每個磁部件(1，1′)的爪極(5，5′)有多個擴口的內表面(13)，它們在企口(6，6′)的中心附近有一個匯聚點(14)。
4 按照權利要求1至3的任何一項的轉子，其特征在于，每個爪極(5，5′)包括一個多邊形基座，與軸轂(2)接觸，還包括一個錐形自由端(8)。
5 按照權利要求1至4的任何一項的轉子，其特征在于，它包括至少一個單片非磁性多隔件部件(7)，用作一組爪極(5，5′)的隔件。
6 權利要求1至5中任何一項的轉子，其特征在于它包括非磁性雙隔件(7)，在正好相反的爪極(5，5′)之間提供直接剛性連接。
全文摘要
一種2N極爪極式轉子，包括第一磁材料部件(1)，和軸轂(2)，它具有自由端(3)，和具有N個爪極(5)的端(4)，爪極按圓周均勻分布，形成一個企口(6)；第二磁性材料部件(1′)，極性和第一磁性材料部件相反，安排在第一磁性材料部件(1)對面，第2磁性材料部分(1′)的每個爪極(5′)被安排在第一磁性材料部件的兩個爪極(5)之間；非磁性隔件(7)被插在爪極(5，5′)的自由端和企口(6′，6)的端壁之間；和非磁性轉子裝置(9)。
文檔編號H02K19/16GK1159088SQ9710183
公開日1997年9月10日 申請日期1997年1月9日 優先權日1996年1月10日
發明者阿蘭·古勞德, 讓-查勒斯·莫西, 安德烈·馬森 申請人:Gec阿爾斯托姆電機公司