电动机制造技术

一种电动机器，其包括定子和转子叠层组件。该转子叠层组件可相对于定子构造和设置。该转子叠层组件包括至少一个叠层构件，其中，该叠层构件限定至少磁体接纳孔和紧固区域。叠层构件进一步包括设置在内直径边缘和外直径边缘之间的主体。该磁体接纳孔包括第一端部，该第一端部延伸至第二端部，以使得第二端部与外直径边缘隔开而限定桥接区域。紧固区域经由过盈配合与转子轴中的接纳区域接合，以在主体中产生拉伸负载(或预负载)。

Motor

【技术实现步骤摘要】
电动机
本专利技术总地涉及电动机，并且更具体地说涉及用于永磁体电动机器的转子叠层组件。
技术介绍
电动机器包括转子，该转子建立磁场。通过定子的电流受磁场影响，以产生致使转子旋转的电动势。某些电动机/发电机在转子中采用永磁体。永磁体安装在形成于转子中的磁体槽中，该转子通常由多个叠层形成。通常，永磁体安装在转子的外侧边缘附近，尽可能靠近于外侧边缘，以使得转矩最大并且使得损失最小。以此方式安装永磁体在转子的磁体槽和外侧边缘之间产生薄桥接区域。在高速操作期间，转子上的离心力在薄桥接区域中以及在腹板颈部区域中产生应力。如果以过高的速度操作，则应力会超过叠层的屈服强度。在此种情形中，转子会失效。因此，在结构稳定性和高速操作之间存在折衷。也就是说，期望维持转子的结构完整性(其将磁体保持靠近于叠层的边缘)限制电动机器的操作速度。近年来，对于能量效率和低成本电机的追求已导致开发许多类型的电动机和发电机来用于各种应用。在电动机中，已知永磁体同步电机(PMSM)具有高功率密度和效率。内部永磁体(IPM)电机是其中一种最为普遍的类型，该内部永磁体电机是一种特定类型的PMSM并且由于其产生磁阻转矩以及永磁体转矩的混合能力而也称为永磁体磁阻(PMR)电机。PMR电机包括具有埋设在其中的一个或多个永磁体的转子，并且比具有表面安装的磁体转子的电机产生较高的转矩。这是因为永磁体定位在转子芯部中，以突出转子芯部中的磁性回路，这产生额外的磁阻转矩。然而，在操作期间，埋设在转子芯部中的每个磁体均经受离心力。为了在离心力下将磁体保持在转子芯部内并且还使得向转子芯部内的其它磁极的磁通泄露最小，转子芯部材料的狭窄部段通常保持在磁体磁极的端部和转子芯部的外周界之间。这些狭窄部段通常称为“桥接部”或“桥接区域”。图1示出传统IPM电机210的示意剖视图，其中，磁体设置在转子芯部中。如图所示，电机210包括定子芯部211和芯部部分215，该定子芯部具有中空圆柱形环220，且该芯部部分形成在环220内部。芯部部分215具有冲压贯穿其中的槽212，且线圈214缠绕在槽212周围。电机210还包括圆柱形转子芯部216，该圆柱形转子芯部设置在定子芯部211的内侧上，其中，多个孔218形成在转子芯部中。每个孔218对应于磁极，沿轴向方向延伸通过并且具有U形横截面。三个永磁体226插入在每个孔218中。附图标记222表示转子叠层的位于孔218的径向向外侧上的磁性磁通保持部分或中心磁极部段。附图标记224表示设置在磁体孔218的端部和转子216的外周界之间的桥接部。附图标记228指代转子轴。在操作期间，作用在永磁体226上的离心力和作用在中心磁极部段222上的离心力集中在转子芯部216的桥接部224和腹板颈部224中。为此，桥接部224和腹板颈部224的径向宽度须足够大，以维持所需的机械强度。然而，在通过旋转引起的离心力作用下，通过桥接部和腹板颈部224的磁性磁通泄露的量可能受到转子芯部的机械强度所影响。期望使得桥接部和腹板颈部224相对较薄以减小磁通泄露。然而，较薄的桥接部和腹板颈部导致转子强度减小，这然后会限制电机210的速度能力。因此，期望增大电机的旋转速度能力而同时维持转子在桥接部、腹板颈部以及磁体处的结构完整性，尽管离心力作用在这些部件和/或区域上仍如此。
技术实现思路
本专利技术提供一种电动机，该电动机具有坚固的转子叠层组件，该转子叠层组件具有拉伸预负载，该拉伸预负载增大腹板中的平均应力，以使得在高转子速度下，应力幅值最小。因此，改善材料的疲劳寿命，由此使得叠层组件对于重复的高速循环更为坚固。电动机包括定子和转子叠层组件，其中，该转子叠层组件可相对于定子构造和设置。转子叠层组件包括至少一个叠层构件，其中，该叠层构件进一步包括主体，该主体具有内直径边缘，该内直径边缘延伸至外直径边缘。叠层构件限定靠近于外直径边缘的一个或多个磁体接纳孔以及沿着内直径边缘限定的紧固区域。紧固区域与转子轴或轮毂中的接纳区域接合，以在主体中产生拉伸负载。每个磁体接纳孔包括第一端部，该第一端部延伸至第二端部，以使得第二端部与外直径边缘隔开而限定桥接区域。所讨论的离心应力具体地说位于主体的靠近于永磁体的区域，也就是说限定在每个叠层中的桥接区域和腹板颈部。转子叠层组件包括至少一个叠层构件，其中，该叠层构件进一步限定主体，该主体具有内直径边缘，该内直径边缘延伸至外直径边缘。叠层构件或叠层限定靠近于外直径边缘的一个或多个磁体接纳孔以及沿着内直径边缘限定的紧固区域。每个紧固区域与转子轴中的接纳区域接合，以在主体中产生拉伸预负载。每个磁体接纳孔包括第一端部，该第一端部延伸至第二端部，且中间区域设置在它们之间。磁体接纳孔的第二端部与外直径边缘隔开以限定桥接区域。在图3-4中提供的非限制示例中，拉伸负载或预负载靠近于每个接合区域沿径向方向分布在每个叠层的主体上。拉伸负载(或拉伸预负载)构造成产生负的环向应力，并且由此构造成当转子组件以高速操作时，增大叠层中的平均应力，以及还减小应力幅值。因此，应力幅值在限定于主体中的每个腹板颈部处和每个桥接区域处减小。在本专利技术的另一实施例中，提供一种形成高速转子叠层或叠层构件的方法。示例的非限制方法包括如下步骤：(1)形成叠层构件20，该叠层构件由内直径边缘、外直径边缘以及限定在它们之间的主体所限定，该内直径边缘进一步在内直径边缘的至少一部分之上限定紧固区域；(2)在主体中限定至少一个磁体接纳孔，该至少一个磁体接纳孔包括第一端部、第二端部以及它们之间的中间区域，该第二端部与外直径边缘隔开以形成桥接区域；(3)经由过盈配合将叠层构件的紧固区域与转子轴或轮毂的接纳区域接合；以及(4)在叠层构件的主体中产生拉伸预负载。应理解的是，限定每个磁体接纳孔的步骤包括如下步骤：靠近于并且沿着每个叠层的外直径边缘而在主体中限定多个磁体接纳孔。还应理解的是，前述方法包括如下步骤：将多个磁体接纳孔限定为靠近于并且沿着外直径边缘的各组，以及使得拉伸负载与针对每个组的中心腹板颈部对准。附图说明从以下详细描述、最佳模式、权利要求以及附图中，本专利技术的这些和其他特征以及优点会显而易见，附图中：图1说明传统电动机的示意剖视图。图2是根据本专利技术的各个实施例的电动机的示例剖视图。图3是本专利技术的第一示例非限制转子组件的在未安装磁体的情形下的示意平面图。图4是本专利技术的第二示例非限制转子组件的在未安装磁体的情形下的示意平面图。图5是本专利技术的第三示例非限制转子组件的示意部分视图。图6是本专利技术的第四示例非限制转子组件的示意部分视图。图7A是图3中的转子组件在安装有磁体情形下的示意部分视图。图7B是本专利技术的另一实施例的示意部分视图，其中，联接构件设置在每个叠层和轴/轮毂之间。在附图的若干视图的整个描述中，类似的附图标记指代类似的部件。具体实施方式现将详细地参照本专利技术的目前较佳组合、实施例以及方法，其构成专利技术人目前已知的实践本专利技术的最佳模式。附图并非必须按比例绘制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动机器，包括：/n定子；以及/n转子叠层组件，所述转子叠层组件相对于所述定子构造和设置；所述转子叠层组件进一步包括：/n至少一个叠层，所述至少一个叠层包括主体，所述主体具有内直径边缘，所述内直径边缘延伸至外直径边缘；以及/n至少一个磁体接纳孔，所述至少一个磁体接纳孔限定在所述主体中并且包括第一端部，所述第一端部延伸至第二端部，所述第二端部与所述外直径边缘隔开以限定桥接区域；/n其中，所述至少一个叠层构件包括紧固区域，所述紧固区域构造成与限定在转子组件中的接纳区域接合并且在所述主体中产生拉伸负载。/n

【技术特征摘要】
20180618 US 16/0109041.一种电动机器，包括：
定子；以及
转子叠层组件，所述转子叠层组件相对于所述定子构造和设置；所述转子叠层组件进一步包括：
至少一个叠层，所述至少一个叠层包括主体，所述主体具有内直径边缘，所述内直径边缘延伸至外直径边缘；以及
至少一个磁体接纳孔，所述至少一个磁体接纳孔限定在所述主体中并且包括第一端部，所述第一端部延伸至第二端部，所述第二端部与所述外直径边缘隔开以限定桥接区域；
其中，所述至少一个叠层构件包括紧固区域，所述紧固区域构造成与限定在转子组件中的接纳区域接合并且在所述主体中产生拉伸负载。


2.根据权利要求1所述的电动机器，其中，所述至少一个叠层的所述紧固区域经由在接合区域处的过盈配合而与所述转子组件的所述接纳区域接合。


3.根据权利要求2所述的电动机器，其中，所述接纳区域的下边缘延伸超出所述紧固区域的上边缘预定距离，所述预定距离落在约0.025mm至0.045mm的范围内。


4.根据权利要求2所述的电动机器，其中，所述紧固区域沿着所述至少一个叠层的所述内直径边缘限定。


5.根据权利要求2所述的电动...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·T·范德利普，M·J·博齐希，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US