转子和电动车辆的电机的制作方法

本发明涉及一种电动车辆的电机的转子，该转子具有转子铁芯和多个永磁体，转子铁芯包括多个磁体接纳腔，在该多个磁体接纳腔中的每个磁体接纳腔中分别布置有一个永磁体，其中，永磁体分别经由榫槽接合连接以形锁合的方式连接到转子铁芯，使得永磁体在朝转子铁芯的外周面的方向上的移位被阻止。本发明还涉及一种电机。

背景技术：

1、这种永久励磁的转子通常用在电机中并与定子(即，由定子的通电引起的磁场)配合。出于该目的，转子包括转子铁芯和在圆周方向上彼此相邻布置的多个永磁体。每个永磁体布置在相应的磁体接纳腔中，使得永磁体嵌入转子铁芯中。两个相邻的磁体接纳腔也可以相互连接。磁体接纳腔和永磁体通常各自具有矩形横截面并因此具有长方体形状，其中永磁体通常被胶粘到转子铁芯。

2、为了获得电机的尽可能高的效率，永磁体应该在转子铁芯上布置得尽可能径向向外，即，尽可能靠近转子和定子之间的径向间隙。这可以例如通过以下方式实现：磁体接纳腔延伸到转子铁芯的外周面，使得磁体接纳腔在转子铁芯的外周面处敞开，并且嵌入转子铁芯中的永磁体直接延伸至径向间隙附近处。这里的问题是，在转子的高转速下，永磁体由于施加到它们的离心力而移出相应凹穴并进入径向间隙。这导致电机故障和损坏。另外，转子铁芯和永磁体在运行期间升温，其中，转子铁芯和永磁体的不同热膨胀系数增加永磁体在径向间隙方向上移位的风险。

3、为了防止永磁体的此类移位，可以在磁体接纳腔的侧面上设置突出部，其中，永磁体径向地抵靠该突出部。以此方式，永磁体可以以形锁合的方式固定以防止在径向间隙的方向上移位。然而，这导致永磁体必须在旋转轴线的方向上偏移，即，背离径向间隙，以便能够形成突出部。这导致电机效率的降低。例如，在de 10 2019 117 686 a1中公开了此类构型。

4、为了一方面以形锁合的方式确保永磁体不在径向间隙的方向上移位，另一方面将永磁体相对靠近径向间隙定位并因此提供电机的高效率，永磁体可以经由榫槽接合连接以形锁合的方式固定，以防止在转子和定子之间的径向间隙方向上的移位。de 10 2018 210967 a1公开了此类实施方案。永磁体在磁体接纳腔的侧面上具有半圆形凹陷部，设置在磁体接纳腔的侧面上的半圆形突出部接合到该半圆形凹陷部中。

5、这里的问题是具有用于提供榫槽接合连接的凹陷部的永磁体的耗费的制造。永磁体通过烧结过程产生，其中通过金属粉末的压制操作产生生坯并且随后烧结生坯。在烧结过程中不能产生小的丝状几何形状，即，榫槽接合连接所需的凹陷部。因此，烧结的永磁体上的此类凹陷部必须在随后的单独步骤中机械地制造。在这种情况下，可以通过铣削来制作凹陷部，这也是一种昂贵且复杂的过程，因为烧结的永磁体比较脆，并且因此铣削复杂且繁琐。另外，凹陷部可以通过研磨来制作，其中研磨非常耗时。

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题是提供一种用于电机的转子，该转子具有多个永磁体，该多个永磁体嵌入转子铁芯中并且以形锁合固定的方式可靠地防止朝电机的径向间隙方向上的移位，其中，永磁体可以简单且廉价地产生，并且电机具有高效率。

2、该技术问题通过具有根据权利要求1所述的特征的转子来解决。

3、永磁体各自一体地形成并通过金属粉末注射成型制成，因此尽管在永磁体和转子铁芯之间存在榫槽接合连接，但是永磁体可以以节省时间的方式廉价地制造。通过金属粉末注射成型，可以以简单且成本低廉的方式生产具有任何几何形状，特别是精密几何形状的永磁体。特别地，可以在永磁体的制造过程中，即在烧结过程中，在永磁体上形成突出部和/或凹陷部。省略了随后的制造步骤，特别是用于产生突出部或凹陷部的永磁体的机械加工，其中可以降低制造成本。

4、在金属粉末注射成型中，金属粉末与特别地由塑料制成的粘合剂混合，并且通过注射成型产生具有期望形状的生坯。随后，通过热脱粘或溶剂脱离再次去除粘合剂，其中保持生坯的形状。这导致所谓的棕坯/褐色件。最后，棕坯被供给至熔炉，在熔炉中进行烧结过程并产生最终部件，即在本例中为永磁体。因此，烧结的金属永磁体可以通过金属粉末注射成型来制造，从而利用注射成型的有利的广泛种类的成形。

5、优选地，转子铁芯包括突出到磁体接纳腔中的相应突出部，其中突出部接合到布置在磁体接纳腔中的永磁体的相应凹陷部中。另选地，永磁体各自包括接合到形成在转子铁芯上的相应凹陷部中的突出部，其中相应凹陷部布置在界定相应磁体接纳腔的面上。永磁体和转子铁芯之间的形锁合连接可以通过由突出部和凹陷部形成的榫槽接合连接以简单的方式形成。

6、在一个优选实施方案中，转子铁芯在两个相对置的侧面处具有相应的凹陷部，而永磁体在两个相反的侧面具有相应的突出部，或者转子铁芯在两个相对置的侧面处具有相应的突出部，永磁体在两个相反的侧面处具有相应的凹陷部。因此可以特别可靠地避免永磁体到径向间隙中的移位。

7、优选地，突出部和凹陷部具有矩形横截面。另选地，突出部和凹陷部具有三角形横截面。在这两个实施方案中，突出部和凹陷部的背离转子铁芯的外周面的侧面垂直于永磁体和转子铁芯之间的抵靠面定向。由此，即使在因热膨胀或离心力引起的机械负荷而使磁体接纳腔稍微变宽的情况下，也能够防止永磁体在朝向转子与定子之间的径向间隙的方向上，即在朝转子铁心的外周面方向上移位。

8、优选地，磁体接纳腔在转子铁芯的外周面处是敞开的。因此，永磁体可以放置得相对靠近转子和定子之间的径向间隙，从而提高电机的效率。

9、优选地，在转子铁芯的外周面上布置有箍带，该箍带可以增加转速稳定性。

10、在一个优选实施方案中，多个表面永磁体布置在转子铁芯的外周面上，其中，在相应的表面永磁体和以v形布置的两个永磁体之间布置有中间元件，该中间元件以第一侧抵靠表面永磁体并且以与第一侧相反的第二侧抵靠永磁体。因此，可以简化永磁体和表面永磁体在转子上的组装，其中首先安装永磁体，然后安装中间元件和表面永磁体，最后安装箍带。此类组件使得能够容易且可靠地制造永磁体和转子铁芯之间的榫槽接合连接。

11、该问题还通过具有根据权利要求1至9中任一项所述的定子和转子的电机来解决。关于电机的优点，参考前面的段落。

技术特征：

1.一种电动车辆的电机(10)的转子，所述转子具有

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述转子铁芯(18)包括突出到所述磁体接纳腔(34,36)中的相应突出部(62,66,72,76,82,92)，其中，所述突出部(62,66,72,76,82,92)分别接合到布置在所述磁体接纳腔(34,36)中的所述永磁体(40,42,40',42’)的凹陷部(64,68,74,78,84,94)中。

3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述永磁体(40,42,40',42’)各自具有与形成在所述转子铁芯(18)上的相应凹陷部接合的突出部，其中，相应凹陷部布置在界定相应磁体接纳腔(34,36)的面上。

4.根据权利要求2或3所述的转子，其特征在于，所述转子铁芯(18)在两个相对置的侧面处具有相应的凹陷部，所述永磁体(40,42)在两个相反的侧面具有相应的突出部(62,66,72,76)，或者所述转子铁芯(18)在两个相对置的侧面处具有相应的突出部(62,66,72,76)，所述永磁体(40,42)在两个相反的侧面处具有相应的凹陷部(64,68,74,78)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于，所述突出部(62,66,72,76)和所述凹陷部(64,68,74,78)具有矩形横截面。

6.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于，所述突出部(82,92)和所述凹陷部(84,94)具有三角形横截面。

7.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于，所述磁体接纳腔(34,36)在面向所述转子铁芯(18)的外周面的侧面上是敞开的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于，在所述转子铁芯(18)的外周面上布置有箍带(50)。

9.根据前述权利要求任一项所述的转子，其特征在于，多个表面永磁体(44)布置在所述转子铁芯(18)的外周面上，其中，在相应的表面永磁体(44)和以v形布置的两个永磁体(40,42)之间布置有中间元件(32)，所述中间元件以第一侧抵靠所述表面永磁体(44)，而以相对于所述第一侧相反的第二侧抵靠所述永磁体(40,42)。

10.一种电机，具有定子(14)和根据权利要求1至9中任一项所述的转子(16)。

技术总结
一种电动车辆的电机(10)的转子，该转子具有多个永磁体(40,42,40',42’)和转子铁芯(18)，该转子铁芯包括多个磁体接纳腔(34、36)，在该多个磁体接纳腔中的每个磁体接纳腔中布置有一个永磁体(40,42,40',42’)，其中永磁体(40,42,40',42’)分别经由榫槽接合连接(60,70,80,90)以形锁合的方式连接到转子铁芯(18)，使得永磁体(40,42,40',42’)在转子铁芯(18)的外周面的方向上的移位被阻止，其中永磁体(40,42,40',42’)各自通过金属粉末注射成型一体地制造。

技术研发人员：C·科宁
受保护的技术使用者：保时捷股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15