永磁转子以及磁化设备的制作方法

本实用新型涉及一种永磁转子，其具有导磁的磁芯，该磁芯具有多个磁体容纳部，磁体容纳部用于径向布置的且基本上沿切向磁化的永磁块，而且本实用新型还涉及一种用于制造该永磁转子的方法。

背景技术：

按类属的永磁转子示例性地由EP 3 054 466 A1公知，其中，永磁块沿切向磁化地容纳在磁芯的磁体容纳部中。

由DE 10 2015 222 271 A1公知一种永磁转子，其由导磁的磁芯构成，该磁芯具有多个以磁兜为形式的磁体容纳部。永磁块沿直线轴向延伸经过两个子芯。由此，所要安装的部分的总数可以明显减少。在此不利的是，子芯由于所安装的永磁块而不能相对彼此扭转。因此，为了降低电机的转子与定子之间的止动转矩，永磁转子的两个子芯的极面被不同地成形。为了能够使磁体磁化，要么必须在安装之前将磁体磁化，要么必须在安装之后将整个转子磁化。这两种可行方案都具有巨大缺点。在事先磁化的情况下，难以安装磁体，尤其是在使用稀土磁体的情况下如此。预先安装的永磁转子虽然可以从外部被磁化，但是所能达到的磁场强度却受到铁芯中的饱和效应限制，从而使磁体的部分区域没有完全被磁化。

技术实现要素：

因而，在按类属永磁转子中，本实用新型的任务是：提供在所要安装的构件数量少的情况下的简单的安装、很好的可磁化性、提供永磁块在磁体容纳部中的机械连接的高的牢固性并且提供小的结构尺寸。

根据本实用新型，该任务通过如下永磁转子来解决，其中，永磁转子具有导磁的磁芯，磁芯具有多个磁体容纳部，多个磁体容纳部用于径向布置的且基本上沿切向磁化的永磁块，其特征在于，磁芯沿轴向由多个子芯组成，并且永磁块延伸经过多于一个子芯。

此外，根据本实用新型，该任务通过如下磁化设备来解决，其中，永磁转子具有导磁的磁芯，磁芯具有多个磁体容纳部，多个磁体容纳部用于径向绕永磁转子的转子转动轴线布置的且要基本上沿切向磁化的永磁块，其特征在于具有磁化轭，磁化轭具有2n个磁体留空部和n 个磁化线圈，n个磁化线圈容纳在每隔一个的磁体留空部中，其中，大部分的磁化线圈轴向从磁化轭探伸出来，并且磁化轭具有压制器，压制器布置在至少两个磁化线圈之间。

因为磁体径向地布置，所以一般能实现更强的磁场。此外，磁化线圈可以更容易地引导到分别要磁化的永磁体上，而所要克服的铁成分位于磁化方向上并且支持了磁通引导。

本实用新型的改进方案在下文中呈现。两个子芯允许了永磁块与第一子芯的机械连接要比与第二子芯更牢固。在此，在对永磁块进行磁化时优选地就已经存在更牢固的连接。稍微牢固的机械连接被设计成用于方便安装。应该确保两个子芯与预先安装的永磁块的容易的不复杂的安装，而且应该尽可能消除使永磁块的损坏的风险。附加地，在永磁块和/或子芯上的导入斜面可以便于安装。

设置的是，不同的永磁块在子芯的周边上在不同的磁体容纳部中交替地与该子芯达成更牢固的和稍欠牢固的机械连接。由此，在中间步骤中，每个预先安装的永磁块都被自由的磁体容纳部包夹。

更牢固的机械连接优选通过注塑包封、通过粘合、通过压入(过盈配合)或者通过夹紧来建立，或者也通过这些可行方案的组合来建立。在夹紧的情况下，通常是突出的板簧在磁体容纳部之内可弯曲地来实施，常常在板簧之间具有留空部，留空部有利于板簧弯曲且也更有利于其变形。在利用可热塑的且能以压注技术来处理的塑料材料进行注塑包封时，通常存在如下风险：在永磁体已被磁化的情况下出现由热造成的部分消磁。然而，在本实用新型的情况下设置的是，在对永磁块的磁化之前进行该注塑包封。以这种方式就不会发生所提到的部分消磁。

适宜地，稍微牢固的机械连接是间隙配合或过渡配合。在此，便于安装是首要的，而次要的是特别牢固的连接。该连接应该刚好被设计成使得不能发生振动和不希望的噪声或者磁体的移位。根据可能性，磁阻也不应该由于过大的设计而不利地被改变。

通过子芯与转子轴的牢固连接，可以实现由子芯与所安装的永磁块构成的转子结构组件之间的连接的牢固性。这可以是常见的挤压连接或者其它是由现有技术所公知的连接方式，如焊接或粘合。

一般地，通过弯曲的板簧可以实现永磁块与磁体容纳部的连接。在此设置的是，在永磁转子安装完成的情况下，相互联接好的子芯的板簧沿分别相反的方向偏移。相同的技术也可以被转用于子芯与转子轴的连接。

子芯本身要么由压实的金属粉末构成，要么由叠片组构成，叠片组尤其是借助于冲压成叠方法制成。在此，片材彼此间已经通过被挤压到回退部中的突出部来相互连接。在对永磁块的注塑包封时，可以附加地固定住叠片组的单片材，粘合和其它连接方式同样适用于此。

特别有利的是，子芯和/或两个由各一个子芯和多个拼合在子芯中的永磁块构成的转子结构组件相同地或几乎相同地构造，其中，在每隔一个的磁体容纳部中容纳有永磁块。优选地，磁化也相同或几乎相同(在几何布局相同的情况下)。如果转子结构组件转动180°，那么永磁块的磁化相对应地变向，而且在子芯相互拼合的情况下相应于N-N 或S-S，从而使场线以所希望的方式径向地避开并且形成显著的转子极。

替选地，可以通过如下方式来安装永磁转子，即，将两个磁化的转子结构组件同时或者相继拼合到转子轴上并且与该转子轴牢固连接，其中，永磁块的自由的部分区段同时或者紧接着拼合到各自另一转子结构组件的子芯的宽的磁体容纳部中。在此，可以将转子结构组件都经由同一转子端部拼合到转子轴上，或者将一个转子结构组件经由第一转子端部推移，而另外的转子结构组件经由第二转子端部推移。在后者的情况下，柔性的板簧将沿相反的方向避开而且因此阻止了转子结构组件朝两个方向被拆卸。

永磁块超出子叠组很多。该情况对于制造过程来说具有很大优点，这是因为该超出量呈现出大的引导长度。因此，永磁块和转子结构组件都可以良好地被容纳、保持和更准确地定位，其中，能避免损坏和磨损。

本实用新型的任务还通过用于制造永磁转子的方法来解决，其中，设置如下方法步骤：

-提供多个未磁化的永磁块；

-在传统的磁化设备中对永磁块进行磁化；

-提供子芯和多个预先磁化的永磁块；

-将多个磁化的永磁块以部分区段拼合到子芯的每隔一个的磁体容纳部中，由此制造出转子结构组件。

由现有技术公知有对各个永磁块的预先磁化。未有过的是，将这些永磁块以部分区段拼合到子芯的仅是每隔一个的磁体容纳部中，由此制成转子结构组件。因为永磁块只在其长度的一部分上被牢固地拼合在子芯中，所以其余部分对于安装来说可以更容易被保持和/或引导。对于可靠保持永磁块来说，这些永磁块只是部分地与子芯牢固连接就足够了。然而，却更容易拼合未磁化的永磁块。

本实用新型的任务优选地通过经改进的用于制造永磁转子的方法来解决，其中，设置如下方法步骤：

-提供子芯和多个永磁块；

-将多个未磁化的永磁块以部分区段拼合到子芯的每隔一个的磁体容纳部中，由此制造出转子结构组件；

-将转子结构组件导入磁化设备中，其中，将磁化线圈导入转子结构组件的子芯的未被永磁块占据的磁体容纳部，并且将永磁块的从子芯突出的自由的部分区段导入磁化设备的磁化轭 (Magnetisierungsrückschluss)的磁体留空部中；

-同时对永磁块的两个部分区段进行磁化；

-从磁化设备将转子结构组件提出。

通过根据本实用新型的方法，尤其是当永磁块由稀土材料、例如 NdFeB构成时，可以以简单的方式使永磁块被最大地磁化。

如之前提及的那样，要么通过压入、夹紧、注塑包封、粘合来将永磁块拼合到子芯的每隔一个的磁体容纳部中，要么通过这些可能性中的多种可能性的组合来进行。经此，制成转子结构组件。

通过将转子结构组件导入到磁化设备中，其中，磁化线圈将引导到转子结构组件的子芯的未被永磁块占据的磁体容纳部，并且将永磁块的从子芯突出的自由的部分区段中导入到磁化设备的磁化轭的磁体留空部中，使得永磁块的两个部分区段可以同时被磁化。在此，磁化方向沿切向取向并且对于每个永磁块来说都相同，从而得到了环形磁场。经此，能实现高的磁化场强。

被磁化好的转子结构组件可方便地从磁化设备提出。

另外设置的是，两个转子结构组件通过将多个永磁块的多个自由的部分区段拼合到各自另一子芯的多个自由的磁体容纳部中来组成。为此，在中间步骤中存在如下两个子芯，它们分别具有被安装一半或者基本上被安装一半的永磁块，其中，被占据的磁体容纳部与未被占据的磁体容纳部分别交替。预先安装的子芯类似于爪嵌式联接器，该爪嵌式联接器可以相互交错拼合。

转子结构组件可以通过不同的措施来相互间牢固连接。很简单的可行方案在于，将两个转子结构组件共同压装到转子轴上，或者以其它公知的方式与转子轴连接，例如通过焊接。

即使两个转子结构组件没有事先连接，两个磁化的转子结构组件也可以与转子轴连接。能够想到的是，转子结构组件同时或者相继地拼合到转子轴上并且与该转子轴牢固连接，其中，永磁块的自由的部分区段同时或者紧随第一方法步骤之后被拼合到各自另一转子结构组件的子芯的仍是自由的磁体容纳部中。

最后，该任务也通过如下磁化设备来解决。设置有具有磁化轭和压制器的磁化设备，该磁化轭具有2n个磁体留空部、n个磁化线圈，磁化线圈容纳在每隔一个的磁体留空部中，其中，大部分的磁化线圈轴向从磁化轭探伸出来，压制器布置在至少两个磁化线圈之间。根据本实用新型的磁化设备尤其适合于产生强的转子磁场，这是因为磁化线圈可以最优地被布置到所要磁化的永磁块上。此外，经此可以在部分安装之后使磁体磁化，由此使制造过程明显变得容易。

设置的是，容纳在磁化轭中的磁化线圈在至少一样大的部分上轴向从磁化轭探伸出来。经此，通过两个子芯的组合可以组成永磁转子。

适宜地，力求实现：容纳在磁化轭中的磁化线圈在明显更大的部分上轴向从磁化轭探伸出来。以这种方式，利用唯一的磁化设备或者一种磁化设备就可以将多个不一样长的永磁转子、转子结构组件和子芯磁化。随着磁化线圈更长，压制器也必须相应地在其尺寸方面适配。

磁化芯与线圈载体板的牢固的连接导致磁化设备稳定。该连接可以通过螺接来建立，而且视线圈的几何构造而定地，在安装线圈线材之前或者之后进行。其它连接方式、如焊接或挤压也是可行的。

有利的是，磁化线圈缠绕在磁化芯上，磁化芯由导磁的钢材料制成，其中，线圈线材形状锁合地(formschlüssig)配合装入磁化芯的周边上的沟槽状的槽中。钢材料特别好地传导磁通，并且线圈线材的配合装入导致在磁化过程中出现的对线圈线材的力可以被包夹着的钢材料吸收。

然而，可以有意义的是，通过粘合或者通过经UV硬化的灌封物或者这些方法的组合来将线圈线材附加地锁定在沟槽状的槽中。

磁化线圈具有端子，其被注在磁化设备的基座中。经此，端子和在线圈之间的连接线材受保护以防偏移并且因此以防应力性断裂。该基座也可以用作紧固法兰。

附图说明

下面结合附图详细阐述本实用新型的实施例。其中：

图1示出根据本实用新型的永磁转子；

图2示出具有预先安装的永磁块的第一子芯；

图3示出具有预先安装的永磁块的第二子芯；

图4示出安装完成的永磁转子；

图5示出具有磁化线圈的子芯；

图6示出空的磁化设备；

图7示出装备高的磁化设备；以及

图8示出闭合的磁化设备。

具体实施方式

图1示出了永磁转子1(无转子轴)，其具有转子转动轴线12、磁芯2和安装在磁体容纳部3、4中的永磁块9。磁芯2由两个相同的子芯5轴向地组成(参见分隔线29)。永磁块9分别以第一部分区段 7容纳在一个子芯5的磁体容纳部3中，并且以第二部分区段8容纳在第二子芯5的磁体容纳部4中。第一部分区段7以过盈配合的方式安装在两个子芯5的每隔一个的磁体容纳部3中，并且以间隙或过渡配合的方式安装在其余的磁体容纳部4中。每个子芯5与多个永磁块9 形成转子结构组件6。在图1中示出了十二个永磁块9，其中，分别有六个永磁块与子芯5形成一个转子结构组件6。两个在制造和安装精确度的范围内相同的转子结构组件6彼此交叠并且连接成永磁转子(这里没有转子轴)。该连接的牢固性对于在安装时的操作来说是足够的，稍后通过与转子轴的连接提高了该牢固性对于运行来说也足够了。

图2示出了在其安装之前的转子结构组件6，其由子芯5构成，该子芯具有多个绕着转子转动轴线12布置的磁体容纳部3、4，其中，只有在每隔一个的磁体容纳部3中容纳且紧固有永磁块9。永磁块9和子芯5彼此非常牢固地连接(过盈配合)。预先安装好的转子结构组件类似于爪嵌式联接器，其中，永磁块9大致至多其长度的一半被容纳在磁体容纳部3中(部分区段7)，而永磁块9的另一半(部分区段 8)则自由地轴线平行地从子芯5延伸出来。永磁块9沿切向被磁化。还示出了子极11，其分别布置在两个磁体容纳部3和4之间。子极11 是子芯5的一体式的组成部分，子芯由冲压成叠的叠片组构成。自由的磁体容纳部4略宽于被磁体容纳块9占据的磁体容纳部3。自由的磁体容纳部4的宽度被如下这样地定尺寸，即，使其可以与永磁块9达成间隙配合或过渡配合。

图3示出了具有预先安装的永磁块9的第二转子结构组件6。永磁块具有牢固地容纳在磁体容纳部3中的第一部分区段7和轴线平行地从子叠组5延伸出来的第二部分区段8。永磁块9沿切向被磁化。在制造和安装精确度的范围内，第二转子结构组件6与图2的第一转子结构组件6相同。通过将来自图2的转子结构组件6的转子转动轴线 12转动180°并且将转子结构组件6绕着转子转动轴线12枢转一个极距 (这里是枢转了30°)，得到了根据图3的第二转子结构组件6的几何布局，该第二转子结构组件可以与第一转子结构组件6拼合。两个转子结构组件包括它们的磁化在内都是相同的。通过所提到的转动，使来自图3的永磁块9的磁化方向在所描述的布局下与来自图2的永磁块9的磁化方向相反，从而使磁场线在安装状态下相互排斥并且沿径向方向转向。子极11与子芯5是一体式的，而且处在两个磁体容纳部 3与4之间。自由的磁体容纳部4略宽于被磁体容纳块9占据的磁体容纳部3。自由的磁体容纳部4的宽度被如下这样地定尺寸，即，使其可以与永磁块9达成间隙配合或过渡配合。

图4示出了安装完成的永磁转子1，其具有组合的磁芯2、永磁块 9和转子轴28，磁芯2被压装在该转子轴上。磁芯2径向地在永磁块9 之内具有留空部13，它们被用于防止磁短路。能明显地看出沿切向的磁化(只是部分勾画出)和从中得到的极性。在留空部13之间设置有接片14作为在中央的环15与极11之间的连接区域。突出部16和挡块17使永磁块径向保持在定位中。

图5示出了具有子芯5的转子结构组件6，该子芯具有缠绕在磁化芯24上的磁化线圈10，磁化线圈布置在每个自由的磁体容纳部4(＝每隔一个的磁体容纳部)中。在其余的磁体容纳部3中，永磁块9通过过盈配合被紧固。因为分别仅是每隔一个的永磁块9被压入，所以存在N-S-N-S顺序。这就能够实现磁化方向，该磁化方向相应于环形线圈。

图6示出了磁化设备20，其具有基座18、线圈载体板34、环形盖32、压制器21、提出器22和磁化轭19，在磁化轭中容纳多个分别具有磁化线圈10的磁化芯24。在磁化芯24之间，在磁化轭19中设置有磁体留空部23，磁体留空部用于容纳永磁块9的部分区段8(参见图2和图3)。磁化线圈10能通过端子26与电压源连接。压制器21 具有压紧指形体25并且被用作针对转子结构组件6(这里未示出，参见图2和图3)的固定器件。压制器21经由提出器22被推移，借助于提出器可以将磁化的转子结构组件从磁化设备20中取出。为此，提出器22在其端部具有直径增大的区段(不能看出)。环形盖32借助于盖螺丝33与基座18连接。容纳空间27用于容纳转子结构组件。在磁化时出现的力沿轴向方向被压制器21吸收。壳体螺丝30用于将壳体 31(参见图8)紧固在线圈载体板34上。磁化轭19被紧固在线圈载体板34上(这里通过粘合)。磁化芯24与线圈载体板34牢固连接(这里是：螺接)。磁化线圈由很少数量的绕组构成，这些绕组配合地容纳在磁化芯24的沟槽状的槽中，从而使绕组径向固定。作为附加的锁定，这些绕组用塑料材料被注塑包封。基座18与线圈载体板34之间的空腔被灌封，以便将绕组线材、尤其是在连接区域内的绕组线材固定在各个磁化线圈与端子之间。压紧指形体25、磁化线圈10和磁化芯 24比所需的实施得更长，从而能用同一磁化设备磁化不同的转子结构组件。

图7示出了磁化设备20，其具有基座18、环形盖32、提出器22、磁化轭19、磁化线圈10和压制器21。在磁化设备20之内容纳有具有子芯5和永磁块9的转子结构组件6。永磁块9一侧压入子芯5中，而另一侧探伸到磁体留空部23中(也参见图6)。永磁块9不仅在其处在子芯5内的第一区段中而且还利用其处在磁体留空部23中的第二区段能同时通过环形地围绕转子转动轴线12延伸(参见图1至图4)的磁场被磁化(也参见图5)。

图8示出了被闭合的磁化设备20，其具有套筒状的壳体31、线圈载体板34、基座18、压制器21和提出器22，通过提出器能将磁化的转子结构组件轴向地从壳体31中抽出。壳体以冷却套的形式来构造，该冷却套为了使磁化线圈冷却而能与冷却回路联接(用于冷却剂的接口未示出)。

附图标记列表

1 永磁转子 24 磁化芯

2 磁芯 25 压紧指形体

3 窄的磁体容纳部 26 端子

4 宽的磁体容纳部 27 容纳空间

5 子芯 28 转子轴

6 转子结构组件 29 分隔线

7 压入的部分区段 30 壳体螺丝

8 自由的部分区段 31 壳体

9 永磁块 32 环形盖

10 磁化线圈 33 盖螺丝

11 子极 34 线圈载体板

12 转子转动轴线

13 留空部

14 接片

15 环

16 突出部

17 挡块

18 基座

19 磁化轭

20 磁化设备

21 压制器

22 提出器

23 磁体留空部