CN114556745A - 转子片、制造转子片的方法和电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种转子片，具有第一材料和第二材料，其中，所述第一材料至少部分地是软磁性的，并且所述第二材料具有比所述第一材料更高的机械抗拉强度，其中，所述第一材料和所述第二材料共烧结。在制造转子片的方法中，将第一和第二材料共烧结。电机尤其是电动机和/或发电机并且具有至少一个这样的转子片。
Description
本发明涉及一种转子片、一种制造转子片的方法以及一种电机。
可以借助丝网印刷和/或模板印刷来制造用于电机的磁片。在此，首先将金属粉末加工成印刷浆料，然后借助丝网印刷和/或模板印刷将印刷浆料加工成生坯、即加工成厚层。然后借助热处理、即借助脱脂和烧结将生坯烧结成结构化金属板。
尤其由纯铁形成的磁片能够以这种方式简单地制造。然而，当在较高额定转速下使用和/或在剧烈变化的转速下运行转子片形式的磁片时，纯铁的机械性能是不足够的。尤其纯铁的抗拉强度往往不足以承受所出现的离心力和其他加速力。
然而与备选材料相比，纯铁的软磁性能特别好。
因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种改进的转子片，该转子片尤其能承受高转速和速度的剧烈变化，并且还具有足够好的磁性性能。
本发明的所述技术问题利用具有权利要求1中所述特征的转子片和具有权利要求8中所述特征的用于制造转子片的方法以及具有权利要求13中所述特征的电机来解决。本发明的优选的扩展方案在相关的从属权利要求、以下描述和附图中说明。
根据本发明的转子片至少具有第一材料和第二材料，其中，所述第一材料至少部分地是软磁性的，并且所述第二材料具有比所述第一材料更高的机械抗拉强度，其中，所述第一材料和所述第二材料材料接合地相互连接、尤其被共同地烧结。术语“共同地烧结”适当地理解为共烧结。以这种方式，根据本发明的转子片有利地是一种烧结产品，其不仅具有足够高的机械抗拉强度，以便可靠地承受高的转子转速，并且还具有足够好的软磁性能，以便制造可用于高性能电机的转子片。根据本发明的转子片可以有利地利用范围广泛的用于第一材料的磁活性材料和/或用于第二材料的机械稳定材料构成。此外，针对第一材料和第二材料的成型存在很大的自由度。有利地，根据本发明的转子片也可以以结构上保形的方式设计，即根据本发明，第一软磁材料与常规的转子片相比不需要显著减少。
优选地在根据本发明的转子片中，所述第一材料是纯铁，和/或其中，所述第二材料是钢。钢有利地具有特别高的机械抗拉强度。纯铁有利地是软磁性的。
在根据本发明的转子片中，所述第一材料和所述第二材料在其热膨胀系数方面彼此相差最多10·10-6/K、优选地相差最多5·10-6/K、合适地相差最多2·10-6/K、理想地相差最多1·10-6/K。以这种方式，不仅在烧结本身中而且在运行中都保证了机械接合的稳定性。
在根据本发明的转子片中，所述第一材料和所述第二材料优选地形状接合地相互连接。在该扩展方案中，借助形状接合的连接附加地稳定第一材料和第二材料的连接。
根据本发明的转子片优选地具有圆形的几何形状和/或旋转对称，并且所述第二材料优选地形成径向延伸的支撑条，所述支撑条尤其在径向外侧的端部处沿径向逐渐变细。
附加或备选地，第二材料具有比第一材料更少的质量和/或更小的体积比例。在该扩展方案中，转子片的磁性性能有利地主要由第一材料主导，而第二材料可以被限制在对于机械稳定性而言足够的体积或质量比例上。
在根据本发明的转子片中，所述第一材料优选地具有槽，所述第二材料位于所述槽内。有利地，第一和第二材料平坦地终止于表面。
适宜地在根据本发明的转子片中，所述第二材料布置在所述第一材料的两侧。
在根据本发明的用于制造前述的根据本发明的转子片的方法中，将第一材料和第二材料共烧结。
有利地在根据本发明的方法中，首先将所述第一材料制成生坯件，并且随后将所述第二材料安置在所述第一材料上，并且随后将所述第一材料和所述第二材料共烧结。备选并且同样有利地，首先将所述第二材料制成生坯件，并且随后将所述第一材料安置在所述第二材料上，并且随后将所述第一材料和所述第二材料共烧结。
在根据本发明的方法中在一种适宜的改进方案中，首先将所述第一材料制成生坯件，并且将所述第二材料制成生坯件，然后将所述第一材料和所述第二材料形状接合地相互连接、尤其层压，并且随后将所述第一材料和第二材料共烧结。在该改进方案中，第一和第二材料可以分别预制成生坯件，从而在成型方面具有特别高的自由度。
在根据本发明的方法中，优选地借助流延成型和/或借助丝网印刷和/或模板印刷和/或借助浆料铸造和/或借助冲压和/或水射流切割和/或热压制和/或粘合剂喷射和/或借助增材制造方式来制造一个或多个生坯件。有利地已知所述一个或多个制造方法用于提供生坯件，使得原则上可以尽可能地使用常规的制造方法来实施根据本发明的方法。有利地，可以成本有利地并且能够大批量地实施根据本发明的方法。
在根据本发明的方法中，优选地借助流延成型和/或借助丝网印刷和/或模板印刷和/或借助浆料铸造和/或借助冲压和/或水射流切割和/或热压制和/或粘合剂喷射和/或借助增材制造和/或借助喷涂和/或滚锟涂装，将所述第一材料安置在所述第二材料上或者将所述第二材料安置在所述第一材料上。
根据本发明的电机尤其是电动机和/或发电机并且具有前述的根据本发明的转子片和/或借助前述的根据本发明的方法制造的转子片。
以下参考附图中所示的实施例更详细地阐述本发明。在附图中：
图1示出根据本发明制造的具有第一和第二材料的根据本发明的转子片的俯视示意图，
图2示出根据图1的根据本发明的转子片的剖视示意图，
图3示出根据本发明制造的根据本发明的转子片的另外的实施例的俯视示意图，
图4示出根据本发明制造的根据本发明的转子片的另外的实施例的俯视示意图，和
图5示出根据本发明制造的根据本发明的转子片的另外的实施例的俯视示意图。
在图1中示出的根据本发明的转子片10具有基本上圆环形的横截面轮廓20并且形成具有圆环形基面的数学上垂直的柱体。圆环形基面的外径比柱体的厚度大至少一个数量级。转子片10具有中央贯通部25，该贯通部沿转子片10的圆环柱体结构的柱体轴线的方向穿过转子片。贯通部25设计用于使转子轴贯穿，转子片10可以与转子轴相连。
转子片10包括由软磁性的纯铁构成的第一材料30。第一材料30在其彼此背离的两个圆环形的侧面上分别具有槽40，第二材料50位于所述槽中。在所示的实施例中，第二材料50由钢构成，钢具有比纯铁显著更高的机械抗拉强度。在此，第二材料50与第一材料30平坦且齐平地终止于转子片10的圆形侧面。
根据本发明的转子片10的第二材料50圆环形地围绕贯通部25并且还从贯通部25以八个辐条60星状地径向延伸至圆环形的横截面轮廓20的外圆周。原则上，在未特意示出的其他实施例中也可以分别存在不同数量的辐条。
在图1所示的实施例中，利用第二材料50形成的辐条60以固定的宽度在垂直于径向R的方向和平行于转子片10的圆环形侧面的方向上延伸。在图3所示的转子片310的实施例中，辐条70也可以沿径向逐渐变细。
在图4所示的转子片410的实施例中，除了如图3所示的沿径向R逐渐变细的辐条70之外，还存在多个(在根据图4的示图中是三个)由第二材料形成的同心环80，所述同心环也位于第一材料30的槽40中。
根据本发明制造图1至图4所示的转子片10、310、410，方法是，首先，借助丝网印刷和/或模板印刷将第一材料30制成为生坯件。在此，利用第一材料30这样构造生坯件，使得生坯件具有槽40。然后借助喷涂将第二材料50置入槽40中。然后将第一材料30和第二材料50共同地烧结。
原则上，在未特意示出的其他实施例中，可以借助流延成型和/或借助浆料铸造和/或借助冲压和/或水射流切割和/或热压制和/或粘合剂喷射和/或借助增材制造来将第一材料30制成为生坯件。
在未特意示出的其他实施例中，可以借助滚锟涂装或借助在前面段落中提及的关于第一材料30的制造方法之一来将第二材料50置入第一材料中。
原则上，在未特意示出的其他实施例中，可以将第一材料30和第二材料50分别制成为生坯件。然后将第二材料50置入第一材料30的槽40中并且将第一材料30和第二材料50共同地烧结。
在图5所示的实施例中，除了软磁性的第一材料和具有比第一材料更高的抗拉强度的第二材料之外，附加地存在第三材料120，其中，第三材料120构成转子片510的非磁性的支撑结构。第一材料30和第三材料120构成双组分的磁片520，在该磁片中第二材料50为双组分磁片520提供附加的稳定性。因此在该转子片510中，双组分磁片520接替了上述实施例的第一材料30。
Claims (13)
1.一种转子片(10，310，410，510)，至少具有第一材料(30)和第二材料(50)，其中，所述第一材料(30)至少部分地是软磁性的，并且所述第二材料(50)具有比所述第一材料(30)更高的机械抗拉强度，其中，所述第一材料(30)和所述第二材料(50)材料接合地相连接、尤其被共同地烧结。
2.根据权利要求1所述的转子片(10，310，410，510)，其中，所述第一材料(30)是纯铁，和/或其中，所述第二材料(50)是钢。
3.根据上述权利要求中任一项所述的转子片，其中，所述第一材料(30)和所述第二材料(50)在其热膨胀系数方面彼此相差最多10·10-6/K、优选地相差最多5·10-6/K、合适地相差最多2·10-6/K、理想地相差最多1·10-6/K。
4.根据上述权利要求中任一项所述的转子片，其中，所述第一材料(30)和所述第二材料(50)形状接合地相互连接。
5.根据上述权利要求中任一项所述的转子片(10，310，410，510)，其中，所述转子片(10，310，410，510)具有圆形的几何形状和/或旋转对称，并且所述第二材料形成径向延伸的支撑条(60，70)，所述支撑条尤其在径向外侧的端部处沿径向(R)逐渐变细。
6.根据上述权利要求中任一项所述的转子片(10，310，410，510)，其中，所述第一材料(30)具有槽(40)，所述第二材料位于所述槽内。
7.根据上述权利要求中任一项所述的转子片，其中，所述第二材料(50)布置在所述第一材料(30)的两侧。
8.一种制造根据上述权利要求中任一项所述的转子片的方法，其中，将第一材料(30)和第二材料(50)材料接合地相互连接、尤其是共烧结。
9.根据上述权利要求所述的制造方法，其中，首先将所述第一材料(30)制成生坯件，并且随后将所述第二材料(50)安置在所述第一材料(30)上，并且随后将所述第一材料(30)和所述第二材料(50)共烧结，或者，首先将所述第二材料(50)制成生坯件，并且随后将所述第一材料(30)安置在所述第二材料(50)上，并且随后将所述第一材料(30)和所述第二材料(50)共烧结。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，首先将所述第一材料(30)制成生坯件，并且将所述第二材料(50)制成生坯件，然后将所述第一材料(30)和所述第二材料(50)形状接合地相互连接、尤其层压，并且随后将所述第一材料和第二材料共烧结。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助流延成型和/或借助丝网印刷和/或模板印刷和/或借助浆料铸造和/或借助冲压和/或水射流切割和/或热压制和/或粘合剂喷射和/或借助增材制造方式来制造一个或多个生坯件。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助流延成型和/或借助丝网印刷和/或模板印刷和/或借助浆料铸造和/或借助冲压和/或水射流切割和/或热压制和/或粘合剂喷射和/或借助增材制造和/或借助喷涂和/或滚锟涂装，将所述第一材料(30)安置在所述第二材料(50)上或者将所述第二材料(50)安置在所述第一材料(30)上。
13.一种电机、尤其电动机和/或发电机，具有根据上述权利要求中任一项所述的转子片(10，310，410，510)。
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