电机的制作方法

本发明涉及电机、特别是用于在混合动力或全电动的机动车辆的传动系内使用的电机，该电机包括定子和通过气隙与定子分隔开的转子，其中，转子包括具有第一组永磁体的至少一个第一转子本体、以及与第一转子本体轴向间隔开的具有第二组永磁体的至少一个第二转子本体，并且转子轴在第一转子本体和第二转子本体内以扭矩传递的方式同轴地联接至第一转子本体和第二转子本体，其中，至少第一转子本体借助于机械式场衰减机构以能够相对于第二转子本体旋转的方式安装在转子轴上，以克服第一扭转刚度件的影响。

背景技术：

1、电机在操作期间由于磁反转而经受损耗，这些损耗被统称为铁损耗并且会降低机器的效率。在移动应用中，电机的低效率意味着车辆的减少的里程或对电池容量的增加的需求。因此，使所描述的铁损耗最小化是持续的目标，尤其是在具有纯电驱动的移动应用中的持续的目标。

2、如可以在混合动力或全电动的机动车辆的传动系内使用的这种具有铁损耗的电机的示例是所谓的永久励磁同步机器。由于与其他类型的机器相比，永久励磁同步机器的功率密度较高，因此其优选地用于电动汽车领域，在电动汽车领域中，可用的安装空间通常是限制因素。机器的励磁场通常由布置在机器的转子中的永磁体产生。在永久励磁同步机器中，可以省去滑环触点，该滑环触点在电励磁同步机器中是必需的，以便为布置在转子上的励磁线圈供电。

3、然而，永久励磁的缺点是励磁场不能容易地修改。原则上，通过控制所谓的场衰减范围，同步机器可以超出其额定速度进行操作。在该范围内，机器以其最大额定功率操作，其中，由机器传递的扭矩随着速度增加而减小。通过降低励磁电流，电励磁同步机器可以非常容易地在场衰减范围内操作。即使在永磁机器的情况下，也存在已知的方法，借助于到机器的定子的合适的电流供应来产生气隙磁场分量，以抵消由永磁体产生的励磁场并因此减弱励磁场。然而，对机器的这种控制会导致损耗增加，使得机器在此范围内只能以降低的效率操作。

4、用于减少电机中的铁损耗的有效方法是针对具有高速的操作点有意地减弱定子与转子之间的磁场，因为在磁场较弱的情况下，由于高频磁反转而引起的损耗就较低。除了电气方法之外，还存在机械方法用于进行针对性的场衰减。从专利说明书us5821710、fr28131345、ep1085644、ep1867030、de10401708670、de104016103470、cn104600929和cn105449969中已知一种径向通量型机器的转子，该转子以垂直于旋转轴线的方式被分成配备有永磁体的若干个转子盘，并且这些转子盘可以相对于彼此旋转。根据转子盘之间的相对旋转，转子在磁极沿轴向方向对准的位置中提供全磁场，并且在相对于该位置旋转的位置中提供减弱的磁场。描述了主动或被动机构，其据称能够根据转子速度或扭矩在这两个位置之间切换，并且因此使得电机能够关于整个发动机特性图更有效地操作。

5、de 10 4021 101 898描述了一种装置，其中，径流式机器的转子被分成两个部分转子，这两个部分转子的各个转子盘在轴向方向上交替。转子的一部分直接连接至转子轴，另一部分经由扭转刚度件以扭矩传递的方式连接至转子轴。扭转刚度件被选择成使得：在低扭矩下部分转子处于具有减弱磁场的扭转位置并且在高扭矩下部分转子处于具有全磁场的扭转位置。de 10 4021 101 904要求保护一种在结构上设计的机械模块，该机械模块可以被引入到配备有永磁体的转子盘的内部中，建立所描述的部分转子与转子轴的连接，并且允许经由扭转刚度件限定运动特性，该扭转刚度件利用弹簧和配备有滚子的凸轮驱动器来实现。

6、所有前面提及的被动解决方案——使用力矩作为传感器变量来触发两个部分转子之间的相对运动以克服扭转刚度件——假设的是，在具有不对准磁极的最初磁场被减弱的位置的情况下，通过定子电流供应而产生的总电磁力矩大致根据两个部分转子在总长度中的份额以及两个部分转子相对于定子场的相应的相位位置而在两个部分转子之间进行简单的分配，而与其他部分转子的存在无关。只有这样，与总扭矩成比例的部分扭矩才可以容易地定向成克服部分转子或部分转子中的一个部分转子与转子轴之间的扭转刚度件，并且通过增加的扭矩来实现期望的旋转，以进入具有全磁场和对准磁极的位置。然而，申请人的试验和建模表明，实际情况复杂得多。

7、即使在断电情况下，在两个子转子的转子盘之间也会以磁性排斥力矩的形式存在相互作用。具有全磁场和对准磁极的位置会呈现其中排斥力矩消失的不稳定平衡。当从该平衡位置开始旋转时，会产生排斥力矩，该排斥力矩随着旋转的增加而增加，直至排斥力矩达到最大值，并且然后随着进一步旋转而再次减小。在电周期内排斥力矩在旋转角度上的轨迹、最大值的高度以及出现最大值的旋转角度在很大程度上取决于永磁体在转子盘内的所选择的布置结构。电周期内的轨迹基本上是非线性的。

8、在针对不同速度的期望的有效定子电流供应的情况下，这些磁性排斥力矩会根据速度以不同的方式增加，有时会增加几倍。总体而言，由此产生的部分力矩在任何情况下都不能容易地定向成克服部分转子或部分转子中的一个部分转子与转子轴之间的扭转刚度件，以使部分转子旋转到具有全磁场的位置中，这是因为部分力矩为此由于高比例的磁性排斥力矩而没有指向正确的方向。

技术实现思路

1、为了表示在用于电机的转子的力矩适应场衰减的前述被动解决方案的意义上的功能布置，本发明的目的是提供一种具有改进的机械式场衰减装置的电机，特别地，该机械式场衰减装置还将实际发生在转子本体上的部分力矩有效地转换为期望的运动并将这些部分力矩传递至转子轴。

2、该目的通过一种电机、特别是用于在混合动力或全电动的机动车辆的传动系内使用的电机来实现，该电机包括定子和通过气隙与定子分隔开的转子，其中，转子包括具有第一组永磁体的至少一个第一转子本体、以及与第一转子本体轴向间隔开的具有第二组永磁体的至少一个第二转子本体，并且转子轴在第一转子本体和第二转子本体内以扭矩传递方式同轴地联接至第一转子本体和第二转子本体，其中，至少第一转子本体借助于机械式场衰减机构以能够相对于第二转子本体旋转的方式安装在转子轴上，以克服第一扭转刚度件的影响，其中，杠杆元件的与杠杆接触部段接触的轮廓被设计成使得在机械式场衰减机构于其在与转子旋转轴线垂直的截面中的整个运动路径上的每个操作位置中，转子本体与杠杆元件之间的所有接触点都位于杠杆元件的倾斜轴线与转子旋转轴线之间的直的连接线上。

3、这提供了以下优点：电机可以利用纯机械式场衰减装置来实现，该纯机械式场衰减装置根据扭矩和速度的操作条件以可靠且成本有效的方式根据需要对转子内针对场衰减所需的永磁体的位置进行调节。因此，原则上，本发明还避免了对从外部在转子上或在转子中进行干预的致动器的需要。

4、所提出的机械式场衰减装置的一个重要方面是，除其他外，在转子内的至少两个周向位置处使用杠杆以将两个转子本体的部分力矩传递至例如转子轴，同时在转子本体之间提供扭转刚度件。

5、特别地，还可以设置有杠杆元件，该杠杆元件在调节运动期间于与转子本体和转子轴的接触点处没有滑动或仅具有非常小的滑动且对应地具有低的摩擦，使得可以预期在机械式场衰减机构的运动期间存在几乎可忽略不计的滞后，并且在抵靠彼此移动的部件上仅存在非常小的磨损。

6、首先，本发明的所要求保护的主题的各个元件将按照这些元件在权利要求中命名的顺序进行解释，此后将描述本发明的主题的特别优选的实施方式。

7、特别地，电机可以被设计为旋转机器。在设计为旋转机器的电机的情况下，特别地在径向通量型机器与轴向通量型机器之间进行区分。径向通量型机器的特征在于，磁场线在形成于转子与定子之间的气隙中沿径向方向延伸，而在轴向通量型机器的情况下，磁场线在形成于转子与定子之间的气隙中沿轴向方向延伸。在本发明的上下文中，电机可以构造为径向通量型机器或轴向通量型机器。

8、转子是电机的旋转（转动）部分。特别地，转子包括转子轴以及以不可旋转的方式布置在转子轴上的由转子板组件形成的一个或更多个转子本体。转子轴可以是中空的，这在一方面导致重量减轻，并且在另一方面允许向转子本体供应润滑剂或冷却剂。

9、出于本发明的目的，转子本体被理解为是指不带转子轴的转子。因此，转子本体特别地由叠片式转子芯部以及引入到叠片式转子芯部的凹穴中或在周向上固定至叠片式转子芯部的磁性元件以及存在用于封闭凹穴的任何轴向覆盖部分构成。

10、永磁体可以优选地插入到转子芯部的凹穴中。可以为每个凹穴提供被设计为条形磁体的单个较大的转子磁体或者多个较小的永磁体元件。

11、转子优选地具有多个转子本体。特别优选地，转子本体基本上由相同的部分形成，特别是基本上由相同的部分以相同的方式形成。高度优选的是，转子本体由相同的、特别是大致相同的转子叠片形成。因此，转子本体特别优选地由转子叠片封装件形成，该转子叠片封装件由多个层压的单独的片材或转子叠片构成，这些片材或转子叠片通常由电工钢制成，这些片材或转子叠片以一者在另一者之上的方式进行分层和封装以形成堆叠件，该堆叠件被称为转子叠片封装件。单独的片材可以通过胶粘、焊接或螺纹连接在转子板中保持在一起。特别地，转子叠片堆叠件还可以具有永磁体，这些永磁体被插入到转子叠片堆叠件的凹穴中或者在周向上固定至转子叠片堆叠件。

12、根据本发明的有利实施方式，可以设置的是，扭转刚度件被设计为弹簧元件，特别是被设计为压缩弹簧或弧形弹簧，这已被证明是特别合适的。

13、根据本发明的另一优选的改进方案，还可以设置的是，杠杆元件被接纳在轴向延伸穿过转子轴的径向向内定向的凹槽中。特别地，这使得可以实现杠杆元件在易于制造的转子轴中的枢转式支承。

14、此外，根据本发明的同样有利的实施方式，可以设置的是，凹槽为v形的，由此可以实现杠杆元件在凹槽中的特别低摩擦的枢转。

15、根据本发明的另一特别优选的实施方式，可以设置的是，杠杆元件包括定位在凹槽中的卵形基部本体，该卵形基部本体也有助于杠杆元件在凹槽中的低摩擦枢转。

16、此外，本发明还可以进一步改进成使得形成有从卵形基部本体径向向外延伸的弓形爪，这些弓形爪用于与径向外部杠杆接触部段接合。这些爪还可以提供杠杆元件与转子本体的摩擦优化接触。

17、在本发明的同样优选的实施方式变型中，还可以设置的是，杠杆元件经由固定环而被径向固定，该固定环可以相对于转子旋转并与转子同轴地旋转。这允许转子易于组装和制造，并且还确保了杠杆元件相对于转子轴的安全和受控的枢转运动，因为杠杆元件可能在高速下离心力的影响下无意地径向向外移动，例如，因为在与转子盘的接触点处的法向力和摩擦力的径向分量不够高，从而不足以将杠杆元件径向向内保持在其期望位置中。

18、还可以有利的是，将本发明进一步改进成使得第一转子本体由多个转子盘构成，这些转子盘与第二转子本体的转子盘在径向方向上交替布置，其中，第一转子本体的转子盘经由平行于转子的旋转轴线轴向延伸的第一连接器件进行连接以形成结构单元，并且第二转子本体的转子盘经由平行于转子的旋转轴线轴向延伸的第二连接器件进行连接以形成结构单元。可以以这种方式实现的优点是，对于转子的给定轴向延伸，随着转子盘的数目的增加，可以在轴向方向上形成越来越均匀的减弱场。另外，随着转子盘的数目增加，第一组转子盘与第二组转子盘之间的接触表面的数目增加，这也有助于形成越来越均匀的减弱场。

19、根据本发明的主题的另一优选的实施方式，可以设置的是，在第一转子本体的相邻转子盘之间于第一连接器件上布置有间隔套筒，并且在第二转子本体的相邻转子盘之间于第二连接器件上布置有间隔套筒。这使得可以确保在转子本体通过场衰减机构相对于彼此旋转时一组的相邻转子盘之间的轴向空间能够保持空闲，以用于另一组的转子盘的接合。

20、最后，本发明还可以有利地设计成使得在转子盘、转子本体与转子轴之间形成有沿周向方向作用的止动齿，使得限定了机械式场衰减机构的相应的旋转终止位置。