具有机械稳定的磁阻转子的制作方法

本发明涉及一种用于磁阻转子的转子，一种具有这种转子的磁阻马达和一种机动车。转子具有多个彼此电绝缘的单个叠片，单个叠片堆叠成叠片组。

背景技术：

用于磁阻马达的转子从US 5,818,140 A中已知。其中描述的转子具有由分层的转子叠片构成的叠片组，叠片组具有凹陷部，例如冲裁部。该转子在此也称作为Vagati马达。通过冲裁部得到弧形的、条带状的叠片部段，叠片部段用作为磁通引导部段并且以为了提供转子磁阻所需要的方式引导磁通量。在各个磁通引导部段之间，由于冲裁部而存在空气，即非磁性区域，非磁性区域用作为磁性的磁通阻挡部。叠片组的磁阻由于非磁性区域而在q轴线的方向、即磁性阻挡方向上相对小。条带状的磁通引导部段横向于q轴线伸展并且将转子的在环周方向上相邻的极、即d轴线连接。

用于形成磁通阻挡部的凹陷部导致叠片组的机械稳定性减弱，使得所描述的磁阻转子不适合于大的转速、尤其不适合于大于3000转/分钟的转速。出于该原因，所描述类型的如今的磁阻转子不适合于具有电驱动器的机动车领域中的转速要求。

但是，通过条带状的磁通引导部段得到高的转矩输出。

在文献JP 2001 238418 A中描述具有转子叠片组的磁阻转子，转子叠片组能够具有由非铁磁材料构成的中间部件并具有磁通阻挡部，磁通阻挡部借助铝或塑料树脂浇注。由铝能够在转子的轴向端部处也浇注短路环。

技术实现要素：

本发明所基于的目的是：实现开始所描述类型的磁阻转子，磁阻转子不仅实现高的转矩而且也实现高的转速，使得磁阻转子尤其适合作为用于电动车辆的电驱动器的组成部分。

该目的通过独立权利要求的主题来实现。本发明的有利的改进形式通过从属权利要求的特征的得出。

根据本发明的转子同样构成为根据Vagati原理的磁阻转子，即其具有由铁磁材料构成的转子叠片层，其中每个转子叠片层由一个或多个转子叠片形成并且具有至少一个通过转子叠片层中的凹陷部形成的磁通阻挡部。当然，每个转子叠片层也能够具有多个磁通阻挡部。下面，为了简要，仅讨论每个转子叠片层的单个的磁通阻挡部。但是，该实施方式也能够涉及具有多个磁通阻挡部的转子叠片层。

在磁通转子中，在第一和第二转子叠片层之间设置有中间部件。中间部件例如能够是柱形的或盘形的，这就是说，转子叠片层中的一个具有该基础形状。中间部件具有凹陷部以及将凹陷部相互限界的接片。中间部件由于接片而比两个邻接的转子叠片层是更加机械稳定的，邻接的转子叠片层能够具有更少的或更细长的或完全没有接片。中间部件的凹陷部和其接片设置在两个叠片层之间，使得它们位于这两个邻接的转子叠片层的磁通阻挡部之间。由此，中间部件的凹陷部和磁通阻挡部共同形成一个空间，磁通阻挡部同样是转子叠片层的凹陷部。通过凹陷部限界的该空间借助非铁磁的浇注料来浇注。非铁磁在此表示：浇注料例如仅能够具有顺磁的和/或逆磁性的或完全无磁的特性。特别地，浇注料不是软磁的。

浇注料例如能够通过对该空间进行注塑或浇注引入磁阻转子中。因为在此，中间部件的凹陷部和磁通阻挡部为相通的空腔，所以浇注料能够在磁阻转子的端部处引入并且从那里起在空间中扩展。因此，制造是尤其简单的。优选地，接片的和中间部件的凹陷部共同的总表面的轮廓对应于邻接的磁通阻挡部的轮廓。由此得到如下优点：在对空间用浇注料注塑或浇注时在凹陷部的边缘处不留有封入空气。

接片形成磁阻转子的机械加强部。硬化的浇注料在此将在磁阻转子正常旋转时作用的离心力从转子叠片层传递到中间部件上，从而也机械地稳定转子叠片层。

接片优选设计成，使得在中间部件中的离心力径向向内导出。在此，当每个接片在其纵向延伸上朝磁阻转子的外环周延伸时，得到尤其有效的力引导。于是，离心力作为拉力沿着接片的纵向延伸朝着轴传递至磁阻转子的内部。

尤其有利的是：每个接片在其纵向延伸上相对于磁阻转子的相应的q轴线成锐角地或平行于磁阻转子的相应的q轴线延伸。由于磁通阻挡部的所描述的走向，转子叠片层沿着q轴线尤其是不稳定的，使得稳定效果由于接片沿着q轴线定向而尤其大。

当中间部件的材料至少在磁阻转子的径向方向上具有比转子叠片层的铁磁材料更大的抗拉强度时，得到进机械稳定性的进一步的改进。

中间部件本身能够用作为磁有源构件，这就是说，能够由铁磁材料形成。但是，根据一个实施方式，中间部件能够由非铁磁材料形成，使得接片不损坏转子的磁阻。

通过浇注料，转子叠片层和中间部件经由在径向方向上的形状配合彼此连接。

根据一个有利的改进形式，浇注料是导电的。导电在此尤其能够理解为：电导值大于10S/m，尤其大于1000S/m。导电的浇注料能够有利地用于为磁阻转子的异步起动提供起动笼(Anlaufkaefig)。

在此，当在磁阻转子的一个轴向端部处或两个轴向端部处由浇注料分别也模制成型短路环时，得到进一步的优点。于是，能够完全地借助于浇注料塑造短路外壳。

对于浇注料为导电的情况，浇注料优选由铝或铝合金或由具有导电填料、例如导电纤维、即例如碳纳米管的、或导电颗粒的塑料形成。

借助于纤维填充的塑料、例如玻璃纤维填充的塑料或者纤维填充的树脂能够提供电绝缘的进而机械稳定的浇注料。

已经描述的短路环除了导电性之外还具有如下优点：即短路环用作为张紧元件，张紧元件与处于叠片组中的浇注料共同作用以使得转子叠片层集中在一起。在这种背景下，本发明相反提出：在磁阻转子的一个轴向端部或两个轴向端部处不提供环，而是分别仅由浇注料模制成型张紧元件。张紧元件于是能够与环形状无关地产生用于转子叠片层的保持力。例如，在一个轴向端部处能够模制成型为了各个磁通阻挡部而彼此分开的栓钉作为张紧元件。每个张紧元件的直径优选在径向方向上大于磁通阻挡部的径向尺寸，使得张紧元件在支承区域或重叠区域中抵靠磁通阻挡部的边缘。

如已经详述的那样，磁阻马达在转子叠片层中具有另外的磁通阻挡部，其中此时在中间部件中优选分别在一个邻接的转子叠片层的磁通阻挡部中的一个和另一邻接的转子叠片层的磁通阻挡部中的一个之间成对地设置中间部件的另外的凹陷部和接片，并且由此借助浇注料浇注被界定的另外的空间。

同样能够提出：磁阻马达具有至少一个、分别设置在转子叠片层的两个转子叠片层之间的、所提出类型的另外的中间部件。通过所应用的多个中间部件，能够有针对性地调节磁阻马达的机械稳定性，以便在磁阻马达中针对预设的转速来加强磁阻转子。

相应地，属于本发明的还有一种磁阻马达、即电机，其具有根据本发明的磁阻转子的一个实施方式，其中磁阻马达具有定子，定子具有线圈，以用于通过对线圈交替通电来引起的转速旋转磁阻转子。

相应地，属于本发明的还有一种磁阻马达、即电机，其具有根据本发明的磁阻转子一个实施方式并具有交流电源，交流电源用于对磁阻马达的定子的线圈交替地通电，其中交流电源设计用于：通过交替通电使得磁阻转子以大于5000转/min的转速旋转。根据本发明的磁阻马达由于其高转速适合作为用于电驱动的机动车的驱动马达。

相应地，具有根据本发明的一个实施方式的磁阻马达的机动车也属于本发明，磁阻马达构成为用于机动车行驶的驱动器。根据本发明的机动车尤其构成为汽车，例如构成为私人汽车。

附图说明

下面，描述本发明的实施例。对此示出：

图1示出根据本发明的磁阻马达的一个实施方式的横截面的示意图，

图2示出图1的磁阻马达的根据本发明的磁阻转子的一个实施方式的示意透视图，

图3示出图2的磁阻转子的纵截面的示意图，

图4示出图2的磁阻转子的叠片组的转子叠片层的示意图，

图5示出图2的磁阻转子的中间部件的示意图，

图6示出根据本发明的磁阻转子的一个实施方式的轴向端部的示意正视图，

图7示出图6的磁阻转子的示意侧视图，

图8示出根据本发明的磁阻转子的另一实施方式的轴向端部的示意正视图，

图9示出图8的磁阻转子的示意侧视图，

图10示出根据本发明的磁阻转子的另一实施方式的轴向端部的示意正视图，和

图11示出图10的磁阻转子的示意侧视图，

图12示出根据本发明的机动车的一个实施方式的示意图。

具体实施方式

下面阐述的实施例为本发明的优选的实施方式。但是在实施例中，实施方式的所描述的元素分别为本发明的、可视作彼此独立的特征，特征也分别彼此独立地改进本发明进而也能够单独地或以与所示出的组合不同地视作为本发明的组成部分。此外，所描述的实施方式也能够通过本发明的其他已经描述的特征补充。

在图1中示出电机E，该电机为磁阻马达。在图1中，旋转轴线A也为视图的对称轴线。电机E包括定子S，电线圈的绕组W设置在定子中，其中在图1中仅示出绕组W中的一个。绕组W通过交流电源C交替地通电，由此在定子S的内部中，在电机E的气隙L中形成磁交变场。交流电源C例如能够是逆变器或者是固定频率的供电网络。

在定子S的内部中存在转子10，转子抗扭地与轴D连接。轴D围绕旋转轴线A可转动地支承在定子S中。转子10是根据本发明的磁阻转子的一个实施方式。

在图2和图3中，分别单独地示出各一个转子10。

通过转子10的贯通开口12插入(在图2中不再示出的)轴D。转子10关于径向方向的旋转轴线A的直径能够为大于20cm。转子10沿轴向方向的长度能够大于30cm。

转子10具有叠片组14作为磁有源部件，叠片组由多个转子叠片层或简称层16形成，层分别具有铁磁的、尤其软磁的材料。在图2中，为了简明起见，仅磁性层16中的一些设有附图标记。在层之间分别以本身已知的方式存在电绝缘的层，以便阻挡叠片组14中的涡流。每个层16在图2中示出的实例中分别通过转子叠片18形成。在图2中，仅转子叠片18设有附图标记，转子叠片在端侧20上在轴向方向上沿着轴线A处于叠片组14的前轴向端部处。转子叠片18(和相应地还有其余的层16的其余的转子叠片)具有凹陷部22，凹陷部形成用于磁通量的阻挡部，即磁通阻挡区域或磁通阻挡部。凹陷部22例如能够通过从转子叠片18中冲裁出相应的形状来形成。

因此，转子叠片18中，仅磁通引导部段24和用于机械连接磁通引导部段24的接片26以及用于机械连接磁通引导部段24的外环28由铁磁材料构成。层16的转子叠片能够全部具有相同的形状。

在转子10中，借助于磁通引导部段24横向于转子10的q轴线30沿着从优磁化方向引导磁通量，磁通量通过定子S的电线圈产生。在q轴线之间，磁阻转子的d轴线30’以已知的方式伸展。

转子叠片18能够对准地轴向依次设置在叠片组14中，使得凹陷部22并且相应地还有磁通引导部段24轴向对准或至少仅稍微相对彼此旋转，使得凹陷部和磁通引导部段共同形成空腔。全部依次设置的转子叠片18的凹陷部22于是整体上在叠片组14中形成连续的井道或腔，在井道或腔中能够存在由非铁磁材料构成的浇注料。

在转子10中能够集成转子笼，转子笼实现：转子10也相对于定子S的磁交变场异步地、即有转差地驱动。通过将导电材料、例如铝或铝合金作为浇注料的方式，在此能够在井道中构成转子笼的笼柱。

在叠片组14中，能够将中间部件32设置在层16中的两个层之间。中间部件32能够构成为柱形的盘并且例如由与转子叠片相同的材料或由非铁磁的材料、即例如铝或铝合金或由塑料制成。除了所示出的中间部件32之外，能够分别在层16中的两个层之间设置一个或多个另外的中间部件。通过中间部件32产生叠片组14的机械稳定性。

两个端部盘34能够设置在两个端侧、即叠片组14的端侧20和轴向相对置的端部。在图2中处于端侧20处的前部的盘34未被示出，以便能够示出转子叠片18的结构。能够提出：仅轴向外部地位于叠片组端部处的端部盘34是导电的，并且叠片组中的一个或多个中间盘32由电绝缘材料构成。端部盘34能够由浇注料形成，浇注料也处于所描述的井道中。由此，可以在一个工序中进行制造。浇注料例如能够借助于注塑法或压铸法在串起之后、即将转子叠片18依次排列之后引入到凹陷部22中和引入端部盘34的区域中。

在图4中示出单个的转子叠片18。在图5中，为了比较示出中间部件32的正视图。

在中间部件32中，在转子叠片18的凹陷部22的区域中同样设有凹陷部36。然而与转子叠片18不同，在中间部件32中设置：中间部件具有比转子叠片18所具有的接片26更多的和/或更宽的叠片38。在图5中，为了简明起见，仅凹陷部36和接片38中的一些设有附图标记。

当转子10围绕旋转轴线A旋转时，中间部件32由于其接片38而相对于离心力是机械更加稳定的。接片38与相应的d轴线至少围成锐角或与其平行地伸展，其中分别将在与接片38相同的区段中伸展的d轴线30视作为参考轴线。接片38利用其纵向延伸径向地朝着叠片组14的外环周40的相应部段定向。

凹陷部36和凹陷部22轴向对准地布置，这就是说，其共同形成腔，腔借助浇注料来浇注。由此，刚性的浇注料作为闭合形状的元件起作用，经由该元件能够将离心力从层16传递到中间部件32上。

在图6至图11中分别示出：如何能够借助于浇注料在叠片组14的轴向端部上模制成型张紧元件42、44、46，借助张紧元件在轴向方向上固定层16和中间部件32。

在图6和图7中示出：如何能够借助于作为张紧元件42的导电浇注料来浇注出短路环作为端部盘34。因为在叠片组14的内部中的井道中的浇注料同样是导电的，所以通过整个浇注料的材料配合的连接整体上提供了用于转子10的异步起动的转子笼。

在图8和图9中示出单独构成的张紧元件44，每个张紧元件都由浇注料形成，浇注料从井道中伸出。张紧元件44在叠片组18上的重叠区域B中处于轴向端部。换而言之，张紧元件44尤其在径向方向上具有比凹陷部22的井道更大的直径。由此，压力能够从张紧元件44传递到转子叠片18上。通过将盲孔48设置在张紧元件44中能够减少重量并且由此平衡转子10。

在图10和图11中示出的实施方式中，为了节约重量，由浇注料模制成型各个头部或栓钉作为张紧元件46。头部或栓钉同样具有比各个凹陷部22更大的直径，头部或栓钉抵靠在凹陷部处。由此又得到重叠区域B，在重叠区域中，张紧元件46将压应力施加到层16上并且由此固定叠片组14。能够将配重50插到张紧元件46上，以便平衡转子10。张紧元件46对此能够楔形地构成或在纵向延伸上渐缩地构成。

实施例示出根据本发明的原理，即为了稳定转子10，在转子的整个转子叠片组长度上以特定间距优选插入无磁的中间部件32。无磁在此尤其理解为非铁磁的，并且更尤其是非软磁的。优选地，无磁的叠片具有尽可能大的抗拉强度，叠片在热学方面经受住用于引入浇注料的压铸或注塑工艺，并且经受住注塑机或压注机的锁模力。

中间部件32包含凹陷部36，凹陷部优选大面积地、即超过百分之50、尤其超过百分之70与磁通阻挡部的凹陷部22重叠，使得在浇铸时得到由这两个浇注的面构成的联结面。由此，在叠片组14的井道中形成稳定的笼。中间部件32中的凹陷部36在几何形状方面如下协调，即得到对于相邻转子叠片18的尽可能大的联结面，并且同时用浇注料进行的填充或浇注是容易可行的。在此，优选提供：磁通阻挡部的面和中间部件32中的面在轮廓方面相同地构成。

因为每个转子叠片18在q轴线30的方向上是极其不稳定的，所以经由通向中间部件32的联结面借助于浇注料稳定。因此，转子叠片18被支撑防止在离心力的作用下扩宽。

在中间部件32中，在凹陷部36之间设置有附加的接片38，使得能够吸收在有离心力时形成的力。每个转子叠片18的离心力也传递到转子叠片18的浇注出的面中的硬化的浇注料上。通过联结面将该力传递到中间部件32中的凹陷部36的面上。最后，该力通过中间部件32的孔壁来吸收。中间部件32本身在几何形状上能够吸收作用力。

优选将铝或铝合金能够用作为浇注料，浇注料通过压铸方法引入。同样地，能够将纤维填充的塑料或树脂用作为浇注料，塑料或树脂通过注塑或浇铸来引入。

中间部件32的数量与叠片组14的组长度和所需要的转速相关。中间部件32越多，相对于离心力实现更多的支持，并且叠片组14的总稳定性就越大。

如果将导电材料用作为浇注料，那么存在如下可行性：将短路环42浇铸在转子端部处，由此附加地构成起动笼。在此，在这两个组端部处设计闭合的轮廓，闭合的轮廓将磁通阻挡部的各个面连接。

存在如下可行性：在没有构成短路环的情况下使用导电的浇注料、优选铝合金。对此，浇注料纯用于支撑功能。不存在起动笼。在此，在两个组端部处构成各个轮廓44、46，轮廓不将磁通阻挡部的面彼此连接。轮廓例如构造成与磁通阻挡面相比更大的，使得在轴向方向上在重叠区域B中实现转子叠片组14的张紧。该浇注的体部44、46能够用于平衡。在此，或者能够通过将圆顶套装到转子叠片18上、即通过确定支撑元件44、46的栓钉长度，或者通过将配重50锁牢(正平衡)或通过孔48(负平衡)来补偿不平衡。

如果将不导电的材料用作为浇注料，那么浇注料在任何情况下都用作为纯的支撑元件。

通过设置中间部件32和浇注料，能够在转速能力方面借助转子叠片的磁通阻挡部22稳定相对不稳定的或不稳定的转子叠片18。转子叠片18的扩宽反作用于浇注出的区域。

在图12中示出机动车52的示意图，机动车例如是私人轿车。机动车52具有电驱动马达54，在电驱动马达的壳体56中例如能够存在电机E或根据本发明的磁阻马达的其他实施方式。电机E的轴D例如能够与机动车52的驱动系58耦联。驱动系58例如能够驱动机动车52的后轮60。

因此整体上，作为优点得到：提高根据本发明的磁阻转子的转速适用性。转子叠片18中的外径处的接片宽度，即环28的环宽度应选择得尽可能小，以便由此实现尽可能高的效率，因为优化了叠片组中的磁通量。外环28和接片26甚至能够完全取消，这就是说，弃用在磁通引导部段之间的转子叠片中的接片是可行的，因为浇注料固定了由此形成的各个转子叠片。由此，同样实现改进的效率。通过浇注料将叠片组14本身加固，这实现简化叠片组14的外环周40的切削加工。通过浇注料的用于固定的作用也不需要沿着外环周40的其他的绷带，使得能够优化转子和定子之间的气隙L的宽度。转子10也由于加固整个复合件而具有改进的弯曲固有频率，复合件由轴D和叠片组14形成。通过多个中间部件32能够模块化地设定转速能力。通过浇注得到一件式的叠片组14，叠片组能够作为唯一的构件来操作，这简化加工和安装。

整体上，通过实施例示出：如何能够借助于本发明在高效率的情况下为电驱动的机动车(eCar)提供具有中间部件的、用于高转速的磁阻转子。