具有繞組轉子的軸向磁通電機及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有繞組轉子的軸向磁通電機及其制造方法。
【背景技術】
[0002]—般而言，電機包括靜止部分(一般被稱為“定子”或“定子組件”)以及移動部分，上述兩部分均裝備有電導體的繞組和/或磁場源和/或電磁場源。這些繞組和源連同機器結構總是既形成電路(被限定為具有電流和/或電場流經的結構和材料的組件)又形成磁路(被限定為具有磁場流經的結構和材料的組件)。為了操作，電機使用電磁感應(由磁場通量與電繞組的交鏈(linkage)產生)和/或電磁力(由具有電流流經的電繞組上的磁場源/電磁場源產生和/或由其他磁場源/電磁場源產生)。一些電機(例如，電動機)能夠將電繞組中流通的電流轉換成移動部分相對于定子的運動。其他電機(例如，發(fā)電機)能夠使用移動部分相對于定子的運動在電繞組中產生電流和/或電驅動力。該類型的電機通常能夠用于兩方面(即，作為發(fā)電機和作為馬達)。繞組能夠圍繞磁性材料的芯制成，以便使磁通量與電繞組自身的磁鏈的效果最佳化。
[0003]在一種電機中，移動部分是旋轉構件，也稱為“轉子”(或“轉子組件”)。轉子的旋轉軸線特別重要且一般用作電機的結構的參考軸線和/或對稱軸線。隨著轉子相對于定子移動，部分磁場源和部分電繞組以給定距離彼此面對，該給定距離限定轉子與定子之間的間隙。轉子的旋轉軸線與由源產生的磁場的磁力線被布置在定子與轉子之間的間隙中的方式之間存在幾何關系。基于該幾何關系，這種機器能被分成兩類:徑向磁通電機和軸向磁通電機。在徑向磁通電機中，磁場源和與磁場磁鏈的電繞組的布置使得，在前述轉子與定子之間的間隙中，磁場的磁力線能與源自垂直于轉子的旋轉軸線的直線的節(jié)段近似，且相對于旋轉軸線自身以徑向方式布置。在軸向磁通電機中，磁場源和與磁場磁鏈的電繞組的布置使得，在前述轉子與定子之間的間隙中，磁場的磁力線能夠與源自平行于轉子的旋轉軸線的直線的節(jié)段近似。
[0004]已知，軸向磁通電機具有特定結構，其中繞組和/或定子和轉子永磁體被布置在各平行盤上，上述平行盤被布置成彼此靠近且被間隙隔開，其厚度沿轉子的旋轉軸線的方向延伸。因此，該結構明顯地不同于徑向磁通馬達的結構。
[0005]對于這種馬達，已知兩種主要結構，第一種包括單個轉子插置在兩個固定定子盤之間，另一種包括固定定子盤插置在轉子盤之間。其他結構、特別是通過以模塊化方式組合一個特定架構或如上所述的其他結構的多個單元獲得的其他結構也是可能的。
[0006]—般而言，軸向磁通電機的轉子具有永磁體，然而定子包括環(huán)形形狀的鐵磁芯，線圈安裝在該鐵磁芯上，且該鐵磁芯磁鏈轉子磁場。
[0007]在其他情況下，即本發(fā)明特別感興趣的情況，具有永磁體的是定子，而轉子包括具有環(huán)形形狀的鐵磁芯，線圈安裝在該鐵磁芯上，且該鐵磁芯磁鏈轉子磁場。在這種情況下，轉子被限定為“繞組轉子”。
[0008]關于轉子是繞組轉子的情況，更具體地，線圈與相同數量的鐵磁材料制成的齒交替，這限定了相對于定子的前述間隙，且與鐵磁芯協(xié)作確定磁力線的轉子截面。換言之，多個齒平行于轉子自身的旋轉軸線從環(huán)形芯伸出，且在多個齒之間限定容置線圈的槽。
[0009]制造繞組轉子的已知方案包括，首先，通過連接一連串的沖壓金屬片制造轉子的芯，該芯限定了由鐵磁材料制成的主體的最終外形，且已經具有多個齒以及多個齒之間的槽。隨后，通過將銅導體手動纏繞在各槽中來制造線圈，從而完成制造繞組轉子。
[0010]一方面，如果該系統(tǒng)能準予轉子顯著的機械阻力，那么我們想指出的是，在另一方面，由于需要人工操作來纏繞線圈，所以制造過程變得更復雜。
[0011]這不利于且顯著地影響電機的生產成本。
[0012]制造設置有繞組的環(huán)形芯的另一方案包括為了獲得半環(huán)而將具有環(huán)形形狀的光滑的鐵磁芯切成兩半，以便隨后將之前被制造的線圈安裝在每個半環(huán)上。然而，能以簡單和低成本的方式實現的該方案(線圈能通過簡化的工業(yè)流程獲得)不使用由鐵磁材料制成的齒。這導致關于未被正確運送的磁通的高分散性的基本缺點，從而使機器提供的性能不足。

【發(fā)明內容】

[0013]具體地，本發(fā)明的目的是提供一種具有高性能的繞組轉子的軸向磁通電機，其具有高的機械阻力同時能以低成本的方式制造。
[0014]此外，本發(fā)明的目的是提出一種制造具有繞組轉子的電機的方法。
[0015]根據本發(fā)明，提供一種具有繞組轉子的軸向磁通電機，其包括定子部和轉子部，兩者均圍繞電機的旋轉軸線展開，轉子部包括轉子，該轉子依次包括:
[0016]環(huán)形形狀的轉子芯，圍繞軸線展開并具有至少一個環(huán)狀的接收表面；
[0017]多個齒，被布置成與所述接收表面接觸并沿著所述軸線遠離接收表面延伸，每個所述齒具有面對軸線的第一切向表面和與所述第一切向表面相對的第二切向表面；
[0018]多個繞組，圍繞所述軸線成角度地分布并與所述轉子芯和所述齒協(xié)作，以便級聯流經轉子芯和齒的磁通，
[0019]其特征在于，至少一個所述齒的至少一個所述切向表面具有成形輪廓(shapedprofile)，成形輪廓限定至少一個保持表面，保持表面背離環(huán)形轉子芯，以及所述轉子具有將所述環(huán)形轉子芯與所述齒粘合在一起的樹脂基體。
[0020]具體地，根據本發(fā)明的具有繞組轉子的軸向磁通電機包括轉子，該轉子依次包括具有接收部的環(huán)形芯和多個齒，齒最初是與芯分開的。
[0021]根據本發(fā)明，至少一個齒的面對或背離轉子的軸線的至少一個相應的切向表面上具有成形輪廓，該成形輪廓限定至少一個保持表面，該保持表面背離環(huán)形芯；此外，轉子包括樹脂基體，該樹脂基體涂覆環(huán)形芯和齒并將兩者粘合在一起。
[0022]優(yōu)選地，所述保持表面大體上平行于環(huán)形芯的接收表面。
[0023]優(yōu)選地，多個齒(更優(yōu)選地，所有齒)在齒的至少一個所述切向表面上具有所述成形輪廓，所述成形輪廓限定所述至少一個保持表面。
[0024]優(yōu)選地，設置有成形輪廓的所述至少一個齒在其兩個切向表面上具有所述成形輪廓(限定所述至少一個保持表面)。
[0025]優(yōu)選地，轉子包括環(huán)狀的外部殼體，該外部殼體包圍芯和齒的外側且也涂有樹脂基體。
[0026]樹脂基體通過粘到芯和齒(或所有齒，在所有齒具有至少一個保持表面的優(yōu)選構造中)的保持表面，在已經變硬之后，穩(wěn)定地將齒鎖定在芯上，從而抵抗在使用期間趨于使每個齒裂開遠離芯的那些機械應力。在齒和芯之間不插置元件，特別是沒有會“污染”轉子的磁路的膠層或其他材料層。特別地，齒只是直接地擱置在芯上且隨后通過樹脂硬化而被鎖定在它們的位置。
[0027]優(yōu)選地，保持表面由臺階限定。在一個實施例中，保持表面由齒的突出部限定。在另一實施例中，保持表面由齒的凹部限定。保持表面至少被限定在每個齒的面對轉子的軸線的一個切向表面上，或每個齒的背離轉子的軸線的一個切向表面上。
[0028]優(yōu)選地，保持表面被限定在所有的齒上，更優(yōu)選地，被限定在上述齒的兩個切向表面上。用這種方式，每個齒能獨立于其他齒被樹脂支撐。
[0029]優(yōu)選地，殼體具有至少一個鎖定部，至少一個鎖定部能與所述保持表面接合，以便保持齒壓靠環(huán)形芯。如果與鎖定部接合的保持表面由突出部或凹部限定，則鎖定部能分別由凹槽限定或由圓周突出部限定。
[0030]齒圍繞軸線有角度地分布，以便在兩個接連的齒之間限定各槽。在一實施例中，每個繞組至少部分地被容置在各槽內，并被安裝到環(huán)形芯上。為此，芯被分成至少兩個部分，優(yōu)選地兩個半環(huán)。
[0031]在不同方案中，每個繞組被安裝到各齒上，反過來，各齒被置放(apply，應用)到芯的接收表面上。在該方案中，芯能由環(huán)形形狀的單件制成且不必將其分成兩個或更多部分。
[0032]此外，每個齒具有擱置在環(huán)形芯上的基壁和與基壁相對的頂壁，該頂壁與各定子協(xié)作限定間隙。在一實施例中，頂壁具有外平整表面，該外平整表面平行于環(huán)形芯的所述接收表面，并側向地鄰接相鄰齒的相應的頂壁。因此，齒有電磁連續(xù)性，磁力線在端壁上自身閉合而不經過定子。
[0033]在不同實施例中，每個齒的外平整表面與相鄰齒的相應的頂壁側向地間隔開，以