CN110383650A - 用于将永磁体固定在电机的转子的磁体凹口中的方法、转子及电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将永磁体(17)固定在电机(10)的转子(12)的磁体凹口(18)中的方法，其中，该永磁体(17)安排在该磁体凹口(18)中。本发明设想，具有可弹性变形设计的橡胶元件(22)安排在该磁体凹口(18)中，该橡胶元件(22)借助于张力(40)弹性地伸长，并且该橡胶元件(22)的直径(34)由此减小，该永磁体(17)紧邻该伸长的橡胶元件(22)安排，并且该橡胶元件(22)放松，结果是，该橡胶元件(22)的直径(34)再次增加并且因此将压力施加在该永磁体(17)上。

Description

用于将永磁体固定在电机的转子的磁体凹口中的方法、转子 及电机

本发明涉及一种用于将永磁体固定在电机的转子的磁体凹口中的方法。本发明还包括具有磁体凹口的转子、以及电机，转子安排在该电机的定子中。

用于具有永磁体的永久励磁的同步电机或磁阻电机的转子可以具有“内部”磁体凹口。这些磁体凹口是在转子的叠片铁芯中轴向地延伸的凹处或贯通开口，在这些凹处或贯通开口中的每一者中可以安排至少一个永磁体。然后，每个永磁体的磁场穿过叠片铁芯的软磁材料到达转子的外表面或外圆周。因此，在外表面处产生磁极。

永磁体必须固定在内部磁体凹口中，以便当经受在旋转期间作用的振动和离心力时使这些永磁体在磁体凹口中保持在位。

本发明基于的目的是将永磁体固定在电机的转子的内部磁体凹口中。

该目的通过独立权利要求的主题来实现。通过从属权利要求、以下说明和附图描述了本发明的有利改进。

本发明使得可以获得一种用于将永磁体固定在电机的转子的磁体凹口中的方法。下文结合单个永磁体、但是也可以用于多个永磁体来描述本方法。

借助于本方法，永磁体被安排在磁体凹口中并且固定在该磁体凹口。为此目的，在磁体凹口中安排了具有可弹性变形设计的橡胶元件。该橡胶元件可以安排在磁体凹口中、在永磁体之前或者如果永磁体已经在磁体凹口中则在永磁体之后(如以下描述的实施例中所展示的)。结合本发明，橡胶元件是指可弹性变形体、尤其是圆形或矩形体(例如圆形或矩形轮廓的部分)，为此目的，该可弹性变形体可以由EPDM70或EPDM75(EPDM-乙烯丙烯二烯烃橡胶)或HNBR70或HNBR75(HNBR-水合的丙烯腈丁二烯橡胶)形成。橡胶元件借助于张力弹性地张紧或伸长。由此减小了橡胶元件的直径。因此，橡胶元件被拉伸，结果是，虽然其变得更长，但其直径减小。永磁体被安排在磁体凹口中、紧邻伸长的橡胶元件。在此，“紧邻”是指相对于磁体凹口的截面的相对位置。因此，例如，橡胶元件和永磁体在转子的轴向方向上(沿转子轴线)没有被串联安排、但是在径向方向或在圆周方向上被串联安排，并且因此关于它们的截面紧邻彼此。当橡胶元件和永磁体均在磁体凹口中时，伸长的橡胶元件放松，即张力减小或移除。其结果是，橡胶元件的直径再次增加。因为该橡胶元件与永磁体一起、并且紧邻永磁体安排在磁体凹口中，由此橡胶元件将压力施加在永磁体上。

因此，例如，橡胶元件在放松状态被引入磁体凹口中，并且然后处于张力之下或者被拉开。然后，可以将永磁体安排成紧邻该橡胶元件，然后以便借助于放松和因此该橡胶元件的直径增大而产生的压力将永磁体牢固地按压到磁体凹口中。

本发明产生的优点在于：永磁体可以通过技术上简单的手段而固定在磁体凹口中。例如，不必用合成树脂填充磁体凹口以将永磁体嵌入到磁体凹口中。

本发明还包括额外可选的技术特征，这些额外可选的技术特征提供额外的优势。

为了使橡胶元件在磁体凹口中伸长或伸展，优选地借助于张力使橡胶元件沿转子的轴向方向(即平行于旋转轴线)伸长。橡胶元件因此沿轴向方向在转子中伸长或伸展。在此，优点是，张力可以从转子的端部、并且因此从转子的外部施加。这于是可以使用简单的工具、例如使用夹持器来完成。

用于固定永磁体的压力例如是通过借助于张力将橡胶元件的直径减小到小于橡胶元件在放松状态(在没有张力时)所具有的直径的一半来实现的。

优选地，注意确保橡胶元件在转子的端部处不凸出(即突出)。为此目的，提供的是，橡胶元件在各自情况下在伸长的状态下在转子的至少一个端部处(其中，橡胶元件不应该突出)被切割或切断。橡胶元件的切割位置(即通过切割而形成的橡胶元件的切割端部)然后被卡扣回到磁体凹口中，即通过橡胶元件放松而将其拉回到转子中。因此，橡胶元件在磁体凹口中伸长并且被安排成紧邻永磁体并且然后在伸长状态时被切断。这样确保，橡胶元件的切割端部自动地拉回到磁体凹口中并且因此不会在端部处突出。

为了使得橡胶元件能够首先引入到磁体凹口中并且然后使得永磁体能够随后插入，可以设想，在磁体凹口的壁中提供凹部、也就是说例如凹槽或通道，并且在该凹部中安排未伸长的、放松的橡胶元件。因此，磁体凹口具有沿磁体凹口从转子的一个端部到另一个端部轴向地延伸的凹部，即该凹部是连续的。橡胶元件可以以未伸长的、放松的状态插入到磁体凹口中，然后伸长并且然后以伸长的状态安排在凹部中，该橡胶元件如此装配到该凹部中使得永磁体可以然后推入到磁体凹口中。因此，可以由此将橡胶元件安排在在任何情况下不会被永磁体占据的区域中。换言之，当将伸长的橡胶元件引入到磁体凹口中时，该伸长的橡胶元件不会阻挡永磁体可能占据的任何区域。橡胶元件因此从永磁体的插入路径中被移除。

在此背景下，一个实施例设想了，永磁体在其经受放松的橡胶元件所产生的压力的区域中是平滑的或水平的，即不具有用于橡胶元件的特定凹部。

然而，作为替代方案，可以设想，在永磁体中类似地提供凹部。通过在永磁体中提供凹部，橡胶元件在其放松时扩张到凹部中。永磁体中的凹部提供了以下额外的优势。在将放松的橡胶元件插入到磁体凹口中之后，橡胶元件然后张紧。在此过程中，橡胶元件必须变得足够细使得之后仍然可以将永磁体推入到磁体凹口中。因此，在以上描述的实施例中，磁体凹口的壁中的凹部必须足够深以确保伸长的橡胶元件的截面完全适合。然而，相反，可以在磁体凹口的壁中提供较浅深度的凹部，结果是橡胶元件甚至在伸长的状态中也突出到磁体凹口中。为此目的，磁体具有对应的凹部。在伸长的或张紧的状态，橡胶元件可以因此类似地突出到凹部中，而永磁体可以被推入到磁体凹口中并且凭借其中的凹部，在此避免了被伸长的橡胶元件所捕获或楔入。因为永磁体具有凹部，磁体凹口的壁中的对应凹部的深度可以因此具有相应较浅的深度，并且因此磁体凹口的壁中的凹部比更深的凹部更轻程度地损害转子的叠片铁芯的磁阻。磁体凹口的壁中的对应凹部的宽度或截面积因此比橡胶元件的直径或截面积小。橡胶元件的凸出部分于是凸出到永磁体中的凹部中。

然而，代替在磁体凹口的侧壁中的任何类型的凹部，非常特别的优选是，将橡胶元件安排在磁体凹口的一个端部或边缘(当以截面观察时)，即通过使磁体凹口相对应地宽并且因此不是更深而提供橡胶元件的“凹部”。磁体凹口因此不需要径向或侧向凹部，这将使得磁体凹口在径向方向加大或变宽。相反，在截面中，磁体凹口优选地具有弯曲的轮廓或弯曲的形状，在其端部处橡胶元件可以安排在剩余的自由空间中而这不会影响转子的磁阻。

一个实施例特别适用于转子的大规模生产。在这种情况下，基于橡胶股缆、通过切断而提供橡胶元件。换言之，可以、例如在卷筒上按米获得橡胶股缆。这种类型的橡胶股缆可以通过挤出的方法产生。橡胶元件则是这个橡胶股缆的一块或一部分。然后通过具有恒定的截面来对其进行区分。

作为替代方案，橡胶元件可以被配置为模制件，即沿纵向延伸方向具有可变构型的截面。在此，橡胶元件具有穿入端，该穿入端具有成圆锥形地逐渐变细的设计。换言之，橡胶元件在穿入端处逐渐缩小成点。当永磁体已经安排在磁体凹口中时，这使得可以随后例如通过借助于穿入端(即带有尖端)首先将橡胶元件穿入磁体凹口中来引入橡胶元件，并且然后使其经受张力。在这种情况下，永磁体因此首先引入到磁体凹口中，然后橡胶元件引入到磁体凹口中。穿入端上的张力使橡胶元件伸展或伸长，该橡胶元件因此滑动到磁体凹口中或在轴向方向上沿该磁体凹口滑动，并且因此紧邻永磁体安排在磁体凹口中。另一个优点是模制件可以比磁体凹口的深度更厚。

原则上，可以提供不同方法来将橡胶元件安排在磁体凹口中。可想到的是，在安排永磁体之前将橡胶元件引入到磁体凹口中。为此目的，橡胶元件可以优选地引入到磁体凹口中的对应凹部中。类似地可以想到，将橡胶元件推到和/或拉到磁体凹口中。本发明的一个有利的改进包括：将橡胶元件射入磁体凹口中。据此，提供射出装置，该射出装置将橡胶元件射入到磁体凹口和/或磁体凹口中的凹部中。以此方式，可以使橡胶元件安排在磁体凹口中的过程加速。原则上，设想的是，在永磁体安排在所述凹口中之前，将橡胶元件射入磁体凹口中。然而，可想到的是，首先将永磁体引入到磁体凹口中并且之后将橡胶元件射入磁体凹口中或磁体凹口的凹部中、和/或永磁体的凹部中。

通过根据本发明的方法，提供了一种用于电机的转子。转子则具有内部磁体凹口，在这些内部磁体凹口中的每个内部磁体凹口中安排了永磁体，其中，永磁体固持或固定在磁体凹口中。在这种情况下，本发明设想，由与永磁体一起安排在磁体凹口中、并且弹性地变形的橡胶元件提供压力，以便固定该永磁体。橡胶元件因此被捕获在永磁体与磁体凹口的壁之间。该橡胶元件被挤压在那里。橡胶元件尤其是圆柱形(在未挤压状态)股缆或本体，并且其纵向轴线被安排成平行于转子的轴向方向。

本发明还包括对根据本发明的转子的改进，这些改进具有已经结合根据本发明的方法的改进而描述的特征。出于此原因，在此不再描述根据本发明的转子的相应改进。

本发明还包括一种电机，该电机具有定子，转子被可旋转地安装在定子中。该转子是根据本发明的转子的一个实施例。根据本发明的电机尤其是具有永磁体的永久励磁的同步电机或磁阻电机。

该电机可以例如被提供用于机动车辆。

下文描述了本发明的示例性实施例。为此目的，在附图中：

图1示出了根据本发明的电机的实施例的示意性展示；

图2示出了由橡胶股缆形成的橡胶元件的示意性展示；

图3示出了形成为模制件的橡胶元件的示意性展示；

图4示出了用于生产图1的电机的转子的方法步骤的示意性展示；

图5示出了可以提供在图1的电机中的转子的截面的示意性展示；

图6示出了可以提供在图1的电机中的另一个转子的截面的示意性展示；

图7示出了具有用于根据图2或图3的橡胶元件的凹部的永磁体的示意性展示；

图8示出了可以提供在图1的电机中的另一个转子的截面的示意性展示；并且

图9示出了在引入橡胶元件期间图8的转子的纵向截面的示意性展示。

下文中说明的示例性实施例是本发明的优选实施例。在示例性实施例中，实施例的所描述的部件各自构成本发明的单独特征，这些单独特征应当彼此独立地考虑并且在各自情况下也彼此独立地发展本发明，并且因此也应当单独地或以不同于所示组合的组合被认为是本发明的组成部分。此外，所描述的实施例还可以由本发明的来自已经描述的特征中的另外特征进行补充。

在附图中，功能相同的元件各自提供有相同参考标记。

图1示出了电机10，该电机可以是具有永磁体的永久励磁的同步电机或磁阻电机。可以的是，提供立方形永磁体或拱形永磁体。展示了电机10的定子11和转子12。转子12可以以围绕旋转轴线13可旋转的方式安装在定子11中。对于转子12的旋转运动14，通过逆变器(未展示)可以切换定子11的电线圈中的电流，从而在转子的侧向表面或外表面16与定子11之间的气隙15中产生旋转磁场。转子12可以具有永磁体17，这些永磁体在外表面16上形成磁极(北极和南极)，这些磁极与旋转场相互作用，从而引起旋转14。

永磁体17可以安排在转子12上的“内部”磁体凹口18中。图1中展示了仅用于一个磁极的布置，该布置包括磁体凹口18以及安排在该磁体凹口中的永磁体17。小点19指示可以多次设置或安排该布置以提供另外的极，具体地讲，是沿转子12的外圆周的圆周方向20的4个极、6个极或8个极或12个极。

内部磁体凹口18形成凹处或贯通开口，该凹处或贯通开口从转子的第一端部21与旋转轴线13平行或相对于旋转轴线13偏移地穿过相反的另一端部(在图1中被定子12遮蔽)。磁体凹口可以相对于转子的外表面16封闭。

永磁体17必须被固定或紧固在它们相应的磁体凹口18中，以便在旋转14期间不会滑动。

图2和图3各自示出了橡胶元件22，在各自情况下，该橡胶元件可以与永磁体17一起安排在磁体凹口18中，以便固定所述磁体。在图2和图3中，橡胶元件22被示出处于放松状态。在磁体凹口18中，该橡胶元件弹性地变形并且因此在磁体17上施加压力，借助于该压力，磁体17被按压成或推动抵靠磁体凹口18的至少一个壁。

图2示出了橡胶元件22的实施例，该橡胶元件可以由橡胶股缆23通过切断24形成。其结果是，橡胶元件22具有沿纵向延伸方向25的挤出轮廓、即不变的轮廓。

图3示出了橡胶元件22，该橡胶元件具有成圆锥形地逐渐变细设计的穿入端26。在穿入端26处，橡胶元件22沿纵向延伸方向25逐渐减小成点。

橡胶元件22可以例如基于EPDM70或75或HNBR70或75形成或产生。

图4展示了转子12的截面27，该截面可以与端部21相对应或者更笼统地说例如可以垂直于旋转轴线13形成。磁体凹口18是内部的，即其相对于外表面16是封闭的。因此，磁体凹口18仅在转子12的端部21处打开。磁体凹口18的一个壁28可以具有凹部29，橡胶元件22可以安排在该凹部中使得永磁体17可以然后不受阻碍地被引入或推入磁体凹口18中。为此目的，图4示出了三个生产步骤30、31、32。在生产步骤30中，橡胶元件22可以沿轴向方向、与旋转轴线13平行地从端部21推入磁体凹口18中。在这种无伸长的、放松的状态中，橡胶元件22的直径33优选地至少与永磁体17的厚度一样大。橡胶元件22沿转子12的径向方向35的尺寸也优选地比磁体凹口18在凹部29外部的区域中的对应尺寸大。

橡胶元件22与其平行于旋转轴线13的纵向延伸方向25对齐，即被引导或安排成在轴向方向上、从一个端部21到另一个端部。

在步骤31中，橡胶元件22经受张力或拉力，所述力沿着纵向延伸方向25起作用并且因此沿着旋转轴线13在磁体凹口18内起作用。由此，橡胶元件22朝向端部21伸长，并且其直径变窄或减小到伸长直径34。具体地讲，伸长直径34如此小使得伸长的橡胶元件22装配在截面27中的凹部29中。在步骤32中，永磁体17然后可以在橡胶元件22伸长时从一个端部21轴向地推入磁体凹口18中。伸长的橡胶元件22被安排在凹部29中并且因此在永磁体17滑入磁体凹口18中所需的凹口区域外部。在步骤32中，可以移除张力，这可能例如通过在端部21处切断橡胶元件22得以实现。其结果是，橡胶元件22在其放松时再次扩张。由于该橡胶元件在朝向磁体凹口18开放的凹部29中，所以该橡胶元件朝向永磁体17扩张并且借助于压力按压该永磁体抵靠磁体凹口18的相对的壁28'。因此，永磁体17被捕获在磁体凹口18中。

图4示出了凹部29，该凹部可以被配置为矩形截面的轴向延伸的凹槽。还可以的是，该凹部29具有圆形构型。通过举例的方式，凹部29可以通过从叠片铁芯(转子12可以由该叠片铁芯形成)的叠片结构相应地冲压出而提供。

图5展示了实施例，在该实施例中提供了圆形截面的凹部29而不是矩形截面的凹部29。还可以的是，该凹部29具有矩形构型。由此可以减小凹部29的深度36，由此还减小对转子12的磁阻的影响。

图6展示了实施例，在该实施例中，由于深度36可以进一步减小而更进一步减小了对磁阻的影响，这是因为除了在磁体凹口18的壁中的凹部29中提供凹部37之外还在永磁体中提供了凹部。

图7展示了可以在截面27中提供的作为永磁体17中的凹部或切口37的可能的形状。凹部37优选地在永磁体17的整个轴向长度上延伸。

可以借助于步骤30、31、32提供的以上实施例使得能够首先引入橡胶元件22、然后引入永磁体17。在这种情况下，橡胶元件可以由股缆23形成，如图2所展示的。

图8和图9展示了实施例，在该实施例中，永磁体17被首先推入磁体凹口18中，并且可以然后引入橡胶元件22。还可以的是，永磁体17和橡胶元件22同时推入。还可以的是，如以上所描述的，首先推入橡胶元件22，然后推入永磁体17。图8示出了截面27并且图9示出了纵向截面。

在此，图8展示了在磁体凹口18中可以如何提供用于橡胶元件22的空间或自由空间38，而无需提供在径向方向35上横向地延伸至磁体凹口18的侧壁的侧向凹部29。替代地，在各自情况下，橡胶元件22安排在磁体凹口18的至少一个端部处(当以截面观察时)。为此目的，磁体凹口18在橡胶元件22装配到其中的自由空间38的区域中具有一定形状。

图9展示了如何借助于如图3中所展示的橡胶元件22、通过在一个端部21处将穿入端26引入到自由空间38中，然后由另一个端部21处的穿入端26产生可能的夹持点39，在该夹持点处例如可以应用夹紧夹持器以使橡胶元件22经受轴向张力40、并且由此将橡胶元件22的剩余的部分拉到自由空间38中、并且在此过程期间，如此伸长或伸展橡胶元件22使得直径34减小或变窄或变细至在自由空间38中可获得的空间。

在磁阻马达的情况下，图8和图9中示出的磁体凹口18因此不需要凹部，这将使得磁体凹口18在径向方向35加大或变宽。在截面27中，磁体凹口18具有弯曲轮廓或弯曲形状，在该磁体凹口的端部处，橡胶元件22可以安排在或推入到剩余的自由空间38中，而这不会额外地影响转子12的磁阻。

通常可以在一个端部21处，借助于喷嘴(即枪口形工具)将橡胶元件引入磁体凹口中。从相反的端部突出的橡胶元件的端部然后可以借助于夹持器而被夹住和被拉动，其结果是，其直径减小到伸长直径34。然后在两侧(也就是说在每个端部21处)切断处于伸长或变细状态的橡胶元件，其结果是，磁体凹口中剩余的橡胶元件的剩余物收缩或放松并且在该过程中其直径扩张或再次增加。

总的来说，实例示出了借助于本发明可以如何借助于橡胶股缆紧固电机的转子磁体。

附图标记清单

10 电机

11 定子

12 转子

13 转动轴线

14 旋转运动

15 气隙

16 外表面

17 永磁体

18 磁体凹口

19 小点

20 圆周方向

21 端部

22 橡胶元件

23 股缆

24 切割

25 纵向延伸方向

26 穿入端

27 截面

28 磁体凹口的壁

29 凹部

30 方法步骤

31 方法步骤

32 方法步骤

33 直径

34 在伸长状态下的直径

35 径向方向

36 深度

37 永磁体中的凹部

38 自由空间

39 可能的夹持点

40 张力

Claims (12)

1.一种用于将永磁体(17)固定在电机(10)的转子(12)的磁体凹口(18)中的方法，其中，该永磁体(17)安排在该磁体凹口(18)中，

其特征在于，

-具有可弹性变形设计的橡胶元件(22)安排在该磁体凹口(18)中，

-该橡胶元件(22)借助于张力(40)弹性地伸长，并且该橡胶元件(22)的直径(34)由此减小，

-该永磁体(17)紧邻该伸长的橡胶元件(22)安排，

-该橡胶元件(22)放松，并且结果是该橡胶元件(22)的直径(34)再次增加并且因此将压力施加在该永磁体(17)上。

2.如权利要求1所述的方法，其中，该橡胶元件(22)借助于该张力(40)沿该转子(12)的轴向方向(13)伸长。

3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该直径(34)借助于该张力(40)减小到小于在该放松状态时的直径(33)的一半。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该橡胶元件(22)在各自情况下在伸长的状态下在该转子(12)的至少一个端部(21)处被切割，并且该橡胶元件(22)通过切割形成的切割端部通过该放松过程而被拉回到该转子(12)中。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，凹部(29)提供在该磁体凹口(18)的壁(28)中，并且该橡胶元件(22)安排在该凹部(29)中。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在该永磁体(17)中提供凹部(37)，该橡胶元件(22)在其放松时扩张到该凹部中。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该橡胶元件(22)是基于橡胶股缆(23)、通过切断(24)提供的。

8.如前述权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，该橡胶元件(22)被提供为模制件，该模制件具有成圆锥形地逐渐变细设计的穿入端(26)。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该橡胶元件(22)由EPDM70或EPDM75或HNBR70或HNBR75提供。

10.一种用于电机(10)的转子(12)，其中，该转子(12)具有内部磁体凹口(18)，在这些内部磁体凹口中的每一者中安排至少一个永磁体(17)，其中，该永磁体(18)固定在该磁体凹口(17)中，其特征在于，由橡胶元件(22)提供压力，该橡胶元件与该永磁体(17)一起安排在该磁体凹口(18)中并且弹性地变形以固定该永磁体(17)。

11.一种电机(10)，具有定子(11)和转子(12)，该转子可旋转地安装在该定子(11)中，其特征在于，该转子(12)是根据权利要求10设计的。

12.如权利要求11所述的电机(10)，其中，该电机(10)是具有永磁体的永久励磁的同步电机或磁阻电机。