CN109075630A - 用于磁阻电机的转子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于磁阻电机(1)的转子(10、20、40、50),具有在轴向(A)上交替布置的传导层(11、11a、21、41、51)和绝缘层(15、15a),其中,传导层(11、11a、21、41、51)具有引导磁通量的传导区域(12、22、42、52),并且绝缘层(15、15a)是电绝缘的。为了改善磁阻电机的重量和效率,根据本发明提出,至少部分地通过增材制造法制造转子(10、20、40、50)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于磁阻电机的转子以及对此的制造方式。
背景技术
在磁阻电机中,公知是由定子(Stator)产生交变磁场,通过这个交变磁场使得转子(Rotor)主要因为磁阻力而被驱动。不仅转子而且定子在这里通常都具有由轴向叠装的钢片组成的板叠,它们相互之间通过单侧的漆层得以绝缘。这些钢片由磁渗透性强的材料构成,例如电工钢片。每个钢片本身都被结构化,并且具有一定数量的凹口,这些凹口用于影响磁场的延伸。这些凹口可以被称为不引导通量或者不引导磁通量的区域,而这些钢片就是引导通量的或者引导磁通量的区域。利用制造技术冲制出相应的钢片。转子通常具有四个或者八个极。出于必须冲制钢片的必要性而产生这些以及其他的制造限制。叠片组可以总体上轴向地焊接起来。也许,转子也可以具有短路笼。
虽然使用冲制的钢片能够实现可靠且成本较低地制造转子,但是电机却因此非常重。这主要是因为,转子除了电磁特性以外还必须具有特定的机械特性。于是转子的一些部分根据转数可能经受显著的离心力。因为在冲制的钢片的情况下,也总是必须注意到转子在结构上的完整性,所以引导通量的区域和不引导通量的区域必须有一个最小尺寸。为了改善稳固性,还经常需要在引导通量的区域之间留下(例如径向延伸的)桥接件。然而这会导致不希望出现的、降低电机效率的漏磁现象。
发明内容
在这个背景下,本发明的目的在于,改善磁阻电机的、尤其是同步磁阻电机的重量和效率。该目的通过一种根据权利要求1所述的转子以及一种按照权利要求8所述的制造方法得以实现。
通过本发明提供了一种用于磁阻电机的转子,其具有在轴向上交替布置的传导层和绝缘层。这些传导层和绝缘层可以相互交替,也就是说在两个传导层之间总是布置一个绝缘层。在这里,各个层沿着相应于转子旋转轴线的轴向布置。优选地,这些层是平坦的并且垂直于轴向地伸展。要注意的是,即使是交替地布置传导层和绝缘层也有可能发生以下情况,即,两个或者多个传导层相互并排,而两者之间却没有绝缘层。
传导层具有引导磁通量的传导区域。“引导磁通量”在这里和后文中是指高磁渗透性μr,其至少等于10、优选地至少等于100。有时这种磁渗透性也可以在103到105的量级内。在此尤其是可以使用软磁性的或铁磁性的、引导磁通量的材料。这些传导层此外具有不引导磁通量的绝缘区域。这些绝缘区域可以至少部分地由凹口构成,这些凹口在运行时典型地被空气填充。
绝缘层是电绝缘的,也就是说,它们由一种或者多种被归为电绝缘体或非导体的材料构成,也就是例如导电能力在10-8S/m或以下。优选地,它们还是不引导磁通量的,也就是说,它们始终都具有低磁渗透性。“不引导磁通量”在这里和后文中是指低磁渗透性,其例如可以低于5或者低于2。磁渗透性经常在1的范围内。
根据本发明,转子至少部分地通过增材制造法制造而成。“增材制造法”(AdditiveManufacturing;AM)或者还有“生成式制造法”这个概念在这里用作制造方法的集合概念,其中,从没有形状的物质如液体或粉末中、或者可能从形状中立的材料像是钢带或钢丝中,连续地建构出一个三维形体。这种制造方法可以至少部分地也称为三维立体打印法。在这里可以使用各种各样的方法,有时还可以将这些方法组合起来。此外还可以使用粉末嵌入法,像是选择性激光烧结(Selektive Laser Sintering:SLS)、选择性激光熔炼(SelektiveLaser Melting:SLM)、电子束熔炼(Selektive Beam Melting;EBM)。但是此外如下方法也是可能的:自由空间法,例如熔融层积成型(FDM)或者冷气动力喷涂(Gas Dynamic ColdSpray;CDCS);或者是液体材料法,例如液体模塑成型(LCM)。以上列举的只是示例性的,并不是全部,也不以任何形式构成局限。
明显可能的是,将不同的增材制造法相互组合起来。也可以例如在使用制造法时使用大小不同的喷嘴或者类似物,以有效地制造出大小不同的结构。
通过使用这类的增材制造法,一方面可以制造出几乎任意的、利用传统的变型法、分离和拼接法都不能或者只能在耗费过大的情况下才能制造出来的三维形体。尤其是在制造出来的结构大小方面几乎不存在局限。但是这些结构必须通过用来熔融的激光束的直径、或者通过由喷嘴释放的颗粒流的直径预先设定。以这种方式也可以将引导磁通量的和不引导磁通量的材料(有时在使用中间层的情况下)以几乎任意的方式相互拼接起来。因为没有了冲压法在流程技术上的局限性,所以可以明显减少转子的重量。尤其是还有可能的是,正如后文还要进行阐述的那样,在现有技术中比较重地由电工钢片构成的结构现在由绝缘性的和比较轻的材料构成。当然在转子中因为惯性力矩更小,重量上的优势也会提升磁阻电机的效率,除了这种重量上的优势以外,通过有目的地采用绝缘性的材料或者说消除或减少特定的、由传导材料制造的结构体,可以减少漏磁,这又对效率有利。
在现有技术中的板叠通常必须焊接起来或者夹住,才能确保必须的组合保持,而在根据本发明的转子中就可以不用这样,因为其多个部分在增材制造的过程中就已经可以材料配合地和/或形状配合地相互连接起来。然而也有可能的是,在一定程度上作为对此的补充,提出通过焊接、夹紧或者类似方法来进行进一步的连接。
通常传导层不是连续地由引导磁通量的材料构成。根据本发明,至少一个传导层具有至少一个不引导磁通量的绝缘区域,这个绝缘区域至少部分地布置在传导区域之间。这样的绝缘区域此外还可以是电绝缘的。尤其是一个传导层可以具有多个绝缘区域,这些绝缘区域分别至少部分地布置在传导区域之间。绝缘区域的功能在于,影响传导层内部的磁通量的形成。绝缘区域也可以至少部分地由凹口构成,这些凹口在运行状态下被空气填充。优选地,传导层和绝缘层在轴向上前后依次地布置,并且在一个传导层内的绝缘区域和传导区域径向地和/或在切线方向上前后依次地布置。
至少一个绝缘层具有一个通过增材制造法制造的、由不引导磁通量的材料构成的层-绝缘桥,它将两个传导区域连接起来。
优选地,这样的层-绝缘桥也是电绝缘的。“层-绝缘桥”的说法在这里意味着,它在传导层内部在两个传导区域之间伸展。层-绝缘桥通过增材制造法生成,就其尺寸和几何形状而言,这开创了各种各样的可能性。当然也可以将多个层-绝缘桥布置在两个传导区域之间并将它们连接起来。每个绝缘桥都将邻靠的传导区域机械地连接起来,并且因此改善了转子的机械稳固性。与此同时,这种由不引导磁通量的材料制成的桥接件不会导致出现不希望的漏磁,而在现有技术中的由钢片构成的连接桥中就会出现这种磁漏。此外,许多不引导磁通量的材料的特征在于相比例如电工钢片更小的密度,从而可以相对于现有技术减少转子的重量以及惯性力矩。由此也有利的是,桥接件不必因为制造方面的原因而实现得比对于机械稳固性必定所需的厚度更厚。
就几何形状而言,正如已经提及的那样,存在各种各样的构造设计可能性。于是例如可以让一个层-绝缘桥垂直于或倾斜于邻靠的传导区域的延伸方向延伸。如果邻靠的传导区域例如在切线方向上延伸,那么绝缘桥就可以径向地或者也可以倾斜于径向地以及倾斜于切线方向地延伸。此外还有可能的是,层-绝缘桥具有可变的横截面。例如它在至传导区域的连接区域内可以具有更大的横截面,以实现更好的连接,而它在位于两者之间的中间部段内具有较小的横截面。绝缘桥也可以是弯曲的和/或形成夹角的。此外,绝缘桥本身还可以是交叉的,或者可以是两个绝缘桥相交,例如是X形的或者是V形的。层-绝缘桥的、横向朝向传导层的延伸方向伸展可以和它所连接的传导区域的伸展一样,但是也可以长一些或者短一些。
因为利用增材制造法能够将传导区域和绝缘区域以尽可能任意的几何形状相互拼接起来,所以尤其是可以放弃传导区域之间的那些直接连接。于是有利地将两个传导区域通过一个在其之间的绝缘区域完全地分离开。这尤其是可以适于多个传导区域,或者甚至适于所有传导区域。机械性地将两个这种传导区域分别通过不引导磁通量的材料、例如以一个或者多个层-绝缘桥的方式相互连接起来。
对于现有技术中的转子而言,它由轴向上上下叠层的、具有中间布置的漆层的钢片构建而成,一方面这些钢片以及另一方面漆层通常分别相互之间实现为相同的厚度,而根据本发明的转子中的层厚度可以几乎任意地变化。于是转子可以具有轴向扩展至少逐段有区别的传导层和/或绝缘层。也就是说,至少两个传导层可以至少逐段地具有不同的轴向扩展,也就是厚度不同。这包括是可能性是:至少一个传导层的轴向扩展逐段变化。相应地,至少两个绝缘层可以至少逐段地具有不同的轴向扩展。层厚度的这种变化例如可能因为机械方面的原因发生,或者是为了影响磁通量的形成。
根据一种构造方式,一个绝缘层具有至少一个通过增材制造法制造的、由电绝缘材料构成的中间-绝缘桥,其将两个传导层连接起来。这种中间-绝缘桥在两个传导层之间伸展,也就是在轴向上。在此完全有可能的是,所述绝缘桥在传导层延伸方向上的扩展比它横向于其延伸方向的扩展更长(即桥接件的厚度大于长度)。这种中间-绝缘桥的功能在于机械地连接所述两个传导层,其中还要保持两个传导层之间预设的间距。与此同时,这些传导层至少在磁阻电机的气隙区域内要相互电绝缘,以减少涡电流。优选地,一个这样的中间-绝缘桥此外是不引导磁通量的。在现有技术中,类似的功能通常由存在于钢片之间的漆层负责,这些漆层在钢片的整个表面上伸展,而通过增材制造法可以尽量节约材料地制造一个或者多个中间-绝缘桥,使得这足以实现邻靠的传导层的机械连接,但是与此同时还将转子的重量进而惯性力矩保持得尽可能小。
作为选择,一个中间-绝缘桥可以从一个传导层至少伸展至再下一个传导层。通常这样的绝缘桥还与位于两者之间的、也就是相邻的传导层连接,但是这并不是强制必须的。在此可能的是,三个或者更多的传导层、有时甚至是转子的全部传导层都通过一个这样的绝缘桥相互连接。当然也可以存在多个这样连续构造的绝缘桥。因为增材制造法的灵活性高,在此也几乎不存在任何局限性。
原则上,传导区域相互之间的绝缘还有传导层相互之间的绝缘只能通过增材产生的中间-绝缘桥或层-绝缘桥(以及通过空气)实现。然而也有可能的是,作为补充或者作为替选地施加一种液体形式的绝缘漆,其紧接着硬化。这样的绝缘漆例如可以在两个增材制造步骤之间施加,但是也可以在整个增材制造完成以后紧接着施加。
中间-绝缘桥的几何形状也可以尽可能地变化。于是例如让一个中间-绝缘桥垂直于或者倾斜于传导层的延伸方向延伸。也可以让一个中间-绝缘桥具有可变的横截面。例如它可以在至传导层的连接区域内具有更大的横截面,以实现更好的连接效果,而它在位于两者之间的中间部段内具有较小的横截面。绝缘桥也可以是弯曲的并且/或者是形成夹角的。此外,绝缘桥本身可以是交叉的,或者也可以是两个绝缘桥相交,例如是X形的或者是V形的。此外通过这些中间-绝缘桥的以及层-绝缘桥的几何形状还可以影响转子的机械振动性,于是能够杜绝有时不希望的噪音产生。
尽管在这里中间-绝缘桥和层-绝缘桥在概念上有区别,但是有可能的是,中间-绝缘桥和层-绝缘桥能相互转换,或者说绝缘桥不仅可以被视为中间-绝缘桥也可以被视为层-绝缘桥。
转子可以具有至少两种不同的、引导磁通量的材料。因此尤其是指,不同的材料在空间上分开,也就是并不相互混合。所述材料可以在一个传导层内、有时甚至在一个传导区域内组合起来。这种在由钢片制成的情况下实际上排除的选项可以通过增材制造法顺利实现,为此前后依次地、例如以层或者条的方式来施加不同的材料。但是此外也可以在不同的传导层中使用不同的材料。这些不同的材料例如可以在它们的渗透性方面有区别,由此可以影响磁通量的形成,或者在其密度或刚度上有区别,由此可以影响机械属性。不仅材料的选择还有传导层或绝缘层的轴向厚度也都可能与在相应的部位上是否增强地出现涡电流有关。如果不出现,就可以例如采用一种更便宜的材料结合更大的轴向层厚度。
不仅可以使用固体的、引导磁通量的材料,而且例如也可以采用一种铁磁流体。在此可以涉及多个其中容纳有铁磁流体的孔。在制造过程中,也可以用增材制造法制造出空心室的周壁,其中,在空心室被封闭之前将铁磁流带入空心室内。包围着铁磁流的材料在其自身方面例如可以是一种铁磁性的材料。有可能的是,在一个传导区域内使用这样一种铁磁流,而在相同传导层的另一个传导区域内使用一种固态的、可传导的材料。作为替选,也可以在整个传导层中,所有传导区域包含一种铁磁流体。
根据一种构造方案,至少一个传导层具有一种磁各向异性的材料。这类材料具有用于进行磁化的优选方向,这可以被用于在转子的特定部分中根据方向设定磁阻。为此例如可以通过例如可能在喷嘴或类似的装置附近形成的磁场在增材制造过程中进行施加时,在一定程度上对磁各向异性材料调准取向,从而让这个取向在制造流程结束以后得以保持。
而且就不引导磁通量的或电绝缘的材料而言也存在各种不同的可能性。于是转子可以具有至少两种不同的、不引导磁通量的材料和/或两种不同的、电绝缘材料。对相应材料的选择例如可以取决于在相应区域内所需要的机械稳固性。因此就出现的离心力而言,在转数高的时候可能必须在径向靠外的区域内使用更加稳固的材料,而在内部区域为了减少重量可以使用不那么稳固的材料。也可以在某些区域选择一种特定的材料,通过该材料优化向磁阻电机的气隙、转子端侧的和/或转轴的温度传递。而且通过选择这种材料还能抑制转子内部不希望的振动。
转子的表面尤其是在预期的高转数下可以与之匹配,以便能够产生尽可能不能听见的声波。这可以通过尽可能光滑的表面设计或者通过表面的合适轮廓构造得以实现。只要对此需要将绝缘桥布置在径向靠外的区域内,就可能通过它的厚度或者它的材料确保足够的稳固性。
转子的转轴可以与它引导磁通量的元件分开制成,在这个过程中可以采用不同的制造方法。例如这些元件可以通过挤压制成,同时制造出转轴的空心造型。转轴可以至少部分地由泡沫化的金属制成,由此同样可以减少它的重量和它的惯性力矩。优选地,转子的一个转轴通过增材制造法制造。它在此可以在增材制造流程过程中在制造转子的传导层和绝缘层之前、期间或者之后建立,从而让它们直接构建在转轴上,或者反之亦然,并且因此构成材料连接。在这种增材制造法的过程中当然也可以制造出各种不同类型的空心室,这些空心室通过桥接件或者腔壁相互分隔开。
根据本发明的转子也可以具有短路笼或者说阻尼笼。它一方面服务于异步启动、但是另一方面也服务于对转子可能发生的震荡的机械减震。笼的多个部分可以是预制好的,并且在增材制造过程中被预定位,从而在一定程度上“围绕着它”完成增材制造。作为替选,笼本身可以连同转子的其他部分一起通过增材制造法制造。最终可以将这个笼随后设置到转子中。
为了实现有效的热传递,转子也可以具有至少一个通风口。在这样的通风口上连接着一个通风通道,这个通风通道从转子的表面导向内部。这在根据现有技术的板叠构建过程中很难设置这样的通风通道,并且尤其是它的延伸受到严重局限,而在增材制造法中可以实现通风通道的以及通风口的几乎每一种任意的几何形状。通风通道可以逐段地穿过传导区域和/或绝缘区域延伸。
根据本发明此外还提供了一种用于磁阻电机的转子的制造方法。转子具有在轴向上交替布置的传导层和绝缘层,其中,这些传导层包括引导磁通量的传导区域,并且绝缘层是电绝缘的。根据本发明,转子至少部分地通过增材制造法制造。所述概念已经参照根据本发明的转子阐述过。根据本发明的方法的有利构造方案相应于根据本发明的转子的上述构造方案。
转子的或者它的那些用增材制造法制造的部分的构建流程可以以各种不同的方式完成。于是例如可以前后依次地建构出各个平面,这些平面在径向上和切线方向上伸展。这意味着,首先制作出一个平面,然后在轴向上继续构建出在那里紧接着的下一个平面。在此可以径向地从内向外完成各个平面的构建,或者例如通过按照笛卡尔坐标系以分行的形式建立该层。作为替选,例如也可以径向地从内向外完成构建,在此首先沿着转子的整个轴向扩展构建径向靠内的部分。然后接下来构建出径向靠外的随后的层,等等。制造的流程于是基本上与传导层和绝缘层的延伸无关。
附图说明
本发明的其他细节和优点可以从下面借助附图对本发明的可能实施方式的详尽说明中得出。在此示出:
图1是具有根据本发明的第一实施方式的转子的磁阻电机的示意剖面图;
图2是图1中的磁阻电机转子的剖面图;
图2A是图2的放大细节图;
图3是图2中的转子的另一个纵向剖面图;
图4是根据第二实施方式的转子以及定子的剖面图;
图5是根据第三实施方式的转子的剖面图;
图5A是图5的放大细节图;以及
图6是根据第四实施方式的转子的剖面图。
具体实施方式
图1示出了磁阻电机1的示意剖面图。磁阻电机具有壳体2,壳体带有端侧的轴承罩3,在轴承罩处经由轴承4可旋转地支承着转子10的转轴18。转子10于是可围绕在轴向A上延伸的旋转轴线旋转。在径向外侧,转子10被一个相对于壳体2固定布置的定子30所包围。在定子30的两侧布置了在此高度简化示出的绕组头5,这些绕组头经由在此未示出的连接与电源相连。正如在图中所示,不仅转子10而且定子30都具有一行在轴向A上前后相继的传导层11、31,它们至少部分地是引导磁通量的,并且在它们中间布置了不导电的绝缘层15、35。在这里,转子10通过增材制造法制造。定子30可以按照传统方式制造,为此传导层31由电工钢片构成并且绝缘层35通过绝缘的漆层构成。作为选择也可以通过增材制造法制造定子30。
图2示出了图1中的磁阻电机1的转子10的剖面图,其中,为了概览起见去除了转轴18。这个剖面在此穿过一个传导层11,它一方面包括能引导磁通量的传导区域12,另一方面包括布置在两者之间的、不引导磁通量的绝缘区域13。正如在图中可见的那样,传导区域12相互之间并不接触,而是通过绝缘区域13完全分隔开。这主要是通过以下方式实现,即,在增材制造法过程中可以连续地前后依次构建各个区域12、13,因此也不需要在相邻的传导区域12之间设置引导通量的桥接体。作为代替,在那里可以提供由不引导磁通量的材料构成层-绝缘桥14a-14f,它们例如在图2A中用放大图示出。在图中绘出了d轴线以及与之形成45°夹角延伸的q轴线,d轴线代表一般的磁力优选方向。
图2A是图2的放大细节图。一方面在这里可以看出不同的层-绝缘桥14a-14f,它们分别在传导层11内延伸并且将两个相邻的传导区域12相互连接起来。在此,所示层-绝缘桥14a-14f的多样化的不同构造只能纯粹示例性地理解,并且用于阐述不同的可选方案。通常在一个转子10内部不会将这么多不同形式的绝缘桥相互组合起来。例如可以看出简单的绝缘桥14a,它横向于邻靠的传导区域12的延伸方向延伸并且具有恒定的横截面。此外示出了另一个绝缘桥14b,它具有可变的横截面并且朝向邻靠的传导区域12拓宽。此外还示出了一个X形的绝缘桥14c以及一个S形摇摆的绝缘桥14d。也可以看出基本上笔直的绝缘桥14e、14f,然而它们朝向传导区域12的延伸方向倾斜地取向。在其中一个传导区域12中示出了一行凹口12.1,它们被铁磁流体填充。在制造过程中可以首先一直构建凹口12.1,直到能够在里面填充铁磁流体,并且紧接着将其完全封闭起来。
图3示出了图2中的转子10的一个部分的纵剖面图,其中,它的剖面相应于图1中的剖面,因此在径向-轴向上延伸。还是可以看出四个传导层11、11a以及布置在之间的绝缘层15、15a。正如-已经在图2A中-所示的那样,这里为了纯粹展示的目的也可以示出区别很大的结构。一方面可以看出多个层-绝缘桥14g-14j以及另一方面多个中间-绝缘桥17a-17e,它们将不同的传导层11、11a相互连接。而层-绝缘桥14h横向于传导层11、11a的伸展方向所具有的扩展与它所连接的邻靠的传导区域12的扩展相同,而其它三个绝缘桥14g、14i、14j具有较小的扩展。其中两个绝缘桥14g、14i此外还朝向传导层11的延伸方向倾斜地延伸。
中间-绝缘桥17a-17e一方面涉及那些分别仅仅从一个传导层11向下一个传导层11伸展的绝缘桥17a、17b,并且另一方面涉及此外伸展至再下一个传导层11的绝缘桥17c至17e。几个绝缘桥17a、17e平行于轴向A延伸,而其他的绝缘桥17b、17c、17d朝向轴向A倾斜地延伸。其中两个一直延伸至再下一个传导层11的绝缘桥17c、17d也与位于它们之间的传导层11相连,而另一个绝缘桥17e横跨过位于它们之间的传导层11的凹口并且不与它相连。
传导层11a在轴向上具逐段增大的扩展,由此使得两个邻靠的绝缘层15a逐段地具有比所示的第三绝缘层15更小的轴向扩展。这要理解为纯粹示例性,例如也有可能的是,这个传导层11连续具有比其他的传导层11更大的或者更小的轴向扩展。
显而易见地,在此示出的复杂结构可以利用增材制造法产生,但是利用传统的方法、例如通过电工钢片的叠层却无法实现或者实现难度很大。在制造图2A和3中所示的结构时,例如有可能的是,使用至少两种不同的装置(例如喷嘴或者类似物),其中,利用一种装置施加传导区域12而利用另一种装置施加不同的绝缘桥14a-14i、17a-17e。一种可能性是,逐渐地构建起各个传导层11、11a和绝缘层15、15a,其中分别交替地施加传导区域12的引导磁通量的材料和(只要需要)绝缘桥14a-14i、17a-17e的不引导磁通量的材料。
图4示出了转子20的以及定子60的第二实施方式的示意图。在此又示出了一个横向于轴向A的剖面图,包括定子60的传导层61以及转子20的传导层21。定子的传导层61具有多个围绕地布置的、带有位于它们之间的桥接件62的凹口63。这些桥接件62在此由引导磁通量的材料构成。传导层61可能由冲制的钢片构成,或者它可以用一种增材制造法制造,由此可能能够实现更精细的结构。转子20的传导层21包括不同的传导区域22以及布置在它们之间的绝缘区域23。在一些绝缘区域23中布置了层-绝缘桥24a、24b,它们在增材制造的过程中由不引导磁通量的材料构成。此外还可以看出一行细薄的传导桥26a、26b,它们用增材制造法可以特别细地实现。
图5示出了转子40的第三实施方式,其中又仅仅示出了一个传导层41。在这里也可以看出传导区域42以及布置在中间的绝缘区域43。这些绝缘区域43可以完全被空气填充或者逐段地具有层-绝缘桥,然而在此未示出这些绝缘桥。此外这些传导区域42部分地通过传导桥46相连,这些传导桥横向于相应的传导区域42的延伸方向伸展。传导区域42以及传导桥46在增材制造法中由两种不同的、引导磁通量的材料制造。正如在体现图5的放大细节图的图5A中所示,不仅传导区域42而且传导桥也主要由第一种引导磁通量的材料构成,但是其中存有第二种引导磁通量的材料的条状部分45。这些条状部分45构造成长形的,其中它们在传导区域42中的延伸方向B与传导桥46中的延伸方向C形成90°夹角地延伸。作为替选,这些条状部分45也可以是一些被空气填充的凹口。在这两种情况下都因为不仅在传导区域42内而且在传导桥46内都存在磁通量的条状部分,所以在一定程度上被一种“精密结构”所影响。作为替选或者作为附加也可以设想的是,采用至少一种磁各向异性的材料,其优选方向在传导区域内和传导桥内有区别地设定。
此外在绝缘区域43的径向靠外的部分中布置了短路笼的杆件47。它们可以也在增材制造过程中由一种合适的材料构成,或者可以对其预定位,而转子40在增材制造法中围绕着它们来构成。然而这些杆件47却是可选择的,并且在所示转子40中也可以将其去除。
图6示出了转子50的第四实施方式,其中在这里也再次示出了一个传导层51。它是图2所示的构造方案的一种变体,带有基本上相应设计的传导区域52和绝缘区域53。然而在传导区域52的径向外侧还连接有短路笼的杆件57,这些杆件就横截面而言匹配于传导区域52的形状。在这种情况下,通过增材制造法在时间上并行于传导区域52和绝缘区域53地构建这些杆件57当然是有利的。
Claims (11)
1.一种用于磁阻电机(1)的转子(10、20、40、50),具有在轴向(A)上交替布置的传导层(11、11a、21、41、51)和绝缘层(15、15a),其中,所述传导层(11、11a、21、41、51)具有引导磁通量的传导区域(12、22、42、52),并且所述绝缘层(15、15a)是电绝缘的,其特征在于,所述转子(10、20、40、50)至少部分地通过增材制造法制造,其中,至少一个传导层(11、11a、21、41、51)具有至少一个不引导磁通量的绝缘区域(13、23、43、53),这个绝缘区域至少部分地布置在传导区域(12、22、42、52)之间,其中,至少一个绝缘区域(13、23、43、53)具有一个通过增材制造法制造的、由不引导磁通量的材料构成的层-绝缘桥(14a-14i、24a、24b),所述层-绝缘桥将两个传导区域(12、22、42、52)连接起来。
2.根据权利要求1所述的转子,其特征在于,至少两个传导区域(12、22、42、52)通过一个位于这两个传导区域之间的绝缘区域(13、23、43、53)完全地分隔开。
3.根据前述权利要求中任一项所述的转子,其特征在于,所述传导层(11、11a、21、41、51)和/或绝缘层(15、15a)具有至少逐段有区别的轴向扩展。
4.根据前述权利要求中任一项所述的转子,其特征在于,至少一个绝缘层(15、15a)具有至少一个通过增材制造法制造的、由电绝缘材料构成的中间-绝缘桥(17a-17e),所述中间-绝缘桥将两个传导层(11、11a、21、41、51)连接起来。
5.根据权利要求4所述的转子,其特征在于,一个中间-绝缘桥(17a-17e)从一个传导层(11、11a、21、41、51)至少延伸至再下一个传导层(11、21、41、51)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的转子,其特征在于,所述转子包含至少两种不同的引导磁通量的材料。
7.根据前述权利要求中任一项所述的转子,其特征在于,至少一个传导层(11、11a、21、41、51)包含一种磁各向异性的材料。
8.一种用于磁阻电机(1)的转子(10、20、40、50)的制造方法,所述转子具有在轴向(A)上交替布置的传导层(11、11a、21、41、51)和绝缘层(15、15a),其中,所述传导层(11、11a、21、41、51)具有引导磁通量的传导区域(12、22、42、52)并且所述绝缘层(15、15a)是电绝缘的,其中,至少一个传导层(11、11a、21、41、51)具有至少一个不引导磁通量的绝缘区域(13、23、43、53),所述绝缘区域至少部分地布置在传导区域(12、22、42、52)之间,其特征在于,所述转子(10、20、40、50)至少部分地通过增材制造法制造,其中,至少一个绝缘区域(13、23、43、53)具有一个通过增材制造法制造的、由不引导磁通量的材料构成的层-绝缘桥(14a-14i、24a、24b),所述层-绝缘桥将两个传导区域(12、22、42、52)连接起来。
9.根据权利要求8所述的制造方法,其特征在于,所述转子(10、20、40、50)以轴向分层的结构完成,其中,传导层(11、11a、21、41、51)和绝缘层(15、15a)垂直于转子轴构成,其中,这些层的引导通量的区域和阻挡通量的区域交替布置。
10.根据权利要求9或10所述的制造方法,其特征在于,所述转子(10、20、40、50)以径向分层的结构完成,其中,通量引导部和通量阻挡部平行于转子轴构成,其中,这些层的引导通量的区域与阻挡通量的区域交替布置。
11.根据权利要求9至10中任一项所述的制造方法,其特征在于,转轴(18)至少部分地通过增材制造法制造。
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