CN105122599B - 用于制造单区段转子的方法和相应的转子 - Google Patents

Abstract

应以简单且精确的方式制造单区段转子。因此，提出一种用于制造用于电机的单区段转子的方法，其通过将轴(1)布置在模具中并且将多个彼此分别间隔开的叠片组区段(3)在轴的圆周上分散地布置在模具中的方式来制造，其中叠片组区段(3)分别具有用于形状配合的固定轮廓以将其径向地固定在轴(1)上。此外，每个永磁体(16)布置在叠片组区段(3)的各两个之间。在叠片组区段的每个固定轮廓和轴(1)之间的中间空间借助可硬化的、非磁材料浇铸。硬化了的非磁材料与每个固定轮廓相对于径向方向形成形状配合，使得每个叠片组区段(3)因此保持在轴(1)上。

Description

用于制造单区段转子的方法和相应的转子

技术领域

本发明涉及一种用于制造用于电机的单区段转子的方法。此外，本发明涉及一种相应的单区段转子。

背景技术

用于具有磁通集中的电动机的单区段转子的特征在于：转子条形地装配有永磁体并且分别通过铁磁区段填充各个永磁体之间的中间空间。这种单区段通常制成为叠片组并因此能够称作叠片组区段。各个叠片组区段当可行的话不彼此连接。

以磁通集中具有磁体的电动机的结构和制造需要专门的技术：特别地，该结构应是低漏磁的并且适合于批量生产。因为低漏磁的结构通常需要应用叠片单区段、即叠片组区段并进而引起提高的制造耗费，所以这种结构与批量制造工艺竞争。

根据至今为止的实施方案的转子是单区段一方和转子叠片一方之间的妥协，其中将其彼此连接。借助完整的转子叠片实现：转子叠片组能够机械上更加稳定且更加简单地制造，但是将磁体的磁通中的一部分短路。这例如通过冲压叠放的转子叠片组变得是可行的，其中以限定的间距保持内部的中断接片。如在后续公开的欧洲专利申请EP 12 159917.9中描述的单区段提供如下优点：其不造成短路。然而，提高了构件数量进而安装和制造耗费。

此外，在具有磁通集中的单区段转子中必须通过“非磁”材料(磁导率μr小于5)在每个极之间分开地构造转子叠片。这引起高数量的、必须被组装的单区段。在此，由于单区段的复杂制造和单区段的复杂拼接而产生问题。此外，必须通过非磁材料实现分开的磁通引导。还在定位和保持磁体以及力矩传递方面产生问题。

至今为止的实施方案是单区段和相互连接的转子叠片之间的妥协。因此实现：转子板叠能够机械更稳定且更容易地制造，但是将磁体的磁通的一部分短路。这例如通过冲压叠放的转子叠片组来变得可行，其中总是又获得内部的中断接片。

公开文献DE 102 19 190 A1记载了一种用于电机的永磁体转子，其中条状地围绕轴布置的磁体和布置在其间的、具有基本上扇状横截面的磁通引导块保持在两个与轴连接的遮盖盘之间并且借助棒状的保持件来固定，保持件通过留空部引入到磁通引导块中并且与遮盖板相连。通过棒状保持件和遮盖板构造成以注塑法制成的由塑料或者其他的不是磁性的或者不导电的材料构成的一件式部件，防止这种电动机受到涡流损失。

其他的方法和电机的永磁激励部件组由DE 198 46 924 A1中已知。其中描述了一种用于制造特别是同步电机的永磁激励的部件组的方法，同步电机具有圆柱形的或者现行的铁磁体和布置在其中的永磁体，其中，具有特殊形状的具有槽和齿部的一件式的叠片铲或者叠片条层叠成叠片组，并且叠片铲或叠片条的彼此固定借助非铁磁材料来实现。

在文献US 2006/0061227 A1中记载了轮辐永磁体转子，其具有无磁部件，该部件固定在轴处。此外，转子具有永磁体和叠片组，其与无磁性部件相连并且径向地且彼此交替环绕地布置。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种方法，借助该方法能够以小的耗费制造用于电机的单区段转子。

因此有利的是，叠片组区段分别设有至少一个固定轮廓(例如关于作用到叠片组区段上的离心力的底切)，并且用可硬化的非磁材料(磁导率μr小于5)浇铸轴和叠片组之间的中间空间。由此，在硬化的非磁材料和固定轮廓之间分别得到形状配合，形状配合将相关的叠片组区段保持在轴上。因此通过浇铸的步骤能够将全部叠片组区段在制造步骤中固定在轴上。

叠片组区段的布置包含：将多个一件式的、环形的叠片与轴同轴地设置，其中每个叠片具有每个叠片组区段的各一个单叠片。通过叠片组区段的单叠片首先一件式地彼此连接的方式，将单叠片简单地安置在模具中。

每个叠片在其外圆周处在浇铸之前通过第一接片封闭，并且在浇铸之后去除第一接片。当第一接片位于包含叠片盘的外圆周处时，第一接片能够尤其简单地被移除。

每个叠片具有在圆周上分散的磁留空部，通过磁留空部在叠片组区段之间形成磁体套，将永磁体插入到磁体套中。因此，通过叠片组区段自动地预设永磁体的位置。

此外，每个磁留空部在指向相应的环形的叠片的中央的一侧处通过第二接片封闭，使得在浇铸时使非磁材料不流入到磁体套中，并且第二接片在浇铸之后移除。由此防止非磁材料在浇铸时进入到磁体套中。

此外，固定轮廓能够在每个叠片组区段的朝着轴定向的根部中利用底切实现，底切反作用于在单区段转子旋转时作用到相应的叠片组区段上的离心力。由此在相应的叠片组区段的根部中在轴附近固定叠片组区段。

此外，在每个叠片组区段中通过叠片组区段的单叠片中的相对应的留空部形成空腔，空腔在浇铸的步骤之前在叠片组区段的两个端侧处封闭，或者空腔以非磁材料浇铸。通过空腔能够降低转子的惯性。另一方面，空腔也能够用于附加地固定转子或叠片组区段的单叠片。

在一个设计方案中，能够轴向依次将多个叠片组区段分别通过预设间距布置在模具中，并且通过间距产生的中间空间随后在浇铸时能够一同浇铸。由此沿轴向方向得到模块化的结构，由此也能够实现具有更大轴向长度的稳定的转子。

能够将塑料、尤其纤维强化塑料，或铝用作非磁材料，以用于浇铸。这些材料的特征在于其在强度高的情况下的小的密度。由此能够实现具有小重量的稳定的转子。

附图说明

现在，根据所附的附图详细阐述本发明，其中示出：

图1示出电机的转子的轴的透视图；

图2示出围绕图1的轴放置的叠片组区段；

图3示出具有子截面的单独的叠片组区段；

图4示出具有插入的永磁体的图2的布置；

图5示出在用非磁材料浇铸之后的图4的布置；

图6示出图5的转子的横截面；

图7示出具有子截面的图5的转子；

图8示出具有用于每个在圆周上布置的叠片组区段的连续的单叠片的一件式叠片；

图9示出在用非磁材料浇铸之后的具有根据图8的叠片制造的转子的端侧视图；

图10示出具有实施变体的图9的放大的端面；

图11示出具有拧下的第一接片的图9的转子；

图12示出具有移除的第二接片的图11的转子；

图13示出具有装入的永磁体的最终状态下的图12的转子；和

图14示出图13的转子的透视图。

具体实施方式

下面详细描述的实施例为本发明的优选的实施方式。

在图1中示出轴1，轴适用于制造用于电机的单区段转子。电机能够是电动机或发电机。其在此具有槽2或其他用于传递转矩的适合的机构。

图1中示例性示出的轴为了制造单区段转子安置在模具中。模具用于注塑法。在注塑法中，轴1部分地以塑料、尤其纤维强化塑料，或铝或类似物压力注塑。具有定位设备的模具在图1中还有在下面的附图中没有示出。

图2示出轴1，大量的叠片组区段3围绕该轴安置在未示出的模具中。在此，将16个叠片组区段在圆周上均匀分布地布置。在轴的轴向方向上分别依次布置两个叠片组区段3。由此能够实现单区段转子的更大的轴向结构长度。以该方式也能够将多于两个叠片组区段轴向依次地布置。在轴向方向上具有仅一个唯一的叠片组区段的单区段转子在图14中示意地示出。

因此，根据图2的实例，得到具有两个叠片组区段环4的模块化结构，叠片组区段环轴向依次地布置。在这两个叠片组区段环4之间应构造中间盘以用于稳定。模制工具中的对此所需的空间由在这两个叠片组区段环4之间的间隔套筒5和其他的间隔保持件实现。间隔套筒5在叠片组区段3定位期间一同引入到模制工具中。

图3示出单独的叠片组区段3，为了更好地示出其结构，将叠片组区段在前部的角处切出子截面。这种叠片组区段3大致具有三角形的横截面。其尖部形成根部6，根部朝向轴1。在根部6处在中线的两侧存在固定轮廓7。在当前的实例中，在每侧上存在两个沿轴向方向伸展的凹槽。因此，对于每个凹槽都形成底切，底切实现与要浇铸的模料的形状配合，并进而防止叠片组区段3在径向方向上通过离心力从轴中抽出。

每个叠片组区段3的侧壁8为磁体套9的边界面，磁体套分别在两个叠片组区段3之间形成(参见图2)。在根部6的区域中和在叠片组区段3的头部10的区域中布置用于要接入的永磁体的定位辅助器11。头部10的区域中的定位辅助器11与要装入的磁体形成形状配合，使得其阻止了径向的滑出。

在叠片组区段3中，能够构造一个或多个空腔。在图2中，在每个叠片组区段3中除了定位孔12之外仅能够识别唯一的空腔13。在图3的实例中示出端部板15后方的第二空腔14。在图6的实例中能够识别：在此，单叠片具有附加的第三空腔。各个空腔彼此分开。这种空腔能够用于接入载体以便稳定叠片组区段或转子。例如，载体能够由此来形成，即空腔以非磁材料(磁导率μr小于5)浇铸。在该情况下需要相应的空腔不通过端部板15封闭(参见图2)。但是，空腔也能够用于降低转子的质量进而减小其惯性。在该情况下，空腔应通过端部板15封闭(参见图3)。

此外，叠片组区段3在此具有已经提及的孔12、一个处于根部6的区域中并且一个处于叠片组区段3的头部10的区域中。该孔12用于将叠片组区段定位在模具中并且例如用于接入间隔套筒5。

在图4中示出图2的布置，其中将永磁体16插入到磁体套9中，永磁体具有与各个叠片组区段3相同的轴向长度。永磁体16能够经由接合辅助器11可靠地定位在叠片组区段3之间。

为了随后的注塑过程，能够用相应的模料填充在单叠片组3的端侧处敞开的空腔13，模料随后形成相应的载体。替选地，空腔13也能够用钢或其他的模料(例如碳纤维强化塑料或泡沫)填充。通过该过程能够进一步针对要求修改转子。

在全部部件定位在模具中之后，封闭工具并且引入模料(塑料、铝、纤维强化塑料等)。模料填充空腔进而形成使转子固紧的固定连接部。

现在，图5示出注塑之后的制成的单区段转子。通过模料在转子的端侧处形成端盘17。在这两个叠片组区段环4之间的间隙通过同样由模料制成的分离盘18填充。

在图6中示出制成的图5的单区段转子的横截面，并且在图7中示出具有子截面的转子。特别地，能够从图6中得出：固定轮廓7如何通过模料19包围，模料还形成围绕设有槽2的轴1的环或内套筒19。封闭的空腔14不以模料填充，而在注塑过程中敞开的空腔13现在用模料填充。此外，也由模料形成端盘17以及分离盘18。

在第一实施例中，叠片单区段或者说叠片组区段3用于实现无漏磁的结构。

图8至14示出用于单区段转子的简化的制造方法。对此，根据图8，使用具有相应冲压部的一件式的环形叠片。这种叠片20例如具有图8中示出的轮廓。对于整个转子叠片组有与一起将轴1定位在模具中的相同的轮廓。全部布置在圆周上的转子叠片区段3的各一个单叠片是一件式的叠片20的一部分。单叠片在环形叠片20的外圆周上与第一接片21成对地连接。此外，其在叠片20的朝向环形叠片20的中心、即朝向轴1的轴线的一侧上经由第二接片22成对连接。因此，两个相邻的单叠片与第一接片21和第二接片22连接。因此，全部叠片组区段3也环形地彼此连接。在接片21和22之间也在此构成磁体套9。

在当前的实施例中，对于固定叠片组区段3必要的固定轮廓23不在外部布置在相应的叠片组区段3上，而是设置在其内部中。固定轮廓23在此具有T形的横截面，并且固定轮廓同样形成用于要引入的模料的底切，使得实现形状配合，借助形状配合将叠片组区段3保持在轴1处。全部固定轮廓23的“T”的根部指向轴1的轴线。

图9现在示出浇铸之后的图8的布置。在整个叠片组的内侧和轴1之间的中间空间被浇铸并且形成内套筒19。模料或浇铸料还是非磁的并且如在之前的实施例中那样由铝、不锈钢、塑料或类似物形成。固定轮廓23同样用模料填充，因为其朝着轴敞开。因此，内套筒19具有相应的突起部24，突起部伸入到固定轮廓23中并且建立形状配合。

如在图10的放大的视图中可见，第二接片22防止模料进入到磁体套9中。在此，也如在之前的实施例中那样可以既将压铸也将永久模铸造作为浇铸方法。如果在该加工步骤中不同时共同地浇铸轴，那么其必须在稍后的时间点例如通过冷接合与转子叠片组连接。

从图10中还得出：固定轮廓23不仅能够具有T形横截面。确切地说，其例如也能够具有蘑菇形或者其他的横截面。重要的仅是：为了径向地固定相应的叠片组区段3存在至少一个底切。

在另一加工步骤中，通过切削或铣削加工实现打开叠片切口的外部的、即第一接片21。外圆周的加工具有的优点是：由此能够精确地进而也小地实施在转子和定子之间的需要的空气间隙。第一接片21的打开能够立即通过切削加工进行。替选地，首先，外直径通过切削加工并且此后外部接片通过铣削加工打开。在该加工步骤之后，叠片组区段3在外部已经彼此分开。

图12示出下一加工步骤的结果，其中移除内部的、即第二接片22。虚线圆22表明：第二接片22已经移除。每个磁体套9中的第二接片22的移走和磁体座的精确限定能够通过铣削加工进行。

在随后的步骤中，根据图13将永磁体16装入到磁体套9中。径向向外通过定位辅助器11保持磁体16，定位辅助器因此与磁体16形成形状配合。

图14示出在制造之后的其最终阶段中的单区段转子。结合图13能够清楚地识别：内环19处的突起部24将叠片组区段3固定在轴1处。突起部又径向地且在圆周方向上固定永磁体16。

因此，在该第二实施方式中，通过如下方式制造转子叠片：一开始应用一件式的转子叠片。在各个加工步骤的进行中制造满足全部要求的转子。特别地，磁体根据磁通集中原理的布置实现最佳的磁通引导。此外，能够在电动机中实现精确的外直径并进而实现极其小的空气间隙，因为实际上仅由一个部件形成容差链。由于降低转子部件的数量而得到简单的安装进而得到可批量生产的制造方法。

Claims (8)

1.一种用于制造用于电机的单区段转子的方法，

如下进行

-将轴(1)布置在模具中，

-将多个彼此分别间隔开的叠片组区段(3)在所述轴的圆周上分散地布置在所述模具中，其中所述叠片组区段分别具有用于形状配合的固定轮廓(7，23)，以用于使该叠片组区段径向地固定在所述轴上，

-将各一个永磁体(16)布置在所述叠片组区段(3)的各两个叠片组区段之间，

-在所述叠片组区段(3)的每个固定轮廓(7，23)和所述轴(1)之间的中间空间通过能硬化的非磁材料浇铸，使得

-硬化了的所述非磁材料与每个固定轮廓相对于径向方向形成形状配合并且每个叠片组区段因此保持在所述轴上，其中

-所述叠片组区段(3)的布置包含：将多个一件式的、环形的叠片(20)与所述轴(1)同轴地布置，其中每个叠片(20)具有所述叠片组区段(3)的每个叠片组区段的各一个单叠片，其中

-每个叠片(20)具有分散在圆周上的磁留空部，通过所述磁留空部在所述叠片组区段(3)之间形成磁体套(9)，将所述永磁体(16)插入到所述磁体套中，其中

-每个叠片(20)在该叠片的外圆周处在所述浇铸之前通过第一接片(21)封闭，并且在所述浇铸之后去除该接片(21)，

其特征在于，

每个磁留空部在指向相应的环形的所述叠片(20)的中央的一侧处通过第二接片(22)封闭，使得在所述浇铸时所述非磁材料不流入到所述磁体套(9)中，并且所述第二接片(22)在所述浇铸之后移除。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述固定轮廓(7，23)在每个叠片组区段(3)的朝向所述轴(1)定向的根部(6)中利用底切来实现，所述底切反作用于在所述单区段转子旋转时作用到相应的所述叠片组区段(3)上的离心力。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在每个叠片组区段(3)中通过在所述叠片组区段的所述单叠片中的相对应的留空部形成空腔(13，14)，所述空腔在所述浇铸的步骤之前在所述叠片组区段的两个端侧处封闭，或者所述空腔以所述非磁材料浇铸。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，轴向依次地将多个叠片组区段(3)分别通过预设的间距布置在所述模具中，并且通过所述间距得到的所述中间空间在浇铸时一同被浇铸。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，轴向依次地将多个叠片组区段(3)分别通过预设的间距布置在所述模具中，并且通过所述间距得到的所述中间空间在浇铸时一同被浇铸。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中使用塑料或铝用于浇铸。

7.根据权利要求5所述的方法，其中使用塑料或铝用于浇铸。

8.根据权利要求7所述的方法，其中使用纤维强化塑料用于浇铸。