具有稳定的转子的磁阻电动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于磁阻电动机的转子、具有这种转子的磁阻电动机、机动车以及用于制造所提及的转子的方法。转子具有多个彼此电绝缘的单个叠片或者转子叠片，其叠放地堆叠成叠片组。
【背景技术】
[0002]用于磁阻电动机的转子从US 5,818,140 A中已知。其中描述一种转子，其叠片组由转子叠片构成，转子叠片具有冲压部。转子在此也称作为Vagati转子。通过冲压部得到弧形条状叠片部段，叠片部段用作为磁通引导部段并且以对于为转子提供必要的磁阻来说必要的方式引导磁通量。在各个磁通引导部段之间是穿过冲压部的空气、即起到磁通闭锁部作用的无磁性区域。通过条形的磁通引导部段得到高的转矩量。叠片组的阻抗由于无磁性区域沿q轴线的方向、即磁闭锁方向是较小的。条形的磁通引导部段横向于q轴线延伸并且将转子的在周向方向上相邻的极连接，即d轴线。但是，用于提供无磁性区域或用于构成磁通引导部段的冲压部导致了叠片组的机械稳定性的减弱，使得所描述的转子不适合于大转速、尤其不适合于大于3000转/分钟的转速。出于该理由，所描述类型的磁阻转子不适合于具有电驱动装置的机动车领域中的转速要求。
[0003]从JP 2002 095227 A中已知了一种Vagati转子，其中，磁通闭锁区域以合成树脂浇铸。在此，邻近的磁通引导部段具有梯形的空缺，在浇铸时合成树脂同样流入该空缺中。由此，磁通引导部段随后经由燕尾连接与硬化的合成树脂连接。因此在高转速的情况下，由于离心力引起的拉力从外面的磁通引导部段经由合成树脂向内传导到轴。在此的缺点是，合成树脂在拉力负载的情况下能够撕破。磁通引导部段中的空缺不利地影响了发动机的效率，因为妨碍了磁通。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，给出一种开头所述类型的转子，其能够既实现高转矩又实现高转速，从而使其特别适合作为用于电动车辆的电驱动器的组件。
[0005]该目的通过根据权利要求1所述的转子、根据权利要求11所述的磁阻电动机、根据权利要求12所述的机动车以及根据权利要求13所述的方法实现。本发明的有利的改进方案通过从属权利要求给出。
[0006]根据本发明的转子是磁阻转子，即转子设置用于磁阻电动机。因此，根据本发明的转子以已知的方式具有叠片组，即由多个彼此电绝缘的软磁转子叠片构成的堆叠，转子叠片分别径向地远离转子的旋转轴线延伸。换而言之，转子叠片沿着转子轴线串起或者堆起。根据本发明的转子符合开始所描述的Vagati磁阻转子(US 5，818，140 A)。因此，叠片组的每个层具有能导磁的转子叠片，其中通过例如冲压部形成用于磁通量的多个磁通引导部段。磁通引导部段尤其在已知的类型中是条形的和/或连接了转子的在周向方向上相邻的两个d轴线。磁通引导部段分别通过无磁性区域彼此分开，即例如冲压出的空缺。无磁性区域起到磁通闭锁的作用并且优选地分别在转子的两个在周向方向上相邻的q轴线之间延伸。磁性的在此尤其理解为铁磁的、优选软磁的。相应地，在此将无磁性或非磁的理解为非铁磁的、特别是非软磁的。无磁性区域对此尤其分别用空气或聚合物、尤其合成树脂填充。此外，能够采用非磁的金属合金、优选在较小密度的情况下具有高抗拉强度的高固性的招合金。
[0007]在转子旋转时，离心力作用到各个磁通引导部段上，离心力使得转子叠片的各个区域远离旋转轴线地径向向外。但是，通过无磁性区域、即例如冲压部减弱了转子的机械负载能力。
[0008]为了补偿由于设置无磁性区域引起的机械减弱，在根据本发明的转子中设置的是，不同的层的各个磁通闭锁区域在将转子叠片串起时在轴向方向上依次地布置，以使得各个层的相互对应的磁通闭锁区域在整体上在叠片组中分别形成空间或井道。换句话说，单个叠片的空缺能够在轴向方向上对准地依次地布置，即各个转子叠片没有或者仅轻微地相互扭转地沿着旋转轴线布置。此时在至少一个井道中，分别布置无磁性的支撑件，即例如杆。对此，每个支撑件设计用于，抵抗移动地在径向方向上向外支撑相应的径向内置的、邻接的磁通引导部段。因此，在每个井道中能够例如插入杆，其在转子旋转时向内朝向旋转轴线地挤压单个叠片。
[0009]与开头描述的、将Vagati转子经由燕尾连接保持在一起的解决方案不同的是，在根据本发明的转子中有以下优点，支撑件在转子旋转时不通过拉力加载，而是支撑件必须将压力施加到靠内的磁通引导部段上。因此，支撑件的材料被压紧并且不膨胀，这使得转子更稳定。
[0010]为了能够导出支撑件的径向向外施加到支撑件上的力，提出转子的一个有利的改进方案，在转子的圆柱形的基本形状的一个或两个端面侧处布置有盘，其与每个支撑件连接。这样的盘能够取决于施加到支撑件上的力地、并且因此取决于例如转子的所期望的最大转速地在其厚度和材料特性上基本上比现有技术中已知的燕尾连接更简单地进行匹配。
[0011]为了能够导出支撑件的更大的力，设置根据本发明的转子的一个改进方案，即在层中的至少两个之间布置有由无磁性的材料制成的盘，每个支撑件与该连接。由此得出了更短的杠杆距离。
[0012]根据一个优选的实施方式，在转子的端面侧上和/或在磁性的层之间的所述的盘作为转子的以聚合物和/或非磁的金属合金浇铸的圆柱形的子区域提供。能够以相同的方式提出，每个支撑件自身都包括聚合物和/或非磁的金属合金，以此浇铸叠片组中的至少一个井道。换句话说，能够通过浇铸叠片组既制造支撑件又制造将支撑件保持在转子的轴上的盘。
[0013]根据本发明的方法用于制造根据本发明的转子的这样的实施方式。为了形成叠片组的每个磁性的层，分别提供能导磁的叠片。在此，每个叠片都具有各个磁性的层的所描述的条状的磁通引导部段。对此，能够例如冲压叠片，从而得到作为空缺的无磁性的区域。现在为了制造叠片组，将叠片串成叠片组，即关于设置的旋转轴线地在轴向上依次地布置。在串起之后用包括聚合物、即例如合成树脂和/或非磁的金属合金的填料浇铸叠片组。在叠片组中的至少两个之间和/或在叠片组的仅一个又或两个端面侧处，在浇铸时由填料成型了盘，其中，每个盘都与布置在空缺中的填料、即之后的支撑件连接。
[0014]为了在端面侧处构造盘，能够将叠片组放置到相应的铸模中，在其中随后例如借助于注塑或压铸方法引入填料。
[0015]为了在层中的至少两个之间构造盘，优选地在将叠片串起时在两个叠片之间分别布置间隔件，并且由此在层之间准备了用于以填料填充的间隙。
[0016]在硬化之后，填料在总体上表现为由支撑件和盘组成的支撑体。在该支撑体中嵌入能导磁的磁通引导部段。当填料包括纤维、即例如玻璃纤维或者碳纤维的时候，得到特别能负荷的、并且因此适用于转子的高转速的支撑体。
[0017]迄今为止，转子以这种方式描述，即转子的叠片组分别由相互层叠的各个转子叠片组成，其分别形成叠片组的层。然而，在本发明的一个实施方式中，每个层不是由一个唯一具有空缺的转子叠片组成的，而是这些层中的至少一个具有多个相互分开的条状的转子叠片，这些转子叠片中的每个都形成层的磁通引导部段中的一个。因此，各个磁通引导部段不相互通过软磁的区域连接。然而在其它方面，根据本发明的该实施方式也以刚刚描述的、在这些层中的两个之间有至少一个插入盘的方式来建立。在磁通引导部段之间没有软磁连接的情况下，得到了特别大的阻抗以及转子的更好的效率。
[0018]为了制造在其中由多个单独的、相互分开的磁通引导部段形成每个层的叠片组，本方法的一个实施方式提出，在叠片堆叠之后通过切削法去除将各个磁通引导部段保持在一起的外环，从而得到单个叠片件，并且由此将叠片中的每个、即叠片组的每个层拆分为多个相互分开的转子叠片。
[0019]当支撑件在横截面上分别具有磁通闭锁区域的形式的时候，得到了进一步改善的稳定性。在磁阻电动机中，理想的磁通闭锁区域是U形的，其中，通过摆动的U形分