用于修平電機(jī)中的凸極轉(zhuǎn)子的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種具有較低摩擦和風(fēng)阻損耗的電機(jī)。所述電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件配置成相對(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn)，其中所述轉(zhuǎn)子組件包括轉(zhuǎn)子芯子，所述轉(zhuǎn)子芯子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，所述轉(zhuǎn)子凸極圍繞內(nèi)轂彼此隔開，以便每對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子凸極之間形成極間空隙，其中具有由每個(gè)極間空隙中的所述轉(zhuǎn)子芯子界定的開口。非導(dǎo)電和非磁性嵌件置于轉(zhuǎn)子凸極之間形成的空隙中，其中所述嵌件中的每個(gè)嵌件包括配合特征，所述配合特征形成于其軸向內(nèi)緣，所述配合特征配置成與所述轉(zhuǎn)子芯子界定的對(duì)應(yīng)開口配合，從而憑借所述轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將所述嵌件固定到所述轉(zhuǎn)子芯子。
【專利說明】用于修平電機(jī)中的凸極轉(zhuǎn)子的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種電機(jī)，確切地說，涉及一種系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法用于修平電機(jī)中的凸極(salient)轉(zhuǎn)子，以便減小機(jī)器中的摩擦和風(fēng)阻損耗，同時(shí)提供能夠承受高速離心力的機(jī)械堅(jiān)固轉(zhuǎn)子。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著時(shí)間的推移，電機(jī)的應(yīng)用不斷推廣到更多工業(yè)、商業(yè)和交通領(lǐng)域。諸如磁阻電動(dòng)機(jī)和定子永磁電動(dòng)機(jī)等許多類型的電機(jī)都需要使用轉(zhuǎn)子上的凸極或突出齒。這些類型的轉(zhuǎn)子通常是無源式堅(jiān)固轉(zhuǎn)子，因此適用于高速應(yīng)用。但是人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，由于突起結(jié)構(gòu)傾向于隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而捕捉空氣，因此此類轉(zhuǎn)子的凸出結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)阻損耗過大。
[0003]一種用于解決使用凸極轉(zhuǎn)子時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)阻損耗問題的方法是通過填充轉(zhuǎn)子齒之間的極間空間來“修平”轉(zhuǎn)子的外表面。一種用于填充極間空間的現(xiàn)有技術(shù)機(jī)構(gòu)是磁橋，所述磁橋置于轉(zhuǎn)子極之間以連接相鄰的轉(zhuǎn)子極尖，從而修平所述轉(zhuǎn)子。但是此類磁橋會(huì)對(duì)磁凸極性產(chǎn)生負(fù)面影響，因而會(huì)減小電機(jī)的性能。另一種用于填充極間空間的現(xiàn)有技術(shù)機(jī)構(gòu)是置于轉(zhuǎn)子極之間的多段非磁性材料(例如，不銹鋼)，例如USP4，916，346中所述，其能夠修平轉(zhuǎn)子但不影響磁凸極性。但是在現(xiàn)有技術(shù)中，此類非磁性段已成形為固體純金屬嵌件，從而大幅增加電機(jī)的總質(zhì)量。此外，此類非磁性段焊接到轉(zhuǎn)子極或者僅通過切口構(gòu)造固定到其上，這兩種構(gòu)造都無法很好地將這些金屬段固持在轉(zhuǎn)子極之間并且/或者為轉(zhuǎn)子組件提供所需的堅(jiān)固性。此外，金屬嵌件及其相關(guān)焊點(diǎn)需要承受渦流損耗，從而減小機(jī)器效率。
[0004]因此，需要提供用于修平凸極轉(zhuǎn)子的嵌件，以在不影響磁性的情況下解決風(fēng)阻損耗的問題。此外還需要以機(jī)械堅(jiān)固的方式將此類嵌件與凸極轉(zhuǎn)子組裝到一起，以便承受高速下的離心力，同時(shí)最小化附加到轉(zhuǎn)子上的質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供一種電機(jī)，包括:定子；轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件安置在所述定子內(nèi)并且配置成相對(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn)，其中所述轉(zhuǎn)子組件包括:轉(zhuǎn)子芯子，所述轉(zhuǎn)子芯子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極圍繞內(nèi)轂彼此隔開，以便每對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子凸極之間形成極間空隙，其中具有由每個(gè)極間空隙中的所述轉(zhuǎn)子芯子界定的開口 ；以及多個(gè)嵌件，所述多個(gè)嵌件置于所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極之間形成的空隙中，所述多個(gè)嵌件由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成；其中所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件包括配合特征，所述配合特征形成于所述嵌件的軸向內(nèi)緣，所述配合特征配置成與由所述轉(zhuǎn)子芯子界定的對(duì)應(yīng)開口配合，從而憑借所述轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將所述嵌件固定到所述轉(zhuǎn)子芯子上。
[0006]優(yōu)選的，其中所述轉(zhuǎn)子芯子包括帶齒轉(zhuǎn)子，其中所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極包括多個(gè)轉(zhuǎn)子齒，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子齒與所述內(nèi)轂一體成形。
[0007]優(yōu)選的，其中所述配合特征包括燕尾槽特征，所述燕尾槽特征配置成與形成于所述轉(zhuǎn)子芯子的所述內(nèi)轂中的開口配合。
[0008]優(yōu)選的，其中所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件包括T形嵌件，所述T形嵌件包括:縱向構(gòu)件，所述縱向構(gòu)件沿軸向延伸；以及橫向構(gòu)件，所述橫向構(gòu)件在兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子齒之間垂直延伸，其中所述橫向構(gòu)件與一對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子齒一起形成所述帶齒轉(zhuǎn)子上的平滑外表面；其中所述燕尾槽特征形成于所述縱向構(gòu)件的內(nèi)緣上，并且配置成與所述轉(zhuǎn)子芯子的所述內(nèi)轂中的所述開口配合。
[0009]優(yōu)選的，其中所述多個(gè)轉(zhuǎn)子齒中的每個(gè)轉(zhuǎn)子齒包括以下項(xiàng)中的一項(xiàng):一對(duì)法蘭狀凸塊，所述法蘭狀凸塊形成于其徑向最外部處；或者一對(duì)軸向延伸的槽口，所述槽口形成于靠近其徑向最外部處；以及其中所述橫向構(gòu)件包括位于每一端處的肩部，所述肩部配置成與形成于所述轉(zhuǎn)子齒上的所述一對(duì)法蘭狀凸塊或者所述一對(duì)軸向延伸的槽口中的一項(xiàng)配合，以便憑借所述轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將所述嵌件固持在適當(dāng)位置。
[0010]優(yōu)選的，其中所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件包括:外殼，所述外殼由第一非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，所述外殼界定其內(nèi)部的中空區(qū)域；其中所述燕尾槽特征形成于所述外殼上，并且配置成與形成于所述轉(zhuǎn)子芯子的所述內(nèi)轂中的所述開口配合。
[0011]優(yōu)選的，進(jìn)一步包括內(nèi)部填充物材料，所述內(nèi)部填充物材料置于由所述外殼界定的所述中空區(qū)域中，所述內(nèi)部填充物材料由第二非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，所述第二非導(dǎo)電、非磁性材料的密度小于所述第一非導(dǎo)電、非磁性材料。
[0012]優(yōu)選的，進(jìn)一步包括形成于所述中空區(qū)域中的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)與所述外殼一體成形。
[0013]優(yōu)選的，其中所述轉(zhuǎn)子芯子包括分段轉(zhuǎn)子，其中所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極中的每個(gè)轉(zhuǎn)子凸極包括獨(dú)立于其他轉(zhuǎn)子凸極的單獨(dú)部件，并且其中所述多個(gè)單獨(dú)轉(zhuǎn)子凸極圍繞非磁性內(nèi)轂周向布置并且與所述非磁性內(nèi)轂配合。
[0014]優(yōu)選的，其中所述分段轉(zhuǎn)子上的每對(duì)相鄰單獨(dú)轉(zhuǎn)子凸極形成極間空隙；以及其中所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件具有與所述極間空隙對(duì)應(yīng)的形狀，從而與形成于一對(duì)相鄰單獨(dú)轉(zhuǎn)子凸極之間的對(duì)應(yīng)極間空隙配合。
[0015]優(yōu)選的，其中所述轉(zhuǎn)子組件進(jìn)一步包括一對(duì)端板，所述一對(duì)端板置于所述轉(zhuǎn)子芯子的相對(duì)端上,所述一對(duì)端板中的每個(gè)端板由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成并且包括形成于其中的多個(gè)開口 ；以及其中所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件形成為一體式零件，軸向延伸穿過所述轉(zhuǎn)子芯子的整個(gè)長(zhǎng)度，其中所述嵌件的相對(duì)端中的每一端均具有形成于其上的配合特征，所述配合特征配置成與每個(gè)端板中的對(duì)應(yīng)開口配合，從而憑借所述轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力為所述嵌件提供額外的固持強(qiáng)度。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供一種制造電機(jī)的方法，所述方法包括:提供定子；提供轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件能夠置于所述定子內(nèi)并且可以安裝成圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)，其中提供所述轉(zhuǎn)子組件包括:提供凸極轉(zhuǎn)子芯子，所述凸極轉(zhuǎn)子芯子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極圍繞內(nèi)轂彼此隔開，以便每對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子凸極之間形成極間空隙，其中具有由每個(gè)極間空隙中的所述轉(zhuǎn)子芯子界定的燕尾形開口 ；提供多個(gè)嵌件，所述多個(gè)嵌件由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成；以及將所述多個(gè)嵌件固定在所述極間空隙中，所述極間空隙形成于所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極之間；其中，在將所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件固定在一對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子凸極之間形成的極間空隙中時(shí)，將所述嵌件的配合特征與所述轉(zhuǎn)子芯子界定的對(duì)應(yīng)開口配合，從而憑借所述轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將所述嵌件固定到所述轉(zhuǎn)子芯子。
[0017]優(yōu)選的，其中提供凸極轉(zhuǎn)子芯子包括提供帶齒轉(zhuǎn)子，其中所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極包括多個(gè)轉(zhuǎn)子齒，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子齒與所述內(nèi)轂一體成形。
[0018]優(yōu)選的，其中提供所述多個(gè)嵌件包括提供多個(gè)T形嵌件，所述多個(gè)T形嵌件中的每個(gè)嵌件包括:縱向構(gòu)件，所述縱向構(gòu)件沿軸向延伸；以及橫向構(gòu)件，所述橫向構(gòu)件在兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子齒之間垂直延伸，其中所述橫向構(gòu)件與一對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子齒一起形成所述帶齒轉(zhuǎn)子上的平滑外表面；配合特征，所述配合特征形成于所述縱向構(gòu)件的內(nèi)緣上，并且配置成與形成于所述轉(zhuǎn)子芯子的所述內(nèi)轂中的開口配合。
[0019]優(yōu)選的，其中將所述多個(gè)嵌件固定在所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極之間形成的所述極間空隙中包括:對(duì)于每個(gè)嵌件，將所述縱向構(gòu)件的燕尾槽特征與形成于所述轉(zhuǎn)子芯子的所述內(nèi)轂中的燕尾形開口配合。
[0020]優(yōu)選的，其中提供所述多個(gè)嵌件包括提供多個(gè)中空形嵌件，所述多個(gè)中空形嵌件中的每個(gè)嵌件包括外殼，所述外殼由第一非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，所述外殼界定形成于其中的開口并且包括形成于其軸向內(nèi)表面上的配合特征。
[0021]優(yōu)選的，其中提供所述多個(gè)中空形嵌件進(jìn)一步包括:對(duì)于每個(gè)嵌件，提供內(nèi)部填充物，所述內(nèi)部填充物置于由所述外殼界定的所述開口中，所述內(nèi)部填充物由第二非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，所述第二非導(dǎo)電、非磁性材料的密度小于所述第一非導(dǎo)電、非磁性材料。
[0022]優(yōu)選的，其中提供所述多個(gè)中空形嵌件進(jìn)一步包括:對(duì)于每個(gè)嵌件，提供蜂窩狀結(jié)構(gòu)，所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)置于由所述外殼界定的所述開口中，所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)通過擠壓工藝與所述外殼一體成形。
[0023]優(yōu)選的，其中將所述多個(gè)嵌件固定在所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極之間形成的所述極間空隙中包括:對(duì)于每個(gè)嵌件，將所述外殼的所述燕尾槽特征與形成于所述轉(zhuǎn)子芯子的所述內(nèi)轂中的燕尾形開口配合。
[0024]優(yōu)選的，其中提供凸極轉(zhuǎn)子芯子包括提供分段轉(zhuǎn)子，其中所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極中的每個(gè)轉(zhuǎn)子凸極包括獨(dú)立于其他轉(zhuǎn)子凸極的單獨(dú)部件，并且其中所述多個(gè)單獨(dú)轉(zhuǎn)子凸極圍繞非磁性內(nèi)轂周向布置并且與所述非磁性內(nèi)轂配合，以便所述分段轉(zhuǎn)子上的每對(duì)相鄰獨(dú)立轉(zhuǎn)子凸極形成極間空隙。
[0025]優(yōu)選的，其中將所述多個(gè)嵌件固定在所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極之間形成的所述極間空隙中包括:對(duì)于每個(gè)嵌件，將嵌件置于每對(duì)單獨(dú)轉(zhuǎn)子凸極之間形成的對(duì)應(yīng)極間空隙中。
[0026]優(yōu)選的，其中提供所述轉(zhuǎn)子組件進(jìn)一步包括:提供一對(duì)端板，所述一對(duì)端板置于所述轉(zhuǎn)子芯子的相對(duì)端上，所述一對(duì)端板中的每個(gè)端板由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成并且包括形成于其中的多個(gè)開口 ；以及其中所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件形成為一體式零件，所述一體式零件軸向延伸穿過所述轉(zhuǎn)子芯子的整個(gè)長(zhǎng)度，其中所述嵌件的相對(duì)端中的每一端均具有形成于其上的配合特征，所述配合特征配置成與每個(gè)端板中的對(duì)應(yīng)開口配合，從而憑借所述轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力為所述嵌件提供額外的固持強(qiáng)度。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明提供一種用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件包括:凸極轉(zhuǎn)子，所述凸極轉(zhuǎn)子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，所述轉(zhuǎn)子凸極圍繞內(nèi)轂彼此隔開，以便每對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子凸極之間形成極間空隙；以及多個(gè)嵌件，所述多個(gè)嵌件置于所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極之間形成的所述極間空隙中并且構(gòu)造成使得所述多個(gè)嵌件與所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極一起形成所述轉(zhuǎn)子組件上的平滑外表面；其中所述多個(gè)嵌件包括以下項(xiàng)中的一項(xiàng):由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成的T形嵌件；中空嵌件，所述中空嵌件具有由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成的外殼；或者由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成的燕尾形嵌件；以及其中所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件配置成與所述凸極轉(zhuǎn)子配合，以便憑借在所述轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將所述嵌件固定到所述凸極轉(zhuǎn)子上。
[0028]優(yōu)選的，其中，當(dāng)所述多個(gè)嵌件包括T形嵌件時(shí)，所述多個(gè)T形嵌件中的每個(gè)嵌件包括:縱向構(gòu)件，所述縱向構(gòu)件沿軸向延伸；以及橫向構(gòu)件，所述橫向構(gòu)件在兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子凸極之間垂直延伸，其中所述橫向構(gòu)件與一對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子凸極一起形成所述凸極上的平滑外表面；其中所述縱向構(gòu)件包括燕尾槽特征，所述燕尾槽特征形成于其內(nèi)緣上，所述燕尾槽特征配置成與形成于凸極帶齒轉(zhuǎn)子的所述內(nèi)轂中的對(duì)應(yīng)燕尾形開口配合。
[0029]優(yōu)選的，其中，當(dāng)所述多個(gè)嵌件包括中空嵌件時(shí)，所述多個(gè)中空嵌件中的每個(gè)嵌件包括:外殼，所述外殼由第一非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，所述外殼界定其中的開口 ；以及內(nèi)部填充物，所述內(nèi)部填充物置于由所述外殼界定的所述開口中，所述內(nèi)部填充物由第二非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，所述第二非導(dǎo)電、非磁性材料的密度小于所述第一非導(dǎo)電、非磁性材料；其中所述外殼包括燕尾槽特征，所述燕尾槽特征形成于其軸向內(nèi)表面上，所述燕尾槽特征配置成與形成于凸極帶齒轉(zhuǎn)子的所述內(nèi)轂中的對(duì)應(yīng)燕尾形開口配合。
[0030]優(yōu)選的，其中，當(dāng)所述多個(gè)嵌件包括燕尾形嵌件時(shí)，所述多個(gè)燕尾形嵌件中的每個(gè)燕尾形嵌件配置成置于分段凸極轉(zhuǎn)子的單獨(dú)轉(zhuǎn)子凸極之間形成的燕尾形極間空隙中，所述單獨(dú)轉(zhuǎn)子凸極圍繞非磁性內(nèi)轂周向布置并且與所述非磁性內(nèi)轂配合，其中所述多個(gè)單獨(dú)轉(zhuǎn)子凸極中的每個(gè)單獨(dú)轉(zhuǎn)子凸極圍繞所述非磁性內(nèi)轂周向布置并且與所述非磁性內(nèi)轂配合。
[0031]可以從以下【具體實(shí)施方式】和附圖中顯而易見地了解到許多其他特征和優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]附圖中示出了用于執(zhí)行本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例。
[0033]在附圖中:
[0034]圖1是可用于本發(fā)明實(shí)施例中的電機(jī)的示意圖。
[0035]圖2是可用于本發(fā)明實(shí)施例中的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的側(cè)視圖。
[0036]圖3是可用于本發(fā)明實(shí)施例中的帶齒轉(zhuǎn)子的示意圖。
[0037]圖4是可用于本發(fā)明實(shí)施例中的分段轉(zhuǎn)子的示意圖。
[0038]圖5、圖6和圖7A到7C是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)子組件的示意圖，其中所述轉(zhuǎn)子組件包括帶齒轉(zhuǎn)子以及非導(dǎo)電和非磁性轉(zhuǎn)子嵌件。
[0039]圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子組件的示意圖，其中所述轉(zhuǎn)子組件包括分段轉(zhuǎn)子以及非導(dǎo)電、非磁性轉(zhuǎn)子嵌件。
[0040]圖9是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子組件的示意圖，其中所述轉(zhuǎn)子組件包括帶齒轉(zhuǎn)子；非導(dǎo)電、非磁性轉(zhuǎn)子嵌件；以及非導(dǎo)電、非磁性端板。
[0041]圖10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子組件的示意圖，其中所述轉(zhuǎn)子組件包括分段轉(zhuǎn)子；非導(dǎo)電、非磁性轉(zhuǎn)子嵌件；以及非導(dǎo)電、非磁性端板。

【具體實(shí)施方式】
[0042]本發(fā)明的實(shí)施例是一種包括凸極轉(zhuǎn)子的電機(jī)，所述凸極轉(zhuǎn)子設(shè)有用于修平轉(zhuǎn)子的嵌件，以便在不影響磁性的情況下解決摩擦和風(fēng)阻損耗的問題。盡管本發(fā)明的實(shí)施例是相對(duì)于轉(zhuǎn)子和定子通過徑向磁場(chǎng)進(jìn)行交互的電機(jī)而言的，但是所屬領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)至Ij，本發(fā)明的實(shí)施例還可以用于使用軸向場(chǎng)來進(jìn)行轉(zhuǎn)子/定子交互的電機(jī)中，其中嵌件定向?yàn)閺较蚍较颉?br> [0043]參考圖1，其中示出了可受益于本發(fā)明實(shí)施例的典型電機(jī)I。電機(jī)I包括定子2(例如，層狀鐵質(zhì)定子)，所述定子沿徑向圍繞轉(zhuǎn)子3并且沿轉(zhuǎn)子3軸向延伸。定子2進(jìn)一步包括多個(gè)定子極4，每個(gè)定子極4與徑向相對(duì)的定子極配合以形成定子極對(duì)。定子極對(duì)4a和4b纏繞相繞組5，可以從遠(yuǎn)程源(未圖示)使用傳統(tǒng)方式來驅(qū)動(dòng)所述相繞組。另一個(gè)定子極4上也以類似的方式包括單獨(dú)的相繞組(未圖示)。
[0044]如圖1所示，轉(zhuǎn)子3形成為凸極轉(zhuǎn)子，所述凸極轉(zhuǎn)子具有多個(gè)凸極件6。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，轉(zhuǎn)子3由一疊一體式疊片7構(gòu)成，如圖2中提供的轉(zhuǎn)子3的視圖所示，但是可以認(rèn)識(shí)到，轉(zhuǎn)子芯子還可以形成為單個(gè)零件，芯子由鐵加工而成或者由燒結(jié)磁性材料等構(gòu)成。轉(zhuǎn)子3包括作為磁性凸極的多個(gè)凸塊/齒6。轉(zhuǎn)子3的中央部分包括轉(zhuǎn)子孔8，可以將驅(qū)動(dòng)軸插入穿過所述轉(zhuǎn)子孔，轉(zhuǎn)子3可以圍繞所驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，電機(jī)的確切結(jié)構(gòu)可以采用多種形式中的一種形式。例如，電機(jī)可以配置成感生非永久磁極的磁阻電動(dòng)機(jī)，其中以預(yù)定順序驅(qū)動(dòng)定子3的相繞組5，從而使得轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn)。磁阻電動(dòng)機(jī)可以是定子極與轉(zhuǎn)子極的數(shù)量相等的同步磁阻電動(dòng)機(jī)，或者定子極對(duì)的數(shù)量比轉(zhuǎn)子極對(duì)的數(shù)量大一個(gè)的開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。再如，電機(jī)可以配置成定子永磁電機(jī)(例如,永磁磁通開關(guān)電機(jī)、永磁磁通反轉(zhuǎn)電機(jī),或者雙凸極永磁電機(jī)等),所述定子永磁電機(jī)包括嵌入定子中的永磁體9 (如虛線所示)。在此類定子永磁電機(jī)中，繞組5中的電流與磁體9的關(guān)聯(lián)磁場(chǎng)交互，以使得轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn)。
[0046]應(yīng)認(rèn)識(shí)到，圖1和圖2僅用于示出可受益于本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)的實(shí)例。也就是說，可以通過需要轉(zhuǎn)子上的凸極或凸齒的多種不同類型的電機(jī)來實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。因此，本發(fā)明的實(shí)施例并不僅限于本說明書中示出和描述的電機(jī)類型。
[0047]現(xiàn)在參見圖3和圖4，其中示出了能夠包括本發(fā)明的實(shí)施例的凸極轉(zhuǎn)子的實(shí)施例。首先參見圖3，其中示出了帶齒轉(zhuǎn)子10的構(gòu)造，多個(gè)轉(zhuǎn)子齒或轉(zhuǎn)子極12從內(nèi)轂14或者與齒12 —體成形的轉(zhuǎn)子部分徑向向外延伸。參見圖4，其中示出了分段轉(zhuǎn)子20的構(gòu)造，其中每個(gè)轉(zhuǎn)子凸極22形成為獨(dú)立于其他轉(zhuǎn)子極的單獨(dú)部件。如圖4所示，單獨(dú)的轉(zhuǎn)子極圍繞非磁性轉(zhuǎn)子轂26周向布置，其中通過配合特征28與轉(zhuǎn)子轂26配合的每個(gè)轉(zhuǎn)子極22形成于轉(zhuǎn)子極的底部上(即，形成于轉(zhuǎn)子極的每個(gè)疊片上)。分段轉(zhuǎn)子20的每個(gè)轉(zhuǎn)子極22的凹口30配置成將嵌件接納于其中，以憑借轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將所述嵌件徑向固持在轉(zhuǎn)子極22之間，如下文進(jìn)一步詳述。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，凸極轉(zhuǎn)子10、20，例如圖3和圖4中所示的凸極轉(zhuǎn)子，可以機(jī)械修平，方法是提供非導(dǎo)電和非磁性嵌件，所述嵌件部分填充轉(zhuǎn)子極之間的極間空隙并且與轉(zhuǎn)子極一起形成轉(zhuǎn)子上的機(jī)械“平滑”外表面，鑒于此理解，本說明書中所用的“平滑”并不一定需要轉(zhuǎn)子組件外表面為圓形表面或者完全平滑，只要嵌件橫跨相鄰轉(zhuǎn)子極之間的距離以使兩者之間形成基本閉合的表面即可。因此，例如，設(shè)想嵌件可以視為具有線性外表面/段，而不是橋接相鄰轉(zhuǎn)子極的弧形段(以便提供成本較低嵌件)，并且這仍然視為存在轉(zhuǎn)子上的機(jī)械平滑外表面。非導(dǎo)電和非磁性轉(zhuǎn)子嵌件零件在不影響磁性的情況下解決了與凸極轉(zhuǎn)子相關(guān)的風(fēng)阻損耗問題。所述非導(dǎo)電和非磁性嵌件以機(jī)械堅(jiān)固的方式與凸極轉(zhuǎn)子構(gòu)造并組裝到一起，以便承受高速下的離心力，同時(shí)最小化附加到轉(zhuǎn)子上的質(zhì)量。根據(jù)示例性實(shí)施例，嵌件中的每個(gè)嵌件形成為固體一體式零件，所述零件軸向延伸穿過凸極轉(zhuǎn)子的整個(gè)長(zhǎng)度。
[0049]現(xiàn)在參見圖5到圖7，其中示出了根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子組件的多個(gè)部分。每個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子組件包括帶齒轉(zhuǎn)子和非導(dǎo)電、非磁性嵌件，所述嵌件嵌入帶齒轉(zhuǎn)子的每對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子齒之間的極間空間中。如圖所示，轉(zhuǎn)子嵌件可以具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多種形狀/橫截面，其中所述嵌件的形狀適用于所用的特定凸極轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子極的形狀以及支持轉(zhuǎn)子速度所需的離心強(qiáng)度量。
[0050]如圖5所示，提供了轉(zhuǎn)子組件32，所述轉(zhuǎn)子組件具有帶齒轉(zhuǎn)子34，所述帶齒轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子齒36，所述轉(zhuǎn)子齒具有法蘭狀凸塊38，所述凸塊位于每個(gè)轉(zhuǎn)子齒36的徑向最外部，其中凸塊38在每一側(cè)上垂直于齒36延伸。非導(dǎo)電、非磁性嵌件40形成為T形嵌件,所述T形嵌件置于相鄰齒36之間的極間空間41中，其中T形嵌件40具有沿軸向延伸的縱向構(gòu)件42以及橫向構(gòu)件44，所述橫向構(gòu)件在兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子齒36之間垂直延伸，其中所述橫向構(gòu)件44與一對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子齒36 —起形成帶齒轉(zhuǎn)子34上的平滑外表面。橫向構(gòu)件44形成為包括每一端處的肩部46，所述肩部與轉(zhuǎn)子齒上的對(duì)應(yīng)凸塊38鄰接，以使凸塊38與T形嵌件40上的肩部46配合，以憑借轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將嵌件固持在適當(dāng)位置。T形嵌件40上還包括配合特征48，所述配合特征形成于縱向構(gòu)件42的內(nèi)端上。配合特征48配置成與形成于帶齒轉(zhuǎn)子34的背鐵(back iron) /內(nèi)轂52中的開口 50配合，以使嵌件40與帶齒轉(zhuǎn)子34之間的配合得到進(jìn)一步加固并且轉(zhuǎn)子組件32對(duì)作用于其上的離心力的抵御能力得到提升。根據(jù)示例性實(shí)施例，配合特征48配置為與燕尾形開口 50配合的燕尾槽特征，用于提升對(duì)離心力的抵御能力；但是應(yīng)認(rèn)識(shí)到，也可以使用其他形狀/構(gòu)造的配合特征。
[0051 ] 圖6示出了與圖5所示轉(zhuǎn)子組件類似的轉(zhuǎn)子組件54 (類似的元件用與圖5相同的標(biāo)號(hào)表示)，但是帶齒轉(zhuǎn)子58的齒56和T形嵌件60具有形成于其上的不同特征。也就是說，轉(zhuǎn)子齒56形成為各自包括軸向延伸的槽口 62，所述軸向延伸的槽口形成于所述轉(zhuǎn)子齒中靠近每個(gè)轉(zhuǎn)子齒56的徑向最外部處。T形嵌件60的橫向構(gòu)件64形成為包括每一端處的肩部66，所述肩部與相鄰齒56的槽口 62配合，以憑借轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將嵌件60固持在適當(dāng)位置。T形嵌件60上還包括配合特征48，所述配合特征形成于縱向構(gòu)件42的內(nèi)端上。配合特征48配置成與形成于帶齒轉(zhuǎn)子58的背鐵/內(nèi)轂52中的開口 50配合，以使嵌件60與帶齒轉(zhuǎn)子58之間的配合得到進(jìn)一步加固并且轉(zhuǎn)子組件54對(duì)作用于其上的離心力的抵御能力得到提升。
[0052]現(xiàn)在參見圖7A，轉(zhuǎn)子組件68圖示為具有與圖6所示帶齒轉(zhuǎn)子相同的帶齒轉(zhuǎn)子58，其中帶齒轉(zhuǎn)子58具有轉(zhuǎn)子齒56，所述轉(zhuǎn)子齒形成為各自包括軸向延伸的槽口 62，所述槽口形成于所述轉(zhuǎn)子齒中靠近每個(gè)轉(zhuǎn)子齒56的徑向最外部處。但是，轉(zhuǎn)子組件68的非導(dǎo)電、非磁性嵌件70與轉(zhuǎn)子組件54的嵌件60 (圖6)不同，因?yàn)榍都?0配置成填充相鄰轉(zhuǎn)子齒56之間的整個(gè)極間空間或空隙41，而不是具有將空隙41的一部分敞開的T形。由于嵌件70的大小大于T形嵌件40、60(圖5和圖6),應(yīng)認(rèn)識(shí)到,其質(zhì)量可以大于T形嵌件的質(zhì)量,而這對(duì)于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間由嵌件產(chǎn)生的離心力而言可能是不合需要的。為了盡可能最小化嵌件70的質(zhì)量，非導(dǎo)電、非磁性嵌件形成為本說明書所述的“中空”嵌件，因此其中包括并非由較高密度材料構(gòu)成的內(nèi)部區(qū)域。“中空”嵌件包括由非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成的外殼72，其中外殼72界定區(qū)域或開口 73。根據(jù)示例性實(shí)施例，外殼72由非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，以便為嵌件提供高機(jī)械強(qiáng)度和硬度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，開口 73包括內(nèi)部填充物74，所述內(nèi)部填充物由與用于形成外殼72的材料不同的非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，以使嵌件70形成為多材料嵌件。內(nèi)部填充物74由密度小于外殼材料的非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，例如，可以由非常輕質(zhì)的介電泡沫構(gòu)成。將嵌件70中的內(nèi)部填充物74包括在外殼72的內(nèi)部能夠大幅減輕嵌件70的總重量，以大幅減小嵌件70產(chǎn)生的離心力，從而改進(jìn)轉(zhuǎn)子組件68的功能和說明。此外，將內(nèi)部填充物74包括在外殼72中能夠防止轉(zhuǎn)子組件68運(yùn)行期間發(fā)生空氣攬亂和變形，從而提聞效率。
[0053]根據(jù)其他實(shí)施例，外殼72界定的區(qū)域73可以保持敞開(或者部分敞開)，以減小嵌件70的質(zhì)量。也就是說，在一個(gè)實(shí)施例中，開口 73可以完全未填充，如圖7B所示。在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖7C所示，由外殼72界定的中空區(qū)域73可以包括形成于其中的較輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，例如與外殼72 —起擠出的蜂窩狀結(jié)構(gòu)75，所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)為嵌件70提供硬度，同時(shí)仍然用于減小嵌件的總質(zhì)量。蜂窩狀結(jié)構(gòu)75的內(nèi)部可以保持未填充，或者可以包括其中的泡沫材料。
[0054]如圖7所示，嵌件70的外殼72包括固持特征，所述固持特征與形成于T形嵌件60(圖6)上的固持特征相似。也就是說，外殼72包括:每一端處的肩部66，所述肩部與相鄰轉(zhuǎn)子齒56的槽口 62配合；以及配合特征48 (例如，燕尾槽)，所述配合特征形成于所述外殼的軸向內(nèi)表面上，與形成于帶齒轉(zhuǎn)子58的背鐵/內(nèi)轂52中的對(duì)應(yīng)開口 50配合。肩部66和配合特征48憑借轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將嵌件70固持在適當(dāng)位置，并且?guī)椭纬上鄬?duì)于作用于其上的離心力穩(wěn)固的轉(zhuǎn)子組件68。
[0055]現(xiàn)在參見圖8，其中示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子組件76的一部分，其中轉(zhuǎn)子組件76具有分段轉(zhuǎn)子78，所述分段轉(zhuǎn)子由多個(gè)單獨(dú)的轉(zhuǎn)子極80構(gòu)成，所述轉(zhuǎn)子極通過轉(zhuǎn)子極80上的配合特征(例如，燕尾槽)84周向圍繞非磁性轉(zhuǎn)子轂82配合，所述配合特征與形成于轉(zhuǎn)子轂82中的開口 /插座86配合。轉(zhuǎn)子組件76還包括非導(dǎo)電、非磁性嵌件88，所述嵌件配合在每對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子極80之間，位于由相鄰轉(zhuǎn)子極80形成的極間空隙90中。如圖8所示，非導(dǎo)電、非磁性嵌件88形成為配置成接納在極間空隙90中的嵌件，所述極間空隙形成于每對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子極80之間，其中嵌件88具有與空隙90的形狀一致的形狀。根據(jù)示例性實(shí)施例，嵌件具有燕尾構(gòu)造，使得嵌件能夠憑借轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力徑向固持在轉(zhuǎn)子極80之間。
[0056]根據(jù)例性實(shí)施例，嵌件88形成為多材料嵌件,所述嵌件具有:外殼90,所述外殼由第一非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成；以及內(nèi)部填充物92，所述內(nèi)部填充物由第二非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成。根據(jù)示例性實(shí)施例，外殼90由非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，所述材料為嵌件提供高機(jī)械強(qiáng)度和硬度。內(nèi)部填充物92由密度小于外殼90材料的非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，例如，可以由非常輕質(zhì)的介電泡沫構(gòu)成。在內(nèi)部區(qū)域中添加內(nèi)部填充物92能夠大幅減小嵌件88的總重量，以大幅減小嵌件88廣生的尚心力，從而提聞轉(zhuǎn)子組件76的功能和壽命?；蛘?，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，嵌件88還可以形成為具有內(nèi)部特征的擠出件(extrus1n)，所述內(nèi)部特征用于增加強(qiáng)度，而不影響固體重量，如上所述。
[0057]現(xiàn)在參見圖9和圖10，其中分別示出了根據(jù)本發(fā)明其他實(shí)施例的帶齒轉(zhuǎn)子和分段轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子組件94、96。在轉(zhuǎn)子組件94、96中的每個(gè)轉(zhuǎn)子組件中，“籠狀”組件用于緊固轉(zhuǎn)子組件94、96并且用于為置于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子凸極102、104之間的非導(dǎo)電、非磁性嵌件98、100提供額外的固持強(qiáng)度，從而提高組件的堅(jiān)固性。為了形成籠狀組件，將非導(dǎo)電、非磁性端板106置于轉(zhuǎn)子組件94、96的相對(duì)端上，即，置于帶齒轉(zhuǎn)子112或分段轉(zhuǎn)子114的相對(duì)側(cè)上，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)子可以由一疊轉(zhuǎn)子疊片108、110構(gòu)成(或者可以形成為單個(gè)零件)。如圖9和圖10所示，軸向延伸穿過該疊轉(zhuǎn)子疊片108、110的整個(gè)長(zhǎng)度的非導(dǎo)電、非磁性嵌件98、100包括配合特征116，所述配合特征形成于每一端處，構(gòu)造成與形成于端板206中的對(duì)應(yīng)開口 118配合。形成于嵌件98、100上的配合特征116接納在形成于端板106中的開口 118內(nèi)，從而將嵌件配合到端板，從而形成“籠狀”轉(zhuǎn)子組件。端板106用于堅(jiān)固轉(zhuǎn)子組件94、96(即，如果轉(zhuǎn)子由疊片構(gòu)成，則緊固帶齒轉(zhuǎn)子112或分段轉(zhuǎn)子114的該疊轉(zhuǎn)子疊片108、110)，同時(shí)向嵌件98、100提供額外的固持強(qiáng)度，以提高轉(zhuǎn)子組件94、96的堅(jiān)固性。
[0058]有利地，本發(fā)明的實(shí)施例因此提供非導(dǎo)電、非磁性轉(zhuǎn)子嵌件，所述嵌件用于修平多種類型的凸極轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子嵌件能夠大幅減小摩擦和風(fēng)阻損耗，因?yàn)檗D(zhuǎn)子表面基于嵌件在相鄰轉(zhuǎn)子極之間的位置而變得機(jī)械平滑，從而大幅提高效率(即，效率高于非平滑轉(zhuǎn)子)，尤其是對(duì)于高度應(yīng)用而言。非導(dǎo)電、非磁性轉(zhuǎn)子嵌件以機(jī)械堅(jiān)固的方式與凸極轉(zhuǎn)子組裝在一起，例如通過使用嵌件上的配合(例如，燕尾槽)特征，以便使得嵌件能夠承受高速下的離心力。非導(dǎo)電、非磁性轉(zhuǎn)子嵌件進(jìn)一步構(gòu)造成最小化附加到轉(zhuǎn)子上的質(zhì)量，其中嵌件形成為僅填充相鄰轉(zhuǎn)子極之間的極間空間的一部分以及/或者部分由低密度材料構(gòu)成。
[0059]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供一種電機(jī)，所述電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件安置在所述定子內(nèi)并且配置成相對(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn)，其中所述轉(zhuǎn)子組件包括:轉(zhuǎn)子芯子，所述轉(zhuǎn)子芯子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，所述轉(zhuǎn)子凸極圍繞內(nèi)轂彼此隔開，以便每對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子凸極之間形成極間空隙，其中具有由每個(gè)極間空隙中的轉(zhuǎn)子芯子界定的開口 ；以及多個(gè)嵌件，所述多個(gè)嵌件置于所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極之間形成的空隙中，所述多個(gè)嵌件由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成。所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件包括配合特征，所述配合特征形成于所述嵌件的軸向內(nèi)緣，所述配合特征配置成與由所述轉(zhuǎn)子芯子界定的對(duì)應(yīng)開口配合，從而憑借轉(zhuǎn)子組件旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將所述嵌件固定到所述轉(zhuǎn)子芯子上。
[0060]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供一種制造電機(jī)的方法，所述方法包括提供定子以及提供轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件能夠安置在所述定子內(nèi)并且安裝為圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)，其中提供所述轉(zhuǎn)子組件包括提供凸極轉(zhuǎn)子芯子，所述凸極轉(zhuǎn)子芯子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極圍繞內(nèi)轂彼此隔開，以便每對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子凸極之間形成極間空隙，其中具有由每個(gè)極間空隙中的轉(zhuǎn)子芯子界定的燕尾形開口。提供所述轉(zhuǎn)子組件進(jìn)一步包括:提供多個(gè)嵌件，所述嵌件由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)件；以及將所述多個(gè)嵌件固定在所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極之間形成的極間空隙內(nèi)，其中，將所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件固定在一對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子凸極之間形成的極間空隙中時(shí)，所述嵌件的配合特征與所述轉(zhuǎn)子芯子界定的對(duì)應(yīng)開口配合，從而憑借所述轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將所述嵌件固定到所述轉(zhuǎn)子芯子。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供一種用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件包括:凸極轉(zhuǎn)子，所述凸極轉(zhuǎn)子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極圍繞內(nèi)轂彼此隔開，以便每對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子凸極之間形成極間空隙；以及多個(gè)嵌件，所述置于所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極之間形成的極間空隙中并且被構(gòu)造成使得所述多個(gè)嵌件與所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極一起形成所述轉(zhuǎn)子組件上的平滑外表面。所述多個(gè)嵌件包括以下項(xiàng)中的一項(xiàng):由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成的T形嵌件；中空嵌件，所述中空嵌件具有由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成的外殼；或者由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成的燕尾形嵌件。所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件配置成與所述凸極轉(zhuǎn)子配合，以便憑借在所述轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將所述嵌件固定到所述凸極轉(zhuǎn)子上。
[0062]本說明書使用各個(gè)實(shí)例來揭示本發(fā)明，包括最佳模式，同時(shí)也讓所屬領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造并使用任何器件或系統(tǒng)，以及實(shí)施所涵蓋的任何方法。本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書界定，并可包括所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員想出的其他實(shí)例。如果其他此類實(shí)例的結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義相同，或如果此類實(shí)例包括的等效結(jié)構(gòu)要素與權(quán)利要求書的字面意義無大體差別，則此類實(shí)例也屬于權(quán)利要求書的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī),包括: 定子; 轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件安置在所述定子內(nèi)并且配置成相對(duì)于所述定子旋轉(zhuǎn)，其中所述轉(zhuǎn)子組件包括: 轉(zhuǎn)子芯子，所述轉(zhuǎn)子芯子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極圍繞內(nèi)轂彼此隔開，以便每對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子凸極之間形成極間空隙，其中具有由每個(gè)極間空隙中的所述轉(zhuǎn)子芯子界定的開口 ；以及 多個(gè)嵌件，所述多個(gè)嵌件置于所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極之間形成的空隙中，所述多個(gè)嵌件由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成； 其中所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件包括配合特征，所述配合特征形成于所述嵌件的軸向內(nèi)緣，所述配合特征配置成與由所述轉(zhuǎn)子芯子界定的對(duì)應(yīng)開口配合，從而憑借所述轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將所述嵌件固定到所述轉(zhuǎn)子芯子上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中所述轉(zhuǎn)子芯子包括帶齒轉(zhuǎn)子，其中所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極包括多個(gè)轉(zhuǎn)子齒，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子齒與所述內(nèi)轂一體成形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)，其中所述配合特征包括燕尾槽特征，所述燕尾槽特征配置成與形成于所述轉(zhuǎn)子芯子的所述內(nèi)轂中的開口配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)，其中所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件包括T形嵌件，所述T形嵌件包括: 縱向構(gòu)件，所述縱向構(gòu)件沿軸向延伸；以及 橫向構(gòu)件，所述橫向構(gòu)件在兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子齒之間垂直延伸，其中所述橫向構(gòu)件與一對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子齒一起形成所述帶齒轉(zhuǎn)子上的平滑外表面； 其中所述燕尾槽特征形成于所述縱向構(gòu)件的內(nèi)緣上，并且配置成與所述轉(zhuǎn)子芯子的所述內(nèi)轂中的所述開口配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電機(jī)，其中所述多個(gè)轉(zhuǎn)子齒中的每個(gè)轉(zhuǎn)子齒包括以下項(xiàng)中的一項(xiàng):一對(duì)法蘭狀凸塊，所述法蘭狀凸塊形成于其徑向最外部處；或者一對(duì)軸向延伸的槽口，所述槽口形成于靠近其徑向最外部處；以及 其中所述橫向構(gòu)件包括位于每一端處的肩部，所述肩部配置成與形成于所述轉(zhuǎn)子齒上的所述一對(duì)法蘭狀凸塊或者所述一對(duì)軸向延伸的槽口中的一項(xiàng)配合，以便憑借所述轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將所述嵌件固持在適當(dāng)位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)，其中所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件包括: 外殼，所述外殼由第一非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，所述外殼界定其內(nèi)部的中空區(qū)域； 其中所述燕尾槽特征形成于所述外殼上，并且配置成與形成于所述轉(zhuǎn)子芯子的所述內(nèi)轂中的所述開口配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)，進(jìn)一步包括內(nèi)部填充物材料，所述內(nèi)部填充物材料置于由所述外殼界定的所述中空區(qū)域中，所述內(nèi)部填充物材料由第二非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，所述第二非導(dǎo)電、非磁性材料的密度小于所述第一非導(dǎo)電、非磁性材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)，進(jìn)一步包括形成于所述中空區(qū)域中的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)與所述外殼一體成形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中所述轉(zhuǎn)子芯子包括分段轉(zhuǎn)子，其中所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極中的每個(gè)轉(zhuǎn)子凸極包括獨(dú)立于其他轉(zhuǎn)子凸極的單獨(dú)部件，并且其中所述多個(gè)單獨(dú)轉(zhuǎn)子凸極圍繞非磁性內(nèi)轂周向布置并且與所述非磁性內(nèi)轂配合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)，其中所述分段轉(zhuǎn)子上的每對(duì)相鄰單獨(dú)轉(zhuǎn)子凸極形成極間空隙；以及 其中所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件具有與所述極間空隙對(duì)應(yīng)的形狀，從而與形成于一對(duì)相鄰單獨(dú)轉(zhuǎn)子凸極之間的對(duì)應(yīng)極間空隙配合。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其中所述轉(zhuǎn)子組件進(jìn)一步包括一對(duì)端板，所述一對(duì)端板置于所述轉(zhuǎn)子芯子的相對(duì)端上，所述一對(duì)端板中的每個(gè)端板由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成并且包括形成于其中的多個(gè)開口 ；以及 其中所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件形成為一體式零件，軸向延伸穿過所述轉(zhuǎn)子芯子的整個(gè)長(zhǎng)度，其中所述嵌件的相對(duì)端中的每一端均具有形成于其上的配合特征，所述配合特征配置成與每個(gè)端板中的對(duì)應(yīng)開口配合，從而憑借所述轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力為所述嵌件提供額外的固持強(qiáng)度。
12.—種制造電機(jī)的方法，所述方法包括: 提供定子； 提供轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件能夠置于所述定子內(nèi)并且可以安裝成圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)，其中提供所述轉(zhuǎn)子組件包括: 提供凸極轉(zhuǎn)子芯子，所述凸極轉(zhuǎn)子芯子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極圍繞內(nèi)轂彼此隔開，以便每對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子凸極之間形成極間空隙，其中具有由每個(gè)極間空隙中的所述轉(zhuǎn)子芯子界定的燕尾形開口； 提供多個(gè)嵌件，所述多個(gè)嵌件由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成；以及 將所述多個(gè)嵌件固定在所述極間空隙中，所述極間空隙形成于所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極之間； 其中，在將所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件固定在一對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子凸極之間形成的極間空隙中時(shí)，將所述嵌件的配合特征與所述轉(zhuǎn)子芯子界定的對(duì)應(yīng)開口配合，從而憑借所述轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將所述嵌件固定到所述轉(zhuǎn)子芯子。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中提供凸極轉(zhuǎn)子芯子包括提供帶齒轉(zhuǎn)子，其中所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極包括多個(gè)轉(zhuǎn)子齒，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子齒與所述內(nèi)轂一體成形。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中提供所述多個(gè)嵌件包括提供多個(gè)T形嵌件，所述多個(gè)T形嵌件中的每個(gè)嵌件包括: 縱向構(gòu)件，所述縱向構(gòu)件沿軸向延伸；以及 橫向構(gòu)件，所述橫向構(gòu)件在兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子齒之間垂直延伸，其中所述橫向構(gòu)件與一對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子齒一起形成所述帶齒轉(zhuǎn)子上的平滑外表面； 配合特征，所述配合特征形成于所述縱向構(gòu)件的內(nèi)緣上，并且配置成與形成于所述轉(zhuǎn)子芯子的所述內(nèi)轂中的開口配合。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中將所述多個(gè)嵌件固定在所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極之間形成的所述極間空隙中包括:對(duì)于每個(gè)嵌件，將所述縱向構(gòu)件的燕尾槽特征與形成于所述轉(zhuǎn)子芯子的所述內(nèi)轂中的燕尾形開口配合。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中提供所述多個(gè)嵌件包括提供多個(gè)中空形嵌件，所述多個(gè)中空形嵌件中的每個(gè)嵌件包括外殼，所述外殼由第一非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，所述外殼界定形成于其中的開口并且包括形成于其軸向內(nèi)表面上的配合特征。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中提供所述多個(gè)中空形嵌件進(jìn)一步包括:對(duì)于每個(gè)嵌件，提供內(nèi)部填充物，所述內(nèi)部填充物置于由所述外殼界定的所述開口中，所述內(nèi)部填充物由第二非導(dǎo)電、非磁性材料構(gòu)成，所述第二非導(dǎo)電、非磁性材料的密度小于所述第一非導(dǎo)電、非磁性材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中提供所述多個(gè)中空形嵌件進(jìn)一步包括:對(duì)于每個(gè)嵌件，提供蜂窩狀結(jié)構(gòu)，所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)置于由所述外殼界定的所述開口中，所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)通過擠壓工藝與所述外殼一體成形。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中將所述多個(gè)嵌件固定在所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極之間形成的所述極間空隙中包括:對(duì)于每個(gè)嵌件，將所述外殼的所述燕尾槽特征與形成于所述轉(zhuǎn)子芯子的所述內(nèi)轂中的燕尾形開口配合。
20.一種用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子組件，所述轉(zhuǎn)子組件包括: 凸極轉(zhuǎn)子，所述凸極轉(zhuǎn)子包括多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，所述轉(zhuǎn)子凸極圍繞內(nèi)轂彼此隔開，以便每對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子凸極之間形成極間空隙；以及 多個(gè)嵌件，所述多個(gè)嵌件置于所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極之間形成的所述極間空隙中并且構(gòu)造成使得所述多個(gè)嵌件與所述多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極一起形成所述轉(zhuǎn)子組件上的平滑外表面； 其中所述多個(gè)嵌件包括以下項(xiàng)中的一項(xiàng):由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成的T形嵌件；中空嵌件，所述中空嵌件具有由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成的外殼；或者由非導(dǎo)電和非磁性材料構(gòu)成的燕尾形嵌件；以及 其中所述多個(gè)嵌件中的每個(gè)嵌件配置成與所述凸極轉(zhuǎn)子配合，以便憑借在所述轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷的離心力將所述嵌件固定到所述凸極轉(zhuǎn)子上。
【文檔編號(hào)】H02K1/14GK104348269SQ201410354403
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】T.拉米諾索亞, J.P.亞歷山大, A.M.F.埃爾-雷菲, D.A.托里 申請(qǐng)人:通用電氣公司