具有绕组转子的轴向磁通电机及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有绕组转子的轴向磁通电机及其制造方法。
【背景技术】
[0002]—般而言，电机包括静止部分(一般被称为“定子”或“定子组件”)以及移动部分，上述两部分均装备有电导体的绕组和/或磁场源和/或电磁场源。这些绕组和源连同机器结构总是既形成电路(被限定为具有电流和/或电场流经的结构和材料的组件)又形成磁路(被限定为具有磁场流经的结构和材料的组件)。为了操作，电机使用电磁感应(由磁场通量与电绕组的交链(linkage)产生)和/或电磁力(由具有电流流经的电绕组上的磁场源/电磁场源产生和/或由其他磁场源/电磁场源产生)。一些电机(例如，电动机)能够将电绕组中流通的电流转换成移动部分相对于定子的运动。其他电机(例如，发电机)能够使用移动部分相对于定子的运动在电绕组中产生电流和/或电驱动力。该类型的电机通常能够用于两方面(即，作为发电机和作为马达)。绕组能够围绕磁性材料的芯制成，以便使磁通量与电绕组自身的磁链的效果最佳化。
[0003]在一种电机中，移动部分是旋转构件，也称为“转子”(或“转子组件”)。转子的旋转轴线特别重要且一般用作电机的结构的参考轴线和/或对称轴线。随着转子相对于定子移动，部分磁场源和部分电绕组以给定距离彼此面对，该给定距离限定转子与定子之间的间隙。转子的旋转轴线与由源产生的磁场的磁力线被布置在定子与转子之间的间隙中的方式之间存在几何关系。基于该几何关系，这种机器能被分成两类:径向磁通电机和轴向磁通电机。在径向磁通电机中，磁场源和与磁场磁链的电绕组的布置使得，在前述转子与定子之间的间隙中，磁场的磁力线能与源自垂直于转子的旋转轴线的直线的节段近似，且相对于旋转轴线自身以径向方式布置。在轴向磁通电机中，磁场源和与磁场磁链的电绕组的布置使得，在前述转子与定子之间的间隙中，磁场的磁力线能够与源自平行于转子的旋转轴线的直线的节段近似。
[0004]已知，轴向磁通电机具有特定结构，其中绕组和/或定子和转子永磁体被布置在各平行盘上，上述平行盘被布置成彼此靠近且被间隙隔开，其厚度沿转子的旋转轴线的方向延伸。因此，该结构明显地不同于径向磁通马达的结构。
[0005]对于这种马达，已知两种主要结构，第一种包括单个转子插置在两个固定定子盘之间，另一种包括固定定子盘插置在转子盘之间。其他结构、特别是通过以模块化方式组合一个特定架构或如上所述的其他结构的多个单元获得的其他结构也是可能的。
[0006]—般而言，轴向磁通电机的转子具有永磁体，然而定子包括环形形状的铁磁芯，线圈安装在该铁磁芯上，且该铁磁芯磁链转子磁场。
[0007]在其他情况下，即本发明特别感兴趣的情况，具有永磁体的是定子，而转子包括具有环形形状的铁磁芯，线圈安装在该铁磁芯上，且该铁磁芯磁链转子磁场。在这种情况下，转子被限定为“绕组转子”。
[0008]关于转子是绕组转子的情况，更具体地，线圈与相同数量的铁磁材料制成的齿交替，这限定了相对于定子的前述间隙，且与铁磁芯协作确定磁力线的转子截面。换言之，多个齿平行于转子自身的旋转轴线从环形芯伸出，且在多个齿之间限定容置线圈的槽。
[0009]制造绕组转子的已知方案包括，首先，通过连接一连串的冲压金属片制造转子的芯，该芯限定了由铁磁材料制成的主体的最终外形，且已经具有多个齿以及多个齿之间的槽。随后，通过将铜导体手动缠绕在各槽中来制造线圈，从而完成制造绕组转子。
[0010]一方面，如果该系统能准予转子显著的机械阻力，那么我们想指出的是，在另一方面，由于需要人工操作来缠绕线圈，所以制造过程变得更复杂。
[0011]这不利于且显著地影响电机的生产成本。
[0012]制造设置有绕组的环形芯的另一方案包括为了获得半环而将具有环形形状的光滑的铁磁芯切成两半，以便随后将之前被制造的线圈安装在每个半环上。然而，能以简单和低成本的方式实现的该方案(线圈能通过简化的工业流程获得)不使用由铁磁材料制成的齿。这导致关于未被正确运送的磁通的高分散性的基本缺点，从而使机器提供的性能不足。
【发明内容】
[0013]具体地，本发明的目的是提供一种具有高性能的绕组转子的轴向磁通电机，其具有高的机械阻力同时能以低成本的方式制造。
[0014]此外，本发明的目的是提出一种制造具有绕组转子的电机的方法。
[0015]根据本发明，提供一种具有绕组转子的轴向磁通电机，其包括定子部和转子部，两者均围绕电机的旋转轴线展开，转子部包括转子，该转子依次包括:
[0016]环形形状的转子芯，围绕轴线展开并具有至少一个环状的接收表面；
[0017]多个齿，被布置成与所述接收表面接触并沿着所述轴线远离接收表面延伸，每个所述齿具有面对轴线的第一切向表面和与所述第一切向表面相对的第二切向表面；
[0018]多个绕组，围绕所述轴线成角度地分布并与所述转子芯和所述齿协作，以便级联流经转子芯和齿的磁通，
[0019]其特征在于，至少一个所述齿的至少一个所述切向表面具有成形轮廓(shapedprofile)，成形轮廓限定至少一个保持表面，保持表面背离环形转子芯，以及所述转子具有将所述环形转子芯与所述齿粘合在一起的树脂基体。
[0020]具体地，根据本发明的具有绕组转子的轴向磁通电机包括转子，该转子依次包括具有接收部的环形芯和多个齿，齿最初是与芯分开的。
[0021]根据本发明，至少一个齿的面对或背离转子的轴线的至少一个相应的切向表面上具有成形轮廓，该成形轮廓限定至少一个保持表面，该保持表面背离环形芯；此外，转子包括树脂基体，该树脂基体涂覆环形芯和齿并将两者粘合在一起。
[0022]优选地，所述保持表面大体上平行于环形芯的接收表面。
[0023]优选地，多个齿(更优选地，所有齿)在齿的至少一个所述切向表面上具有所述成形轮廓，所述成形轮廓限定所述至少一个保持表面。
[0024]优选地，设置有成形轮廓的所述至少一个齿在其两个切向表面上具有所述成形轮廓(限定所述至少一个保持表面)。
[0025]优选地，转子包括环状的外部壳体，该外部壳体包围芯和齿的外侧且也涂有树脂基体。
[0026]树脂基体通过粘到芯和齿(或所有齿，在所有齿具有至少一个保持表面的优选构造中)的保持表面，在已经变硬之后，稳定地将齿锁定在芯上，从而抵抗在使用期间趋于使每个齿裂开远离芯的那些机械应力。在齿和芯之间不插置元件，特别是没有会“污染”转子的磁路的胶层或其他材料层。特别地，齿只是直接地搁置在芯上且随后通过树脂硬化而被锁定在它们的位置。
[0027]优选地，保持表面由台阶限定。在一个实施例中，保持表面由齿的突出部限定。在另一实施例中，保持表面由齿的凹部限定。保持表面至少被限定在每个齿的面对转子的轴线的一个切向表面上，或每个齿的背离转子的轴线的一个切向表面上。
[0028]优选地，保持表面被限定在所有的齿上，更优选地，被限定在上述齿的两个切向表面上。用这种方式，每个齿能独立于其他齿被树脂支撑。
[0029]优选地，壳体具有至少一个锁定部，至少一个锁定部能与所述保持表面接合，以便保持齿压靠环形芯。如果与锁定部接合的保持表面由突出部或凹部限定，则锁定部能分别由凹槽限定或由圆周突出部限定。
[0030]齿围绕轴线有角度地分布，以便在两个接连的齿之间限定各槽。在一实施例中，每个绕组至少部分地被容置在各槽内，并被安装到环形芯上。为此，芯被分成至少两个部分，优选地两个半环。
[0031]在不同方案中，每个绕组被安装到各齿上，反过来，各齿被置放(apply，应用)到芯的接收表面上。在该方案中，芯能由环形形状的单件制成且不必将其分成两个或更多部分。
[0032]此外，每个齿具有搁置在环形芯上的基壁和与基壁相对的顶壁，该顶壁与各定子协作限定间隙。在一实施例中，顶壁具有外平整表面，该外平整表面平行于环形芯的所述接收表面，并侧向地邻接相邻齿的相应的顶壁。因此，齿有电磁连续性，磁力线在端壁上自身闭合而不经过定子。
[0033]在不同实施例中，每个齿的外平整表面与相邻齿的相应的顶壁侧向地间隔开，以