專利名稱：制造轉子電機磁芯的方法和冷卻該磁芯的裝置的制作方法
技術領域：
本文所述的主題大體上涉及電機，且更具體地涉及制造轉子電機 石茲芯的方法及用于冷卻該;茲芯的裝置。
背景技術：
目前，公知的冷卻電機的方法包括使用隔離件來給轉子磁芯通
風。 一般而言，^t芯可包括疊片，而隔離件(也稱為盒形件(coffin))可 安裝在各疊片之間。隔離件可構造成工字梁、組塊或凹部(pocket),其 中工字梁和組塊僅起到隔開疊片以及容許冷卻空氣在疊片之間流動 的作用。隔離件凹部.可包括中心孔，其與設置在各疊片之間的縫隙相— 連通，且因此可提供橫向穿過疊片的冷卻氣流。
隔離件凹部通常由許多二次制造操作來固定，例如組裝、沖壓、 焊接以及機加工。
上述方法的一個不利之處在于各方法均需要固定疊片之間的隔 離件，從而大大增加了制造成本。
因此，迄今為止還不能得到適合的制造電機的裝置及用于冷卻電 機的方法。

發(fā)明內容
在本發(fā)明的 一個實施例中， 一種制造用于電動機的轉子的方法， 包括4是供至少一個坯件，以及切割該至少一個坯件以形成至少 一個通 氣板。通氣板包括輪轂、從輪轂伸出的多根輻條，以及多個盒形部分， 各盒形部分均具有延伸穿過其中的盒形孔，并且其中的至少 一個盒形 孔與輻條相連接。各盒形部分均可在徑向上與輪轂隔開，并且在周向 上圍繞輪轂間隔開，且其中各盒形部分均包括外部徑向端，以及圍繞盒形部分的周邊延伸的連接環(huán)。連接環(huán)可接合各外部徑向端。該方法 還可包括提供多個轉子疊片、將該至少一個通氣板間隔插入多個疊片
之間以形成轉子組件疊層(stack),將金屬粘合劑物質注入轉子組件疊 層中以將隔離件與疊片結合在一起并且將至少 一個通氣板的各盒形 部分結合在一起，以及除去轉子組件疊層的一部分外徑，由此除去各 盒形部分的外部徑向端，由此使得各盒形孔均與環(huán)境空氣相連通。
在本發(fā)明的另一個實施例中，用于電初J茲芯的轉子的通氣板包括 輪轂，從輪轂伸出的多根輻條，以及均具有延伸穿過其中的盒形孔的 多個盒形部分。其中的至少一個盒形部分與輻條相連接。各盒形部分 均可在徑向上與輪轂隔開，并且在周向上圍繞輪轂間隔開。各盒形部 分均包括外部徑向端，以及圍繞盒形部分的周邊延伸的連接環(huán)，其中 連接環(huán)接合各外部徑向端。
通過參照如下描述和附圖，本公開內容的其它特征和優(yōu)點將更為 明顯。


現(xiàn)簡要地參照附圖，在附圖中
圖1為示出轉子^f茲芯的轉子疊片的示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例所涉及的通氣板的示意圖。
圖3為描述根據(jù)本發(fā)明另外的實施例的分段法的流程圖。
圖4為包括本發(fā)明實施例所涉及的通氣板的轉子磁芯的透視圖。
在所有的各幅視圖中，相似的參考標號表示相同或相應的構件和
單元，除非另作it明，否則^L圖并未4安照^見定比例示出。
具體實施例方式
本發(fā)明的一個實施例涉及一種用于制造電動機的轉子的方法，該 方法包括使用通氣板。由本發(fā)明所提供的一個獨特優(yōu)點在于，能夠提 供穿過轉子疊片用于冷卻目的的氣流，同時消除對許多二次操作的需求，例如制造、沖壓或;(^加工單獨的隔離件組塊，這些隔離件組塊隨 后必須通過焊接或其它方法緊固到轉子疊片上。
下文參照附圖進行描述的要求得到保護的發(fā)明的特定構造和布 置僅出于說明的目的?？稍诓幻撾x所附權利要求的精神和范圍的情況 下，制作、使用或出售處于熟練技術人員理解范圍內的其它構造和布 置。例如，盡管本文是參照用于電動機的轉子^t芯來描述本發(fā)明的一 些實施例，但熟練技術人員將認識到，本發(fā)明的實施例可在電機冷卻 是有利的任何環(huán)境中執(zhí)行。
如文中所用，以單數(shù)形式描述并冠以用詞"一"或"一個"的元件或 功能應當理解為并未排除復數(shù)個所述元件或功能，除非明確指出這種 排除。此外，不應當將參照要求得到保護的本發(fā)明的"一個實施例"認 作是排除同樣結合了所述特征的其它實施例的存在。
盡管本發(fā)明的各個實施例的特定特征可顯示在一些附圖中而并 未在其它附圖中顯示，但這僅是為了方便起見。根據(jù)本發(fā)明的原理， 一張附圖的 一個或多個特征可與任何其它附圖的一些或所有特征相 結合。如本文所述使用的用詞"包括"、"包含"、"具有"，以及"帶有" 應理解為是概括性和涵蓋性的，而不限于任何物理關聯(lián)。此外，不應 當將本文所公開的任何實施例認作是唯一可能的實施例。相反，期望 的是將修改和其它實施例包括在所附權利要求的范圍內。
現(xiàn)參看圖1,本發(fā)明的一個方面可包括轉子疊片，其大體顯示為
100。轉子疊片100可以是與通氣板層合在一起以形成轉子石茲芯的多 個轉子疊片中的一個。各轉子疊片100均可包括多個開孔140,通常 包含傳導性材料，例如銅或鋁(未示出)。如在該特定圖示的實例中所 示，各布線孔均包括公知的可以多種幾何形態(tài)進行構造以實現(xiàn)電機的 各種電磁特性的突出部160和成形的端部180。此外，各轉子疊片100 還可包括中心開孔190，其包括構造成例如用來安裝到電機軸(未示出) 上的4建槽192。多個第一冷卻開孔120提供為用于冷卻的目，并且在 周向上和徑向上與開孔190隔開。風扇(未示出)可用來產生冷卻流體的層流，該層流相對于旋轉軸線(x)沿大致軸向方向穿過開孔120。
而且，應當認識到的是，各轉子疊片100可分別包括大致盤狀的 外部構造，且因此各個疊片均具有相對于其外徑(d)較'J、的寬度(w)。 此外，各轉子疊片100均可包括鐵磁材料，該鐵磁材料可使用各種切 割方法如激光束或高壓水切割來沖壓和/或切割。
現(xiàn)參看圖2,大體以200示出了才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施例的通氣 板。坯件202可由金屬板構成，例如碳鋼、鍍鋅鋼、不銹鋼、鋁等。 通氣板200可使用傳統(tǒng)的機加工、激光或水射流切割技術從坯件上切 下，這將參照圖3進行詳細描述。
通氣板200可包括輪穀204、多根輻條206、多個盒形件208，以 及連接環(huán)210。如圖所示，輪穀204大致是圓形的，具有構造成用以 安裝轉子軸(如圖4中所示)的定位在中心的安裝孔212。輪轂還包括多 個附件214，其定位成圍繞輪轂的周邊。附件214可構造成用于附接 多根輻條206，這些輻條206可附接到輪轂204上并且可從輪轂204 伸出。
輪轂214的附件和輻條206的內部可附接在輪穀的外部周邊處。 如圖所示，盡管該設計包括七根輻條，但應當認識到的是輻條的數(shù)量 和尺寸可才艮據(jù)發(fā)動才幾設計而變化。
進一步參看圖2，通氣板可包括多個盒形件(也稱為隔離件凹 部)208，其在徑向上與輪轂204隔開并且在周向上圍繞輪轂204隔開。 盒形件208可形成圍繞輪轂204的非鄰接的環(huán)，并且在內端處可附接 至少任意兩才艮輻條206,該輻條206可構造成用以將隔離件部分保持 就位。盒形件208的外部徑向端還可附接在連接環(huán)210處，連接環(huán)210 圍繞盒形部分的周邊延伸，并且其中連接環(huán)接合盒形件的各外部徑向 端。連接環(huán)可使得未附接在輻條處的那些盒形件穩(wěn)定。
輪轂204的外周邊可與連接環(huán)的內部以及兩根輻條的側部相結 合，以形成圍繞輪轂周邊的通氣開孔214。通氣開孔214本身可與圖 1中的冷卻開孔120對齊，以限定可構造成用以容許氣流沿軸向通向壽由向孑L的冷卻孑L口 。
如圖2中所示，盒形部分220包括多個盒形隔離件凹部，其具有 接合連接環(huán)210的外部徑向端以及可附接到輻條206上的內部。各盒
可存在延伸穿過其中的盒形孔218。盡管開孔216可構造成用以容許 冷卻流體軸向地和徑向地從其間穿過，但盒形孔218可構造成用以容 許在鑄造期間注入金屬粘合劑物質，并且可在鑄造期間變成裝滿金屬 粘合劑，這將聯(lián)系圖3和圖4進行詳細論述。
現(xiàn)參看圖3,大體上以300示出了用于制造電動機轉子的方法。 所示流程圖更好地幫助對該示范性方法的說明。盡管流程圖示出了示 范性一步接著一步的方法，但應當認識到的是，熟練技術人員可對步 驟進行重新調整或重新排列而保持相似的結果。
在本發(fā)明的一個實施例中，該方法包括提供至少一個坯件302。 在該實施例中，坯件通?？蔀橛商间?、鍍鋅鋼、不銹鋼、鋁等制成的 金屬板。還應當認識到的是，坯件的直徑可根據(jù)轉子組件和電機的尺 寸而變化。例如，坯件的厚度可為大約125英寸，然而應當理解到的 是，在本發(fā)明的實施中可將多個坯件連結在一起。
切割至少一個坯件以形成至少一個通氣板304可最好通過激光切 割或水射流切割來完成。盡管也可使用傳統(tǒng)的機加工方法，但對坯件 進行激光作用或水切割的優(yōu)點包括較小的污染可能性、較高的精確度 (因為激光不存在磨損)，以及減小了坯件扭曲的可能性。如果水切割 是優(yōu)選的方法，則可添加諸如金剛砂或氧化鋁之類的研磨劑來作為切 割管道。
在該示范性實施例中，至少一個通氣板在功能上與圖2中所示的 通氣板是相當?shù)?，其包括輪轂、從輪轂伸出的多根輻條，以及多個盒 形部分，該盒形部分均具有延伸穿過其中的盒形孔并且其中至少一個 與輻條相連接，各盒形部分均在徑向上與輪轂隔開以及在周向上圍繞 輪轂間隔開，且其中，各盒形部分均包括外部徑向端，以及圍繞盒形部分的周邊延伸的連接環(huán)，且其中，連接環(huán)接合各外部徑向端。此外， 通氣板的厚度將取決于坯件的厚度尺寸，而坯件的厚度尺寸又進一步 取決于轉子組件的尺寸。
提供多個轉子疊片306可包括提供諸如在圖1中所示的一個轉子
疊片，其可包括通常包含傳導性材料如銅或鋁的多個開孔、突出部分 以及成形的端部，這些/〉知可以以多種幾何形態(tài)進行構造以實現(xiàn)電才幾 的各種電磁特性。此外，各轉子疊片均還可包括中心開孔，其包括構 造成例如用于安裝到電機軸上的鍵槽。多個第一冷卻開孔可提供為用 于冷卻目的，并且與開孔在周向上和徑向上間隔開。風扇可用來產生
冷卻流體的層流，其相對于旋轉軸線(x)在大致軸線方向上穿過開孔。
將至少 一個通氣板插入多個隔離件疊片之間以形成轉子組件疊
層308可包括交替地疊置通氣板和轉子疊片，其中轉子疊片包括可與 通氣板的各盒形孔對齊的多個槽口，且其中，轉子疊片的冷卻開孔本 身可與通氣^1的通氣開孔對齊以限定軸向和徑向的冷卻管網，該冷卻 管網構造成用以容許冷卻流體如環(huán)境空氣流動穿過轉子組件。在一個 示范性實施例中，六個疊片與轉子疊片的疊層可足夠限定具有足夠冷 卻管網的轉子組件。
將金屬粘合劑物質注入轉子組件疊層中以將通氣板和轉子疊片 粘合在一起以及粘合至少一個通氣板310的各盒形部分可包括模鑄， 這是本領域中所公知的。在示范性方法的該步驟中，在高壓下迫使金 屬物質，例如鋁或銅合金，進入轉子組件疊層的腔室以將通氣板的盒 形部分固定在其它部分之中。在備選實施例中，該步驟310可包括旋 轉鑄造，其中橡皮模沿轉子組件的中心軸線自旋，而金屬粘合劑物質 經由該模的頂部中心而進行澆鑄，并且進一步自旋，直到金屬粘合劑 安置就位。該步驟還可確保金屬粘合劑不會阻礙冷卻開孔。隨后將參 照圖4進行論述的最終硬化的鑄件可用作完成的轉子磁芯中的構件。
除去轉子組件疊層的一部分外徑，由此除去各盒形部分的外部徑 向端，并由此使得各盒形孔均與環(huán)境空氣312相連通，可由最后的車削步驟完成。在該示范性實施例中，車削步驟可包括使用金屬加工車 床來除去在通氣板的外圓周處的連接環(huán)部分。在本發(fā)明的可選實施例 中，可使用外徑圓柱形磨削方法。存在的開孔繼而又可限定徑向和軸 向的冷卻管網，其可與環(huán)境空氣相連通以在使用期間冷卻完成的轉子 磁芯。
現(xiàn)參照圖4,在模鑄和最終車削之后完成的轉子磁芯大體以400 顯示，并且包括轉子軸402、露出的冷卻管404、通氣板406、疊片 408,以及具有冷卻翼片412和冷卻槽口 414的端蓋410。露出的冷卻 管-404與開孔218(圖2)相連通，開孔218繼而又與冷卻槽口 414相連 通。這樣，就提供了穿—過轉子磁芯400的冷卻路徑，并且在轉子磁芯 旋轉期間，引導冷卻空氣穿過其中。有利的是，該示范性轉子磁芯400 可用于結合電動機使用，并且可根據(jù)上文所述的實施例制造，上文所 述的實施例免除了對許多二次操作，例如不需要對隔離構件或塊構件 進行組裝、沖壓和焊接。 —二 -
盡管本發(fā)明的不同實施例的特定特征可顯示在一些附圖中而未 在其它附圖中顯示，但這僅是為了方便起見。根據(jù)本發(fā)明的原理，一 張附圖的 一個或多個特征可與任何其它附圖的 一些或所有特征相結 合。如本文所用的用詞"包括"、"包含"、"具有"，以及"帶有，，應理解 為是概括性和涵蓋性的，并且不限于任何物理關聯(lián)。此外，不應當將 本文所公開的任何實施例認作是唯一可能的實施例。相反而言，期望 的是將改型和其它實施例包括在所附權利要求的范圍內。
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權利要求
1.一種制造用于電動機的轉子的方法，包括提供至少一個坯件(202)；構造所述至少一個坯件(202)以形成至少一個通氣板(200)，所述通氣板(200)包括輪轂(204)；從所述輪轂(204)伸出的多根輻條(206)；多個盒形部分(208)，各自具有貫穿其延伸的盒形孔以及其中至少一個盒形部分與輻條相連接，所述盒形部分(208)各自在徑向上與所述輪轂(204)隔開并且在周向上圍繞所述輪轂(204)隔開，且其中，各盒形部分(208)均包括外部徑向端；以及圍繞所述盒形部分(208)的周邊延伸的連接環(huán)(210)，且其中，所述連接環(huán)(210)接合各外部徑向端；提供多個轉子疊片(306)；將所述至少一個通氣板(200)交替插入多個疊片(306)之間以形成轉子組件疊層(308)；將金屬粘合劑物質注入所述轉子組件疊層(308)中，以將所述隔離件與疊片(306)粘合在一起以及將所述至少一個通氣板(200)中的各盒形部分(208)粘合在一起；以及除去所述轉子組件疊層(308)的一部分外徑，由此除去各盒形部分(208)的所述外部徑向端，由此使得各盒形孔與環(huán)境空氣相連通。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，構造所述坯件(202) 以提供通氣板的步驟包括使用激光、噴水流，或機加工所述坯件(202)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通氣板(200) 的輪轂(204)還包括構造成用以安裝到轉子軸上的安裝孔(212)。
4. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于 所述至少一個通氣板(200)包括多個通氣^1;各疊片(306)均包括多個槽口；以及將至少一個通氣板(200)交替插入多個疊片(306)之間包括將所述 通氣板(200)的各所述盒形孔與所述疊片(306)的各所述槽口對齊以限 定軸向和徑向的冷卻管網。
5. 沖艮據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述注入金屬粘合 劑包括將熔融金屬注入所述轉子組件疊層(308)中，以固定所述通氣板 (200)的盒形部分(208)。
6. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，除去所述轉子組件 疊層(308)的一部分外徑包括使用車床或外徑磨削來切割所述至少一 個通氣板(200)的 一部分圓周。
7. —種用于電積v磁芯的轉子的通氣板，包括 輪轂(204);從所述輪穀(204)伸出的多根輻條；以及多個盒形部分(208),各自具有貫穿其延伸的盒形孔并且其中至少 一個盒形部分與輻條相連接，所述盒形部分(208)各自在徑向上與所述 輪轂(204)隔開并且在周向上圍繞所述^^轂(204)隔開，且其中，各盒形 部分(208)均包括外部徑向端。
8. 根據(jù)權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括圍 繞所述盒形部分(208)的周邊延伸的連接環(huán)(210),其中，所述連接環(huán) (210)接合各外部徑向端。
9. 根據(jù)權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括構 造成用以安裝到轉子軸上的安裝孔。
10. 根據(jù)權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述輪轂(204)的 外圓周在其中的至少兩個位置處連接到所述輻條(206)上，且其中，所 述輻條(206)在其至少兩個位置處連接到各盒形部分(208)的內部上。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造轉子電機磁芯的方法和冷卻該磁芯的裝置。用于電機磁芯轉子的通氣板包括輪轂、從輪轂伸出的多根輻條，以及分別具有延伸穿過其中的盒形孔并且其中至少一個與輻條相連接的多個盒形部分。各盒形部分均可在徑向上與輪轂隔開以及在周向上圍繞輪轂間隔開，且其中，各盒形部分均包括外部徑向端，以及圍繞盒形部分的周邊延伸的連接環(huán)。連接環(huán)可接合各外部徑向端。在本發(fā)明的另一個實施例中，還提供了用于電動機的轉子的制造方法。
文檔編號H02K1/22GK101562376SQ20091013545
公開日2009年10月21日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權日2008年4月17日
發(fā)明者R·D·西羅瓦 申請人:通用電氣公司