旋转电机的转子的制作方法

本发明要求于2022年3月29日提交的法国申请2202832的优先权，该申请的内容(文本、附图和权利要求)通过引用并入本文。本发明涉及旋转电机，更具体地涉及这种机器的转子。本发明涉及具有永磁体的转子。本发明更具体地涉及交流式的同步或异步机器。本发明尤其涉及电动机动车辆(battery electric vehicle)和/或混动机动车辆(hybrid electric vehicle-plug-inhybrid electric vehicle)的牵引或推进机器，所述机动车辆例如是个人轿车、小型卡车、大货车或公交车。本发明还应用于用于工业应用和/或产能应用(尤其是，航海应用或航空应用或风力应用)的旋转电机。

背景技术：

1、具有永磁体的转子通常包括转子质量块和各种几何形式的永磁体。

2、转子质量块可包括经切割磁性薄金属板的堆叠体。所述转子质量块可包括相互堆叠的金属板的一个或多个金属板叠。

3、永磁体可布置在表面上直接面对气隙，或者在变型中布置在转子质量块内部且在所述转子质量块的容置部中，由此称作是“埋入式”或“嵌入式”的。

4、在该情况下，需要确保永磁体在其容置部中的径向和/或轴向的机械卡挡，该卡挡需是足够的，以便避免所述永磁体的损伤并且允许所述旋转电机的良好运行。事实上，在楔固不足的情况下，所述永磁体可能经受微移动，该微移动可能致使所述永磁体的毁坏、所述机器的电磁性能的降级以及平衡故障。

5、为了使磁体固定在其容置部中，现今应用了多种技术，例如使用勾爪、垫块、粘胶、特定形式的磁体和对应的容置部，例如使用具有梯形横截面的磁体，又或在所述磁体安设之后在其容置部中浸渍所述磁体。

6、然而，这些技术具有一些缺陷。这些技术的实施可能是棘手的且成本高的。

7、对于中间部件(例如，垫块)的使用意味着额外的成本，并且可能使制造方法复杂化。

8、对于勾爪的使用并不适用于可能遭受划痕的一些类型的永磁体。

9、磁体在其容置部中的粘合是耗时的过程，该过程通常需要加热操作，后面接着冷却操作。对于磁体的粘合还可能导致溢痕，这会影响零件的清洁度并且使机器的制造更复杂。此外，对于所述磁体的粘合意味着对于同一金属板叠以及从一个金属板叠到另一个金属板叠存在在不同磁体之间的定位离差的风险，当在粘合步骤之前没有安设任何对于所述磁体的预维持时。最后，对于一些应用，所述粘合可能在组装时带来耐用性问题，并且使得对于所述磁体的回收几乎不可能无损坏地进行。

10、就浸渍而言，考虑到需要使用清漆池和烤箱，所述浸渍是在实施方面耗时、昂贵且占地大的过程。此外，这意味着与磁体退磁有关的热约束，并且还使得对于磁体的回收不可能无损坏地进行。

11、而且，为了改善电机的成本和性能，尤其当无法改善磁体的质量时或者当使用质量较低且价格较低的磁体无法保持相同的性能时，可能需要增加所述磁体的数量。

12、当埋入式磁体(其在横截面上具有两个相反的短侧和两个相反的长侧)在自身的两个相反的长侧中的一个或两个上与其所埋入在的金属板叠完美接触时，获得了最佳的电磁性能，此时所述磁体的朝向所述金属板叠的磁通量通道经最大化。

13、然而，在所述磁体与其在其所插入在的金属板叠中的容置部之间通常存在间隙，由此构成了磁角度上的气隙，该气隙必然会引起在所述机器的电磁性能方面的损失。这种间隙与制造约束有关，出于合理成本的考虑，所述制造约束在所述金属板的切割中或所述磁体的设计中不能够遵循非常精确的尺寸。间隙还可能由于磁体对于腐蚀敏感这一事实，这可能需要使所述磁体覆盖有保护覆层，所述保护覆层也会引起磁体尺寸的不确定性。

14、而且，装配约束需要在磁体与金属板叠的容置部之间保留一定的间隙，以便便利化所述磁体向所述金属板叠的容置部中插入，尤其当所述金属板叠由磁性薄金属板的堆叠体形成时。事实上，在该情况下，所述金属板叠的壁可以不是完全直的，这是由于考虑到所述壁由薄金属板的堆叠体构成，这可能导致进一步更大的装配间隙。

15、在所述机器包括多个磁体(其在所述金属板叠中布置成每极有多行)的情况下，不同行的磁体的间隙累加并且相应地削弱了所述机器的磁性能。

16、另外，对于可折叠舌片的使用可造成诱发所述舌片断裂和裂口的诱发风险。

17、在国际申请wo2022/029053中，永磁体由可折叠舌片卡挡。

18、国际申请wo2022/029058旨在提供一种转子，其中，磁体通过两个冲孔卡挡。

19、在申请ep3890162中，金属板包括突起部和布置于所述突起部附近的开口，以便允许在所述突起部与所述开口之间延伸的材料桥的变形以卡挡永磁体。不存在本发明意义上的冲孔。

20、在申请us2021/0028662中，一些金属板包括具有非对称三角形大体形式的卡挡件，所述卡挡件定位在永磁体的侧面上以卡挡所述永磁体。这些卡挡件不是本发明意义上的冲孔。

21、在申请de102017210879、ep3611824和ep3695486中，磁体由舌片维持。不存在冲孔。

22、在de102020102457中，金属板包括开口，以便允许在所述开口上方延伸的材料桥的变形以卡挡永磁体。不存在本发明意义上的冲孔。

23、最后，在jp2012244677中，使用了经添加安置到金属板的凹槽中的弹性体。

24、存在改善磁性能并减小旋转电机的制造和装配成本的需求。

技术实现思路

1、本发明旨在满足该需求，并且由此旨在根据其中一方面提供一种旋转电机的转子，所述转子包括：

2、-至少一个永磁体，所述至少一个永磁体在与所述转子的旋转轴线垂直的横截面上具有至少一个长侧和至少一个短侧，

3、-转子质量块，所述转子质量块包括相互堆叠的金属板，所述转子质量块包括至少一个用于接收所述永磁体的容置部，所述容置部由至少一个与所述永磁体的长侧相面对的大面限界，

4、至少一个金属板包括括至少两个切口，所述至少两个切口在彼此之间设置有至少一个凸片，所述至少一个凸片与所述容置部的所述大面相连并且尤其朝气隙方向延伸到所述容置部中，

5、所述金属板包括设置于一个或多个凸片中的一个或多个冲孔，所述一个或多个冲孔能够维持所述永磁体抵靠所述容置部的相对面。

6、“冲孔”理解成所述金属板的尤其在所述容置部的大面上朝向所述容置部内部凸出的变形。该变形涉及所述金属板的向所述容置部中定向的局部变形。一个或多个冲孔可能够维持所述永磁体抵靠所述容置部的相对面。

7、本发明意义上的冲孔不是贯穿的，所述冲孔不同于在所述金属板中的开口。被移动的材料量由此是较小的，这能够便利化材料移动。所述材料移动的定向也更精确。

8、当所述容置部的面包括两个朝向所述容置部内部凸出的冲孔时，所述冲孔可定位在所述容置部的面上以便分别与所述磁体的长侧的三分之一和三分之二相面对。

9、当在冲孔位置处与永磁体平行地移动时，可能会遇到由一个或多个切口设置的自由空间。

10、本发明意义上的一个或多个凸片是不可变形的，所述一个或多个凸片不发生折叠，并且可尤其在所述永磁体向所述转子质量块中插入期间不变形到所述金属板的平面之外。所述一个或多个凸片可构造用于在所述转子旋转期间不变形到所述金属板的平面之外。

11、所述一个或多个凸片可在所述冲孔实施之前不与对应的永磁体接触。在所述冲孔实施之前，在所述一个或多个凸片与所述永磁体之间可能存在间隙。

12、每个凸片可包括冲孔(尤其是，单个冲孔)。所述冲孔可定中心在所述凸片上，尤其定中心在设置有所述凸片的两个切口之间。

13、所述一个或多个凸片可与所述金属板的剩余部分一体成型。

14、所述切口能够便利化和限界所述金属板的归因于所述冲孔的变形，并且能够通过促进径向变形(特别是，所述金属板的朝向对应的容置部内部的变形)来定向所述金属板的变形。而且，归因于所述冲孔的材料蠕变经便利化。由此获得了对于所述永磁体的经改善卡挡。

15、由于本发明，针对所述冲孔的给定深度，获得了对于所述永磁体的更好紧固。本发明还可能够填补在所述容置部的面与所述永磁体之间的更大间隙。

16、针对对于所述永磁体的给定紧固，冲孔力还可以是更微弱的，这可使得能够减小待执行的冲孔的数量以及由此冲压机的压力。

17、当沿旋转轴线x观察所述转子时，所述一个或多个凸片可不与永磁体叠置，这不同于舌片(尤其是，用于在永磁体插入期间变形的可变形舌片)。

18、当所述转子质量块包括一个或多个未配备有切口和凸片的金属板时，所述一个或多个凸片可与这种金属板叠置。换句话说，所述凸片可不超出未配备有本发明意义上的凸片和切口的金属板，这不同于舌片(尤其是，用于在永磁体插入期间变形的可变形舌片)。

19、在变型中，所述凸片可超出未配备有凸片的金属板，并且经接收在设置于对应的永磁体中的凹槽中。

20、所述凸片、所述切口和所述冲孔的存在使得能够免于使用粘胶。该存在还可以是粘合的补充，可能够在所述磁体粘合之前定位所述磁体。该存在可能够一方面最小化所述永磁体在所述容置部中的微运动，并因此最小化所述永磁体的开裂风险，以及另一方面最小化所述永磁体在所述容置部中的振动和因此噪声。

21、凸片和切口

22、一个或多个凸片可具有相对于对称轴(尤其是，所述凸片的伸长轴线)对称的对称形式。所述凸片的对称性允许更优地掌控所述凸片的在所述冲孔期间的变形。

23、所述切口可具有任何形式(例如经倒圆角的形式或未经倒圆角的形式、带角的形式(尤其是正方形形式、矩形形式、三角形形式))，或者对应于纵向凹口。

24、所述切口可尤其相对于对称轴(尤其是，所述切口的伸长轴线)对称。

25、切口可具有取决于所述切口的长度的宽度。切口的宽度l相比于该切口的长度l的比率可在1与2之间、更优地在1.1与1.9之间、甚至是在1.2与1.8之间、更甚至是在1.3与1.7之间、例如为大约1.5。

26、切口的底部可具有例如呈圆弧状的经倒圆角形式。所述曲率半径可例如大约为对应的金属板的厚度e。所述曲率半径可大于或等于0.3mm。例如，在具有0.35mm厚度的金属板的情况下，所述曲率半径可以是0.35mm。

27、在实施例中，所述一个或多个切口可具有呈v形的且具有经倒圆角底部的大体形式。所述圆角可具有在0.1mm与2mm之间、更优地在0.2mm与1mm之间、甚至是在0.3mm与0.4mm之间、例如为0.35mm的曲率半径。

28、所述一个或多个凸片可包括在自身的自由端部处的平滑部(aplat)。在变型中，所述一个或多个凸片可在自身的自由端部处具有经倒圆角的形式。

29、在所述凸片的尤其在所述平滑部位置处的边缘与所述冲孔的边缘之间的距离d可在0.3mm与0.7mm之间、更优地在0.3mm与0.6mm之间、例如为大约0.5mm。

30、凸片的半宽度b(其与在所述凸片的中央与所述切口的边缘之间的距离对应)可大于所述冲孔的半径r加上所述金属板的厚度e的1.5倍。可写为：b≥r+1.5e。

31、凸片的半宽度b可在0.8mm与2.5mm之间、更优地在1.0mm与2.0mm之间、例如为大约1.5mm。凸片的宽度可在1.8mm与5mm之间、更优地在2mm与4.05mm之间、例如为大约3mm或2.55mm。

32、在同所述凸片的平滑部的边缘平行的且经过所述冲孔的中央的平行线与同所述切口的底部相切的且经过所述冲孔的中央的切线之间的角度c可大于或等于0°。所述角度c可在0°与90°之间、更优地在10°与50°之间、甚至是在20°与40°之间、例如为大约30°。

33、所述一个或多个凸片可定位在对应的容置部的面的中央处、尤其在对应的容置部的大面的中央处。

34、侧向容置部可包括单个凸片。侧向永磁体可通过单个冲孔维持。

35、一行容置部中的中央容置部可包括单个凸片。处在该行的中间的永磁体可通过单个冲孔维持。

36、在变型中，容置部的面可包括两个凸片，在该情况下，所述两个凸片可位于在所述容置部的面的长度的大约三分之一和三分之二处。

37、在进一步的变型中，容置部的面可包括三个凸片。

38、在实施例中，一行容置部中的中央容置部可包括两个凸片。所述两个凸片可由比侧向切口更宽的切口分隔。由此，处在该行的中间的永磁体通过两个冲孔维持，这能够改善对于该永磁体的维持，并且能够适配于对于所述磁体的就位，同时最小化磁冲击。

39、另外，所述金属板可包括设置于容置部(尤其是，中央容置部和/或侧向容置部)的短侧中的一个或多个冲孔。由此，对应的永磁体可通过两个冲孔卡挡，其中一个冲孔定位在所述磁体的长侧上并且另一个冲孔定位在所述磁体的短侧上。例如，对于中央磁体的短侧中的至少一个的冲孔能够以重复的方式系统地在同一侧上贴合所述磁体，并因此减少由所述磁体的定位的不确定性产生的不平衡变化。

40、凹槽

41、至少一个永磁体可包括凹槽，所述凹槽尤其在自身的整个长度上用于接收所述转子质量块的金属板的一个或多个凸片。在该构造中，切口设置在所述凸片两侧且在所述容置部的整个长度或几乎整个长度上，并且，所述凸片超出所述容置部的大面。所述凹槽可尤其设置在所述永磁体的尤其与气隙相反的长侧上。所述永磁体的凹槽纵向地且与所述转子的旋转轴线平行地延伸。

42、该构造的有利之处在于，设置于所述凸片中的冲孔可能够通过所述凸片在自身的三侧上的可能变形来沿三个不同方向(即，用于朝向气隙推压所述永磁体的第一方向以及与所述第一方向垂直的另两个方向)维持永磁体。

43、在对应的永磁体插入期间不存在所述凸片的变形或折叠，并且，在所述冲孔之前可在所述凸片与处于所述永磁体的凹槽中的永磁体之间留有间隙。

44、在所述冲孔期间，获得了所述凸片的在所述冲孔周围的材料变形，该变形可能够填补存在于所述凸片与所述永磁体之间的间隙并且使所述磁体固定不动。

45、永磁体

46、永磁体的横截面与所述转子的旋转轴线垂直。

47、所述永磁体可在横截面上具有第一短侧和与所述第一短侧相反的第二短侧。所述永磁体可在横截面上具有第一长侧和与所述第一长侧相反的第二长侧。

48、所述永磁体可在横截面上具有矩形的大体形式。所述永磁体在横截面上可尤其不具有梯形的大体形式。这种形式可更标准，因此成本更低。

49、所述转子可包括埋入式永磁体。所述永磁体可不周向地布置。所述永磁体可不布置在所述转子质量块的表面处。

50、所述转子质量块可包括相对于气隙倾斜地布置的永磁体。在变型中，所述转子质量块可包括相对于气隙切向地布置的永磁体。

51、所述永磁体可布置成一个或多个尤其呈u形或呈v形的行。所述永磁体可布置成一行、两行、三行或更多行。

52、在实施例中，极的容置部可布置成第一行容置部和第二行容置部，所述第二行可比所述第一行更接近于气隙。所述第一行容置部可包括布置成u形的三个容置部(其中，一个中央容置部和两个侧向容置部)。所述第二行容置部可布置成v形。

53、所述金属板的每个容置部可包括一个或两个凸片。在实施例中，(形成u或v的侧向分支的)每个容置部可包括单个凸片。(形成u的底部的)每个容置部可包括一个或两个凸片。

54、所述转子可包括永磁体，所述永磁体经布置用于形成所述转子的极。所述转子的极的切口和/或冲孔可相对于彼此对称地布置。

55、所述永磁体可覆盖有涂层材料，有利地，所述涂层材料可以是延性的。延性的涂层可能够确保对于磁体的良好维持，并且不生成由切屑、灰尘或其它残留物产生的污染，所述污染例如是在液体冷却式机器中有害的。

56、舌片

57、至少一个金属板可包括至少一个可变形的舌片。

58、所述舌片可例如在两个凸片之间与所述容置部的大面相连。

59、所述容置部由至少一个与所述永磁体的长侧相面对的大面限界，至少一个金属板可包括至少一个舌片，所述至少一个舌片与所述容置部的大面相连并且尤其朝气隙方向延伸到所述容置部中，一个或多个舌片能够维持所述永磁体抵靠所述容置部的相对面。

60、所述舌片能够促进对于所述永磁体的良好就位。

61、在所述金属板包括这种舌片的情况下，有利地，可使得所述金属板包括两个凸片，在所述舌片的每侧上有一个凸片。

62、在变型中或附加地，所述舌片可与所述容置部的小面相连并且尤其朝气隙方向延伸到所述容置部中，一个或多个舌片能够维持所述永磁体抵靠所述容置部的相对面。

63、所述小面与所述永磁体的短侧相面对。

64、所述一个或多个舌片具有与对应的永磁体的略微覆盖，这允许所述舌片在所述永磁体向其容置部中插入期间的略微变形以及所述永磁体的通过压缩的楔入。所述一个或多个舌片是可变形的，并且可在所述永磁体向所述转子质量块中插入期间变形到所述金属板的平面之外。所述一个或多个舌片可构造用于变形到所述金属板的平面之外，以便贴靠所述永磁体的短侧。

65、所述一个或多个舌片可在对应的永磁体插入期间不完全地折叠。相反地，所述舌片可在对应的永磁体插入期间变形到所述转子质量块的金属板的平面之外。

66、所述一个或多个舌片可构造用于朝气隙方向推压所述永磁体。所述一个或多个舌片可构造用于朝向所述转子的外直径推压所述永磁体。有利地，这种推力与由在所述永磁体上的离心力影响所导致的推力相同。所述舌片可不构造用于朝所述转子的旋转轴线方向推压所述永磁体。特别是，所述舌片可不朝向所述转子内部定向，而是朝向所述转子外部定向。

67、所述舌片可能够在所述永磁体向所述容置部中引入期间和/或在所述机器运行期间当所述永磁体安设在所述容置部中时使所述永磁体机械地卡挡在所述容置部中。所述舌片可由此能够尤其在所述机器运行期间使所述永磁体预定位和/或维持在所述容置部中。

68、所述永磁体在横截面上具有第一短侧和与所述第一短侧相反的第二短侧，所述舌片可配置用于贴靠所述永磁体的第一短侧，至少一个金属板包括至少一个止挡部，所述至少一个止挡部与所述永磁体的第二短侧相面对。

69、金属板

70、在实施例中，所述转子质量块的所有金属板包括本发明意义上的切口和凸片。所述转子质量块的所有金属板可以是彼此之间同样的。

71、在变型中，所述转子还可包括未配备有切口和凸片的金属板。配备有本发明意义上的切口和凸片的金属板可尤其布置在所述转子质量块的一个或两个轴向端部处。未配备有切口和凸片的金属板可布置在所述转子质量块的中间且在两组配备有本发明意义上的切口和凸片的金属板之间。具有切口和凸片的金属板可布置在所述转子的金属板叠的每个端部处。这能够通过冲孔确保在所述转子的每个金属板叠中良好地维持所述磁体。

72、转子质量块可尤其包括5％至30％的包括本发明意义上的切口和凸片的金属板。所述转子质量块可包括例如至少两个包括切口和凸片的金属板(尤其是，三个、四个或五个包括切口和凸片的金属板)。

73、所述转子质量块的同一金属板可包括多个切口和凸片，每个凸片尤其设置在所述金属板中，并且尤其与所述金属板的剩余部分一体成型。所述金属板可包括多个容置部(每容置部有一个或两个凸片)。所述转子质量块可由此包括：一方面，包括多个容置部(每容置部有一个或两个凸片)的金属板；以及另一方面，未配备有凸片和切口的金属板。

74、所述金属板可包括凹部，所述凹部从侧向容置部朝向中央容置部延伸。所述凹部可配置用于径向地超出所述中央容置部。所述凹部可具有与所述中央容置部的边缘至少部分平行地延伸的边缘。

75、机器

76、本发明还旨在提供一种旋转电机，所述旋转电机包括定子和如上文限定的转子。

77、所述机器可经使用用作发动机或发电机。所述机器可以是磁阻式的。所述机器可构成同步发动机，或者在变型中构成同步发电机。在进一步的变型中，所述机器构成异步机器。

78、所述机器的最大化旋转速度可以是较高的，例如大于10000tr/min、更优地大于12000tr/min、例如为大约14000tr/min至15000tr/min、甚至是20000tr/min或24000tr/min或25000tr/min。所述机器的最大化旋转速度可小于100000tr/min、甚至是小于60000tr/min、更甚至是小于40000tr/min、更优地小于30000tr/min。

79、本发明可特别适用于大功率机器。

80、所述机器可包括单个内转子，或者在变型中包括径向地布置于所述定子两侧的且联结起来旋转的内转子和外转子。

81、所述机器可单独地插入在外壳中，或者插入在变速箱的外壳中。在该情况下，所述机器插入在还容置有变速箱的外壳中。

82、所述机器包括定子。所述定子包括齿，所述齿在彼此之间限定出槽。所述定子可包括电导体，所述电导体中的至少一部分、甚至是所述电导体中的大部分可呈现u形销或i形销的形式。

83、制造方法

84、本发明还旨在提供一种用于制造如上文限定的旋转电机的转子的制造方法。

85、所述方法可包括用于沿着所述转子的旋转轴线向所述容置部中纵向地引入至少一个永磁体的步骤。

86、本发明还旨在与上文独立地或结合地提供一种用于制造旋转电机的转子的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

87、(a)提供所述转子的转子质量块，所述转子质量块包括容置部，一个或多个凸片延伸到所述容置部中，所述一个或多个凸片中的每个设置在两个切口之间，

88、(b)向所述转子的转子质量块的容置部中插入所述永磁体，在该插入期间，所述凸片不遭受变形，以及

89、(c)在所述一个或多个凸片中实施一个或多个冲孔，以便维持所述永磁体抵靠所述容置部的相对面。

90、所述永磁体可已磁化地或未磁化地沿着所述转子的旋转轴线引入到所述容置部中。

91、所述冲孔可借助于冲头实施，所述冲头的形式可从以下非限制性列表中选择：具有尖锐棱边的或球面的圆柱形形式，半圆柱形形式(其圆柱形部分经定向在容置部所在侧上)。有利地，圆柱形形式使得能够不必定向所述冲头。相较于具有尖锐棱边和恒定凹陷的圆柱形形式，球面的圆柱形形式可使得能够移动更少的材料。

92、所述冲孔的深度可在0.5mm与3mm之间、更优地在0.75mm与2mm之间、例如为大约1mm。所述冲孔的深度可例如取决于所述金属板的厚度。

93、所述金属板的由所述冲头实施的材料移动创建了冲孔，所述冲孔允许对于所述永磁体的维持。所述金属板的材料移动的定向可由位于在所述凸片两侧的切口促进。

94、在所述永磁体向所述容置部中插入之前，所述凸片存在于所述容置部中。在所述永磁体向所述转子质量块中插入之后，所述凸片不成形。

95、所述永磁体可沿着所述转子的旋转轴线纵向地插入到对应的容置部中。

96、在所述转子质量块包括相互堆叠的多个金属板叠的情况下，所述方法可首先包括用于向每个金属板叠的容置部中纵向地引入至少一个永磁体的步骤，然后包括用于使所述金属板叠相互堆叠的步骤(此时在所述容置部中带有所述永磁体)。