專利名稱：一種帶爪極的磁電轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶爪極的電磁轉(zhuǎn)子，尤其是用于快速同步電機(jī)中的帶爪極的電磁轉(zhuǎn)子。
帶爪極的轉(zhuǎn)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(gòu)成的。某些快速同步電機(jī)的速度可以等于或大于50,000rpm。如上所述，這些轉(zhuǎn)子包含各部分的組裝，固此，在仍然保持最佳空氣動(dòng)力輪廊的情況下，爪極式轉(zhuǎn)子的制造就力圖獲得能夠最大限度地抵抗離心爆炸的轉(zhuǎn)子。
有各種實(shí)心轉(zhuǎn)子，它們的大質(zhì)量限制了它們的轉(zhuǎn)速。在旋轉(zhuǎn)中，所產(chǎn)生的離心力是和動(dòng)質(zhì)量成正比的。對(duì)于實(shí)心轉(zhuǎn)子，必須采用均衡壓制式或等壓式組裝技術(shù)，以保證轉(zhuǎn)子能夠在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下抗爆。這種組裝技術(shù)是昂貴的并且在批量生產(chǎn)中采用是有困難的。同時(shí)，在這種型式的實(shí)心轉(zhuǎn)子中，各組成部件的形狀復(fù)雜，它們不容易被組裝在一起。
本發(fā)明的目的是提供一種密實(shí)的爪極式轉(zhuǎn)子，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過普通技術(shù)就可以制造，轉(zhuǎn)子可以高速旋轉(zhuǎn)，制造成本與批量生產(chǎn)相適應(yīng)。
為此，本發(fā)明提供一種具有2N個(gè)極的爪極式轉(zhuǎn)子，它包括第一磁性材料部件，包括一個(gè)軸轂，軸轂具有一個(gè)自由端和一個(gè)具有N個(gè)軸向延伸爪極的端，多個(gè)爪極沿圓周均勻分布，共同形成一個(gè)企口；一個(gè)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(duì)面，第二磁性材料部件的每個(gè)爪極被安排在第一磁性材料部件的兩個(gè)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(duì)面的部件的企口的端壁之間；以及非磁性轉(zhuǎn)子-罩裝置。
特別是，每個(gè)爪極有一個(gè)外部縱向的面，它具有遞增的徑向的磁空氣隙區(qū)域。
磁性部件的每個(gè)爪極有多個(gè)擴(kuò)口的內(nèi)表面，它們?cè)诳拷罂诘闹行奶幱幸粋€(gè)匯聚點(diǎn)。
每個(gè)爪極包括一個(gè)與軸轂接觸的多邊形基座，和一個(gè)錐形自由端。
轉(zhuǎn)子至少包括一個(gè)單片非磁性多隔件部件，作為一組爪極的隔件。
在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)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(jié)。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于磁性部件的企口而形成轉(zhuǎn)子的中心凹口。這使轉(zhuǎn)子變輕，因此產(chǎn)生小于實(shí)心轉(zhuǎn)子的離心應(yīng)力便可獲得相同的轉(zhuǎn)速。
第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)源于上述的優(yōu)點(diǎn)由于離心應(yīng)力小，轉(zhuǎn)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(shù)組裝在一起。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是爪極的特殊形狀，它首先限制漏磁通，其次限制旋轉(zhuǎn)中爪極的離心彎曲應(yīng)力。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)通過參照附圖和下面的描述就會(huì)十分清楚，其中

圖1是本發(fā)明的4極轉(zhuǎn)子的二極磁性部件的簡(jiǎn)略透視圖；圖2是本發(fā)明的4極轉(zhuǎn)子的非磁性2隔件組成部件的簡(jiǎn)略透視圖；圖3是帶有取消罩裝置的本發(fā)明的4極轉(zhuǎn)子的簡(jiǎn)略透視圖；和圖4A，4B和4C是本發(fā)明的4極轉(zhuǎn)子的橫截圖的簡(jiǎn)略透視圖。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)子被設(shè)計(jì)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(fā)明的解決辦法是，轉(zhuǎn)子是空的或者包括一些空洞，在每個(gè)徑向遞增的區(qū)域上有一個(gè)磁空氣間隙和一個(gè)氣動(dòng)機(jī)械空氣間隙，這個(gè)間隙是恒定不變的，光滑的。
為了制造容易，限制了轉(zhuǎn)子的組成部件的數(shù)目。
本發(fā)明的2N極爪極轉(zhuǎn)子包括一個(gè)第一磁性材料部件1，包括一個(gè)軸轂2，它具有一個(gè)自由端3，一個(gè)具有N個(gè)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(gòu)成一個(gè)企口6；一個(gè)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(duì)面，第二磁性材料部件1′的每個(gè)爪極5′被安排在第一磁性材料部件1的兩個(gè)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(duì)的部件1′，1的企口6′，6的端壁之間；以及非磁性轉(zhuǎn)子罩裝置9。
在各附圖中所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，N等于2。因此，軸轂2的端4有兩個(gè)正相反的爪極5，這種情況也適用于軸轂2′的端4′和2個(gè)爪極5′。
每個(gè)爪極5或5′有一個(gè)外部的軸向延伸的表面10，它具有遞增的徑向磁空氣隙區(qū)。
在各附圖所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，外部軸向表面10包括一個(gè)中心區(qū)域11，它的半徑等于不帶罩的轉(zhuǎn)子的外徑，兩個(gè)斜側(cè)面區(qū)12a和12b在中心區(qū)11的一側(cè)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(qū)11和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子之間的磁通通路最佳化。
尤其是，本發(fā)明的爪極有多個(gè)內(nèi)表面13，它們?cè)诳拷罂诘闹行奶幍狞c(diǎn)14上聚匯。
這個(gè)特征的目的是要在兩個(gè)相鄰的相反極性的磁塊(相鄰的爪極)之間保留一個(gè)大的非磁性空間。這個(gè)非磁性空間用來限制在兩個(gè)相反極性的相鄰電極之間直接通過的漏磁通，而不是經(jīng)過定子的磁通。
在各附圖中所示的實(shí)施例中，爪極還包括一些有組織的表面，從而具有一個(gè)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(yīng)力，以及錐形的自由端，限制爪極的端處的移動(dòng)塊，從而使基座處的所述彎曲應(yīng)力衰減。
非磁性隔件7被插在磁部件1，1′的每一個(gè)的爪極5，5′的自由端8，8′和部件1，1的企口6′，6的對(duì)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(chǎn)生一個(gè)足夠的非磁空間，以便使在爪極和其對(duì)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(gè)機(jī)械作用，對(duì)轉(zhuǎn)子提供一個(gè)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(jī)械連桿的每個(gè)隔件來實(shí)現(xiàn)。
在附圖中所示的實(shí)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(jié)，而且也在正相反的爪極之間提供直接剛性連結(jié)。這是對(duì)改進(jìn)轉(zhuǎn)子的徑向聚會(huì)力的貢獻(xiàn)。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)單片雙隔件。
單片雙隔片的另一個(gè)特點(diǎn)是有一個(gè)關(guān)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)雙平衡的形狀。
因此，在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，在每個(gè)單片雙隔件中離心力就清除了。實(shí)際上，隔件做成一個(gè)單片，還提供一個(gè)附加的安全性。
在另一個(gè)實(shí)施例中(未示出)，隔件的功能是通過一個(gè)用于所有爪極的單個(gè)的單片部件提供的。
隔件或多隔件是當(dāng)使用最少量的材料的時(shí)候，執(zhí)行需要它們干的非磁性和機(jī)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(fā)明中，在對(duì)這種連接的機(jī)械特性的要求比實(shí)心轉(zhuǎn)子少得多。
為了給轉(zhuǎn)子提供一個(gè)最佳空氣輪廓，爪極用一個(gè)非磁性罩罩住。
因?yàn)檗D(zhuǎn)子的特殊結(jié)構(gòu)，罩不需要做成一個(gè)對(duì)轉(zhuǎn)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(shí)施例中，罩裝置包含一個(gè)空心圓柱體，它蓋住爪極和兩個(gè)在軸轂周圍的環(huán)形端片，并封閉了圓柱的基座。
當(dāng)然，本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例，在不超出本發(fā)明的范圍下，熟悉本技術(shù)的人還可以用多種方式，對(duì)它進(jìn)行改進(jìn)。特別是，在不超出本發(fā)明的范圍下，增加轉(zhuǎn)子的極數(shù)。
權(quán)利要求
1 2N極爪極式轉(zhuǎn)子，其特征在于包括一個(gè)第一磁材料部件(1)，它包括一個(gè)軸轂(2)，軸轂(2)有一個(gè)自由端(3)，和一個(gè)具有N個(gè)軸向延伸的爪極(5)的端(4)，爪極(5)按圓周均勻分布，共同構(gòu)成一個(gè)企口(6)；一個(gè)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(duì)面，第2磁性材料部件1′的每個(gè)爪極(5′)被安排在第一磁性材料部件(1)的兩個(gè)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(duì)面部件(1，1′)的企口(6′，6)的端壁之間；以及非磁性轉(zhuǎn)子罩裝置(9)。
2 按照權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)爪極(5，5′)具有一個(gè)外軸向表面(10)，它具有遞增的徑向磁空氣間隙區(qū)域(12a，12b)。
3 按照權(quán)利要求1或2的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)磁部件(1，1′)的爪極(5，5′)有多個(gè)擴(kuò)口的內(nèi)表面(13)，它們?cè)谄罂?6，6′)的中心附近有一個(gè)匯聚點(diǎn)(14)。
4 按照權(quán)利要求1至3的任何一項(xiàng)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)爪極(5，5′)包括一個(gè)多邊形基座，與軸轂(2)接觸，還包括一個(gè)錐形自由端(8)。
5 按照權(quán)利要求1至4的任何一項(xiàng)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，它包括至少一個(gè)單片非磁性多隔件部件(7)，用作一組爪極(5，5′)的隔件。
6 權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(gè)爪極(5)的端(4)，爪極按圓周均勻分布，形成一個(gè)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(duì)面，第2磁性材料部分(1′)的每個(gè)爪極(5′)被安排在第一磁性材料部件的兩個(gè)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(zhuǎn)子裝置(9)。
文檔編號(hào)H02K19/16GK1159088SQ9710183
公開日1997年9月10日 申請(qǐng)日期1997年1月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月10日
發(fā)明者阿蘭·古勞德, 讓-查勒斯·莫西, 安德烈·馬森 申請(qǐng)人:Gec阿爾斯托姆電機(jī)公司