专利名称：定位基底和永磁体转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的定位基底和一种根据权利要 求12的前序部分所述的转子。
背景技术：
当组装永磁电动机的转子的转子本体时，极为重要的是，将相应的永磁体相关于 永磁电动机中其他部分的几何形状而精确固定在槽或凹部中的特定位置，例如，以便于最 小化在电动机运转期间的扭矩波动效应并获得较高的发动机效率。公知的用于至少一个 永磁体的定位基底需要复杂、熟练且昂贵的组装步骤，还因为在转子本体中所用的材料以 及永磁体的材料相对易碎，使得这些材料仅能够承受小机械载荷，即，在操作上必须极度小 心。JP 2004 007937 A公开了一种用于将永磁体放置在永磁电动机的转子的相应槽 中的定位基底。该定位基底是矩形抽屉，并且形成有分离的隔间，每个隔间容纳相应的永 磁体。使用抽屉以将永磁体插入并放置在转子的槽中，就能够使组装容易并且抑制涡流发 生。图6公开而涉及，将两个抽屉放置在转子内侧的每个槽中，其中每个抽屉均容纳四个彼 此首尾相接的永磁体，由此，抽屉的四个侧壁远离转子的前和后端面。所述槽在抽屉后部闭
I=I οWO 2007/004009A公开了一种用于永磁电动机的转子。永磁体具有四个规则圆周 分布的纵向槽，每个槽容纳一个永磁体。用于将永磁体定位在槽中的定位基底包括发夹状 弹簧元件，其在槽的相应下侧处承接于轴向延伸的槽中。所述弹簧元件通过形状配合将被 插入的永磁体压迫而紧靠槽的上内壁。另外，在槽中的纵向延伸的定位肋确保被插入的永 磁体的正确定位。JP-A-2000/341920公开了一种具有四个规则圆周分布的槽的永磁电动机转子本 体，每个槽承接一个被插入的永磁体。永磁体的横截面比槽的横截面更窄且更薄。所述槽形成有向下成角的边缘区域，每个边缘区域 容纳一个被插入的定位基底。 定位基底是螺旋弹簧或管状弹簧体，并接触被插入的永磁体的两个相对的下纵向边缘，以 便将永磁体保持在中心位置，还将永磁体的顶侧压迫而紧靠槽的上内壁。W0-A-02/103882涉及一种帽状塑料材料容器，用于将至少一个永磁体固定到永磁 电动机的转子的外圆周。所述容器具有突出的端部凸缘，所述凸缘被固定成角部分和固定螺钉紧固在转子 本体的圆周处。容器可由塑料材料铸造，该塑料材料例如为可被纤维加强的聚酰胺。永磁 体块被胶合到容器中。容器可被挤压、注塑或真空模塑。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种永磁体定位基底，其操作舒适，并能够将至少一 个永磁体精确定位于永磁电动机转子本体的槽中，并能够提供一种容易的转子组装过程。本发明的一部分目的在于，采用最少量的部件和组装步骤来组装永磁电动机转子。这一目的通过权利要求1的特征和权利要求12的特征实现。至少一个永磁体被简单插入抽屉中，然后随着抽屉被插入转子本体的槽中。定位 基底确保将所述至少一个永磁体精确定位在抽屉中，接着将永磁体精确定位在转子本体的 槽中，而不需要使用工具或其他固定装置。实际上，定位基底仅需要两个组装步骤，即，将永 磁体插入抽屉中，然后将抽屉插入转子本体的槽中。将抽屉插入转子本体的槽中，将自动导 致永磁体正确定位并固定在转子本体中。在组装转子时，当将所述至少一个永磁体通过定位基底定位在转子本体中时，所 述至少一个永磁体和转子本体均不会加载有明显的机械载荷。只需两个组装步骤就足以使 转子本体的一个槽装配有所述至少一个永磁电动机，并同时将所述至少一个永磁体正确定 位在槽中。在定位基底被正确插入之后，并在随后的永磁电动机运转期间，在永磁体和槽之 间的相对位置得以保证。定位精确性较高，并导致高效率以及最小的扭矩波动效应。在优选实施例中，一体形成于第一和第二侧壁中的横向作用固定结构是一种沿着 每个侧壁的外侧纵向延伸的弹性轮廓，该轮廓在大致垂直于外侧的方向上具有弹性。抽屉 的第一和第二侧壁的远离开口永磁体插入侧的下边缘的至少局部区域形成用于与转子槽 壁共同作用的引导和/或支撑表面。两个弹性轮廓在定位基底正确插入到转子槽内时向内 弯曲，并将所述至少一个永磁体精确对中于槽内。引导和/或支撑表面例如与相应的下转 子槽壁共同作用，以便将所述至少一个永磁体相对于转子本体的轴线径向定位，优选地，使 得所述至少一个永磁体的上暴露表面保持与上转子槽壁紧密机械接触。弹性轮廓的弯曲能 力使定位基底能够顺利地被推入槽中。进一步，弹性轮廓填充通常在转子槽的两侧处设置 的空间，所述空间设置在转子本体中，以便增强在所述至少一个永磁体和转子本体薄板之 间的磁协作。所述轮廓可以是内部中空的，以提供预定的弹性，用于容易地插入定位基底并 将所述至少一个永磁体沿着转子槽的宽度方向可靠地定位。取而代之地，弹性轮廓可以是 固定到或者一体形成于第一和第二侧壁的外侧的圆形或椭圆形管轮廓的一部分，例如，第 一和第二侧壁带有凸起弯曲或向外突出的外侧。在另一实施例中弹性轮廓甚至可以是实心但可弯曲的材料，例如泡沫塑料材料之类。在尤为重要的一个实施例中，弹性轮廓是弹性纵向唇缘，其在连续或局部间断的 根部区域中连接到侧壁外侧，唇缘具有大致平行于根部区域延伸的自由唇缘边缘，其中唇 缘边缘和侧壁外侧之间相距一定距离。唇缘可具有唇缘体，该唇缘体在剖视图中凸出或向 外倾斜。唇缘确保足够的弯曲能力以及与槽壁的紧密协作。在该实施例中，唇缘的根部区域可位于靠近侧壁的外侧的一个纵向边缘的附近 处。唇缘体大致沿着朝向外侧的另一纵向边缘的方向从根部区域延伸，使得唇缘边缘并不 到达外侧的另一纵向边缘。为了实现在弹性轮廓和转子槽壁之间的理想长共同作用区域，轮廓的一个纵向端 部与第四侧壁的外侧的一个纵向端部重合。轮廓的另一纵向端部与第一和第二侧壁的外侧 的另一纵向端部间隔开，优选位于与第三侧壁的内侧重合的位置处，第三侧壁将相对的第 一和第二侧壁二者互连。只要定位基底被正确地插入转子槽中，弹性轮廓就将完全位于槽 内，并将沿着槽的整个延伸部分与槽壁共同作用。
进一步的实施例的第三或第四侧壁形成有至少一个刚性止挡部，其突出而例如超 过抽屉的开口永磁体插入侧和/或底侧。优选地，止挡部是第三侧壁的凸出弯曲的连续部 分。在另一实施例中，抽屉的底侧形成有开口，该开口被沿着第一和第二侧壁内侧延 伸的凸缘所界定。凸缘优选连接到四个侧壁中的三个的内侧，可限定用于与下槽壁共同作 用的引导和/或支撑表面，同时限定用于在抽屉中的至少一个永磁体的驻留表面。每个凸 缘的宽度可至少大致等于侧壁的厚度，以便使用最小量的材料并减轻定位基底的重量。也为了防止被插入的定位基底从转子槽推出，第四侧壁在上和/或下侧壁边缘处 携载至少一个扣合突出部。优选地，扣合突出部为楔形扣合齿，其略微突出超过上和/或下 侧壁边缘。优选地，扣合齿沿着抽屉的插入方向位于第四侧壁的内侧和外侧之间。定位基底是单件式注塑部分，优选由例如尼龙的塑料材料制成，或者甚至优选由 强化纤维塑料材料制成，或者为由非磁性材料制成的单件铸造部分，所述非磁性材料例如 为轻金属或轻金属合金。在凸缘和上侧壁边缘之间的永磁体承接空间的高度测量值可大致 等于所述至少一个永磁体的厚度。由于在第一和第二侧壁中和/或带有下槽壁的凸缘的至 少下引导和/或支撑表面之间的共同作用，所述至少一个永磁体的上表面被固定而紧密接 触上槽壁，而同时定位基底被装配到转子槽内，并在所有方向上稳定支撑所述至少一个永 磁体。在转子的优选实施例中，纵向作用固定结构中的一个，优选扣合突出部，在槽的口 部的至少一个边缘周围或之后扣合在转子本体的一个轴向端面中。定位基底被推入槽内， 直至扣合突出部围绕边缘扣合，并防止定位基底意外地被推回或移回。纵向作用固定结构 中的另一个，优选第三侧壁的刚性止挡部，可邻接于转子本体的另一个轴向端面处。止挡部 限制定位基底的插入深度，定位基底然后被扣合突出部和刚性止挡部沿着纵向方向紧固定 位。在转子的另一实施例中，两个相对的横向作用的固定结构，S卩，在第一和第二侧壁 处的柔性轮廓，在弹性形变的状态下邻接在槽的相对内壁区域处，而同时，例如在第一和第 二侧壁处的下引导和/或支撑表面接触下槽壁，并压迫所述至少一个永磁体的上表面紧靠
上槽壁。在转子的优选实施例中，永磁体或者是单件式永磁体，或者是一系列永磁体，例如 通过胶合或通过扣合机构紧固就位于定位基底中。这就允许在将转子的预组装的子单元插 入相应转子槽中之前，将每个定位基底与正确定位的至少一个永磁体预组装。
本发明的实施例将通过附图得以阐释。所述附图如下图1是制造永磁电动机的转子所需的构件的分解立体图；图2是组装好的转子的纵向剖面图；图3是如图1所示沿着从左手侧方向观察的定位基底的视图；图4是沿着与图3相同的方向观察的定位基底的另一实施例；和图5是图1中所示的定位基底的沿着剖面V-V截取的细节的剖视图。
具体实施例方式图1示出转子R，例如用于永磁电动机。转子R具有由层叠的平行薄板2形成的大 致圆柱形的转子本体1。所述转子本体具有轴向端面4、5和中心轴孔3，还具有在轴孔3和 转子本体1的外圆周之间规则或不规则地圆周分布的多个槽S。在所示的实施例中，具有四 个规则分布的槽S，形成正方形配置。每个槽S在转子本体1的两个轴向端面4、5之间以恒 定宽度和恒定高度延伸。所述槽具有大致平坦的上槽壁7和大致平坦的下槽壁6，在两侧处 还具有对称且镜面倒置的切口 8。每个槽用于承接至少一个永磁体M。永磁体M可为具有 预定极性的单片永磁体，或者可包含一系列极性相同或不同的磁片。在所示的实施例中，永 磁体M具有恒定厚度的平坦块的形状，该恒定厚度一定程度上小于槽S的高度。本发明提供一种辅助工具，通过类似于抽屉9而形成的定位基底P将相应的至少 一个永磁体M插入并定位于槽S内，在这方面，辅助工具便于使转子R易于组装。定位基底 P (图2)可以容易地装配进入槽S,这样，举例而言，所述至少一个永磁体M的上表面靠近面 对或甚至接触上槽壁7，并且至少一个永磁体M在圆周和径向方向上可靠地紧固并定位在 槽S中。定位基底P具有第一、第二、第三、第四窄竖直侧壁10、11、12、13，它们具有大致 相同的厚度；一开口永磁体插入侧，位于顶侧上；和一底侧，该底侧在所示的实施例中具有 被两个纵向延伸的凸缘15界定的开口 16，这两个凸缘15连接到相应的三个侧壁并限定用 于所述至少永磁体M的驻留表面。第一和第二侧壁10、11在它们的外侧具有纵向延伸的轮 廓19，轮廓19至少在垂直于外侧壁侧面的方向上具有弹性，用于与槽S的侧面切口 8的边 界横向共同作用。如图1所示，弹性轮廓19具有一个纵向端部(在左手侧上)，该纵向端部与第四侧 壁13的外侧基本重合。弹性轮廓19的另一纵向端部抵靠于第三侧壁12，从而使它与第三 侧壁12的内侧基本重合。第三侧壁12相应具有一体形成的刚性止挡部17，例如第三侧壁12或第三侧壁12 的内侧的向上凸起的圆形连续部分。第四侧壁13例如在顶侧边缘处具有扣合突出部18，其突出而超出第四侧壁13的 顶边缘一定程度。扣合突出部18例如一体形成于第四侧壁13内，并为扣合齿，该扣合齿的 边缘位于第四侧壁13的内外侧壁之间中。第一和第二侧壁10、11的高度尺寸可以在一定 程度上小于第四侧壁13的高度，从而使被插入的永磁体M的上表面突出而一定程度上超出 第一和第二侧壁10、11的上边缘。第四侧壁13的高度如此设置，使得至少第四侧壁13相 对紧密地装配到槽中。侧壁10-13和凸缘15限定具有开口上侧的永磁体承接空间14。第 四侧壁13的顶边缘可限定用于与上内槽壁7共同作用的支撑和/或引导表面20。如图所 示，第四侧壁13可具有在内侧处的凹部24，扣合突出部18的边缘可位于该凹部24处。图 1(和图5)在21处示出第一和第二侧壁10、11的一定程度抵靠的上边缘。在转子R组装期间，首先，在预制阶段期间，所述至少一个永磁体M被插入到定位 基底P内，并例如通过胶合或通过未示出的扣合机构紧固就位。然后，这一预制成的子单元 沿着箭头26的方向插入相应的槽S内，第三侧壁12尾随，直至扣合突出部18扣合在转子 本体1的轴向端面5后部且同时止挡部17邻接在另一轴向端面4处。这就将所述子单元 轴向紧固就位于槽S内，其中所述至少一个永磁体M的上表面或者直接接触上槽内壁或者邻近于其就位。第一和第二侧壁10、11的下边缘(图5)可限定驻留在下内槽壁6上的支 撑和/或引导表面25，表面25用于将所述至少一个永磁体M径向定位于槽S中。在所述子 单元插入到槽S内期间，弹性轮廓19向内形变，沿着槽S的内壁滑动，并最终保持处于形变 状态且被预加载而在切口 8中紧靠槽内壁，以便将所述至少一个永磁体M沿着槽S的横向 方向定位。图5示出一种详细的变例，其中在扣合突出部18下方设置小切口 23，以允许在将 定位基底插入槽S内的同时使扣合突出部18更为容易地形变。永磁体M的上表面标示为 22。在第四侧壁13内的凹部24大致限定扣合突出部18的纵向位置。永磁体M驻留在凸 缘15上并定位在所有四个侧壁11-13之间。图2示出转子的最终组装状态。在本实施例中，定位基底P突出而超过转子本体 1的两个轴向端面4、5。弹性轮廓19向内形变并保持在横向预加载下。图3示出图1的定位基底P的从图1的左手侧方向观察的后视图。在这种情况下， 第四侧壁13具有上和下扣合突出部18，而刚性止挡部17仅仅突出而超出第三侧壁12的上 边缘。弹性轮廓19是一种唇缘状轮廓，其在根部区域29被紧固于或一体形成于相应的第 一和第二侧壁的外侧，根部区域29 (连续的或间断的根部区域)靠近于侧壁的外侧的下边 缘。所述轮廓具有唇缘体27，其限定向外突出的弯曲部分；和自由唇缘边缘28，其至少在 弹性轮廓19不形变的情况下保持与相应侧壁的外侧相隔一定距离。在一未示出的替换性 实施例中，在第一和第二侧壁的每一个的外侧处可存在许多纵向弹性轮廓19。图4示出定位基底P的与图3实施例类似的另一个实施例的后视图。在该实施例 中，第四侧壁13具有上和下扣合突出部18。沿着第一和第二侧壁的外侧，附接有或一体形 成有弹性轮廓19，弹性轮廓19垂直于相应外侧可弯曲。每个弹性轮廓19可为在两个边缘 处固定于外侧的圆形或凸圆形管的一部分，或者甚至可为由例如天然橡胶、人造橡胶或泡 沫塑料之类的弹性材料制成的实心管状轮廓30。进一步，刚性止挡部17被设置在第三侧壁 12的上和下边缘处。在一未示出的替换性实施例中，取代纵向连续的弹性轮廓19，数个纵向分布的弹 性突出部可在其间设置有空隙。定位基底P优选是由诸如尼龙的塑料材料制成的单件式注塑部分，或者由诸如轻 金属或轻金属合金之类的非磁性材料制成的铸造单件部分。抽屉9的底侧可以完全闭合， 以便增大定位基底的刚度。第一和第二侧壁10、11甚至可以在重量上明显轻于第三和第四 侧壁，以便减轻重量。进一步，所有侧壁10-13可包含数个开口，以便进一步减轻重量，或者 甚至可具有网格结构。
权利要求
一种定位基底(P)，用于将至少一个永磁体(M)定位在永磁电动机的被开槽的转子(R)的槽(S)中，所述定位基底(P)为矩形抽屉(9)，该矩形抽屉由第一至第四窄竖直侧壁(10、11、12、13)和底壁构成，所述侧壁界定抽屉(9)的开口永磁体插入侧和承接空间，其特征在于，抽屉(9)的侧壁具有一体形成的横向和纵向作用的抽屉固定结构，用于将被插入的抽屉(9)和承接在抽屉(9)中的所述至少一个永磁体(M)固定在转子槽(S)中，所述抽屉固定结构被设计为与内槽壁形状配合和/或压配合并与转子(R)的轴向端部节段相对。
2.根据权利要求1所述的定位基底，其特征在于，所述横向作用抽屉固定结构是弹性 轮廓(19)，该弹性轮廓沿着相对的第一和第二侧壁(10、11)中的相应一个的外侧纵向延 伸，该轮廓(19)在大致垂直于外侧的方向上有弹性，并且抽屉(9)的第一和第二侧壁(10、 11)的远离开口永磁体插入侧的下边缘的至少局部区域形成抽屉(9)的引导和/或支撑表 面(25)，以用于与转子槽壁(6)共同作用。
3.根据权利要求2所述的定位基底，其特征在于，所述轮廓(19)是实心的并且由泡沫 塑料材料之类的弹性材料制成。
4.根据权利要求2所述的定位基底，其特征在于，所述轮廓(19)是弹性纵向唇缘，其在 连续或局部间断的根部区域(29)处连接到侧壁外侧，所述唇缘具有自由唇缘边缘(28)，该 自由唇缘边缘大致平行于根部区域(29)延伸，在唇缘边缘(28)和侧壁外侧之间具有一定 距离，并且所述唇缘具有在横截面中向外突出并且/或者倾斜的唇缘体(27)。
5.根据权利要求4所述的定位基底，其特征在于，所述根部区域(29)例如位于靠近侧 壁外侧的一个纵向边缘的邻近处，所述唇缘体(27)从根部区域(29)大致沿着朝向所述外 侧的另一纵向边缘的方向延伸。
6.根据权利要求2所述的定位基底，其特征在于，弹性轮廓(19)的一个纵向端部与侧 壁外侧的一个纵向端部重合，并且弹性轮廓(19)的另一纵向端部与所述侧壁外侧的另一 纵向端部间隔开，优选位于与第三侧壁(12)的内侧重合的位置处，第三侧壁(12)将具有弹 性轮廓(19)的第一和第二相对的侧壁(10、11)互连。
7.根据权利要求1所述的定位基底，其特征在于，纵向作用抽屉固定结构是形成于第 三侧壁(12)处的至少一个刚性止挡部(17)，所述止挡部(17)突出而超过抽屉(9)的开口 永磁体插入侧和/或底侧，止挡部(17)优选为第三侧壁(12)的突出弯曲的上和/或下连 续部分。
8.根据权利要求1所述的定位基底，其特征在于，抽屉(9)的底壁形成有开口(16)，开 口(16)被沿着第一和第二侧壁内侧延伸的凸缘(15)界定，所述凸缘沿其边缘连接到四个 侧壁(10-13)中的三个。
9.根据权利要求1所述的定位基底，其特征在于，纵向作用的抽屉固定结构是至少一 个扣合突出部(28)，该扣合突出部被所述第四侧壁(13)携载于上和/或下侧壁边缘处，优 选为楔形的扣合齿，该扣合齿在第四侧壁(13)的内侧和外侧之间略微突出而超过上和/或 下侧壁边缘。
10.根据之前至少一项权利要求所述的定位基底，其特征在于，所述抽屉(9)是单件式 注塑部分，优选由塑料材料制成，该塑料材料优选为强化纤维塑料材料。
11.根据权利要求1-10中至少一项所述的定位基底，其特征在于，所述抽屉(9)为由非 磁性材料制成的单件铸造部分，所述非磁性材料例如为轻金属或轻金属合金。
12.一种用于永磁电动机的转子(R)，所述转子(R)具有转子本体(1)，该转子本体(1) 包括层叠的转子薄板(2)、中心转子轴孔(3)、和在所述轴孔(3)和外转子圆周之间的多个 沿圆周方向隔开的槽(S)，每个槽(S)以内槽壁平行于轴孔(3)的轴线的方式从转子本体 (1)的一个轴向端面(4)延伸到相对的轴向端面(5)，用于容纳在对被插入的永磁体进行承 接和定位的基底(P)中的位于槽(S)中的至少一个永磁体(M)，基底(P)为一矩形抽屉(9)， 包括第一至第四窄竖直侧壁(10-13)和一底壁，所述侧壁(10-13)界定抽屉(9)的开口永 磁体插入侧和永磁体承接空间，其特征在于，抽屉(9)的侧壁(10-13)具有与转子本体(1) 横向和纵向地共同作用的一体形成的抽屉固定结构，用于当抽屉(9)和所述至少一个永磁 体(M)从转子本体的一个轴向端面⑷纵向插于槽⑶中时，将抽屉(9)和容纳在抽屉(9) 中的所述至少一个永磁体固定在槽(S)中，所述横向作用固定结构通过与内槽壁横向形状 配合和/或压配合而共同作用，并且纵向作用固定结构至少以形状配合与转子本体(1)的 轴向端面(4、5)纵向共同作用。
13.根据权利要求12所述的转子，其特征在于，纵向作用固定结构中的一个，优选抽屉 (9)的至少一个扣合突出部(28)，围绕槽(S)的口部的至少一个边缘扣合在转子本体(1) 的一个轴向端面(5)中，并且纵向作用固定结构中的另一个，优选抽屉(9)的刚性止挡部 (27)，邻接在转子本体(1)的相对的轴向端面(4)处。
14.根据权利要求12所述的转子，其特征在于，两个相对的横向作用固定结构在弹性 形变预加载的状态下邻接在转子本体(1)的相对的内槽壁处。
15.根据权利要求12所述的转子，其特征在于，所述永磁体(M)或一系列永磁体(M)通 过胶合或通过扣合机构紧固在抽屉(9)的承接空间中。
全文摘要
用于永磁电动机的开槽的转子R的至少一个永磁体M的定位基底P具有矩形抽屉9的形状，该矩形抽屉9由四个窄竖直侧壁10-13和一底壁构成，侧壁界定开口永磁体插入侧和承接空间，四个侧壁具有一体形成的横向和纵向作用的抽屉固定结构。在永磁电动机的转子R中，包含至少一个永磁体M的定位基底P插入到槽S中并沿着横向和纵向方向通过在抽屉固定结构和转子本体1之间的形状配合和/或压配合共同作用被固定在槽中，以便将至少一个永磁体M精确定位在转子本体1的槽S中。
文档编号H02K1/28GK101882824SQ20101017001
公开日2010年11月10日 申请日期2010年5月4日 优先权日2009年5月5日
发明者奥克·卡尔松 申请人:Iro有限公司