專利名稱：用于永磁型發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于永磁型旋轉(zhuǎn)式電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有適合與定子的電樞上形成的線圈相協(xié)作的永久磁鐵。
為了防止或減少振動(dòng)和噪聲的產(chǎn)生，需要一種剛性較高的轉(zhuǎn)子。因此，使用較厚的轉(zhuǎn)子，并且整個(gè)轉(zhuǎn)子是用一大厚度的鑄件制成。
這樣一來，盡管減少了噪聲和振動(dòng)，但轉(zhuǎn)子不僅具有較大的重量，而且具有較大的慣性矩。當(dāng)該發(fā)電機(jī)使用在車輛中時(shí)，不僅會(huì)導(dǎo)致汽車重量的增加，而且會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的加速和減速性能下降。尤其是在較新樣式的車輛中，由于電氣消耗增加，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷增加。導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的尺寸變大，并且具有更大的功率。這將更進(jìn)一步地加大重量和慣性矩。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種用于旋轉(zhuǎn)式電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子，該電氣機(jī)械的剛度增加但重量和慣性矩不增加，以防止振動(dòng)和噪聲的產(chǎn)生。
這種機(jī)械會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的熱量，并且該熱量必須被耗散?？梢允褂蔑L(fēng)扇或其它輔助冷卻結(jié)構(gòu)來完成上述要求。這將為其帶來進(jìn)一步的重量和慣性問題，更不用說增加成本的問題了。
因此，本發(fā)明的又一目的是提供一種用于旋轉(zhuǎn)式電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子，該電氣機(jī)械可以在其尺寸減少并且功率增加時(shí)實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的冷卻性能。
作為先前的段落中闡述的轉(zhuǎn)子的又一特征，可形成若干開口以使風(fēng)扇產(chǎn)生冷卻機(jī)械的作用。
本發(fā)明的又一特征體現(xiàn)在一種轉(zhuǎn)子中，該轉(zhuǎn)子包括一邊緣部分，該邊緣部分帶有多個(gè)隔開的永久磁鐵；一輪轂部分，該輪轂部分適合被固定于一可旋轉(zhuǎn)軸；以及一互連部分，該互連部分用于使邊緣和輪轂部分互相連接。與該特征相聯(lián)系，在互連部分中形成多條加強(qiáng)肋。
發(fā)電機(jī)21包括在用于摩托車或類似裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)中(圖中僅部分地示出)，并且位于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸22(

圖1)的一端，并在該端處被驅(qū)動(dòng)。在該設(shè)置中，發(fā)電機(jī)21封裝在發(fā)電機(jī)殼體部分23中，該殼體部分形成在發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸箱24以及安裝于曲軸箱24的發(fā)電機(jī)蓋25之間。
曲軸22的一端從曲軸箱24突伸入發(fā)電機(jī)殼體部分23。定子26固定地支承在曲軸箱24上，并且圍繞于曲軸22的突伸部分。
定子26由定子鐵心的徑向磁極齒27以及卷繞于其上的線圈28構(gòu)成。在三相AC發(fā)電機(jī)的情況下，磁極齒27的數(shù)量是3的倍數(shù)，例如設(shè)有9、12、15和18極。對(duì)應(yīng)于線圈28所面對(duì)的轉(zhuǎn)子的永久磁鐵29的磁極(所述轉(zhuǎn)子由標(biāo)號(hào)31總地表示，并且將在后面進(jìn)行敘述)，將每相的線圈28的卷繞方向設(shè)置成正繞或反繞，以使同相的線圈28感應(yīng)的電壓具有相同的極性。
轉(zhuǎn)子31包括一輪轂部分32，該輪轂部分固定地配合在曲軸22上；一圓柱形部分33，該圓柱形部分的朝向靠近定子26的磁極齒的外部圓周；以及一板狀輪輻部分34，該輪輻部分用于連接輪轂部分32和圓柱形部分33。在該實(shí)施例中，通過冷鍛或熱鍛以使轉(zhuǎn)子31的輪轂部分32、輪輻部分34和圓柱形部分33由鋼之類的材料一體構(gòu)成。
輪轂部分32不旋轉(zhuǎn)地鍵配合在曲軸22的一端形成的錐形部分上，并且用一螺栓35軸向地固定于曲軸22。
永久磁鐵29結(jié)合在圓柱形部分33的內(nèi)部周向表面上，并且在永久磁鐵29與定子26的外部圓周之間設(shè)置一小間隙。使永久磁鐵29磁化，以使其極性沿周向規(guī)則間隔地變化，即12或16極。
這里使用的永久磁鐵29最好是具有較高磁通密度的釹-鐵-硼磁鐵。磁鐵29具有非常大的磁通密度以使其厚度減少，它適合減少發(fā)電機(jī)21的尺寸并且減輕其重量。由非磁性材料制成的隔片36安裝在永久磁鐵29與輪輻部分34之間。
為了加強(qiáng)剛性的目的，輪輻部分34的內(nèi)表面，即定子26側(cè)的表面上形成許多徑向肋37。這些肋37從輪轂部分32向圓柱形部分33延伸?？拷鼒A柱形部分33的肋37的端部37a各自沿轉(zhuǎn)子31的旋轉(zhuǎn)方向R(圖3和4)弧形地彎曲。輪輻部分34還構(gòu)成許多窗口38，所述窗口沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸B的方向貫穿其中地延伸，其位置靠近但不妨礙肋37，尤其是它們的彎曲部分37a。
類似槽的斜面39形成在輪輻部分34的表面上，該表面與設(shè)置肋37的表面相對(duì)。這些類似槽的斜面39沿周向方向形成于窗口的一側(cè)，將所述斜面構(gòu)造成起始于窗口38的開口邊緣(導(dǎo)向側(cè))，其探度沿轉(zhuǎn)子26的旋轉(zhuǎn)方向(R)逐漸變淺。
發(fā)電機(jī)21是氣冷式或液冷式。在液冷式的情況下，整個(gè)發(fā)電機(jī)浸在冷卻油中。也就是說，冷卻油(例如發(fā)電機(jī)潤(rùn)滑油)在發(fā)電機(jī)殼體部分23中循環(huán)。最好使用一油冷器或類似裝置(圖中未示出)使冷卻油冷卻。
從圖3、4中可以清楚地看到，該實(shí)施例具有十二條肋37以及十二個(gè)窗口38，以使固定于圓柱形部分33的磁鐵29的磁極數(shù)量最好是十二個(gè)。然而，應(yīng)予理解的是肋37和窗口38的數(shù)量并不局限于此，它們可以根據(jù)永久磁鐵或類似裝置的磁極數(shù)量進(jìn)行改變。
在該發(fā)電機(jī)21中，曲軸22的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子31沿方向(R)旋轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)子31的旋轉(zhuǎn)，使固定于圓柱形部分33的永久磁鐵29產(chǎn)生的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)，改變了通過定子26的線圈的磁通量的數(shù)量，導(dǎo)致線圈中感應(yīng)電壓。每當(dāng)永久磁鐵29面向并且通過不同的磁極齒時(shí)，它們交替地受到吸引力和排斥力。這些力形成圓柱形部分33的振動(dòng)源，該振動(dòng)源將導(dǎo)致整個(gè)轉(zhuǎn)子31的振動(dòng)。
然而，由于轉(zhuǎn)子31的圓柱形部分33和輪輻部分34聯(lián)合成一體，而輪輻部分34與肋37構(gòu)成一體，因此轉(zhuǎn)子剛性得以加強(qiáng)。因而，對(duì)于圓柱形部分33與輪輻部分34的聯(lián)合體來說，可實(shí)現(xiàn)足夠大的剛度，從而限制了圓柱形部分33和輪輻部分34的聯(lián)合體的振動(dòng)，減少了與振動(dòng)相關(guān)的噪聲。上述情況的實(shí)現(xiàn)還不要求總重量不必要地增加。
另外，窗口38的形成和形狀導(dǎo)致發(fā)電機(jī)殼體23中的冷卻空氣或冷卻油在轉(zhuǎn)子31的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，加速定予26的冷卻。因此，發(fā)電機(jī)21可以實(shí)現(xiàn)尺寸的減少和功率的增加。在該情況下，進(jìn)入轉(zhuǎn)子31、撞擊肋37的的冷卻空氣或冷卻油分散入周圍區(qū)域。因而，肋37具有增強(qiáng)冷卻效果的作用。
由于肋的相對(duì)側(cè)上的窗口的開口邊緣沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向(A)形成斜面39，因此冷卻空氣(油)沿作為導(dǎo)向的斜面39有效地流入轉(zhuǎn)子31。因而，進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)了冷卻性能的改進(jìn)。此外，肋37沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向(R)在圓柱形側(cè)面上的端部處彎曲，以使進(jìn)入窗口38的冷卻空氣(油)沿作為導(dǎo)向的彎曲部分37A徑向向內(nèi)地引入轉(zhuǎn)子。因此，還可以將冷卻空氣(油)成功地引入輪轂部分32附近的轉(zhuǎn)子31，從而使冷卻性能改善。
圖6示出了將本實(shí)施例(冷卻型、虛線)設(shè)置肋(37)、窗口(38)和斜面(39)的情況與沒有設(shè)置肋、窗口和斜面(標(biāo)準(zhǔn)型、虛線)的情況作比較的定子線圈的溫度。在該情況下，測(cè)量相同負(fù)荷下的發(fā)電機(jī)21上的定子線圈的溫度。
根據(jù)測(cè)量結(jié)果，可以看到本發(fā)明的冷卻型線圈的最大溫度和ΔTmax(線圈溫度相對(duì)于線圈的安裝位置表面的溫度的升高)與標(biāo)準(zhǔn)型相比是相當(dāng)?shù)偷摹?br> 圖7示出了另一實(shí)施例的轉(zhuǎn)子。用31a總地表示的轉(zhuǎn)子被設(shè)置成輪轂部分32a與圓柱形部分33a和輪輻部分34a的聯(lián)合體相分離，所述構(gòu)件都用鉚釘51連接。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子31被分成兩構(gòu)件(32a和33a與34a的聯(lián)合體)，而且不會(huì)減少本發(fā)明的效果，藉此便于每一構(gòu)件的形成。在圖7中，與圖2所示相同的零件標(biāo)有相同的標(biāo)號(hào)，相信無需進(jìn)一步地?cái)⑹鲆允贡炯夹g(shù)領(lǐng)域中的熟練人士利用該實(shí)施例。
現(xiàn)在請(qǐng)參見圖8-11，用31b總地表示另一實(shí)施例構(gòu)成的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子31b與圖1-5的轉(zhuǎn)子類似，其中輪轂部分32b、圓柱形部分33b和輪輻部分34b模制成一體。輪轂部分34b沿周向方向規(guī)則間隔地形成近似于扇形的十二個(gè)窗口38b。
結(jié)果，相鄰的窗口38b之間形成大致沿徑向方向延伸的平直部分61。這些平直部分61可作為加強(qiáng)肋。通過斜切，在沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向的導(dǎo)向側(cè)的側(cè)面上的平直部分61的一邊上形成沿平直部分61的縱向方向的斜面62。即，斜面62面向轉(zhuǎn)子31b的外部。
在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子31b沿方向R旋轉(zhuǎn)，冷卻空氣或冷卻油沿作為引導(dǎo)的斜面62平滑且高效地流入轉(zhuǎn)子31b。在圖11中，虛線表示冷卻空氣(油)的流動(dòng)。因此，轉(zhuǎn)子31b和封裝在轉(zhuǎn)子31b中的定子(圖中未示出)的冷卻性能得以改善。
因而，可以看到在揭示的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子的肋近似徑向延伸。因此，不需要增加轉(zhuǎn)子的重量和慣性矩就可以增加剛度，以限制定子的振動(dòng)及其產(chǎn)生的噪聲。諸肋之間形成的開口還可使冷卻劑從轉(zhuǎn)子的一側(cè)向另一側(cè)流動(dòng)用以冷卻。當(dāng)然，所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，在不背離所附的權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于旋轉(zhuǎn)式電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子，它包括一圓柱形部分，所述圓柱形部分帶有多個(gè)隔開的永久磁鐵；一輪轂部分，所述輪轂部分適合被固定于一旋轉(zhuǎn)軸；一互連部分，所述互連部分用于使所述圓柱形部分和所述輪轂部分互相連接；以及多條形成在所述互連部分中的加強(qiáng)肋。
2.如權(quán)利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)式電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述圓柱形部分和所述互連部分彼此形成一體。
3.如權(quán)利要求2所述的用于旋轉(zhuǎn)式電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述輪轂部分與其余部分構(gòu)成一體。
4.如權(quán)利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)式電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述肋從一盤狀部分軸向地向外延伸，所述盤狀部分從其一側(cè)的所述圓柱形部分徑向地向內(nèi)延伸。
5.如權(quán)利要求4所述的用于旋轉(zhuǎn)式電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述盤狀部分形成多個(gè)開口，用于減少所述轉(zhuǎn)子的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并且不會(huì)顯著地減少其強(qiáng)度，以及用于使冷卻劑流過其中。
6.如權(quán)利要求5所述的用于旋轉(zhuǎn)式電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述開口與曲線圍繞所述開口的所述肋并列。
7.如權(quán)利要求5所述的用于旋轉(zhuǎn)式電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述開口占據(jù)所述肋之間的整個(gè)區(qū)域，以使所述諸肋構(gòu)成輪輻。
8.如權(quán)利要求7所述的用于旋轉(zhuǎn)式電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述輪輻的一軸向側(cè)面從其一側(cè)向另一側(cè)傾斜。
9.一種用于旋轉(zhuǎn)式電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子，它包括一圓柱形部分，所述圓柱形部分帶有多個(gè)隔開的永久磁鐵；一輪轂部分，所述輪轂部分適合被固定于一旋轉(zhuǎn)軸；以及一互連部分，所述互連部分用于使所述圓柱形部分和所述輪轂部分互相連接，多個(gè)開口形成在所述互連部分中，所述開口用于減少所述轉(zhuǎn)子的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并且不會(huì)顯著地減少其強(qiáng)度。
10.如權(quán)利要求9所述的用于旋轉(zhuǎn)式電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述開口為圓形，靠近每一所述開口的中間部分的一側(cè)面朝所述開口逐漸減緩。
全文摘要
用于旋轉(zhuǎn)式電氣機(jī)械的轉(zhuǎn)子的若干實(shí)施例被構(gòu)造成使剛性增加并且不會(huì)使重量增加,以及促進(jìn)冷卻劑流經(jīng)轉(zhuǎn)子。將加強(qiáng)肋和流動(dòng)開口應(yīng)用于使帶有永久磁鐵的圓柱形部分與輪轂部分互相連接的轉(zhuǎn)子的中間部分,以實(shí)現(xiàn)上述要求。
文檔編號(hào)H02K9/06GK1380734SQ02105509
公開日2002年11月20日 申請(qǐng)日期2002年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月9日
發(fā)明者安間達(dá)也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社萌利克