用于热处理转子的磁体腹板区域的方法技术

本发明专利技术涉及用于热处理转子的磁体腹板区域的方法。一种构造用于与旋转电机一起使用的转子组件的方法包括由金属坯料形成环形转子叠片。每个叠片具有径向轴线和外径表面。在该外径表面附近限定多个磁体腹板区域。每个腹板区域包括不对称的开口，其由径向延伸的支柱和弧形的周边桥限定。该方法包括将这些叠片同轴地堆叠成转子堆叠，这包括将每隔一个的叠片以预定角距离定位，以暴露这些桥和/或支柱，并且掩蔽这些叠片的其余表面区域。该转子堆叠经受热处理过程，以仅硬化未掩蔽的桥和/或支柱。该方法包括将转子轴连接到该堆叠以构造转子组件，其中这些腹板区域对应于相应的转子磁极。

【技术实现步骤摘要】
用于热处理转子的磁体腹板区域的方法
技术介绍
牵引电动机、发电机和电动发电机单元在本领域中统称为旋转电机。电机通常包括定子，其以径向或轴向气隙与转子短距离隔开。特别是在径向磁通型电机中，等间隔的定子齿朝向转子径向向内突出。相邻的定子齿通过相应的定子槽与另一个分开。定子绕组通过用导线缠绕定子齿或者通过用实心条形导体填充定子槽来形成。在多相电机中，交流输入电压被施加于定子绕组的相线（phaselead），以给定子供能，并且由此，产生旋转的定子磁场。内部永磁体（IPM）型电机的转子包括一组嵌入式强永磁体。与由上面提到的定子绕组的顺序供能产生的定子电磁体不同，转子的嵌入式永磁体共同建立了时不变的磁场。定子和转子的磁场彼此相互作用，以在定子-转子气隙内产生并维持动力。这样的力最终将旋转赋予转子和连接的转子轴。然后，来自转子和转子轴的扭矩被引导到耦接的负载。诸如同步磁阻电机之类的其他电机放弃了在转子中使用永磁体，但以类似的效果对耦接的负载起作用。典型的电机转子包括圆柱形的转子堆叠，其由钢或另一种导磁（magnetically-permeable）材料的薄层的层叠构成。每个单独的层在本领域中通常被称为转子叠片（rotorlamination）。各转子叠片限定了一组开口。当这些转子叠片被堆叠在一起时，从这些开口形成腔，其中转子的IPM构造的开口在其中接收相应的永磁体。IPM转子构造可使用与该转子的外径表面相邻定位的实心条形磁体的“单V”或“双V”布置结构来形成其转子磁极。在典型的磁体构造中，所布置的转子磁体的角定向或“V角”可朝向转子的外径表面开口。无论是IPM还是同步磁阻转子的变型，各个转子叠片的上述转子开口都被称为“桥”和“支柱”的叠片材料的窄条分开，其中给定的转子极的桥和支柱在本文中统称为“磁体腹板区域（magnetwebregion）”。所述桥围绕环形叠片的外周边延伸，并且因此，在其平面图形状上是弧形的，并且在其相对于叠片的位置上处于周边，而所述支柱在这些转子开口的内部远端之间径向地延伸。这些桥和支柱一起在转子开口周围提供必要的结构支撑。然而，这些桥和支柱也可能使转子内的有益磁通路径短路，这又可能会降低电机的操作效率。为了增加磁体腹板区域的强度，转子制造技术有时包括在构造转子堆叠之前使各个转子叠片经受热处理过程。这样的过程还具有减小弧形的周边桥和径向支柱的磁阻的益处，这又有助于解决上面提到的磁通路径短路问题。在热处理期间，叠片的除腹板区域之外的表面区域可使用合适的掩蔽材料来掩蔽，从而使所述桥和支柱暴露于高温和气态热处理气氛。然后，在完成该热处理过程后，该掩蔽材料被小心地移除。其后，所得的转子叠片被堆叠在一起并连接到转子轴和端环，以完成转子的组装。
技术实现思路
本公开涉及一种改进的方法，其用于选择性地热处理用于旋转电机中的转子的桥和支柱。如本领域中众所周知的，给定的转子叠片的每个磁体腹板区域对应于转子的磁极。这些桥和支柱一起限定了与转子的外径表面相邻的各个转子开口。作为所公开方法的一部分，这些转子叠片被组装成转子堆叠，使得当沿转子堆叠的中心轴线观察时，相邻叠片的桥和/或支柱或其一部分相对于彼此偏置。也就是说，当转子堆叠沿其中心轴线来观察时，偏置的几何形状有效地掩蔽了这些叠片的位于磁体腹板区域外部的表面区域，而同时使所述桥和/或支柱暴露。因此，取决于实施例，在组装的转子堆叠的后续热处理过程期间，暴露的桥和/或支柱暴露于热处理气氛。因此，本方法消除了施加掩蔽材料以及从转子叠片去除掩蔽材料所需的附加时间，以及与之相关的制造成本。所公开的方法可用于帮助确保在连接转子轴之前或之后所述桥和/或支柱经由对转子堆叠的热处理而被充分且有效地硬化，而不会降低转子叠片的其余结构的导磁性。加强的腹板区域可有助于使得能够实现转子的更高速度的操作，而无需相对应地增加桥和/或支柱的厚度。在示例性实施例中，一种构造用于与旋转电机一起使用的转子组件的方法包括由金属坯料形成环形转子叠片，所述金属坯料例如0.25mm的钢片金属坯料。每个叠片具有径向轴线和外径表面，并且在该外径表面、即转子叠片的圆形外周边附近限定多个隔开的磁体腹板区域。这些磁体腹板区域对应于转子的相应磁极。每个磁体腹板区域包括具有内部远端和外部远端的多个不对称的转子开口，其中“外部”和“内部”相应地表示相对接近叠片的外径表面和内径表面。相对的内部远端和外部远端相应地由径向支柱和弧形的桥限定，其中转子开口还由横向磁阻路径限定。因此，本文所述的磁体腹板区域包括支柱、桥和磁阻路径。根据该特定实施例的方法包括同轴地堆叠转子叠片以形成转子堆叠，这包括使叠片中每隔一个的叠片相对于叠片中相邻的叠片绕其轴线以预定角度旋转或以其他方式定位。这用于暴露所述桥和/或支柱。并且掩蔽叠片的其余表面区域，其中上面提到的不对称性使得能够实现这样的掩蔽。当沿转子的中心轴线/旋转轴线观察时，交替的桥和/或支柱相对于彼此偏置并且通过转子开口可见。在不同的实施例中，上述旋转发生所围绕的特定轴线可以是叠片/转子堆叠的径向轴线或中心轴线，这取决于腹板区域的哪些部分将在热处理过程期间暴露。本文阐述的方法可包括在转子堆叠经受热处理过程之前或之后，将转子轴连接到转子堆叠以构造转子组件。这样的过程使未掩蔽的桥和/或支柱硬化，而不硬化叠片的其余表面区域。形成环形转子叠片可包括在每个叠片中压制或冲压出不对称的转子开口。在这样的实施例中，这些不对称的转子开口可以可选地包括由相应的支柱分开的一组或多组V形转子开口，其中每个开口限定朝向外径表面开口的V角。所述金属坯料可涂覆有绝缘材料。在这样的实施例中，该方法可包括在使转子组件经受热处理过程之前，从腹板区域去除该绝缘材料。该方法还可包括在形成转子堆叠之前以预定的堆叠模式堆叠叠片，使得相邻的一对叠片的支柱不重叠，并且随后，从腹板区域蚀刻该绝缘材料。各种非限制性示例性实施例中的热处理过程可以是铁素体氮碳共渗过程、气态渗氮过程、等离子体渗氮过程或盐浴渗氮过程。本方法的可能的实施例还包括将转子组件径向地定位在定子组件内，以构造旋转电机。在某些实施例中，该旋转电机可用于向机动车辆的变速器提供扭矩。本文还公开了一种旋转电机，其具有径向地设置在定子组件内的转子组件。该转子组件包括由同轴堆叠的环形转子叠片构成的转子堆叠，其中每一个包括径向轴线和外径表面。每个叠片还在该外径表面附近限定多个隔开的不对称的经热处理的磁体腹板区域。这些磁体腹板区域包括由径向延伸的支柱和一个或多个弧形的周边桥限定的多个转子开口，其中，在一些非限制性实施例中，这些开口各自可能包含永磁体。这些叠片中每隔一个的叠片相对于该径向轴线或中心轴线以预定角度旋转。一对端板被连接到转子堆叠的相应轴向端。转子轴被连接到这些叠片的内径表面。这些磁体腹板区域对应于转子组件的相应磁极。一种用于构造旋转电机的示例性方法包括由金属坯料形成环形转子叠片。每个转子叠片具有径向轴线和外径表面，并且在该外径表面附近限定多个隔开的磁体腹板区域。每个磁体腹板区域包括由径向延伸的支柱和弧形的周边桥限定的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种构造用于与旋转电机一起使用的转子组件的方法，所述方法包括：/n由金属坯料形成多个环形转子叠片，其中，所述转子叠片中的每一个具有外径表面，并且在所述外径表面附近限定多个磁体腹板区域，并且其中，所述磁体腹板区域中的每个相应的磁体腹板区域包括多个不对称的开口，所述开口具有由相应的径向延伸的支柱和弧形的周边桥限定的第一远端和第二远端；/n同轴地堆叠所述环形转子叠片，以由此形成转子堆叠，这包括将所述叠片相对于所述转子堆叠的径向轴线或纵向中心轴线以预定角距离定位，以由此不覆盖或暴露所述支柱和/或所述桥，并且覆盖或掩蔽所述叠片的其余表面区域；以及/n使所述转子堆叠经受热处理过程，以由此仅硬化未覆盖或未掩蔽的桥和/或支柱。/n

【技术特征摘要】
20200107 US 16/7362031.一种构造用于与旋转电机一起使用的转子组件的方法，所述方法包括：
由金属坯料形成多个环形转子叠片，其中，所述转子叠片中的每一个具有外径表面，并且在所述外径表面附近限定多个磁体腹板区域，并且其中，所述磁体腹板区域中的每个相应的磁体腹板区域包括多个不对称的开口，所述开口具有由相应的径向延伸的支柱和弧形的周边桥限定的第一远端和第二远端；
同轴地堆叠所述环形转子叠片，以由此形成转子堆叠，这包括将所述叠片相对于所述转子堆叠的径向轴线或纵向中心轴线以预定角距离定位，以由此不覆盖或暴露所述支柱和/或所述桥，并且覆盖或掩蔽所述叠片的其余表面区域；以及
使所述转子堆叠经受热处理过程，以由此仅硬化未覆盖或未掩蔽的桥和/或支柱。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定角距离为180度。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述多个环形转子叠片包括在所述叠片的所述磁体腹板区域中的每一个中作为所述不对称的开口压制或冲压出一个或多个不对称的V形开口。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述不对称的V形开口包括第一组和第二组V形开口，所述第一组和第二组V形开口由所述支柱中相应的一个分开，并且各自限定朝向所述外...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·F·拉尔，A·法特米，A·M·科波拉，S·R·瓦格纳，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US