CN116961274A - 永久励磁牵引电动机转子及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种永久励磁牵引电动机转子(10)，其包含具有多个齿(24)的内部星形中心叠片组(20)，在所述齿之间分别形成了一个沿轴向方向延伸的磁极槽(26)，并且包含多个磁极叠片组(30)，其中，在每个所述磁极槽(26)中都分别布置着一个单独的磁极叠片组(30)，其中，在一个处于所述磁极槽(26)的槽壁(46)与相应磁极叠片组(30)对应壁(46‘)之间的中间容纳腔(33)中固定着至少一个埋入式永久磁铁(401/402)，其中，各个所述磁极叠片组(30)外侧分别具有一个沿轴向方向延伸的磁铁槽(34)，其中配合着外部永久磁铁(50)，并且其中，所述磁铁槽(34)经过相应地底切处理，以使包含所述外部永久磁铁(50)在内的槽内件以不会丢失的方式径向配合在所述经过底切处理的磁铁槽(34)中。

Description

永久励磁牵引电动机转子及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于电动机动车牵引电动机的永久励磁牵引电动机转子和一种制造牵引电动机转子的方法。
背景技术
通过DE 10 2019 127 583 A1已知一种此类的永久励磁牵引电动机转子。牵引电动机转子由一个内部星形中心叠片组构成，该中心叠片组具有多个沿轴向方向延伸的齿，其中，在两个相邻齿之间分别有一个同样沿轴向方向延伸的磁极槽。在各个磁极槽中分别配合着一个单独的磁极叠片组。在一方面磁极槽的槽壁与相应磁极叠片组的对应壁之间构成了一个中间容纳腔，其中分别嵌入或夹紧着一个埋入式永久磁铁。各个磁极叠片组在径向外侧分别具有一个沿轴向方向延伸并径向朝外开口的磁铁槽，其中配合着外部永久磁铁。整个组件被圆柱形的箍圈固定在一起。
在牵引电动机转子高速旋转时会产生高离心力，其中，外部永久磁铁会被圆柱形箍圈径向保持住。
牵引电动机转子的制造另外还包括将热的液体填充物注入到成型模中，所述填充物在硬化之后会固定中心叠片组、磁极叠片组、埋入式永久磁铁和外部永久磁铁相互之间的空间位置。在注塑过程中，牵引电动机转子不同零件相互之间的固定非常费时。一方面是永久磁铁，另一方面叠片组，有时强烈的温度膨胀系数不允许在注塑过程中出现高工艺温度。
发明内容
在此背景下，本发明的任务是提供一种抗转速的牵引电动机转子和一种简单的制造方法。
根据本发明，通过一种具备权利要求1所述特征的永久励磁牵引电动机转子和一种具备权利要求8所述特征的制造方法解决上述任务。
永久励磁牵引电动机转子具有一个内部星形中心叠片组，中心叠片组具有多个齿，优选4-50个齿。齿沿轴向方向延伸。在两个相邻齿之间各形成了一个沿轴向方向延伸的磁极槽，作为优选，将该磁极槽设计成朝外扩口的形式，并且作为特别优选，将横截面设计成V形。中心叠片组由多个相同的、被打包在一起的铁磁叠片构成。在每个磁极槽中都分别配合着一个磁极叠片组，其优选不与中心叠片组直接接触。各个磁极叠片组由多个相同的、被打包在一起的铁磁叠片构成。
在磁极槽的槽壁与相应磁极叠片组的对应壁之间构成了一个中间容纳腔，其中固定着至少一个埋入式永久磁铁。作为特别优选，中间容纳腔的横截面为V形，并且在V形中间容纳腔的每个侧边上都分别布置着一个埋入式永久磁铁。
各个磁极叠片组在外侧分别具有一个沿轴向方向延伸并径向朝外开口的磁铁槽，其中分别配合着一个外部永久磁铁。
根据本发明规定：磁铁槽的横截面会进行相应地底切处理，以使包含外部永久磁铁在内的槽内件以不会丢失的方式径向配合在相应的经过底切处理的磁铁槽中。即使在永久磁铁相对大和相对重时，以及在高转速和由此产生的高离心力时，也可以通过这种方式确保，外部永久磁铁不会从相关的磁铁槽中径向移出。
作为优选，规定：外部永久磁铁被设计成与经过底切处理的磁铁槽互补的形式，以使其以不会丢失的方式配合在磁铁槽中。
作为优选，另外规定：各个磁铁槽的槽内件由相关的外部永久磁铁和组装填充物构成，尤其是由一种合适的组装填充塑料构成。组装填充物将磁铁槽中的外部永久磁铁以不会丢失的方式保持在规定的空间位置处。
作为优选，经过底切处理的磁铁槽的横截面被分别设计为梯形。作为特别优选，外部永久磁铁的横截面同样被分别设计为梯形。但外部永久磁铁的径向外壁可以以凸圆柱形的方式拱起。外部永久磁铁与磁铁槽一起构成一个燕尾形的组件。
作为优选，在每个中间容纳腔中，中间腔填充物一方面填补了在各个埋入式永久磁铁之间的空隙，并且另一方面填补了在槽壁与对应壁之间的空隙。中间腔填充物被多个沿轴向方向延伸的、无填充物的纵向槽多次中断。纵向槽允许中间腔填充物具备一定的柔软性，以免运行时在牵引电动机转子内部产生高机械应力。
作为优选，由中性叠片组、磁极叠片组和外部永久磁铁所构成的外部圆周面被一个圆柱形箍圈包围着，该箍圈在切向圆周方向上特别抗拉，即使在高转子转速和相应的高离心力下，也能以此方式将牵引电动机转子保持在一起。由此可以将电动机转子与电动机定子之间的圆柱形空隙保持尽可能小。
根据本发明的独立的方法权利要求，在一种用于制造永久励磁牵引电动机转子的方法中规定了以下工艺步骤：
首先将中心叠片组和磁极叠片组装到一个空心圆柱形的成型模中，该成型模在内侧具有用于各个磁极叠片组的槽形固定座，将成型模横截面设计成与经过底切处理的磁铁槽互补的形式。也就是说，槽形固定座啮合在磁铁槽中并以此方式将磁极叠片组精确保持在所需的空间位置。另外，还会在中间容纳腔中装入预留固定座，以便为需在后期装入的埋入式永久磁铁预留空腔。
随后向成型模中注入一种合适的填充物。填充物是一种合适的塑料。例如可以通过传递模塑、通过注塑或优选通过真空浇铸的方式来注入填充物。典型的工艺温度处于30℃到180℃的范围内。因为永久磁铁与叠片组的温度膨胀系数相差甚远，所以原则上在填充物硬化之后方可装入永久磁铁。
在填充物冷却并硬化之后，首先沿轴向方向脱模，也就是说，将空心圆柱形成型模以及槽形固定座和所有预留固定座从毛坯转子中轴向拔出。然后沿轴向方向将埋入式永久磁铁和外部永久磁铁装入到由硬化后组装填充物所构成的空腔中。
作为优选，预留固定座具有多个沿轴向方向定向的纵向接片，并通过这些纵向接片分别靠在槽壁和中间容纳腔的对应壁上。以此方式在空间上精确定义和设置用于容纳埋入式永久磁铁的空腔。
作为优选，规定：预留固定座由一种温度膨胀系数至少比叠片组膨胀系数大30％的塑料构成。以此方式确保，预留固定座在填充物冷却之后以特定的间隙配合在相应的空腔中，并因此可简单轴向脱模。
作为备选或补充方案，槽形固定座和/或预留固定座可以主动冷却，例如液冷。通过冷却槽形固定座和预留固定座来改善可脱模性以及简化脱模过程。
附图说明
下文将根据附图详细解释本发明所述永久励磁牵引电动机转子以及本发明所述方法中心工艺步骤的实施例。附图示出：
图1示出了本发明所述永久励磁牵引电动机转子的透视示意图，
图2示出了图1所示牵引电动机转子的剖面图，以及
图3示出了注入填充物之后成型模中的毛坯牵引电动机转子。
具体实施方式
图1和图2示出了一个用于机动车牵引电动机的、制造完成的永久励磁牵引电动机转子10。牵引电动机转子10配合着可围绕轴A旋转的转子轴80上，并且主要包含一个当前带有六个齿24的内部星形中心叠片组20、六个单独的磁极叠片组30、总计18个永久磁铁401/402/50以及一个由纤维增强塑料体71构成的圆柱形箍圈70。
中心叠片组20由多个被打包在一起的铁磁叠片22组成。六个磁极叠片组30也是分别由多个被打包在一起的铁磁叠片32组成的。在中心叠片组20的两个相邻齿24之间，分别形成了一个沿轴向方向延伸的、横截面为V形的磁极槽26，其中分别布置了一个横截面近似为楔形的磁极叠片组30。
在磁极槽26的两个平面槽壁46与相关磁极叠片组30的对应壁46‘之间形成了一个横截面近似为V形的中间容纳腔33。在V形中间容纳腔33的两个侧边上分别布置了一个埋入式永久磁铁401/402。永久磁铁401/402具有一个延长的长方体形状，并且是由一个永磁体41构成的。
每个磁极叠片组30在径向外侧都具有一个沿轴向方向延伸的磁铁槽34，该磁铁槽是朝外开口的，并且其中分别以不会丢失的方式配合着一个外部永久磁铁50。磁铁槽34的横截面被底切处理成梯形。为此，外部永久磁铁50被设计成接近互补并且横截面为梯形的形式，并且是由一个永磁体51构成的。
永久磁铁401/402/50并非直接靠在中心叠片组20或磁极叠片组30上，而是以与其略微间隔一定距离的方式布置。在一方面由永久磁铁401/402/50与另一方面由中心叠片组20和磁极叠片组30构成的壁之间，所有间隙和中间腔都分别由一个连接成一体的塑料组装体60填充，该塑料组装体另外还构成了圆柱形外壳64，其上面配合着圆柱形箍圈70。外壳64改善了外径表面质量，使得箍圈70不会被中心叠片组20和磁极叠片组30外圆周上的尖锐边缘所穿透。
塑料组装体60填充在磁铁槽34中作为组装填充物63，尤其是填充在组装槽壁35/361/362与外部永久磁铁50对应外壁521/522之间的中间腔中。另外，塑料组装体60还在磁极槽26的槽壁46与一方面磁极叠片组30的对应壁46‘之间以及与另一方面埋入式永久磁铁401/402的磁体壁47之间以中间填充物61/62填充着中间容纳腔。在一方面埋入式永久磁铁401/402与另一方面槽壁46和对应壁46‘之间，各个中间腔填充物61/62分别被两个沿轴向方向延伸的、无填充物的纵向槽44中断两次。
图3示出了一个用于制造永久励磁牵引电动机转子10的制造方法的中心组装步骤。中心叠片组20与六个磁极叠片组30在空间上被一个空心圆柱形的成型模105相互定位和保持住。成型模105在其内圆周上具有六个梯形的、经过底切处理的槽形固定座110，它们分别啮合在磁极叠片组30的磁铁槽34中，并以此方式将磁极叠片组保持在规定的位置。另外，在中间容纳腔33中分别装入了方形的预留固定座120，其在外侧的大表面侧壁上分别具有两个构成定位肋片的纵向接片144，并通过该纵向接片分别直接靠在槽壁46和中间容纳腔33的对应壁46‘上。以此方式，预留固定座120的主体分别通过一个间隙与槽壁46和对应壁46'保持一定距离。
包含槽形固定座110和预留固定座120在内的成型模105由一种温度膨胀系数比中心叠片组20和磁极叠片组30大50％的材料构成。
塑料组装体60的注塑通过传递模塑、常规注塑或优选通过真空浇铸的方式以合适的塑料来完成，为了液化，所述塑料会被加热至120℃至180℃。冷却时，尤其是预留固定座120和包含槽形固定座110在内的成型模105会比叠片组120/30和塑料更强烈地收缩，因此，在冷却后可以沿轴向方向以简单的方式取出成型模105和预留固定座120。随后将永久磁铁401/402/50轴向插入到以此方式形成的空腔中并在其中例如进行粘结。最后在外侧安装箍圈70。

Claims (11)

1.一种永久励磁牵引电动机转子(10)，包含
一个内部星形中心叠片组(20)，其具有多个齿(24)，在所述齿之间分别形成了一个沿轴向方向延伸的磁极槽(26)，以及
多个单独的磁极叠片组(30)，其中，在每个所述磁极槽(26)中都分别布置着一个磁极叠片组(30)，
其中，在一个处于所述磁极槽(26)的槽壁(46)与相应磁极叠片组(30)的相对置的对应壁(46‘)之间的中间容纳腔(33)中固定着至少一个埋入式永久磁铁(401/402)，并且
其中，各个所述磁极叠片组(30)外侧分别具有一个沿轴向方向延伸的磁铁槽(34)，其中配合着外部永久磁铁(50)，
其特征在于：
所述磁铁槽(34)经过相应地底切处理，以使包含所述外部永久磁铁(50)在内的槽内件以不会丢失的方式径向配合在所述经过底切处理的磁铁槽(34)中。
2.根据权利要求1所述的永久励磁牵引电动机转子(10)，其中，所述外部永久磁铁(50)被设计成与所述经过底切处理的磁铁槽(34)互补的形式，使其以不会丢失的方式配合在所述磁铁槽(34)中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的永久励磁牵引电动机转子(10)，其中，所述槽内件分别由组装填充物(63)和所述外部永久磁铁(50)构成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的永久励磁牵引电动机转子(10)，其中，所述经过底切处理的磁铁槽(34)的横截面被分别设计成梯形。
5.根据权利要求4所述的永久励磁牵引电动机转子(10)，其中，所述外部永久磁铁(50)的横截面分别被设计成梯形。
6.根据前述权利要求中任一项所述的永久励磁牵引电动机转子(10)，其中，在所述中间容纳腔(33)中，中间腔填充物(61/62)分别一方面填充埋入式永久磁铁(401/402)之间的空隙，另一方面填充所述槽壁(46)与所述对应壁(46‘)之间的空隙，其中，所述中间腔填充物(61/62)被多个沿轴向方向延伸的、无填充物的纵向槽(44)多次中断。
7.根据前述权利要求中任一项所述的永久励磁牵引电动机转子(10)，其中，由所述中心叠片组(20)、所述磁极叠片组(30)和所述外部永久磁铁(50)构成的外圆周被圆柱形箍圈(70)包围着。
8.一种用于制造具有前述权利要求中任一项所述特征的永久励磁牵引电动机转子(10)的方法，包含工艺步骤：
将所述中心叠片组(20)和所述磁极叠片组(30)装到空心圆柱形的成型模(105)中，所述成型模在内侧具有用于各个磁极叠片组(30)的槽形固定座(110)，所述槽形固定座的横截面分别被设计成与所述经过底切处理的磁铁槽(34)互补的形式，
将预留固定座(120)装到用于所述埋入式永久磁铁(401/402)的所述中间容纳腔(33)中，
将填充物注入到所述成型模(105)中，
在填充物硬化之后：沿轴向方向(A)脱模，以及
轴向装入永久磁铁(401/402/50)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述预留固定座(120)具有多个纵向接片(144)，并通过这些纵向接片分别靠在所述中间容纳腔(33)的槽壁(46)和对应壁(46‘)上。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述槽形固定座(110)和/或所述预留固定座(120)由一种膨胀系数至少比叠片组(20/30)膨胀系数大30％的塑料构成。
11.根据前述权利要求8-10中任一项所述的方法，其中，所述槽形固定座(110)和/或所述预留固定座(120)在注入液体填充物期间会被主动冷却，直至脱模。
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