CN105122594B - 制造磁阻电动机的转子的方法 - Google Patents
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Abstract
一种转子(12)，具有多个沿着旋转轴线(D)依次堆叠的转子叠片(2)，其中，‑每个转子叠片(2)具有多个磁性薄片(4)，薄片彼此通过非磁性的凹槽(6)分开，‑非磁性的凹槽(6)设计为弧形并且其两个端部(7)向着转子叠片(2)的外圆周(U)打开，‑以固体的材料(16)填充转子叠片(2)的至少一部分的凹槽(6)。在改进转子(12)的功能性时的简单构造方面，已堆叠的转子叠片(2)在转子(12)的已组装状态中仅仅在旋转轴线(D)的方向上彼此连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造磁阻电动机的这种转子的方法。
背景技术
电机是一种装置，其将电能转换成机械能，尤其是运动能量(电动机运行)和/或将机械能转换成电能(发电机运行)。旋转电机是一种电机，其中定子提供了通常圆形的开口，转子可旋转地支承地布置在开口中。定子相对于转子抗扭地布置。定子和转子借助磁通量耦联，由此在电动机运行中产生力作用，该力作用驱动转子相对于定子旋转并且在发电机运行中将输送给转子的机械能转换成电能。
用于磁阻电动机的转子由US 5 818 140 A已知。其中描述一种转子，其叠片组由转子叠片构成，转子叠片分别具有冲压部。该转子在此也称为Vagati转子。通过冲压部获得弧形条状叠片部段，其用作为磁通引导部段并且以对于为转子提供必要的磁阻来说必要的方式引导磁通量。在各个磁通引导部段之间是穿过冲压部的空气、即起到磁通闭锁部作用的非磁性区域。通过条形的磁通引导部段获得高的转矩量。
这类转子的效率决定性地取决于具有高的导磁能力的区域的构造，该区域还称为薄片。该区域围绕一个或者多个具有高的导磁能力的轴线(d轴线)布置并且在周向方向上与具有较低的导磁能力的区域交替，该区域围绕一个或者多个具有较低的导磁能力的轴线(q轴线)布置。为了在转子的内部实现这种不同的导磁能力，转子叠片例如配备有冲压的凹槽。由此得出最为不同的实施方式。
为了尽可能高的转矩量，转子叠片如此地设定尺寸，即等效电路图磁阻在q轴线的方向上尽可能地小。因此，在q轴线的方向上通常在转子叠片中设置多个和/或大面积的冲压部。但是这导致了机械稳定性的减弱，从而限制了转数。在改善机械稳定性方面，转子叠片具有环绕的外环。这种类型的转子例如由JP 2001238418A中获取。此外，该凹槽或者冲压部大约居中地中断接片，该接片在径向方向上将转子叠片的两个磁性薄片彼此连接。
在EP 0 621 677 A2中描述了用于磁阻电动机的另外的转子布置，其不具有外环。内部空间利用玻璃纤维或者热硬化的环氧化物填充。转子布置在两个端部分别具有一个端盖。为了提高转子布置的机械稳定性，设置有四个接片(转子条)，其在转子叠片的圆周区域中在端部盘之间延伸。此外，每两个相对的接片通过在径向方向上延伸的螺栓彼此连接，从而使以下各个转子叠片具有附加的对角地延伸的孔(接收孔)，螺栓穿过该转子叠片延伸。因此需要耗费的固定系统，其包括多个在轴向和径向方向上的紧固件，以将转子布置固紧。
由日本专利文摘JP 2002-095227 A公知了一种磁阻电动机的转子，其具有由叠片堆叠而成的转子。弧形的缝隙嵌入到叠片中，叠片在其圆周处具有燕尾形凹槽。缝隙和凹槽以树脂填充。
在日本专利文摘JP 09-117082A中描述了一种转子和制造其的方法，转子由多个层叠的转子件构成。转子件具有并排布置的、条形的且弧形的磁性和非磁性区域。为了制造转子件，从厚度为0.3mm至2mm的磁性金属板出发。多个条形的且弧形的通孔嵌入到板中，通孔然后由非磁性的金属粉(锰-钢-粉)填充，该金属粉被烧结，以便获得化合物结构。为了制造转子件，板的外部圆周部分从通孔的端部起直至化合物结构的边缘为止被切断。对于转子而言，堆叠并且粘接或者压合转子件。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种转子，其在改进功能性时具有简单的构造。
根据本发明，该目的通过一种用于制造用于磁阻电动机的转子的方法实现，其中，
-制造多个转子叠片，其包括布置在外环的内部的磁性薄片，磁性薄片彼此通过非磁性的弧形凹槽分开，
-转子叠片沿着旋转轴线依次堆叠，
-去除各个转子叠片的外环，并且由此，弧形凹槽的两个端部汇入到转子叠片的外圆周中，
-以液态的、磁中性的材料填充转子叠片的至少一部分的凹槽，该材料被硬化。
下述关于转子方面所列举的优点和优选的设计方案可以在精神上传递给用于制造转子的方法。
本发明基于以下考虑，即通过构造具有足够的机械稳定性的转子，不仅能够省弃转子叠片的外环而且能够省弃在转子叠片的圆周区域中的另外的紧固件。通过不同的磁化状态，外环具有波动的饱和状态，这又对磁阻电动机的运行表现产生不利影响。因此，通过取消外环改进了磁阻电动机的运行表现。因为在转子叠片的圆周区域中没有设置附加的紧固件，磁阻电动机的制造与例如根据EP 0 621 677 A2的制造相比更加简单。
在此，本发明基于这样的认识，即通过仅仅在旋转轴线的方向上、即在转子的纵向或者轴向方向上将转子叠片彼此连接，实现了转子叠片的机械稳定的连接。由此，不设置围绕转子叠片的圆周的连接，也就是不存在对磁通量的干扰以及不存在复杂的构造，例如具有在径向方向上延伸的螺栓。这样的转子的另外的优点在于，所有的转子叠片都构造成一致的(没有任何叠片具有孔或者在径向方向上用于紧固件的中断)，从而使转子特别简单地制造。
通过将转子叠片压合和此外将硬化的材料注入到凹槽中和内部空间中，确保了这类转子的足够的稳定性，该材料具有较低的导磁性(特别是该导磁性大约等于1)并且其不影响磁通量并且同时在其硬化后使转子叠片的磁性薄片固紧。在此，该材料尤其填充了在转子的在旋转轴线的方向上的长度上的所有凹槽和内部空间。然而，该材料也可以仅仅经由转子的一部分延伸。
在此，“磁性薄片”理解为转子叠片的以下区域，其具有高的相对导磁性μr＞＞1，尤其是具有相对导磁性μr≈1000。
凹槽、例如在转子叠片的材料中的冲压部被称为“非磁性区域”，其具有低的相对导磁性μr，尤其是μr≈1，也就是说其是磁中性的。该区域在选择了合适的材料(尤其是塑料)时同样是磁中性的，该区域在转子的已组装状态中以该材料填充。
优选地，通过使凹槽在该凹槽的在汇入到转子叠片的圆周中的两个端部之间的长度上是连续的，进一步改进了转子的功能性。在此，在转子叠片的薄片之间没有设置径向的接片，也就是说，凹槽沿着该凹槽的在汇入到转子叠片的圆周中的两个端部之间的整个长度上是不中断的。因此，转子叠片的薄片相对于彼此是松散的，然而在薄片之间的硬化的材料确保了足够的牢固性，由此使得薄片相对于彼此不移动。
优选地，磁性的薄片具有连接件，薄片通过连接件与材料形状配合地连接。该连接件提供了转子的附加的稳定性，从而使薄片和材料基于形状配合更可靠地彼此连接。
根据一个优选的设计方案，连接件围绕磁性的薄片的圆周布置，从而在径向方向中在转子叠片平面中实现在薄片和材料之间的作用。特别有利的是，在此提出燕尾连接。为了产生燕尾连接，连接件因此优选地构造成在薄片的边缘处的梯形齿部和/或梯形缺口。还是液态的材料在此填充了燕尾连接件的底切并且产生材料和连接件的咬合。在此同样也可以设想连接件的另外的几何设计方案以及另外的材料配合的连接类型。
根据另外的优选的设计方案，通过将连接件构造成薄片中的孔，加强在各个转子叠片之间的连接部。因此，在多个叠放地堆叠的转子叠片中，在孔的区域中产生通道，该通道利用硬化的材料填充。
此外有利地，设置端部盘，其将转子叠片固紧。通过将端部盘中的至少一个来固定在其上布置有转子叠片的轴上、例如经由固定环或者与该轴的焊接连接来固定，端部盘将轴向的压力施加到叠片组上。因此在两个端部盘之间产生用于叠片组的压配合。
附图说明
本发明的实施例根据附图进一步描述。图中示出：
图1是没有外环的转子叠片的前视图，
图2是具有在薄片处的燕尾形的连接件的转子叠片的半部的前视图，
图3是转子叠片的半部的前视图，该转子叠片具有在薄片中的孔，
图4是转子通过端盘的固紧，
图5是根据图4的V-V平面的剖面，
图6是根据图4的VI-VI平面的剖面，以及
图7是磁阻电动机在轴向方向上的剖面。
相同的参考标号在附图中具有相同的意义。
具体实施方式
在图1中示出了用于磁阻电动机18的在此没有详细示出的、根据本发明制造的转子12的转子叠片2。这样的磁阻电动机18在图7中示意性地示出，该磁阻电动机是包括转子12和定子20的电机。磁阻电动机18具有壳体22，在该壳体中转子12可旋转地支承在轴24上。各个转子叠片2依次地插到轴24上并且在此形成唯一的叠片组。在运行中，转子12围绕轴线D旋转。此外，定子20处于壳体22的内部。
根据图1的转子叠片2具有多个由具有高导磁性的材料、例如由铁制成的磁性薄片4。薄片彼此通过非磁性区域分开，该区域在示出的实施例中为弧形的凹槽6，这些凹槽尤其通过张紧的分离法、例如冲压来构造。
转子叠片2的特征在于，在转子的已组装状态中，凹槽6向着相应的转子叠片2的圆周U打开，从而使凹槽6的两个端部7汇入到外圆周中。在此，不存在用于这种转子叠片的通常的外环或者外部接片。这在制造技术上通过以下方式实现，即叠片首先具有通常的外环并且该外环在接下来的加工步骤中例如通过拧下来去除。此外，在薄片之间不存在径向的接片，从而使从一个开放的端部向着另一个开放的端部的凹槽6是连续的。
在缺少外环以及缺少径向的接片时，稳定的连接由此实现，即在转子的已组装状态中，压合叠放地层叠的转子叠片2和/或在压力下注入液态的材料、例如液态塑料。在塑料硬化时由此产生坚固的固体，在固体中，各个转子叠片2的松散的薄片4不能够移动。
尤其在转子的整个长度上喷射液态塑料，并且因此将所有的转子叠片2彼此连接。
为了加强在薄片和塑料之间的连接，通过使薄片4围绕其圆周具有例如梯形齿部8类型的连接件以用于产生燕尾连接，在转子叠片2的平面中建立附加的形状配合。这在图2中示出。对此，与齿部8的互补地构造围绕薄片4的圆周的梯形缺口10。在转子的已组装状态中，塑料填充了齿部8的或者缺口10的侧凹，从而使得塑料和薄片咬合并由此产生燕尾连接。
用于产生在薄片4和塑料之间的形状配合的连接的另外的可行性在图3中示出。在此，薄片4具有大约居中的孔11。在多个叠放地堆叠的转子叠片2中，因此在孔11的区域中产生在轴向方向上的通道，这些通道利用塑料填充。
根据另一个按照本发明的设计变体的、沿着旋转轴线D延伸的转子12在图4中示出。在该实施变体中，塑料形成两个端部盘14，其将转子叠片12压合。如在图5的横截面图中所示，在端部盘14的区域中的内部空间利用材料16填充，在所示出的实施例中利用塑料填充(阴影面)。由图6可见，在转子12的在端部盘14外部的区域中存在空腔，然而在该区域中，转子叠片2进而各个薄片4也通过端部盘14的压力可靠地固紧。端部盘14尤其与转子12的轴24(见图7)固定连接。可以设想，当端部盘14轴向地限定叠片组并且同时牢固地固定了转子叠片2时，省弃以塑料填充凹槽6。
Claims (10)
1.一种用于制造用于磁阻电动机的转子(2)的方法，其中，
-制造多个转子叠片(2)，所述转子叠片包括布置在外环的内部的磁性的薄片(4)，所述薄片彼此通过非磁性的、弧形的凹槽(6)分开，
-所述转子叠片(2)沿着旋转轴线(D)依次堆叠，
-去除各个所述转子叠片(2)的所述外环，并且由此弧形的所述凹槽的两个端部(7)汇入到所述转子叠片(2)的外圆周(U)中，
-以液态的、磁中性的材料(16)填充所述转子叠片(2)的至少一部分转子叠片的所述凹槽(6)，所述材料被硬化，并且所述材料形成用于将所述转子叠片压合的端部盘。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述凹槽(6)在该凹槽的在汇入到相应的所述转子叠片(2)的所述圆周(U)中的两个所述端部(7)之间的长度上设计为连续的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过构造在磁性的所述薄片(4)处的连接件建立与硬化的所述材料(16)的形状配合的连接。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过围绕磁性的所述薄片(4)的圆周设置所述连接件，在径向方向上建立与所述材料(16)的形状配合。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述连接件和所述材料(16)之间建立燕尾连接。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述连接件和所述材料(16)之间建立燕尾连接。
7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述连接件设计成在所述薄片(4)中的孔(11)，所述孔利用所述材料(16)填充。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述连接件设计成在所述薄片(4)中的孔(11)，所述孔利用所述材料(16)填充。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述转子(12)的两个轴向端部处安装端部盘(14)，所述端部盘使所述转子叠片(2)固紧。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述转子(12)的两个轴向端部处安装端部盘(14)，所述端部盘使所述转子叠片(2)固紧。
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