具有減小的橫截面的爪形轉(zhuǎn)子、和交流發(fā)電機,特別是用于包括該類型轉(zhuǎn)子的機動車輛的 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大致涉及旋轉(zhuǎn)電機。
[0002]更具體地，本發(fā)明特別地涉及交流發(fā)電機或交流發(fā)電機-起動器類型的旋轉(zhuǎn)電機，其在機動車輛中實施。
[0003]仍更加具體地，本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)電機，其爪形轉(zhuǎn)子包括磁體，例如永磁體，諸如稀土和/或鐵氧磁體。
【背景技術(shù)】
[0004]轉(zhuǎn)子具有爪形結(jié)構(gòu)，該爪形結(jié)構(gòu)包括繞電機的旋轉(zhuǎn)軸布置的環(huán)形激勵繞組和磁體組件。轉(zhuǎn)子包括兩個磁輪，每一個磁輪包括爪，每一個爪插入在相對磁輪的兩個爪之間。當激勵繞組被供電時，磁輪(其有利地由鐵磁材料制成)被磁化，且因此在一個磁輪的爪的水平處建立南極，在另一個磁輪的爪的水平處建立北極。
[0005]磁體組件包括至少一個永磁體，且布置在兩個爪之間。它們特別是用于防止為爪的形式的磁極之間的磁通量的泄漏。事實上，已經(jīng)確定由轉(zhuǎn)子的繞組產(chǎn)生的磁通量的大部分經(jīng)過泄漏路徑，而不是通過電機的氣隙，并在定子的極中引起需要的感應(yīng)。為此目的，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的解決方案，磁體成對地布置在磁輪的至少一些連續(xù)的爪之間，或借助于夾具等，或借助于設(shè)置在爪(磁體位于所述爪之間)的一個側(cè)向邊緣中的兩個溝槽實現(xiàn)。在第二種情況下，磁體必須填充全部極間空間，這增加了電機的成本，因為這些磁體是昂貴的。
[0006]在本領(lǐng)域中，用于旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子是已知的，其包括兩個磁輪，所述磁輪包括一系列爪，所述爪具有軸向取向且為整體梯形形式，所述爪從所述磁輪的外徑向端部邊緣的徑向突出部沿另一磁輪的方向軸向地延伸，使得磁輪的每個爪位于存在于該另一磁輪的兩個連續(xù)爪之間的空間中，并包括至少一個磁組件，所述磁組件設(shè)置有至少一個極間磁體，所述極間磁體位于限定在第一磁輪的第一爪和第二磁輪的第二爪之間限定的極間空間中，所述磁體包括，側(cè)向地，兩個第一面，所述第一面由第一和第二自由端部界定，所述兩個第一面分別沿第一和第二爪延伸；第一和第二爪的每一個具有頭部端部和側(cè)向面，使得相鄰的側(cè)向面相對，所述側(cè)向面包括第三和第四相對端部，磁體在所述端部之間接觸。
[0007]用于旋轉(zhuǎn)電機的該類型的爪子在FR 2 793 085中被披露。
[0008]在該類型的轉(zhuǎn)子中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的磁通量的一部分經(jīng)過泄漏路徑而不是通過限定在電機的轉(zhuǎn)子的外周邊和定子的內(nèi)周邊之間的氣隙。更具體地，如示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子的圖1a所示，磁組件相對于第一和第二爪布置，使得所述磁組件的一個自由端部相對于兩個爪中的一個爪的頭部端部凹下。另外，第一和第二爪的每一個的側(cè)向面限定線性減小的橫截面，而不論與它們相鄰的磁體的接近程度如何。
[0009]如圖1a中所示的，在圖1a中，標記I指派給爪形轉(zhuǎn)子，且標記2指派給轉(zhuǎn)子軸，這些磁通量泄漏發(fā)生在極間空間的位置中，在磁組件的相對于頭部端部凹下的自由端部附近，或兩個爪中的一個爪的自由端部附近。泄漏主要由以下導(dǎo)致:部分極間空間保留空余，因此使第一和第二爪的側(cè)向面直接對著彼此。另外，在磁組件附近的頭部端部的幾何布局還有助于磁通量的這些泄漏，這是由于在頭部端部位置中的側(cè)向面靠近磁組件并靠近對著其的另一爪。在該圖1a中，119示出斜切部，其用于將具有軸向取向的爪的腳部(沒有標記)連接至從相關(guān)磁輪的凸緣的邊緣得到的徑向突出部(沒有標記)。具有軸向取向的爪與它們的相關(guān)徑向突出部爪本身一起形成，其中徑向突出部之間的空間總體為具有平坦頂部的“V”形形式。對于進一步細節(jié)，將參考文獻FR 2 676 873，特別是參考該文獻的圖2和3。由于磁輪類似于該文獻FR 2 676 873中的磁輪，標記120已經(jīng)給出在斜切部119的水平處的每一個磁輪的抗噪音斜切部。
[0010]為了防止這些泄漏，根據(jù)有現(xiàn)有技術(shù)的其他解決方案，如圖1b中所示的，提出一種方案，其中，磁組件填充整個極間空間。該類型的方案對于防止磁通量的泄漏是令人滿意的，但從經(jīng)濟角度是不令人滿意的。
[0011]在競爭工業(yè)背景下，重要的是技術(shù)方案盡可能經(jīng)濟。但是，包括極間磁體的磁組件是由越來越貴的材料制成的物體，而且越來越如此，這是由于其通常包含稀土磁體，稀土磁體的成本持續(xù)增加。在這些條件下，為了限制成本，看起來有必要限制磁體的尺寸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]在該背景下，這里提出的問題包括提供旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子，其具有簡單的結(jié)構(gòu)，且當在轉(zhuǎn)子操作時的階段中，其使得可以限制磁通量的泄漏，同時提供經(jīng)濟上有利的轉(zhuǎn)子。
[0013]本發(fā)明提出的方案特征在于，第一和第二爪的每一個的所述側(cè)向面限定橫截面的減小，該橫截面的減小開始于所述磁組件的自由端部中的一個，以根據(jù)側(cè)向平面朝向爪的頭部〗而部發(fā)展。
[0014]該類型的轉(zhuǎn)子使得可以消除前述缺陷。
[0015]本方案提供良好的折中。實際上，可以最小化第一和第二磁輪之間的泄漏路徑，以及通過減小極間磁體的尺寸而降低成本。
[0016]第一和第二爪的每一個的橫截面(開始于磁體的一個端部)的減小，優(yōu)選是非線性的，具有對磁場線遵循的路徑的有益作用。
[0017]布置在極空間中的磁組件具有引導(dǎo)第一和第二爪之間的氣隙中的場線的功能。這些線，連接由磁輪限定的磁極，沿平行直線延伸，當所述平行直線穿入極間磁體中時，它們具有相同間距。在磁組件的自由端部附近，存在的泄漏路徑受到每一個爪所限定的形式的影響。
[0018]通過減小開始于磁組件的自由端部的第一和第二爪的橫截面，存在于第一和第二爪之間且限定泄漏路徑的場線將延長；它們則優(yōu)選地限定彎曲軌跡，所述彎曲軌跡應(yīng)具有相對較小的曲率半徑，因此使必需從一個磁輪朝向另一磁輪行進的磁路徑延長。
[0019]代替遵循這些前述場線，通過遵守磁規(guī)則，場線則將遵從一磁路徑，所述磁路徑更短且經(jīng)過布置在極間空間中的磁組件。因此，將通過應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)中所述的方案而消散在磁組件的端部附近的空氣中的磁通量則通過經(jīng)由第一和第二爪的形式來改變它們的軌跡而被有利地保持。
[0020]該損失減少因而使得可以增加旋轉(zhuǎn)電機的性能。作為例子，配備有該類型轉(zhuǎn)子的機動車輛交流發(fā)電機提供改進的性能，且因此產(chǎn)生更多電流。
[0021]根據(jù)一個實施例，轉(zhuǎn)子還包括第二磁組件，所述第二磁組件位于被限定在第一爪和第三爪之間的極間空間中，所述第二和第三爪是第二磁輪的兩個連續(xù)的爪。
[0022]第二磁組件的布置使得可以限制磁通量在第一爪的另一側(cè)(在第三爪那側(cè))上的泄漏路徑。以該方式，該第一爪和第二磁輪之間的磁通量的損失被有利地減少。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，單個爪的兩個側(cè)向平面通過端部平面連接，使得該爪的頭部端部限定大致對稱的形式。
[0024]爪頭部的對稱性質(zhì)允許第一和第二爪之間的更簡單的配合，且因而使得可以簡化該類型的轉(zhuǎn)子的設(shè)計和工業(yè)化。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述側(cè)向平面朝向所述頭部端部平行于所述側(cè)向面發(fā)展。
[0026]側(cè)向平面平行于側(cè)向面的布置允許簡單的實施，這是由于這可通過相同工具執(zhí)行，且因此提供優(yōu)化的制造成本。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述橫截面的減小限定直肩部，所述肩部將側(cè)向平面與側(cè)向面分開。
[0028]在側(cè)向平面和側(cè)向面之間的直肩部的布置有利地使得可以減小開始于磁組件的一個自由端部的橫截面。該類型的直肩部主要具有制造簡單的優(yōu)勢，且因此提供廉價的用于減小爪的橫截面的制造方法。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，所述橫截面的減小限定圓滑連接圓角，所述圓形連接圓角位于側(cè)向平面和側(cè)向面之間。
[0030]圓滑連接圓角使得可以調(diào)整爪的形狀，例如根據(jù)相鄰于其的爪或磁組件的形式。連接圓角可特別地在其曲率半徑方面變化。
[0031]根據(jù)另一變化例，對于單個爪:
[0032]-側(cè)向面的輪廓延伸部與直接相對的側(cè)向平面的輪廓一起限定兩個度量空間A、；
[0033]-側(cè)向面的所述輪廓延伸部根據(jù)虛擬的端部面與度量寬度C連接，所述度量寬度C與所述端部平面的輪廓部分結(jié)合；
[0034]-兩個度量空間A、的和大約等于所述寬度C的值的15至45%之間的水平。
[0035]所有這些數(shù)值特征在磁通量的損失和與磁組件的尺寸減小方面相關(guān)的材料節(jié)省之間提供了優(yōu)秀的折中，特別是當包含了圓滑連接圓角時。
[0036]根據(jù)另一變化例，側(cè)向平面的長度大約等同于被包含在爪的長度的15%至45%之間的水平T2，所述長度被限定在爪的頭部端部和基部之間，且根據(jù)由側(cè)向平面限定的方向測量。
[0037]所有這些數(shù)值特征還在磁通