專利名稱：特別地用于機(jī)動(dòng)車輛起動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，已對(duì)其操作特性進(jìn)行了優(yōu)化。本發(fā)明在機(jī)動(dòng)車輛起動(dòng)器領(lǐng)域中具有特別有優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
已知機(jī)動(dòng)車輛起動(dòng)器實(shí)施旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)置有包括頭部和磁化結(jié)構(gòu)的定子或感應(yīng)器，其中該磁化結(jié)構(gòu)具有通常由鐵氧體制成的多個(gè)永磁體。該電機(jī)還包括轉(zhuǎn)子或電樞，其包括形成轉(zhuǎn)子的繞組的導(dǎo)體。出于該目的，根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例，包括由層疊的金屬板形成的芯部的轉(zhuǎn)子具有由齒隔開(kāi)的縱向槽ロ，U形形式的導(dǎo)體在兩個(gè)不同的層(即，下層和上層)上插入在這些槽ロ中。構(gòu)成轉(zhuǎn)子本體的芯部與金屬軸ー體。

已知在該類型的系統(tǒng)中，鐵損和轉(zhuǎn)動(dòng)部件中磁場(chǎng)的變化相關(guān)聯(lián)，特別是與感應(yīng)和飽和水平非常大的轉(zhuǎn)子齒中的磁場(chǎng)的變化相關(guān)聯(lián)。在文件US2006/0125345中，根據(jù)權(quán)利要求I的前序部分，通過(guò)為轉(zhuǎn)子的芯部設(shè)置有多個(gè)由非磁性材料制成的齒限制這些鐵損，以便消除噪聲和振動(dòng)。在文件US5536985中，消除了由層疊金屬板制成的芯部，且用復(fù)合芯部替換，該復(fù)合芯部包括由非磁性粘合劑連接的多個(gè)磁性顆粒。希望在電樞的旋轉(zhuǎn)期間具有旋轉(zhuǎn)電機(jī)的感應(yīng)器和電樞之間的優(yōu)良的磁耦合，而不在可能存在鐵損的區(qū)域中具有過(guò)大的感應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了滿足這些要求，制造部分地由塑料材料制成的轉(zhuǎn)子。因此該轉(zhuǎn)子可具有由兩部分制成的本體，即，金屬板組形式的內(nèi)部部分和其中嵌入有導(dǎo)體的塑料材料制成的外部部分。這些導(dǎo)體可在轉(zhuǎn)子的外周邊上定位在兩個(gè)不同層上或定位在單層上。將理解該內(nèi)部部分允許由磁化結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁流的通過(guò)。為了補(bǔ)償由于去除電樞上的鐵磁材料而造成的驅(qū)動(dòng)扭矩的降低，可以使用由燒結(jié)的NdFeB制成的磁體來(lái)替換傳統(tǒng)地使用的用來(lái)形成感應(yīng)器定子的鐵氧體磁體。這將使得能夠降低定子的磁體的厚度，且因此，對(duì)于相同的定子直徑，增加轉(zhuǎn)子的直徑，以能夠?qū)⑺袑?dǎo)體在單層上方便地布置在轉(zhuǎn)子的周邊上。還能夠使用設(shè)置有改動(dòng)的哈巴赫類型(Halbach)永磁體結(jié)構(gòu)的定子,該永磁體結(jié)構(gòu)具有徑向擴(kuò)大的部分。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，保持了傳統(tǒng)的定子的頭部的尺寸，且通過(guò)將其厚度大致除以2而對(duì)磁體進(jìn)行了適應(yīng)性調(diào)整。這導(dǎo)致了局部哈巴赫效應(yīng)，其使得可以確保從ー磁極至另一磁極的磁性轉(zhuǎn)換，以將感應(yīng)器的磁能集中，在其上迭加有徑向磁化系統(tǒng)，這使得可以優(yōu)化流朝向轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體的通過(guò)。還可以使用部分哈巴赫類型的感應(yīng)器，其由鋼極間部分完成，這使得可以增加電樞的電感。本發(fā)明因此特別地允許
-通過(guò)降低鐵損(傅科電流、磁滯現(xiàn)象)以及由切換造成的損耗的基本消除而增加電機(jī)的性能，這是因?yàn)闃O大地降低了電樞的電感；-促進(jìn)轉(zhuǎn)子的制造過(guò)程，這是因?yàn)椴辉俅嬖趯?duì)接地的轉(zhuǎn)子的金屬板和導(dǎo)體之間的電絕緣的任何顧慮；-在電流使用方面改進(jìn)電壓性能，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)慣量更低。這構(gòu)成了“停止和啟動(dòng)”技術(shù)中的主要的問(wèn)題，其中發(fā)動(dòng)機(jī)在紅燈時(shí)停止，且繼而被重新起動(dòng)；-消除磁力噪聲，這是因?yàn)楦袘?yīng)器的磁極的邊緣在電樞旋轉(zhuǎn)期間可不再經(jīng)歷齒-槽ロ磁阻的交替；和-消除與電樞相關(guān)聯(lián)的任意磁性飽和(飽和傳統(tǒng)地與將槽ロ隔開(kāi)的鋼齒相關(guān)聯(lián))。本發(fā)明由此涉及ー種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該電機(jī)包括
-轉(zhuǎn)子，其裝配在金屬軸上，該轉(zhuǎn)子包括本體，該本體的外周邊上安裝有形成所述轉(zhuǎn)子的繞組的導(dǎo)體；-定子，其圍繞所述轉(zhuǎn)子定位，包括具有永久磁化的磁化結(jié)構(gòu)，該磁化結(jié)構(gòu)按照定子的圓周延伸，所述轉(zhuǎn)子和所述定子由空氣隙隔開(kāi)，其特征在干，-轉(zhuǎn)子的本體部分地由塑料材料制成，且包括內(nèi)部的金屬板組形式的內(nèi)部部分以及由塑料制成的圍繞所述金屬板組包覆模制的外部部分。根據(jù)ー實(shí)施例，轉(zhuǎn)子在齒區(qū)域中由塑料材料制成，所述齒將靠近空氣隙的槽ロ隔開(kāi)，所述槽ロ位于轉(zhuǎn)子的外周邊上。根據(jù)ー實(shí)施例，本體在其內(nèi)周邊上包括具有凸伸部的孔，與金屬軸相關(guān)聯(lián)的隆起部以互補(bǔ)的方式伸入凸伸部中。根據(jù)ー實(shí)施例，該隆起部是鍵，所述鍵在設(shè)置在軸的外周邊上的中空部和凸伸部之間干涉，或所述鍵屬于軸。根據(jù)ー實(shí)施例，金屬板組在其外周邊上包括錨定裝置，諸如溝槽，以保持由塑料材料制成的所述外部部分。根據(jù)ー實(shí)施例，該金屬板組在其外周邊上包括隆起部，諸如溝槽，以保持外部塑料部分。根據(jù)ー實(shí)施例，該金屬板組在其外周邊上包括凹部，諸如半封閉的槽ロ，以保持外部塑料部分。根據(jù)ー實(shí)施例，由塑料材料制成的外部部分在其每ー個(gè)軸向端部上都包括沿所述轉(zhuǎn)子的軸線的方向面朝內(nèi)部的輪圈，其中，金屬板組被夾置在所述輪圈之間，使得該部分被該金屬板組軸向地阻擋，金屬板組由此形成所述輪圈之間的支架。根據(jù)ー實(shí)施例，輪圈具有環(huán)形形式或是分割開(kāi)的。根據(jù)ー實(shí)施例，導(dǎo)體在單層上定位。根據(jù)ー實(shí)施例，導(dǎo)體嵌入在轉(zhuǎn)子本體的塑料中。根據(jù)ー實(shí)施例，導(dǎo)體具有細(xì)長(zhǎng)形狀的橫截面，其示例性地基本為矩形。根據(jù)ー實(shí)施例，導(dǎo)體的截面按其大尺寸徑向地取向。根據(jù)ー實(shí)施例，導(dǎo)體在轉(zhuǎn)子的周邊上交錯(cuò)地定位。根據(jù)ー實(shí)施例，導(dǎo)體距離旋轉(zhuǎn)軸線盡可能遠(yuǎn)地并排定位，以在轉(zhuǎn)子的外周邊上形成電流板。根據(jù)ー實(shí)施例，用于制造轉(zhuǎn)子的塑料是PEEK (聚醚醚酮)類型的塑料。根據(jù)ー實(shí)施例，定子由用于止流的頭部以及通過(guò)具有徑向磁化方向的且由稀土制成的永磁體組件構(gòu)成。根據(jù)ー些實(shí)施例，稀土磁體基于釹、鐵、硼(NdFeB)或基于釤鈷。根據(jù)ー實(shí)施例，該定子包括-磁化區(qū)域，其具有徑向方向的磁化，該磁化限定出電機(jī)的磁極；-磁性轉(zhuǎn)換區(qū)域，其具有不同于徑向的磁化方向且位于兩個(gè)徑向磁化區(qū)域之間；-該徑向磁化區(qū)域占據(jù)的徑向區(qū)較不同于徑向的磁化區(qū)域占據(jù)的徑向區(qū)廣泛。

根據(jù)ー實(shí)施例，在具有徑向磁化的兩個(gè)連續(xù)的磁體之間，不同于徑向的磁化區(qū)域由以下區(qū)域構(gòu)成-大致為直輻射的磁化區(qū)域；和-在該區(qū)域兩側(cè)的兩個(gè)區(qū)域，具有不同于徑向方向和直輻射方向的磁化方向，該磁化方向示例性地與徑向方向形成約45°的角度。根據(jù)ー實(shí)施例，定子還包括鋼極間部分，其徑向地插置在定子的兩個(gè)相繼的磁極之間。根據(jù)ー實(shí)施例，鋼極間部分替代直輻射的磁化區(qū)域。根據(jù)ー實(shí)施例，鋼極間部分具有平行六面體形式或弧的形式。本發(fā)明還涉及裝備有根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的起動(dòng)器。


通過(guò)閱讀以下描述和研究附圖，本發(fā)明將被更好地理解。這些附圖僅作為本發(fā)明的示例而被提供，而不以任何方式是限制性的。它們顯示了 圖I :根據(jù)本發(fā)明的起動(dòng)器的示意圖；圖2 :部分由塑料制成的根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的側(cè)視圖；圖3 :根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的前視圖，槽ロ位于其外周邊上；圖4 :根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的前視圖，其中，導(dǎo)體在單個(gè)層上定位在轉(zhuǎn)子周邊處；圖5 :根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的前視圖，其中，定位在其周邊處的導(dǎo)體由環(huán)箍保持；圖6 :根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的前視圖，其中，具有扁平形狀的導(dǎo)體具有徑向取向；圖I :根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的前視圖，其中，導(dǎo)體定位在兩個(gè)不同的交錯(cuò)的層上；圖8a_8b:根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的周邊的局部視圖，其中，導(dǎo)體具有扁平形狀，且各自交錯(cuò)地定位或根據(jù)直輻射方向定位；圖9a_9b :根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的前視圖，其具有金屬板制成的芯部和包覆模制的塑料部分，其中，導(dǎo)體在兩層或單層上嵌入在塑料部分中。圖10 :圖9a-9b中的電機(jī)的轉(zhuǎn)子的示意性側(cè)視圖11 :圖9和10中的轉(zhuǎn)子的金屬芯部的前視圖，其包括位于其外周邊上的溝槽；圖12 :根據(jù)本發(fā)明的具有6個(gè)磁極的電機(jī)的定子的前視圖，其包括由NdFeB制成的磁體；圖13a_13b :包括哈巴赫類型的已知磁化結(jié)構(gòu)的定子以及包括改動(dòng)后的哈巴赫結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明的定子各自的示意圖，該改動(dòng)后的哈巴赫結(jié)構(gòu)具有擴(kuò)大的徑向磁化區(qū)域；圖14 :包括改動(dòng)后的哈巴赫結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明的定子的示意圖，所述改動(dòng)后的哈巴赫結(jié)構(gòu)包括插置于電機(jī)的兩個(gè)相繼磁極之間的鋼極間部分；圖15 :圖14的變體的示意圖，其中，極間部分為弧的形式。相同、相似或類似的元件在圖和圖之間保持相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式圖I示出了用于機(jī)動(dòng)車輛內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)器I的示意圖。該起動(dòng)器I包括電機(jī)，該電機(jī)首先包括轉(zhuǎn)子2，該轉(zhuǎn)子也稱作電樞，整體地安裝在具有旋轉(zhuǎn)軸線X的金屬軸2. I上，且其次包括定子3，該定子也稱作感應(yīng)器，繞轉(zhuǎn)子2在空氣隙存在的情況下安裝。該定子3包括金屬頭部4，該頭部承載具有永久磁化的磁化結(jié)構(gòu)5。具有環(huán)形形狀的轉(zhuǎn)子2包括和軸
2.I為一體的轉(zhuǎn)子本體7以及由安裝在轉(zhuǎn)子2外周邊上的導(dǎo)體36 (圖2中示出)形成的繞組8。在示出的示例中，由起動(dòng)器I形成的旋轉(zhuǎn)電機(jī)是六個(gè)磁極的類型。在轉(zhuǎn)子的本體7的兩側(cè)，繞組8形成了前髻部9和后髻部10。在后部處，轉(zhuǎn)子2設(shè)置有集流器12，所述集流器包括多個(gè)接觸部件，在該情形中為諸如銅板這樣的導(dǎo)電板，該接觸部件電連接至繞組8的導(dǎo)電元件，該導(dǎo)電元件在所考慮的示例中由線形成。集流器的板由和軸為整體的塑料材料制成的支撐件支撐。為了對(duì)溫度的良好抗性，集流器的支撐件由熱固性材料制成，諸如酚類熱固性材料，例如酚醛塑料。一組電刷13和14 (在該情況下是徑向的)被設(shè)置用于為繞組8供電，一個(gè)電刷13被連接至起動(dòng)器I的地線，而另一個(gè)電刷14經(jīng)由線16被連接至接觸器17的電端子15。存在例如四個(gè)電刷。當(dāng)轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)吋，電刷13和14在集流器12的板上摩擦，由此通過(guò)切換轉(zhuǎn)子2的部分中的電流而允許轉(zhuǎn)子2的繞組8的供電。電刷13、14的數(shù)量取決于應(yīng)用，可以提供一對(duì)或多對(duì)電刷13、14。起動(dòng)器I還包括起動(dòng)組件19，其以滑動(dòng)的方式裝配在驅(qū)動(dòng)軸18上，該驅(qū)動(dòng)軸被設(shè)計(jì)為當(dāng)轉(zhuǎn)子2的繞組8被供電時(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)子2繞軸線X旋轉(zhuǎn)。減速器組件20插置在轉(zhuǎn)子2的軸2. I和驅(qū)動(dòng)軸18之間，以已知的方式。作為變體，起動(dòng)器I可以是“直接驅(qū)動(dòng)”類型，而沒(méi)有減速器。軸18由此與轉(zhuǎn)子2的軸2. I不同，或與之組合。起動(dòng)組件19包括驅(qū)動(dòng)元件21,其設(shè)計(jì)為接合在內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元(未示出)上。根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例，該驅(qū)動(dòng)単元21是帶輪，其接收與內(nèi)燃機(jī)的曲柄軸的帶輪協(xié)作的帯。根據(jù)另外的實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)軸21是齒輪元件，更多的是小齒輪，其被構(gòu)造為旋轉(zhuǎn)帶齒的起動(dòng)器環(huán)，該起動(dòng)器環(huán)以剛性或彈性的方式連接至內(nèi)燃機(jī)的曲柄軸。起動(dòng)組件19還以已知方式包括驅(qū)動(dòng)器23和自由輪22，該自由輪22，諸如具有輥?zhàn)拥淖杂奢?，被插置在?qū)動(dòng)器23和驅(qū)動(dòng)元件21之間。該驅(qū)動(dòng)器23具有襯套，該襯套在其內(nèi)周邊上設(shè)置有溝槽，該溝槽具有螺旋形式并與設(shè)置在軸18外周邊上的螺旋形式的互補(bǔ)溝槽接合。
自由輪22和驅(qū)動(dòng)器23配置為具有通道24，以接收叉狀件27的下端部25，用于促動(dòng)起動(dòng)組件19。以已知的方式,該叉狀件27具有中間樞轉(zhuǎn)點(diǎn)和上端部,該上端部以鉸接的方式連接至桿，該桿連接至電磁接觸器17的移動(dòng)芯部。該移動(dòng)芯部設(shè)計(jì)為作用在頂推裝置上，該頂推裝置支撐表現(xiàn)為小板形式的移動(dòng)觸點(diǎn)，該觸點(diǎn)設(shè)計(jì)為和連接至電刷I的端子15接觸，以及經(jīng)由電連接元件(特別是線30)連接至車輛的電源(特別是電池)的端子29接觸。對(duì)于接觸器17以及大體地起動(dòng)器上的更多細(xì)節(jié)，可參考例如文件US 7375 606，其中電機(jī)的頭部屬于起動(dòng)器的殼體。該叉狀件27例如通過(guò)模制塑料材料制成。叉狀件27設(shè)計(jì)為通過(guò)接觸器17的移動(dòng)芯部促動(dòng)，以便將起動(dòng)組件19相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸18沿軸線X在第一位置和第二位置之間移位，在該第一位置中，接觸器17的移動(dòng)觸點(diǎn)與端子14、29接觸，和為轉(zhuǎn)子2的繞組8供電，以便使得轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)和通過(guò)其驅(qū)動(dòng)元件21驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元，在第二位置中，起動(dòng)組件19從內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元脫開(kāi)，移動(dòng)觸點(diǎn)從端子14、29脫開(kāi)。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子2的側(cè)視圖。安裝在軸2. I上的該轉(zhuǎn)子2支撐所謂“鼓”類型的集流器12。該集流器12具有附圖標(biāo)記為33的導(dǎo)電板，電刷13、14在該導(dǎo)電板上摩擦。轉(zhuǎn)子2包括本體34(也稱作芯部)，在其外周邊上安裝有導(dǎo)體36，以形成繞組8。在 該情形中，每ー個(gè)導(dǎo)體36由電絕緣層(諸如釉)覆蓋，且具有兩個(gè)分支部36. 1，該分支部由基部36. 2連接，諸如以便形成“U”形，這些導(dǎo)體36的端部被焊接在板33上。根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例，板33和導(dǎo)體36由銅制成。將注意到，在分支部36. I的端部的位置處存在環(huán)箍(沒(méi)有附圖標(biāo)記)，以便阻止導(dǎo)體36在離心カ的作用下相對(duì)于板分離。以已知的方式，定子3的磁化結(jié)構(gòu)5產(chǎn)生在轉(zhuǎn)子2中傳播的磁場(chǎng)。根據(jù)ー個(gè)特質(zhì)，具有環(huán)形形狀的本體34至少部分地由塑料材料制成，以降低磁路中的損耗(也稱作鐵損)，即轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)時(shí)由傅科電流造成的損耗以及磁滯現(xiàn)象造成的損耗。其因此使得可以增加電機(jī)的性能和扭矩、以及降低噪聲、促進(jìn)轉(zhuǎn)子2的設(shè)計(jì)、降低轉(zhuǎn)子2的慣量，且特別地避免起動(dòng)器的電機(jī)的損耗。根據(jù)圖3中示出的本發(fā)明的第一實(shí)施例，為了盡可能地限制鐵損且降低轉(zhuǎn)子的慣量，本體34部分地由塑料材料制成，而金屬軸2. I居中地穿過(guò)該本體。本體34具有位于其內(nèi)周邊上的孔38，該孔38具有凸伸部39。孔38用于軸2. I的通過(guò)，其中和金屬軸2. I相關(guān)聯(lián)的隆起部40以互補(bǔ)的方式伸入凸伸部39中，以旋轉(zhuǎn)本體34。根據(jù)ー實(shí)施例，該隆起部40是鍵40. 1，該鍵在設(shè)置在軸2. I的外周邊上的中空部40. 2和凸伸部39之間干渉。作為變體，隆起部40屬于軸2. I。作為變體，不設(shè)置凸伸部39。通過(guò)使得軸2. I設(shè)置有溝槽，如在圖2中部分地可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子的本體34被推靠在軸2. I上，以保持為和軸2. I整體地旋轉(zhuǎn)。隆起部40和溝槽還允許本體34和軸2. I的軸向連接，其中，軸的溝槽通過(guò)端部凸緣的形成而在本體34中產(chǎn)生溝道。在該實(shí)施例中，如在圖4至8a-8b中，本體34分為兩部分，分別是圖9a_9b和10中附圖標(biāo)記為48和49的外部部分和內(nèi)部部分。這些附圖不出了將兩個(gè)部分隔開(kāi)的圈，其中，根據(jù)ー個(gè)特質(zhì)，外部部分由圍繞金屬板組形式的內(nèi)部部分包覆模制的塑料材料制成。凸伸部39屬于內(nèi)部部分48。作為變體，本體34包括至少兩個(gè)在直徑上相對(duì)的凸伸部39，其以虛線示出，用于軸2. I的更好的平衡性。這些凸伸部39設(shè)計(jì)為和相應(yīng)的隆起部40的形狀協(xié)作，這些隆起部由軸2. I支撐。在所有情形中，在軸中設(shè)置兩個(gè)通道是可行的，本體34的端部的材料伸入這些通道中，以將本體34相對(duì)于軸2. I軸向地阻擋。根據(jù)該實(shí)施例，本體34的由塑料材料制成的外部部分具有位于其外周邊上的槽ロ 41和齒42的交替布置。轉(zhuǎn)子2因此具有設(shè)置在其本體34的外周邊上的槽ロ 41，且所述槽ロ由塑料材料制成的齒42隔開(kāi) 。導(dǎo)體36可在兩層(S卩，上層和下層)上插入槽ロ 41中。根據(jù)該構(gòu)造，導(dǎo)體36的分支部布置在距離轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)軸線的不同徑向距離處。作為變體，如圖4所示，全部導(dǎo)體36都在本體34的外部部分的外周邊上定位在單層43上，以將由導(dǎo)體36產(chǎn)生的拉普拉斯カ的カ矩最大化，且進(jìn)一歩增加電起動(dòng)器電機(jī)的扭矩。如圖5所示，導(dǎo)體36可抵靠本體34的外周邊(即，外部部分的外周邊)布置，且可由環(huán)箍45徑向地保持，以阻止離心カ的影響施加在這些導(dǎo)體36上。替換地，導(dǎo)體36嵌入在本體34的塑料中。導(dǎo)體36可具有圓形橫截面，如圖3至5所示，或具有細(xì)長(zhǎng)橫截面的扁平形式，且示例性地為基本矩形，以使得導(dǎo)體之間的熱交換表面最大化，且如果適用的話，使得轉(zhuǎn)子2的質(zhì)量最大化。這些導(dǎo)體36可按其大尺寸47根據(jù)方向Fl徑向地取向，如圖6所示。作為變體，如圖7和8a所示，位于ー層或兩層上的這些導(dǎo)體36可交錯(cuò)定位，導(dǎo)體36繼而具有在徑向方向Fl和基本垂直于方向Fl的直輻射方向F2之間的傾度i，其為可變的。出于該目的，轉(zhuǎn)子2的本體34可在其周邊上設(shè)置有傾斜的槽ロ。在極端情形中，如圖Sb所示，沿直輻射方向F2，扁平導(dǎo)電區(qū)域盡可能遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線X地彼此鄰近地布置，以在轉(zhuǎn)子2的周邊上形成電流板。根據(jù)本發(fā)明的另ー實(shí)施例，如圖9a_9b和10所示，轉(zhuǎn)子的本體34如在此前的附圖中一樣為兩部分，即，金屬板組形式的內(nèi)部層疊部分48和圍繞金屬板組48包覆模制的外部塑料部分49。該類型的實(shí)施例使得可以實(shí)現(xiàn)在感應(yīng)器定子3和電樞2之間的良好的磁耦合，而在旋轉(zhuǎn)期間在可出現(xiàn)鐵損的區(qū)域中沒(méi)有過(guò)高的感應(yīng)。外部部分49是非磁性的，且使得可以減輕轉(zhuǎn)子，而內(nèi)部部分48使得可以降低傅科電流而同時(shí)具有轉(zhuǎn)子的本體和軸之間的良好的機(jī)械連接。該內(nèi)部部分還允許磁流的通過(guò)。優(yōu)選地，為了保持塑料部分49，金屬板組48具有溝槽50，該溝槽在其外周邊上縱向地延伸，如圖11所示。在該情形中為齒的形式的溝槽50錨定在部分49的中心開(kāi)口中，該開(kāi)ロ構(gòu)成部分49的內(nèi)周邊。金屬板組48以常規(guī)的方式(特別是通過(guò)溝槽)旋轉(zhuǎn)連接至軸2. I。這些溝槽可在圖2中的前述方式中看到。將注意到在圖10中的實(shí)施例中，外部部分49由塑料材料制成，其中嵌入有導(dǎo)體36，外部部分在其每ー個(gè)軸向端部上具有輪圈，該輪圈沿軸線X的方向面向內(nèi)部。根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例，該輪圈具有環(huán)形形式。金屬板組因此被夾在輪圈之間，使得部分49被由此形成輪圈之間的支架的金屬板組軸向地阻擋。作為變體，輪圈是分割開(kāi)的。將理解圖9a-9b至11中的布置可應(yīng)用至圖3至8a-8b以及下文中描述的圖12至15中的實(shí)施例。如前所述，導(dǎo)體36可在轉(zhuǎn)子本體34的外周邊上定位在兩層上(參見(jiàn)圖9a)，或定位在單層43上(參見(jiàn)圖％)。取決于應(yīng)用，金屬板組48的半徑R1、R2變化，且當(dāng)導(dǎo)體36定位在單層上(參見(jiàn)半徑Rl)時(shí)較其定位在兩層上(參見(jiàn)半徑R2)時(shí)半徑更大。在一個(gè)示例中，其中轉(zhuǎn)子的直徑是60mm，內(nèi)部的金屬板組48具有約20mm的半徑R2，但具有兩層的由塑料材料制成的外部部分49具有約IOmm的厚度el。在另ー示例中，金屬板組48具有約25mm的半徑R1，但具有單層的由塑料材料制成的部分49具有約5mm的厚度e2。在該示例中，定子的外部直徑，且特別是其金屬頭部52的外部直徑是71mm。用于制造轉(zhuǎn)子2的本體34的外部部分49的塑料是具有對(duì)熱的良好抗性的熱固性塑料材料。該熱固性塑料材料示例性地是酚類熱固性塑料材料(諸如酚醛塑料)，從而根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本體34由與集流器的板的支撐件相同的材料制成，且根據(jù)一個(gè)實(shí)施例與本體制成為一體。作為變體，使用基于苯こ烯的熱固性塑料材料。根據(jù)另ー實(shí)施例，可以使用PEEK (聚醚醚酮)類型的塑料材料，其具有對(duì)溫度的優(yōu)異抗性。本體34的塑料材料因此可以是與集流器的板的支撐件相同的塑料材料，或可不同于該支撐件的塑料材料。根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例，本體34與該支撐件制成為單件，或作為變體，其不同于該支撐件。將注意到具有至少部分地由塑料材料制成的本體的轉(zhuǎn)子更輕，且這在當(dāng)具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車輛的起動(dòng)器執(zhí)行“停止啟動(dòng)”功能(例如在紅燈時(shí)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)停止，隨后重新啟動(dòng)該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī))時(shí)是優(yōu)勢(shì)的。塑料材料免去了導(dǎo)體36的覆蓋，這是因?yàn)槠漭^由金屬板組制成的轉(zhuǎn)子本體的毛邊而言較不具有攻擊性。當(dāng)本體34包括內(nèi)部的金屬板 組時(shí)，這使得可以以下文所述的方式良好地引導(dǎo)磁場(chǎng)，特別是使得磁場(chǎng)徑向地穿過(guò)導(dǎo)體36。如圖12所示，感應(yīng)器3由用于止流的金屬頭部4構(gòu)成，該頭部例如由鐵制成且環(huán)繞具有徑向磁化的永磁體54組，由此限定感應(yīng)器3的磁極。轉(zhuǎn)子2和定子3由空氣隙E彼此隔開(kāi)。定子3可還以已知的方式包括磁分路，該磁分路包括與磁體54井置的鋼段。磁體54將優(yōu)選地為稀土磁體，例如NdFeB (釹鐵硼)類型，其產(chǎn)生較鐵氧體類型的磁體大得多的磁場(chǎng)。該類型磁體因此使得可以降低使用的磁體54的厚度，這允許轉(zhuǎn)子2的直徑的増加，以允許導(dǎo)體36布置在單層上。因此，對(duì)于頭部的相同外部直徑，能夠增加轉(zhuǎn)子2的外部直徑。例如，在頭部的外部直徑為71_吋，以前述的方式轉(zhuǎn)子的外部直徑可為60_，而相比之下，在現(xiàn)有技術(shù)中其為57mm?？勺⒁獾?磁體54的厚度和頭部4的厚度的比例使得磁體54側(cè)的厚度較小,而頭部4側(cè)的厚度較大。本發(fā)明可通過(guò)感應(yīng)器3實(shí)現(xiàn)，該感應(yīng)器設(shè)置有徑向類型的磁化結(jié)構(gòu)(圖12)，或具有文件FR A 2 910 192中描述的哈巴赫類型的磁化結(jié)構(gòu)，或具有改進(jìn)的哈巴赫類型的磁化結(jié)構(gòu)(圖13b至15)。正如在此前的附圖9a-9b中ー樣，圖13a示出了定子3，其實(shí)施了本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的哈巴赫類型的磁化結(jié)構(gòu)。根據(jù)該構(gòu)造，在磁化結(jié)構(gòu)的兩個(gè)連續(xù)磁極N和S之間，結(jié)構(gòu)的磁化方向和徑向方向Fl之間的角度以單調(diào)且不連續(xù)的方式變化，而沒(méi)有角度地回轉(zhuǎn)。該文件還示出了用于固定磁體的模式(圖6至23)，特別是通過(guò)凸耳。更多細(xì)節(jié)應(yīng)參見(jiàn)該文件。更具體地(圖12)，在頭部4內(nèi)為了止流，定子2包括磁體56a，其包括具有徑向方向Fl的磁化，限定出電機(jī)的六個(gè)磁極，在這六個(gè)磁極中有三個(gè)北極N和三個(gè)南極S，與轉(zhuǎn)子2的內(nèi)部相対。磁極在圓周上交替。在圖9a、9b和13a中的實(shí)施例中，在兩個(gè)連續(xù)的磁體56a之間布置有三個(gè)永磁體，如下-一個(gè)磁體56b，具有垂直于方向Fl的大體直輻射的磁化方向F2 ;和-在該磁體56b兩側(cè)的兩個(gè)磁體56c,具有不同于徑向和直福射方向的磁化方向。在所考慮的例子中，磁化方向在每個(gè)磁體內(nèi)大體規(guī)則，且與徑向方向Fl —起形成大約45°的角度。該類型的結(jié)構(gòu)使得可以將磁能朝向轉(zhuǎn)子2和定子3之間的空氣隙E集中，這對(duì)應(yīng)于在磁化結(jié)構(gòu)的外部的感應(yīng)的顯著減少，以及朝向電樞所處的內(nèi)部的感應(yīng)的顯著增加。本發(fā)明還可使用定子3實(shí)施，該定子具有圖13b中示出的改進(jìn)的哈巴赫結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，具有徑向磁化方向的磁體56a占據(jù)了徑向區(qū)域Zr，該區(qū)域較由具有非徑向磁化方向的其他磁體56b、56c占據(jù)的Zr'區(qū)域更廣，且確保了兩個(gè)相繼的徑向區(qū)域56a之間的場(chǎng)的方向的轉(zhuǎn)換。在該實(shí)施例中，具有徑向磁化方向的兩個(gè)相繼的磁體56a之間的角度轉(zhuǎn)換的次數(shù)等于3,其中一個(gè)磁體56b具有直福射的磁化方向，而定位在兩側(cè)的磁體56c具有不同于徑向或直輻射的磁化方向。磁化方向和徑向方向Fl—起形成了約45°的角度。作為變體，電機(jī)的兩個(gè)連續(xù)的磁極之間的角度轉(zhuǎn)換的數(shù)量可不同于3。這導(dǎo)致在徑向磁化區(qū)域56a之間的局部轉(zhuǎn)換哈巴赫效應(yīng)，在這些區(qū)域上迭加有徑向磁化系統(tǒng)，其使得可以優(yōu)化流朝向電機(jī)的轉(zhuǎn)子2的導(dǎo)體36的通過(guò)。永磁體具有相同的尺寸，使得磁化結(jié)構(gòu)具有根據(jù)方向Fl測(cè)出的厚度P，當(dāng)圓周上 的位移F3發(fā)生吋，該厚度基本不變。磁體56a-56c優(yōu)選地為NdFeB類型，這使得可以將常規(guī)哈巴赫感應(yīng)器的有用厚度降低一半。因此能夠增加轉(zhuǎn)子2的直徑，以從半徑R2變化至半徑R1，從而補(bǔ)償轉(zhuǎn)子2中由于鐵的消除而造成的低電磁發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。在該情形中，姆ー個(gè)磁體56a_56c都具有單個(gè)特定的磁化方向，這些磁體有利地是各向異性的。替換地，可使用具有各項(xiàng)同性性質(zhì)的磁體，其每ー個(gè)都具有多個(gè)磁化方向，磁化區(qū)域的角比例Zr、Zr’得以保留。作為變體，為了增加電樞電感，能夠?qū)摌O間部分68徑向地插置在定子3的兩個(gè)相繼的磁極之間。兩個(gè)相繼的磁極之間的磁性轉(zhuǎn)換區(qū)域56c繼而被定位在極間部分68的兩側(cè)。在一個(gè)示例中，極間部分68代替哈巴赫結(jié)構(gòu)的直輻射磁化區(qū)域56b定位。極間部分具有平行六面體結(jié)構(gòu)，但其可替換地具有弧的形式，如圖15所示。該類型的構(gòu)造也使得可以補(bǔ)償例如由于轉(zhuǎn)子2中的鐵的去除造成的過(guò)低水平的電磁發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。將理解，使用其他稀土磁體(例如基于鈷釤的磁體)也是可以的。將理解，當(dāng)本體34具有內(nèi)部的金屬板組48時(shí)，磁場(chǎng)被垂直地引導(dǎo)至導(dǎo)體。在改進(jìn)哈巴赫類型的實(shí)施例中，一部分流經(jīng)由頭部4通過(guò)，而常規(guī)的哈巴赫感應(yīng)器基本沒(méi)有經(jīng)由頭部4通過(guò)的流?？衫斫?，本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例。所有組合都是可以的。因此，圖11中的溝槽50可被在軸2. I和內(nèi)部部分48之間干涉類型的隆起部取代。這些隆起部可因此包括從內(nèi)部部分48的外周邊上獲取的突起的凸耳。根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例，這些凸耳具有“T”的形式。作為變體，這些凸耳配置為界定出屬于楔形榫頭組件的榫眼。作為變體，部分48包括在其外周邊上的凹部，諸如半封閉類型的槽ロ，以通過(guò)伸入凹部的塑料材料保持外部部分49的內(nèi)周邊?？傮w地,金屬板組形式的內(nèi)部部分48的生產(chǎn)使得可以通過(guò)切割不同形式的隆起部或凹部而制造，以將外部部分49的內(nèi)周邊錨定在內(nèi)部部分48的外周邊上。內(nèi)部部分48因此優(yōu)選地包括錨定裝置，以保持外部部分49。在所有情形中，內(nèi)部部分48具有用于軸2. I的通過(guò)的中心孔。部分48和軸的裝配以前述的方式進(jìn)行。
優(yōu)選地，外部部分具有窄的厚度，用于磁流的更好 的通過(guò)。
權(quán)利要求
1.ー種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，包括 -轉(zhuǎn)子(2)，其裝配在金屬軸(2. I)上，該轉(zhuǎn)子包括本體(34)，該本體的外周邊上安裝有形成所述轉(zhuǎn)子(2)的繞組的導(dǎo)體(36)； -定子(3)，其圍繞轉(zhuǎn)子(2)定位，包括具有永久磁化的磁化結(jié)構(gòu)，該磁化結(jié)構(gòu)按照定子(3)的圓周延伸，轉(zhuǎn)子(2)和定子(3)由空氣隙(E)隔開(kāi)， 其特征在干， -轉(zhuǎn)子(2)的本體(34)部分地由塑料材料制成，且包括金屬板組形式的內(nèi)部部分(48)以及由塑料制成的、圍繞金屬板組(48)包覆模制的外部部分(49)。
2.如權(quán)利要求I所述的電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子的本體(34)在將靠近空氣隙(E)的槽ロ(41)隔開(kāi)的齒區(qū)域中由塑料材料制成，所述槽ロ在轉(zhuǎn)子(2)的外周邊上。
3.如權(quán)利要求I或2所述的電機(jī)，其特征在于，金屬板組(48)在其外周邊包括錨定裝置，諸如溝槽(50)，以保持由塑料制成的外部部分(49)。
4.如權(quán)利要求I至3中任意ー項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在干，由塑料材料制成的外部部分(49)在其每ー個(gè)軸向端部處都包括沿轉(zhuǎn)子(2)的軸線(X)的方向面朝內(nèi)部的輪圈，內(nèi)部的金屬板組(48)被夾置在輪圈之間，使得外部部分(49)被金屬板組軸向地阻擋，所述金屬板組由此形成位于輪圈之間的支架。
5.如權(quán)利要求I至4中任意ー項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，導(dǎo)體(50)在單層上定位。
6.如權(quán)利要求I至5中任意ー項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，導(dǎo)體(36)嵌入在轉(zhuǎn)子本體(34)的塑料中。
7.如權(quán)利要求I至6中任意ー項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，導(dǎo)體(36)具有細(xì)長(zhǎng)形狀的橫截面，其示例性地基本為矩形。
8.如權(quán)利要求7所述的電機(jī)，其特征在于，導(dǎo)體(36)的截面按其大尺寸(47)徑向地取向。
9.如權(quán)利要求8所述的電機(jī)，其特征在于，導(dǎo)體(36)在轉(zhuǎn)子(2)的外周邊上交錯(cuò)地定位。
10.如權(quán)利要求7所述的電機(jī)，其特征在干，導(dǎo)體距旋轉(zhuǎn)軸線盡可能遠(yuǎn)地并排定位，以在轉(zhuǎn)子(2)的外周邊上形成電流板。
11.如權(quán)利要求I至10中任意ー項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，被用于制造所述轉(zhuǎn)子的所述塑料是PEEK (聚醚醚酮)類型的塑料。
12.如權(quán)利要求I至11中任意ー項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，所述定子(3)由用于止流的頭部(4)以及具有徑向磁化方向的由稀土制成的永磁體組件(54、56)構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求I至11中任意ー項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于 所述定子(3)包括 -磁化區(qū)域(56a)，其具有徑向方向(Fl)的磁化，該磁化限定出電機(jī)的磁極； -磁性轉(zhuǎn)換區(qū)域(56b)，具有不同于徑向的磁化方向且位于兩個(gè)徑向磁化區(qū)域(56a)之間； -所述徑向磁化區(qū)域(56b)所占據(jù)的徑向區(qū)(Zr)較由不同于徑向的磁化區(qū)域(56b、56c)占據(jù)的徑向區(qū)(Zr’)廣泛。
14.如權(quán)利要求13所述的電機(jī)，其特征在于，在兩個(gè)連續(xù)的具有徑向磁化的磁體(56a)之間，不同于徑向的磁化區(qū)域由以下區(qū)域構(gòu)成 -磁化區(qū)域(56b)，其大致為直輻射的(F2);和 -在該區(qū)域的兩側(cè)的兩個(gè)區(qū)域(56c)，具有不同于徑向方向和直輻射方向的磁化方向，該磁化方向示例性地與徑向方向(Fl)形成約45°的角度。
15.如權(quán)利要求13或14所述的電機(jī)，其特征在于，所述定子(3)還包括鋼極間部分(68)，所述鋼極間部分徑向地插置在定子(3)的兩個(gè)相繼的磁極之間。
16.如權(quán)利要求15所述的電機(jī)，其特征在于，所述鋼極間部分(68)替代所述直輻射磁化區(qū)域(56b)。
17.—種起動(dòng)器，裝備有如權(quán)利要求I至6中任意ー項(xiàng)所述的電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其包括轉(zhuǎn)子(2)和定子(3)，該轉(zhuǎn)子包括本體(34)，在本體的周邊上安裝有導(dǎo)體(36)，所述導(dǎo)體形成繞組，定子繞轉(zhuǎn)子(2)布置，定子包括沿定子(3)的圓周延伸的磁化結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子(2)的本體(34)部分地由塑料制成，特別是在傳統(tǒng)地將靠近空氣隙的槽口分隔開(kāi)的齒區(qū)域中，其位于電樞的周邊上。可以使用由NdFeB類型磁體制成的哈巴赫類型的磁體的改變結(jié)構(gòu)，以使得可以降低定子(3)的厚度，并由此使得可以增加轉(zhuǎn)子(2)的半徑(R2)，從而在特定的實(shí)施例中，將轉(zhuǎn)子(2)的本體(34)的周邊上的全部導(dǎo)體(36)以最大值的直徑布置在同一層上。
文檔編號(hào)H02K1/17GK102971941SQ201180031736
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者N.拉比, P.特森, B.杜普克斯, A.沃奎林, J-P.維萊恩 申請(qǐng)人:法雷奧電機(jī)設(shè)備公司