本文描述的實施例總的來說涉及用于電機的轉子，更具體地說，涉及與用在軸向磁通電機的轉子相關的設備和方法.

背景技術：

用于電動機的一般配置是徑向磁通，其由兩個圓柱體組成，一個圓柱形定子和一個圓柱形轉子(具有軸向軸)，在兩者之間具有圓筒形氣隙，并且磁通在與轉子的軸成徑向的方向上穿過該氣隙。為了保持兩個圓柱體同軸并且因此使得該氣隙在徑向磁通電動機中保持為恒定的厚度，就必須在電動機的每一端都對該軸進行支撐。

假定許多由徑向磁通電機機械驅動的應用裝置本質上不需要軸，則期望消除對軸的需要，從而提供成本更低以及更簡易的結構.軸向磁通電機就是一種這樣的結構。

進一步的，許多由徑向磁通馬達機械驅動的應用裝置為大直徑馬達提供充足的空間但是沿著軸的橫軸卻具有很小的空間.軸向磁通馬達能夠很好的適用于這樣的應用裝置，這是因為具有大馬達功率容量的軸向磁通馬達實際具有非常短的軸向軸長度。

典型地，軸向磁通馬達包括一個轉子，其具有安裝在轉子表面的一個或多個永磁鐵，還包括一個定子，其具有連接到電源的定子繞組。馬達也包括位于轉子和定子之間用于旋轉的支撐轉子相對于定子的運動的軸承。該軸承提供轉子和定子之間的氣隙。永磁鐵能夠被由電繞組感應的磁場所代替。

正如所有產品那樣，為消費者提供高價值產品是很重要的.對于軸向磁通馬達，高價值包括低成本和高質量.高質量涉及優越的性能.性能由可靠性和低噪音及低振動來衡量.低噪音與低振動密切相關。低振動與馬達組件的準確度或精確度相關，特別是與旋轉元件(轉子組件)及其在馬達中的組裝相關。轉子組件的準確度和精確度較高通常導致振動減少.轉子組件的平衡可以進一步減少振動。準確度和精確度越高，就越需要昂貴的制造工藝，包括，例如，精確的機械加工，以及非常昂貴精確的轉子組件平衡.提供一種兼具低振動和低成本的馬達具有挑戰性。本發明針對緩解現有技術中的技術問題的至少一部分。

技術實現要素：

根據本發明的實施例，提供一種用在電機中的用于連接到定子元件的轉子。轉子包括一個本體，其限定本體的旋轉中心。該本體進一步限定在大致垂直于旋轉中心的方向上延伸的第一表面.該轉子也包括連接到本體的磁鐵和粘合劑。粘合劑位于磁鐵和本體之間。該粘合劑適于幫助將磁鐵固定到本體。本體的第一表面適于允許材料從本體移除并且幫助平衡轉子.

根據本發明的一個方面，轉子可以被提供以使得本體適于限定用于接受至少一部分粘合劑的槽體。

根據本發明的另一方面，轉子可以被提供以使得本體限定磁鐵安裝表面和內直徑.磁鐵與磁鐵安裝表面和內直徑相鄰設置。進一步的，槽體包括定位于磁鐵安裝表面和內直徑之間的環槽.

根據本發明的另一方面，轉子可以被提供以使得本體由具有均勻厚度的片狀金屬制成。

根據本發明的另一方面，轉子可以被提供以使得轉子進一步定義在大致平行于第一表面的方向延伸并與第一表面間隔開的第二表面。第二表面與第一表面相對。本體的第二表面適于允許其上材料移除以幫助平衡轉子。

根據本發明的另一方面，轉子可以被提供以使得本體限定出中心輪轂(hub)，中心輪轂限定了貫穿本體的中心孔。

根據本發明的另一方面，轉子可以被提供以使得從本體的第一表面和第二表面移除材料是從本體的第一表面的特定部分和第二表面的特定部分進行移除以幫助平衡轉子.

根據本發明的另一方面，轉子可以被提供以使得本體的第一表面的特定部分和本體的第二表面的特定部分是彼此毗鄰的。

根據本發明的另一方面，轉子可以被提供以使得本體的第二表面被定位為從磁鐵徑向向外.

根據本發明的另一個實施例，提供一種馬達，該馬達包括殼體、定子和轉子。定子被固定安裝于殼體。轉子被旋轉安裝于殼體。轉子包括用于連接到在電機中使用的定子元件的轉子。該轉子包括限定本體旋轉中心的本體.本體進一步限定沿大致垂直于旋轉中心的方向延伸的第一表面.轉子也包括連接到本體的磁鐵和粘合劑。該粘合劑設置在磁鐵和本體之間.該粘合劑適于幫助將磁鐵固定于本體.本體的第一表面適于允許材料從本體移除并且有助于平衡轉子.

根據本發明的另一方面，馬達可以被提供以使得本體適于限定一個用于接受至少一部分粘合劑的槽體.

根據本發明的另一方面，馬達可以被提供以使得本體限定磁鐵安裝表面和內直徑。磁鐵定位為與磁鐵安裝表面和內直徑相鄰。馬達可以被進一步的提供以使得槽體包括定位于磁鐵安裝表面和內直徑之間的環槽。

根據本發明的另一方面，馬達可以被提供以使得本體由具有均勻厚度的金屬片制成。

根據本發明的另一方面，馬達可以被提供以使得轉子進一步定義在大致平行于第一表面的方向延伸并與第一表面間隔開的第二表面。第二表面與第一表面相對。本體的第二表面適于允許其上材料被移除以幫助平衡轉子。

根據本發明的另一方面，馬達可以被提供以使得本體的至少一個表面是用機器加工的。

根據本發明的另一方面，馬達可以被提供以使得本體限定出中心輪轂，中心輪轂限定出貫穿本體的中心孔。

根據本發明的另一方面，馬達可以被提供以使得從本體的第一表面和第二表面移除材料是從本體的第一表面的特定部分和第二表面的特定部分進行移除以助于轉子的平衡.

根據本發明的另一方面，馬達可以被提供以使得本體的第一表面的特定部分和本體的第二表面的特定部分是彼此毗鄰的。

根據本發明的另一方面，馬達可以被提供以使得本體的第二表面被定位為從磁鐵徑向向外.

根據本發明的另一方面，馬達可以被提供.

根據本發明的另一實施例，提供一種制作用于軸向磁通馬達的轉子的方法.該方法包括制作轉子的步驟.轉子包括一個本體，其限定本體的旋轉中心。本體進一步限定沿大致垂直于旋轉中心的方向延伸的第一表面并且進一步限定第二表面，所述第二表面以大致平行于第一表面的方向延伸并且其與第一表面具有間隔。該方法進一步包括將粘合劑涂抹到本體的磁鐵連接表面的步驟，對轉子進行平衡測試，從本體的第一表面移除材料及從本體的第二表面移除材料.

從本體的第一表面移除材料的步驟包括從第一表面的特定部分移除材料以及從本體第二表面移除材料的步驟包括從第二表面的特定部分移除材料.

附圖說明

圖1是利用了根據本發明的轉子的軸向磁通馬達的橫截面視圖；

圖2是圖1的轉子的分解透視圖；

圖3是圖2的轉子的部分橫截面視圖；

圖4是圖2的轉子的部分橫截面透視圖；

圖5是圖2的轉子的透視圖，示出了砂輪嚙合圖2轉子的磁鐵側以用于從轉子移除材料來幫助轉子平衡；

圖5a是圖5的部分橫截面視圖，其更詳細的示出了材料移除區域；

圖6是圖2轉子的透視圖，示出了砂輪嚙合圖2轉子的輪轂側以用于從轉子移除材料來幫助轉子平衡；

圖6a是圖6的部分橫截面視圖，其更詳細的示出了材料移除區域；

圖7是圖2轉子的透視圖，其示出了將粘合劑涂抹到形成在轉子上的槽體內；

圖8是圖2轉子的部分橫截面的透視圖；以及

圖9是根據本發明用于提供轉子的典型方法的流程圖。

具體實施方式

由于消費者和工業需求的增加，降低噪聲和振動，降低成本，提高容量和效率上的性能在由馬達驅動的設備的設計和制作上是需要考慮的.這里描述的方法、系統和設備有利于電機改善剛度和強度，減少噪聲和振動，降低成本，提高容量和效率上的性能。本公開內容提供設計和方法用于改進剛度和強度，減少噪聲和振動，降低成本以及提高在容量和效率上的性能。本公開內容進一步提供設計和方法以進一步降低噪聲和振動，降低成本并且提高在容量和效率上的性能。

這里描述的方法、系統和設備的技術效果至少包括提高性能和質量以及降低勞動成本之一。

附圖中的圖1-2示出了軸向磁通馬達3，其為使用本發明轉子的馬達的典型示例。從圖2所示的透視圖中可以最清楚地看到該馬達的組件。這些組件包括合并有端罩5和7以及側壁9的殼體4，安裝在殼體內部的定子11(但是繞組在圖中未示出).轉子盤或者轉子12被安裝在軸15上，軸15通過軸承17和19的方式可在殼體內旋轉。波形墊圈21也被包含在軸承17和端罩5之間以減少由軸承產生的噪聲以及促進馬達3更安靜的運行。

正如從圖1所示的橫截面側視圖所看到的那樣，轉子盤12包括磁鐵26，其可以由多個優選為釹磁鐵的永磁鐵形成。例如磁鐵可以由釹鐵硼材料制成；然而，可選擇的材料比如釤鈷或者鐵氧體也將滿足需要。如圖所示，磁鐵26是完整磁鐵，其具有盤狀或者圓柱狀。

根據本發明的一個實施例并且現在參考圖3-4，提供一種轉子組件10，其連接到定子元件11，例如定子。轉子組件10適于用于電機3，例如馬達或者發電機。轉子組件10包括本體13，本體13具有例如圓盤形狀元件的形式。轉子組件10限定了本體13的旋轉中心22。

本體13進一步限定了沿大致垂直于旋轉中心22的方向延伸的平衡表面24.轉子組件10也包括連接到本體13和粘合劑28的磁鐵26。粘合劑28設置在磁鐵26和本體13之間.粘合劑28適于幫助將磁鐵26固定到本體13。本體13的平衡表面24適于允許材料30從本體13上移除并且有助于平衡轉子組件10。

本體13可以具有能夠支撐磁鐵26并且用于接受粘合劑28的任意適宜的形狀。

如圖所示，本體13是大致的圓柱形并且包括中心輪轂32形式的中心部分.如圖所示，中心輪轂32限定圓柱形中心孔34.中心孔34限定本體13的旋轉中心22.

如圖所示，本體13進一步包括圓盤形中間部分36和圓盤形的外部分38，中間部分36從中心輪轂32向外延伸，外部分38從中間部分36向外延伸。

如圖所示，輪緣40從圓盤形的外部分38向外延伸.磁鐵26，如圖所示，設置在輪緣40和圓盤形外部分38之間.

輪緣40，如圖所示，具有大致環形，限定圓柱形外周面42，樞紐側表面44和相對的磁鐵側表面46。如圖3-4所示，輪緣40的輪轂側表面44可以從本體13的圓盤形的外部分38徑向向外延伸。

如圖所示，在輪轂32和中間部分36之間，在圓盤形狀的中間部分36和圓盤形狀的外部分之間，以及在圓盤形狀的外部分和輪緣之間的過渡48可以包括過渡部分50，其例如是倒角或者半徑形式以降低本體13中的應力集中度。

應該理解的是本體13的形狀，如圖3-4所示以及如上所述，僅僅是典型的，并且任意適宜的形狀都可以被利用。由于本體在操作期間旋轉，因此關于旋轉中心22對稱的形狀更有利于限制旋轉期間軸承17和19上的力。

例如，本體13可以由金屬，金屬粉末，聚合物或者復合材料制成。例如，本體13可以是由金屬粉末模塑、模鑄、燒結而成，沖壓或者機械加工而成。為了提供低成本的持久耐用的元件，本體13可以通過沖壓金屬板形成或者通過燒結金屬粉末制成。在優選實施例中，本體13由具有相同厚度的金屬板材沖壓而成。

磁鐵26可以設置在本體13任意合適的部分上并且固定在其上。優選地，磁鐵26被設置以使得其磁場可以與定子11相互作用。例如，如圖3-4所示，磁鐵26可以設置為與本體13的圓盤形狀的外部分38的軸承側表面52相對，并且與輪緣40的內表面54相對。

磁鐵26可以是整體元件，如圖所示，或者可以包括多個鄰接或者間隔開的部分.

磁鐵26可以以任何合適的方式被固定到本體13.例如，磁鐵26可以利用緊固件、利用干涉配合或者如圖所示利用粘合劑28來進行固定。

粘合劑28可以被定位在軸承側表面52上或內表面54上，或者在這兩者之上。為了為粘合劑提供位置并且確保磁鐵26的固定粘結，本體13可以，如圖所示，包括用于接受粘合劑28的至少一部分的槽體56.

粘合劑28可以被施加到槽體56，然后磁鐵26可以被壓在本體13上。槽體56能夠接受足夠的粘合劑28來確保磁鐵26平坦并且剛好頂靠在圓盤形的外部分38的軸承側表面52上。

轉子12的設計確保粘合劑28到達磁鐵26的整個本體接觸表面。磁鐵26固有的精確和完全地頂靠轉子的本體13提高了轉子組件的平衡性并且保證磁鐵26的牢固粘結.

如圖3-4所示，槽體56是環槽的形式。槽56，如圖所示，定位于本體13的圓盤形外部分38的軸承側表面52和輪緣40的內表面54之間。

由于轉子組件10在正常操作中高速旋轉，使轉子組件10的振動最小化是優選的。轉子組件10的平衡作為一個在馬達3的制作過程中的步驟已經存在以用于幫助使得轉子組件10的振動最小化.同時，轉子組件的靜態平衡可以減少組件10的振動，優選的是動態平衡。

所使用的平衡設備可以是能夠依靠其提高轉子組件10的平衡性以及減少馬達3的振動和噪音的任意設備。

當平衡轉子組件10時，通常增加材料30或者從轉子組件10的特定位置或者位置上移除材料30，這由所使用的平衡設備所決定。如圖所示，為了使成本和復雜性降到最低，材料30從轉子組件上被移除以便平衡組件10。為了簡明起見，如圖所示，材料從周圍(典型地是本體13的輪緣40)被移除.盡管也可從磁鐵26上移除材料，但是這樣做可能會很困難并且可能影響磁鐵26的性能.

盡管材料可以從本體13的任意表面被移除，但是優選的是從本體13的外表面被移除。例如，如圖3-7所示，材料30可以從輪緣40的輪轂側表面44被移除以及從輪緣40的磁鐵側表面46被移除.優化轉子組件的平衡可以通過從輪轂側表面44和磁鐵側表面46這二者移除材料30來提供.從輪轂側表面44移除材料30可以是類似于以及可以匹配于或者對應于從磁鐵側表面46移除材料30.從表面44和46移除的材料可以由移除材料的深度或者軸向尺寸來調整并且可以通過改變具有移除材料的本體13的邊緣的量、部分或者角度來進行調整.

可以使用由任意合適的電源供電的任意合適的工具來移除材料30.例如，可以通過打磨、洗滌、車削、銑削、規劃、激光切割、焚燒、鉆孔、熔融(通過焚燒或者激光等)來移除材料30。如果材料是堅硬的或者如果期望將材料非常精確的移除，則可優選通過打磨來移除材料30。

例如，參見圖5，磁鐵側材料移除工具組件60被示出，用于從轉子組件10的本體13的磁鐵側表面46移除材料30以便限定本體13的磁鐵側空隙61。磁鐵側材料移除工具組件60包括磁鐵側材料移除工具62，其由磁鐵側材料移除電源64供電.如圖所示，電源64可以是磨床，工具62可以是砂輪.應該理解的是，電源和工具可以是如上所述的移除材料的任意組合.磨床64可以是手持的，連接到機器人或者連接到一個機器。

現在參考圖5a，砂輪62可以從磁鐵側表面46將材料30移除從初始表面66到接地表面68的軸向距離d。進一步的，砂輪64可以將材料30從本體13的外圓周表面70移除從初始外圓周表面72到接地外圓周表面74的徑向距離r。

再次參考圖5，砂輪64可以進一步將材料30從本體13的外圓周表面70移除從進入位置76到出口位置78的內角θ。

然而，從轉子組件10的本體13的磁鐵側表面46移除可以足以保持恰當的平衡，用于提高轉子組件10的平衡，如圖6所示，材料30也可以或者可選擇地從轉子組件10的本體13的輪轂側表面44移除.

示出輪轂側材料移除工具組件80以用于從轉子組件10的本體13的輪轂側表面44移除材料30以便限定本體13的輪轂側空隙81.輪轂側材料移除工具組件80包括輪轂側材料移除工具82，其由輪轂側材料移除電源84供電。如圖所述，電源84可以是磨床，工具82可以是砂輪.

應該理解的是，電源64、84和工具62、82可以是如上所述移除材料的任意組合。工具62、82可以是手持的，連接到機器人或者連接到一個機器。應該理解的是，工具組件60和工具組件80可以是相同的或者不同的。應該理解的是，工具62和工具82可以是相同的或者不同的。應該理解的是，電源64和電源84可以是相同的或者不同的。

現在參考圖6a，砂輪82可以將材料30從輪轂側表面44移除從初始表面86到接地表面88的軸向距離dd.進一步的，砂輪82可以將材料30從本體13的外圓周表面70移除從初始外圓周表面72到接地外圓周表面90的徑向距離rr.

再次參考圖6，砂輪64可以進一步將材料30從本體13的外圓周表面70移除從進入位置92到出口位置94的內角θθ。

應該理解的是，磁鐵側空隙61的本體13的距離d、r和θ可以與本體13的輪轂側空隙81的尺寸dd、rr和θθ相同或者不同。尺寸d、r和θ與距離dd、rr和θθ類似或者相同可以提高平衡性。

現在參考圖7和圖8，本體13的槽56中的粘合劑28的施加被詳細的示出。如圖7所示，粘合劑28沿著整個槽56設置在槽56中.

參考圖8，在28設置或者凝固之前，磁鐵26被抵靠圓盤形外部分38的軸承側表面52并且抵靠輪緣40的內表面54設置。粘合劑28應該均勻地固定磁鐵26。

槽56可以具有任意合適的形狀并且可以，如圖所示，為了簡明起見，具有統一的橫截面.如圖所示，為了簡明起見，槽56可以具有從輪緣40的內表面54延伸的外表面95和從圓盤形狀的外部分38的軸承側表面52延伸的錐形內表面96。如圖所示，為了簡明起見，槽56也可以具有與輪緣40的輪轂側表面44間隔并且平行的底側表面97。槽56可以具有寬度wg和深度dg。寬度wg和深度dg和粘合劑csa的橫截面區域被選擇為提供充分的粘合以便固定磁鐵26。

現在參考圖9并且根據本發明的另一實施例，提供一種用于制作軸向磁通馬達的轉子的方法100。該方法100包括制造轉子的步驟102.轉子包括本體，本體限定本體的旋轉中心。本體進一步定義了在基本垂直于旋轉中心的方向上延伸的第一表面，以及進一步限定了在基本平行并且與第一表面間隔的方向上延伸的第二表面。該方法進一步包括將粘合劑施加到本體的磁鐵連接表面的步驟104，在轉子上選行平衡測試的步驟106，從本體的第一表面移除材料的步驟108以及從本體的第二表面移除材料的步驟110.

從本體的第一表面移除材料的步驟110可以包括從第一表面的特定部分移除材料以及從本體的第二表面移除材料的步驟112包括從第二表面的特定部分移除材料.

這里描述的方法、系統和設備提高了馬達的剛度和壽命.這里詳細的描述和/或示出了方法、系統和設備的典型實施例.該方法、系統和設備不限于這里描述的特定實施例，而是每一設備和系統的元件以及每一方法的步驟可以被單獨的利用并且獨立于這里描述的其他元件和步驟。每一元件和每一方法步驟也可以與其他元件和/或方法步驟結合使用.

當介紹這里描述和/或示出的方法和設備的元件/組件/等時，冠詞“一”、“一個”、“該”以及“這個”目的是解釋為具有一個或多個元件/組件/等.術語“包括”、“包含”和“具有”目的是解釋為被包含的以及意味著除了所列出的元件/組件/等之外還可以有另外的元件/組件/等.

本文使用實例來公開本發明，包括最佳模式，并且也使得任意本領域技術人員能夠實踐本發明，包括制造和使用任意設備或者系統以及執行任意合并的方法.本發明的可授權范圍由權利要求書所限定，可以包括本領域技術人員能夠想到的其他實施例。如果其不具有不同于權利要求字面語言的結構元件，或者，如果他們包含非實質上不同于權利要求書的字面語言的等價結構元件，那么這些其他實施例被包含在權利要求書的范圍。

這里描述的是典型方法、系統和設備，其利用提高電機轉子平衡性的設計來消除過多的噪聲和振動。進一步的，典型的方法、系統和設備減少噪聲的同時，減少或消除了馬達制作成本的增加。這里描述的方法、系統和設備可以被用于任意合適的應用中。然而，他們特別適合于hvac和泵的應用裝置。

這里詳細描述了轉子和馬達的典型實施例。馬達及其組件不限于這里描述的特定實施例，而是系統的元件可以被獨立的應用以及獨立于這里描述的其他組件.例如，組件也可以與其他馬達系統、方法和設備組合使用，而不限于僅僅用于這里描述的系統和設備。更合適的是，典型實施例可以與許多其他應用聯合實現和使用。

盡管本公開的各種實施例的特定特征在某些附圖中被示出而在其他附圖中未被示出，但是這僅僅是為了方便起見.根據本公開的原則，附圖的任何特征可以結合其他任意附圖的任意特征組合進行參考和/或保護。

本文說明書使用示例來公開本發明，包括最佳模式，并且也能夠使得任意本領域技術人員實現本發明，包括制造和使用任意設備或者系統并且實現任意合并的方法.本發明的可授權范圍由權利要求書所限定，并且可以包括本領域技術人員能夠想到的其他實施例。如果其不具有不同于權利要求字面語言的結構元件，或者，如果他們包含非實質上不同于權利要求書的字面語言的等價結構元件，那么這些其他實施例被包含在權利要求書的范圍。