用于保持磁体的板件的制作方法

文档序号:13673219阅读:129来源:国知局
技术领域本发明涉及一种用于电机的转子,还涉及一种用于径向保持相关联的永磁体的弹簧。本发明在压缩机中具有特别有利的、但非限制性的应用,所述压缩机用于压缩机动车辆的空调的冷却剂流体。

背景技术:
包括定子和与轴一体的转子的电机是已知的,这确保了还已知为“涡旋式压缩机”的螺旋型压缩机的运动。这一类型的系统包括两个插置的螺旋部(如叶片),以便泵送并压缩冷却剂流体。一般而言,螺旋部中的一个是固定的,而另一个偏心地迁移而不旋转,从而泵送、然后捕获并最终压缩螺旋部之间的流体单元。例如文献EP1865200中描述了所述类型的系统。由叠层式板件制成的转子包括中央芯部、以及相对于芯部径向延伸的臂部。这些臂部每个包括在臂部的两侧沿圆周方向延伸的两个边缘。永磁体定位在接收部以内,所述接收部的每一个通过两个相邻臂部的彼此相对的两个面、转子芯部的外部面、以及臂部的边缘而界定。当在制造转子时为了降低制造成本而使用较大的公差时,磁体会被不理想地放置在转子的接收部以内。这可以导致各种问题:a.在磁体并非全部处于相同的径向位置的情况下的机械失衡。b.与转子板件相接触的磁体的部分上的较大应力,特别是在高速离心力的作用下。在这些力的作用下、并作为接触表面的不规则性的结果,在磁体中可以产生很高水平的应力,从而导致磁体破坏或开裂。c.小的磁体碎片在离心力的作用下可以从转子上抛出,并损坏定子。另外,这些电机中的一个问题是在离心运动期间保持磁体。

技术实现要素:
本发明的目的是消除这些缺点。为此目的,本发明提供了一种板件,其设置在转子的臂部的边缘和永磁体的面向与转子的轴线相反的一侧的面之间。这些板件在永磁体的上方封闭转子,并防止潜在的永磁体的碎片的抛出。另外,被选择用于这些板件的材料的性能使得,在与板件接触的磁体表面离心运动期间,通过在离心力的作用下压缩板件,可以更好地分配磁体的保持力。这一作用使得可以相当大程度地降低磁体的局部机械应力,从而可以防止磁体在高速运转时破坏或开裂。本发明因此涉及一种用于电机的转子,所述转子设置有旋转轴线,且包括:-中央芯部;-臂部,其相对于芯部径向地延伸,这些臂部的每一个包括在臂部的两侧上延伸的两个边缘;-永磁体,其定位在接收部以内,所述接收部的每一个通过两个相邻的臂部的彼此相对的两个侧向面、在所述两个相邻的臂部之间延伸的芯部的外部面、以及转子的臂部的边缘界定。根据一个一般性特征,所述转子包括板件,所述板件由比永磁体更具柔性的材料制成,且定位在臂部的边缘和永磁体的面向转子的轴线相反侧的面之间,以便在离心期间保持所述永磁体,并且,所述永磁体具有沿轴向方向的高度,以及沿正交径向方向的宽度,所述板件具有接近永磁体的高度的、沿轴向方向的高度。例如,所述板件的高度和所述永磁体的高度之间的比值在0.9至1.1之间、但不等于1。例如,所述板件的高度和所述永磁体的高度之间的比值在0.9至1之间(不包括1)。例如,所述板件的高度和所述永磁体的高度之间的比值在1至1.1之间(不包括1)。所述板件的高度大体上等于、但大于所述永磁体的高度,从而允许增加的保持力。根据一个特征,所述板件在正交径向方向具有接近永磁体宽度的宽度。例如,所述板件的宽度和所述永磁体的宽度之间的比值在0.9至1.1之间、但排除值1。例如,所述板件的宽度和所述永磁体的宽度之间的比值在0.9至1.1之间、但排除值1。例如,所述板件的宽度和所述永磁体的宽度之间的比值在0.9至1之间(不包括1)。例如,所述板件的宽度和所述永磁体的宽度之间的比值在1至1.1之间(不包括1)。所述板件的宽度大体上等于、但大于所述永磁体的宽度,从而允许增加的保持力。根据一个实施例,所述板件的厚度为0.1至0.5mm,并优选地等于0.3mm。根据一个实施例,所述板件包含玻璃纤维和/或环氧树脂,或者,所述板件由塑料材料、或磁性金属、或非磁性金属制成。根据一个实施例,所述臂部根据曲率半径相对于芯部径向地延伸,且臂部的基部处的宽度和所述曲率半径之间的比值等于或小于1。根据一个实施例,所述臂部的至少一个在臂部的径向延伸部和其两个边缘的每个之间具有凹陷。根据一个实施例,所述转子还包括弹簧,所述弹簧定位在接收部以内、并定位在芯部的外部面和磁体的面朝转子的轴线的面之间,借助于所述弹簧通过变形而在永磁体上施加的从转子内部朝向转子外部的径向力,这些弹簧可以确保永磁体抵靠转子的臂部的边缘而保持在其接收部以内。由此,使用了所述弹簧,所述弹簧定位在接收部以内、并定位在在芯部的外部面和磁体的面朝转子轴线的面之间。这些弹簧借助于通过其变形而施加在磁体上的从转子内部朝向外部的径向力,可以确保所述磁体保持在所述接收部以内、并抵靠所述转子的臂部的边缘。不论所述转子的旋转速度多大,本发明由此可以确保磁体理想地放置在其接收部以内。根据一个实施例,弹簧在弹塑性范围中工作。根据一个实施例,每个弹簧具有与抵靠被支撑的弹簧的元件中的一个接触的的至少一个直线接触部,并且具有与抵靠被支撑的弹簧的其他元件接触的至少一个直线接触部。根据一个实施例,每个弹簧包括圆形中间部分和两个圆形端部部分,所述圆形端部部分位于所述圆形中间部分的两侧,所述圆形中间部分和所述圆形端部部分具有相反的曲率。根据一个实施例,转子还包括板件,所述板件由比永磁体更具柔性的材料制成,且所述板件定位在臂部的边缘和永磁体的面向转子的轴线的相反侧的面之间。本发明还涉及一种用于径向保持这样的永磁体的弹簧,其特征在于,所述弹簧:-圆形中间部分;和-两个圆形端部部分,其位于所述圆形中间部分的两侧;-所述圆形中心部分和所述圆形端部部分具有相反的曲率。附图说明将通过阅读以下描述并研究附图,将可以更好地理解本发明。这些附图仅以示意本发明的方式给出,而不以任何方式对本发明进行限制。图1和2示出根据本发明的转子的顶视图,而未示所述转子的一个凸缘;图2示出根据本发明的弹簧的透视图;图3a-3c示出根据本发明的弹簧的正视图、侧视图和顶视图;图4是配置有具有平衡配重的凸缘的转子的透视图。相同、相似或近似的元件从一幅图到另一幅图具有相同的附图标记。具体实施方式图1示出根据本发明的转子100,其具有轴线X,所述转子被设计为装配在轴(未示出)上。具有永磁体的所述转子属于旋转电机,所述旋转电机可以是用于压缩机动车辆的空调器的冷却剂流体的压缩机。作为变体,所述旋转电机可以是电动机或交流发电机。所述轴可以是主动轴或从动轴。作为已知的方式,电机包括围绕转子的、可以是多相的定子。所述定子被壳体支撑,所述壳体被构造为经由球轴承和/或滚针轴承使轴旋转,例如在上文所述的文献EP1865200中看到的。转子100通过堆叠的板件的形成,所述堆叠的板件在垂直于轴线X的径向平面上延伸。所述板件组形成转子100的本体,且由铁磁性材料制成。在这一情况下,所述板件组包括中央芯部101和臂部102,所述臂部从芯部101相对于轴线X径向和轴向地延伸。这些臂部102的每一个在其自由端部处包括两个边缘105,所述边缘在臂部102的两侧上沿圆周方向延伸。边缘105的目的是沿径向方向保持转子的永磁体114。边缘105嵌置(implant)在转子100的外周上。根据一个实施例,臂部102与芯部101形成为一体。作为变体,所有臂部102或仅臂部中的一些被增加到芯部101上,例如通过如文献FR2856532所描述的榫卯型(tenon-mortise)连接。在径向平面上,所有的转子100的板件具有相同的轮廓。板件的轮廓以大体圆形形式被切开,并包括臂部102,所述臂部根据径向方向朝向外周规则地分布。所述板件通过铆钉108保持,所述铆钉定位在转子100的本体的相同的圆周上,并经由开口(无附图标记)从堆叠的板件的一侧轴向地穿过至另一侧,用于形成可被操作和运输的组件。所述本体还包括开口(无附图标记),以便接收用于组装两个凸缘200(图5)的支柱(tierod)109,所述凸缘布置在转子的两侧、在转子的径向端面上。这些凸缘可用于确保转子100的平衡。凸缘200可以由非磁性材料制成,例如铝。铆钉108和支柱109有利地由非磁性材料制成,例如不锈钢。支柱109的直径大于铆钉108的直径,并且,所述支柱围绕一圆周嵌置,所述圆周的直径大于所述铆钉围绕嵌置的圆周的直径。在这种情况下,支柱的数量等于铆钉的数量。转子100包括接收部111,所述接收部被设计为接收永磁体114。根据旋转电机所需的功率和用途,所述磁体可以由稀土或含铁材料制成。更具体地,接收部111每个通过两个相邻臂部102的彼此相对的两个侧向面112、在两个臂部102之间延伸的芯部101的外部面、所述两个相邻臂部102的面朝芯部101的边缘105的面而界定。这些接收部111由此是一端开口(blind)的,它们在其外周处敞开。接收部111具有与磁体114互补的形式,所述磁体具有平行六面体的形式,并且所述磁体在其内周处具有两个斜角。磁体114由此在其一端处具有减小的横截面。具有斜角的磁体114的侧部位于转子100的轴的侧部上。臂部102的侧向面的每一个通过第一平面形成,所述第一平面相对于轴线X大体径向地延伸,所述轴线X被设计为与磁体114的斜角相对。臂部102的侧向面包括第二平面,所述第二平面相对于第一平面倾斜,使得单个接收部的彼此相对的两个第二平面平行于彼此,并与磁体114的两个纵向面相对。在这一情况下,转子100包括十个磁体114,所述十个磁体插入在十个具有互补形式的接收部111以内。为了将磁体114引入到其接收部中,或将磁体从其接收部中取出,例如,可以使所述磁体平行于转子100的轴线X而滑动。为了更清楚表示的原因,在图1中,所述磁体中的一个已经被移除,以便更好地显示接收部111的面。如上文以及图1所示,显而易见的是,首先,每个臂部102包括第一部分,其具有从芯部101延伸的大体恒定的宽度,所述第一部分通过第二部分延伸,所述第二部分沿着相反于轴线X的方向变宽,并且所述每个臂部终止于边缘105;其次,磁体114最大限度地占据转子中可用的空间。电机可以由此具有最大功率,同时在径向上紧凑布置。通过使磁通集中,并使两个相临的磁体的彼此相对的侧向面具有相同极性,获得一种技术方案。在这一实施例中,转子具有41mm的长度及61mm的直径。应意识到,这种具体尺寸的设置取决于具体的应用。换言之,图中所呈现的转子是设置有旋转轴线X的转子100,且该转子包括:-中央芯部101;-臂部102,其相对于芯部101径向延伸,这些臂部102每个包括两个边缘105,所述两个边缘在臂部102的两侧上延伸;-永磁体114,其定位在接收部111以内,所述永磁体的每一个通过两个相邻臂部102的彼此相反的两个侧向面、在两个相邻臂部之间延伸的芯部101的外部面、以及转子100的臂部的边缘105界定。对于每一个磁体,转子100包括由比磁体114更软和更具柔性的材料制成的板件119或小板件。板件119是矩形板件。板件119由比永磁体114更具柔性的材料制成,并定位在臂部102的边缘105和永磁体114的面向与转子100的轴线X相反的面之间。在永磁体114的情况下,这些永磁体具有沿轴向方向的高度和沿正交径向方向的宽度,所述板件具有沿所述轴向方向的高度,该高度接近永磁体的高度但不与之相等,并且所述板件具有沿所述正交方向的宽度,该宽度接近永磁体的宽度但不与之相等。例如,板件的高度和磁体的高度之间的比值在0.9至1.1之间,但排除比值1。例如,板件的宽度和磁体的宽度之间的比在0.9至1.1之间,但排除比值1。所述板件由玻璃纤维和/或环氧树脂制成。例如,在结合使用玻璃纤维和环氧树脂的情况下,所述板件的密度为1.8~2g/cm3。所述板件还可以由简单的或被填充的塑料材料、填充有玻璃纤维或碳纤维的复合材料、或金属合金制成。在这一组合中,玻璃纤维的体积可以呈现为板件体积的50%至60%。在这一情况下,板件获得23℃温度下的超过640Mpa的挠曲抗性、23℃温度下超过33000Mpa的弹性模量、以及23℃温度下超过690Mpa的压缩抗性。在这一组合中,玻璃纤维的体积还可以呈现为板件的体积的68%至78%。在这一情况下,板件获得23℃温度下的超过600Mpa的挠曲抗性、23℃温度下的超过22000Mpa的弹性模量、以及23℃温度下的超过300Mpa的压缩抗性。替换地,所述板件119可由塑料材料制成。每个板件119定位在面向彼此的两个边缘105的内部面和沿相反于轴线X的方向取向的磁体114的外部面之间。如果适当的话,尽管不是强制的,比磁体114更具柔性的粘合剂层插置在磁体114和板件119之间。参考文献FR2784248可获得更多的关于所述板件的细节。板件119封闭接收部111,并构成用于保持磁体114接触板件外周的板件。所述板件的目的在于,在插入转子期间,防止任何尘埃引入至位于电机环境中的流体中。所述板件还可以形成阻止磁体离心的阻力。这一保持作用在使用含铁性磁体的情况下更加重要,对于相同的剩余磁场(remnantfield),含铁性磁体的质量比稀土性磁体的质量大。例如,板件119的厚度沿径向方向测量为0.1至0.5mm,并优选地等于0.3mm。图2中的转子与图1中转子的不同之处在于其包括弹簧122。这些弹簧允许磁体114经由板件119抵靠边缘105而保持在它们的接收部111以内,并且图2中的转子100包括弹簧122,所述弹簧通过变形在磁体114上施加从转子100内部朝向外部的径向力。为了这一目的,弹簧122定位在面朝轴线X一侧的磁体114的内部面和接收部111的基部之间,所述基部由在两个相邻的臂部102之间延伸的芯部101的面构成。接收部111的基部具有扁平的形式,以便辅助弹簧122抵靠支撑基部。在转子包括弹簧的情况下,除了前述的功能之外,板件119还可以实现分配弹簧122所施加的力的功能。如在图3和4中可清晰观察到的,每个弹簧122包括圆形中心部分125和位于圆形中心部分125两侧的两个圆形端部部分126。圆形中心部分125和圆形端部部分126具有相反的曲率。实际上,拐点线(inflexionlines)D1、D2存在于中心部分125和端部部分126之间的曲率变化的位置,所述拐点线位于中心部分125和每个端部部分126之间。弹簧122相对于垂直平面A对称,所述垂直面A穿过中间部分的一端部,弹簧122的曲线的切线在所述端部处是水平的(参见图3a)。中间部分125的曲率半径R1大于端部部分126的曲率半径R2。优选地,中间部分125的曲率半径R1大约是端部部分126的曲率半径R2的三倍。在自由状态下,即当所述弹簧未被压缩时,弹簧122具有宽度L1和高度L2,所述宽度L1小于两个臂部102之间、在芯部101处的距离,且所述度L2略微大于芯部101和磁体114的面朝轴线X的面之间的距离。弹簧122的长度L3大体上等于转子100的轴向高度。每个弹簧122优选地具有端部127,其根据弹簧122的纵向方向具有斜角,以便辅助弹簧122插入磁体114和所述磁体114的接收部111的内部面之间。每个弹簧122另外地包括沿着斜角端部127的槽129,以便减小所述斜角端部的刚度、并由此保持弹簧的作用。槽129(具有宽度L4)在两个倾斜的扁平部分之间延伸,所述扁平部分形成斜角端部127。优选地,槽129沿一长度延伸,该长度略微地大于斜角端部127所延伸的长度。在组装期间,具有板件119的永磁体114已经在先地被引入到接收部111中,弹簧122经由其斜角端部127在两个相邻臂部102之间插入到磁体114的面和转子芯部101之间。优选地,如图2所示,弹簧122被定位,使得中间部分125的凸起部定位在磁体114的内部面一侧,而端部部分126的凸起部位于转子100的芯部101一侧。弹簧122具有经由中间部分125与抵靠被支撑的所述弹簧的元件(在该情况下为磁体114的面)中的一个接触的直线接触部C1;弹簧122还具有经由端部部分126与抵靠被支撑的所述弹簧的另一元件(在该情况下为接收部111的基部)接触的两个直线接触部C2。替换地,可以颠倒弹簧122,使得弹簧具有与接收部111的基部接触的一个直线接触部、以及与磁体114的面接触的两个直线接触部。在磁体114和芯部101之间的空间的高度小于弹簧的高度L2的情况下,将弹簧122插入到芯部101和磁体114之间倾向于根据弹簧的高度压缩弹簧122,这具有使弹簧122的端部彼此分隔开的效果。通过反作用,由此而变形的弹簧122随后倾向于在磁体14上施加一从转子的内部朝向外部的径向力F1,从而使得磁体14抵靠边缘105(参考图1)。弹簧122优选地在弹塑性范围内工作,以便限制弹簧122所维持的应力。另外,弹簧122的宽度L1取决于所关联的接收部111的基部的宽度,使得被压缩的弹簧不接触接收部的基部的边缘,以便以良好状态工作。所述弹簧122可以消除游隙(play),使得可以选用广泛的制造公差。根据另外的实施例,接收部111具有恒定宽度,所述恒定宽度等于图1中的接收部111的基部的宽度。上述技术特征同样适用于装配在接收部111中的磁体114,臂部在芯部101的位置处更宽。在这一实施例中的电机动力变小,弹簧122被保持,而磁体114的宽度减小。根据一个实施例,弹簧122可由不锈钢或任何其他适于所需的保持功能的材料制成。根据一个非限制性实施例,每个弹簧122具有大约5mm的宽度L1、大约1.5mm的高度L2、以及大约40mm的长度L3。中间部分125的曲率半径R1大约为1.8mm,而端部部分的曲率半径R2大约为0.6mm。槽129具有大约0.4mm的宽度L4。斜角端部127相对于水平平面B形成大约12°的角K,所述水平平面B穿过中间部分125的端部穿过(参见图4b)。应理解,本领域的技术人员能够对附图所描述的弹簧122或转子100的构造和尺寸进行修改,而不脱离本发明的范围。由此,特别地,以等同的方式,代替中间部分125和端部部分126的圆形形式,弹簧122可以具有三角形形状的形式(形成“V”形形状),或形成“U”形形状。术语“水平的”和“垂直的”是相对于弹簧122而理解的,所述弹簧的两个端部部分126支撑在平坦表面上,中间部分125向上朝向。应理解,本发明不限于所描述的实施例。由此,磁体和接收部的数量可以多于或少于十个,这取决于具体的应用。板件组的芯部101可以采用不同方式旋转连接到旋转电机的轴。例如,所述轴可以包括带滚花(knurled)的部分,并比转子的本体的板件更硬。在这一情况下,作为已知的方式,所述轴被压入由芯部界定的转子的中央开口中。作为变体,旋转连接可以借助于键装置而形成,所述键装置在轴的外周和芯部的内周之间干涉(intervenes)。作为变体,旋转连接经由中央毂部(hub)形成,所述中央毂部在内部设置有用于连接至所述轴的肋部。前文所述的凸缘可以确保转子相对于板件119大体密封的装配。这些凸缘可包括突出部,所述突出部设置有用于在适当位置的装配平衡配重的盲孔,如文献DE2346345所述。作为变体,每个凸缘200可支撑半环形式的平衡配重330,所述平衡配种中的一个如图4所示,而不改变铆钉18和支柱109的插入。这两个环大体径向相对,且每个具有用于接收支柱109和铆钉108的头部的中空部,如图5所示。所述中空部具有矩圆形形式。平衡配重330可由铜制成。作为变体,这同样适用于凸缘200。转子的轴可直接驱动压缩机的叶片。转子和定子可由冷却剂流体冷却。根据本发明的设置有转子的旋转电机可包括多相定子(例如三相类型),所述定子的相的输出以已知的方式连接至电机的控制逆变器,如参考申请EP0831580所述。从说明书和附图中显而易见的是,弹簧122径向紧凑布置,并具有斜角端部127,所述斜角端部有助于使弹簧插入到磁体114和芯部101之间。这一弹簧122可以在良好状态下工作,是因为其在弹塑性范围内工作,并且不与相关的接收部111的扁平基部的边缘相接触。具有圆形形式的所述弹簧122以可回弹的方式工作,并具有降低数量的支撑点,在这一情况下为三个。作为变体,磁体114的数量可小于接收部的数量,这取决于旋转电机所需的功率。例如,两个径向相对的接收部可以是空的。作为变体,磁体可具有不同的级别以便降低成本。例如,至少两个径向相对的接收部可配置有含铁性磁体,而其他接收部配置有更强劲但是成本更高的稀土性磁体。
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