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用于烧结多部件烧结产品的方法、电机和电动交通工具与流程

文档序号:24940570发布日期:2021-05-04 11:33
用于烧结多部件烧结产品的方法、电机和电动交通工具与流程

本发明涉及一种用于烧结多部件烧结产品的方法、一种电机和一种电动交通工具。

用于制造用于电机的磁钢片(magnetblech)的新方法利用模板印刷或者说模板印制。在这种方法中,首先从金属粉末制作出印浆,所述印浆然后借助模板印刷技术处理成厚层结构形式的生坯。接着通过热处理,即借助脱胶和烧结将这种生坯转化为磁钢片形式的金属的结构化的片。

已知的是也用这种方式制造多部件的磁钢片。为此,磁钢片的不同部件依次先后相继地印到承载板上然后被一起热处理。

然而并不是所有材料都能以此方式用于烧结。尤其以此方式有时难以实现无变形和致密的烧结产品的烧结。

因此本发明要解决的技术问题是,提供一种用于烧结多部件烧结产品的方法,其克服上述缺点。此外本发明要解决的技术问题是,提供一种改进的电机和改进的电动交通工具。

上述技术问题通过具有权利要求1中给出的特征的用于烧结多部件烧结产品的方法,以及具有权利要求12中给出的特征的电机,以及具有权利要求13中给出的特征的电动交通工具解决。本发明优选的改进设计方案在相关的从属权利要求、以下说明和附图中给出。

在根据本发明的用于烧结多部件烧结产品的方法中,印制用第一材料形成的第一部件,该第一部件具有用于第二部件的至少一个凹空部,即具有一个或多个凹空部,并且将用第二材料形成的第二部件装入所述第一部件的一个或多个凹空部中,并且借助烧结将第一和第二部件相互收缩固定。在此,收缩固定(anschrumpfen)是指由于在第一组件和第二组件的几何形状对应情况下的烧结收缩率不同,实现了第一组件和第二组件的固定连接。

根据本发明,具有明显不同的烧结收缩率的材料可以,尤其在第一部件和第二部件的边界处,相互烧结成具有高机械强度的无变形和致密的烧结产品。

借助根据本发明的方法,难以烧结的或者不容易以粉末形式获得的材料甚至也可以有利地形成多部件烧结产品中的部件。尤其难以烧结的磁性材料可以借助根据本发明的方法方便地烧结成多部件的烧结产品。

此外,借助第一和第二部件的共同烧结,可以将生产中的过程步骤分开和并行化,使得所使用的机器的利用率明显提高。

适宜的是,在根据本发明的方法中,烧结产品形成层,尤其磁钢片,即根据本发明的方法是用于烧结这种层的方法。优选地,磁钢片是转子片或定子铁芯或者说定子片。

借助根据本发明的方法尤其可以制造磁钢片,所述磁钢片形成转子片和/或定子铁芯并且沿径向是结构化的并且尤其沿径向具有第一部件和第二部件的序列。适宜的是,可以制造磁钢片,所述磁钢片包括预制的层压材料和/或纤维复合材料。

优选的是,第二部件是冲裁制造的部件和/或预烧结的结构。适宜的是,借助第二部件形成磁钢片的例如导磁的区域。

优选地,在根据本发明的方法中,印制带有至少一个这样的凹空部的第一部件,所述凹空部包围或框住第二部件。

特别优选的是在根据本发明的方法中,形成具有至少一个齿状和/或台阶状的凹空部的第一部件。以此,由于至少一个齿状和/或台阶状的凹空部,第一部件和第二部件的连接可以通过形状配合而额外地改进。

有利的是,在根据本发明的方法中,所使用的第一部件具有相较于第二部件更显著的烧结收缩率。以此方式,在烧结时,第一部件围绕装入第一部件的凹空部中的第二部件收缩。

适宜的是,在根据本发明的方法中,第二部件被印制,然后烧结第一部件和第二部件。第一部件和第二部件的传统上难以实现的几何形状以此也可以制造。

在根据本发明的方法的有利改进设计中,尤其由片和/或借助激光,冲裁或者切割第二部件,然后共同烧结第一部件和第二部件。以此可以简单地将冲裁构件作为第二部件制造并且加工成多部件烧结产品。

在根据本发明的方法中第一部件优选是非磁性的。

适宜的是在根据本发明的方法中,第二部件是软磁性的和/或导电的和/或永磁性的。以此可以借助根据本发明的方法制造磁钢片的导磁的或者产生磁场的组成部分。

有利的是在根据本发明的方法中,第一部件和第二部件优选单轴地或者等静压地相互挤压和/或层压。以此可以实现对第一部件和第二部件的连接的进一步改善并且提高第一部件和第二部件的形状配合和/或摩擦配合。

优选的是在根据本发明的方法中,烧结产品是层,理想地是磁钢片,例如转子片和/或定子片。

特别有利的是,在根据本发明的方法中,借助烧结工具烧结,所述烧结工具具有用于烧结产品贴靠的烧结产品面,其中,在所述方法中,使烧结产品面在烧结期间振动,例如借助声学表面波振动。在本发明的该改进方案中,借助振动可以容易地避免烧结产品在烧结产品面上的摩擦配合的和/或形状配合的附着。

根据本发明的电机具有由转子片构成的转子和/或由定子片构成的定子,所述转子片和/或定子片借助根据本发明的方法如上所述地制成。

根据本发明的电动交通工具尤其是混合动力电动飞机并且具有这种根据本发明的电机。

下面根据附图中示出的实施例进一步阐述本发明。

其中:

图1示意性以俯视图示出根据本发明制成的磁钢片,其包括第一部件和第二部件,

图2示意性以俯视图示出按照图1的根据本发明制成的磁钢片的细节,

图3以示意图示出按照图1的磁钢片按照图2的细节的纵剖面,

图4示意性以立体视图示出按照图1至3的磁钢片的第一部件的凹空部的边缘,

图5示意性以立体视图示出按照图1至3的磁钢片的第一部件的凹空部的边缘的另一实施例,

图6示意性以立体视图示出按照图1至3的磁钢片的第一部件的凹空部的边缘的另一实施例,

图7示意性以原理图示出根据本发明的混合动力电动飞机,其具有根据本发明的带有按照图1至3的磁钢片的电动机。

图1中示出的根据本发明制成的磁钢片10是用于形成电动机形式的电机的转子的磁钢片10。磁钢片10基本上以本身已知的方式构造,即除非下文另有说明,否则被构造成圆柱状的盘,所述盘利用不导磁的材料20形成,除非下文另有说明。所述磁钢片设置并且构造用于转子围绕旋转轴线r的转动,即磁钢片10的圆形外轮廓的圆心位于旋转轴线r上。

磁钢片40具有沿周向分布的贯穿部30,贯穿部30顺着沿周向的部段延伸,所述部段比凹空部沿径向的尺寸长,在所示实施例中是其三倍。磁钢片10的贯穿部30用于容纳使电动机转子运行的永磁体或线圈。

如图2中的细节e所示,磁钢片10在贯穿部30的周向位置上、然而径向在所述贯穿部30外部分别具有由导磁的金属制成的区域50,所述区域从贯穿部30延伸直至磁钢片10的径向边缘。

区域50被不导磁的材料20框住,使得径向在贯穿部30外部的区域50例如不呈圆扇段的形式,而是取而代之地,不导磁的材料20在磁钢片10的径向外边缘处分别用两个沿周向相互指向的凸出部55围绕区域50相互伸出。凸出部55在此沿周向不相接,而是在周向为区域50留出间隙,使得磁钢片10的从贯穿部30延伸至磁钢片10的径向边缘的区域50保持没有不导磁的材料20。以此不会影响如此形成的转子的效率。由于凸出部55,不导磁的材料20包围或者说环抱区域50。

此外,区域50在其边缘区域上构造有沿轴向r的阶梯状的轮廓,所述边缘区域不与贯穿部30邻接或直接与磁钢片10的径向边缘邻接。如图3沿根据图2的转子的剖面所示,区域50的边缘40沿磁钢片10的第一轴向部段在轴向r上延伸,并且在磁钢片10的与第一轴向部段连接的第二轴向部段上同样也在轴向r上延伸,但是第二轴向部段中的边缘40相对于在第一轴向部段中的边缘40在垂直于第一轴向部段中的边缘40的延伸方向的方向上偏移。由于在不导磁的材料20和区域50之间的这种阶梯状的边缘40,不导磁的材料20和区域50除了由于凸出部55而周向夹紧外,还沿轴向r相互咬合。

额外地在如图4、5和6所示另外的实施例中,边缘40可以在垂直于轴向r的平面中是锯齿状(图4)或梳状(图5)或夹紧块状(图6)。备选地或者额外地,边缘也可以构造成波浪形。在这些根据图4至图6的另外的实施例中,不导磁的材料20以及区域50相互夹紧或咬合,并且因此相互形状配合地连接。

在另外的未示出的实施例中,边缘40也可以被卷边或者配设有削平部,例如用于容纳与这样的削平部对应的凸出部或者凸缘。

根据本发明,按照图1的磁钢片如下所述地制造:

首先在用于制造磁钢片10的第一方法步骤中,由不导磁的材料20印制出区域,所述区域形成由不导磁的材料20构成的连续的第一部件。然后将第一部件干燥。在此,在第一部件上设置凹空部,该凹空部将在用导磁的材料填充区域50后形成具有导磁的材料的区域50。

在根据本发明的方法的第二方法步骤中,以本身已知的方式对第一部件脱胶(entbindert)和预烧结。在根据本发明的方法未单独说明的另外的实施例中,可以省略对第一部件的脱胶和预烧结的第二步骤。

在第三方法步骤中,用导磁的材料印制另外的区域50作为另外的部件。在另外的未单独示出的实施例(其在其他方面与前述实施例相应)中,用导磁的材料印制另外的区域50也可以与用不导磁的材料20印制第一部件平行进行。因此,第三方法步骤在时间上不一定在第一方法步骤之后进行,而是原则上也可以与第一方法步骤在时间上平行地进行。

在此所述的实施例中,印制带有导磁材料的区域50的另外的部件与具有不导磁的材料20的第一部件在空间上是分开的。备选的是,原则上另外的区域50也可以直接印制到第一部件的凹空部中。

在第四方法步骤中,另外的部件以本身已知的方式脱胶和预烧结。在根据本发明的方法的另外的未单独说明的实施例中,对另外的部件的脱胶和预烧结的第四步骤可以省掉。

在最后的方法步骤中,将由不导磁材料20构成的第一部件以及由导磁材料构成的另外的区域50共同烧结。在此,不导磁材料20的第一部件的烧结收缩率大于导磁材料的另外的区域50的烧结收缩率。因此,不导磁材料20的第一部件收缩到导磁材料的另外的区域50上。

在上述实施例中,导磁材料的另外的区域50不一定作为烧结件存在。备选地或者附加地,导磁材料的另外的区域50可以在另外的未单独示出的实施例中作为冲裁件存在,该冲裁件装入第一部件的凹空部中。在这些实施例中,不导磁材料20的第一部件也可以借助烧结围绕该冲裁件收缩。

磁钢片10如图7中所示构成混合动力电动飞机720的电机710的转子。在另外未单独示出的实施例中,磁钢片10也可以形成电机710的定子。电机710形成混合动力电动飞机720的电动机并且与混合动力电动飞机720的螺旋桨730连接用于其驱动。

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