电机的制作方法

1.本发明涉及一种电机，例如发电机或电动机，所述电机包括永磁体装置和电磁体装置。此外，本发明涉及一种用于这样的电机的制造方法。


背景技术：

2.在不同的技术应用中使用这种电机。在此，可以规定，将永磁体装置分配给转子并且将电磁体装置分配给定子。可替代地，可以将永磁体装置分配给定子并且可以将电磁体装置分配给转子。
3.尤其是已知如下电动机，其中转子具有多个由永磁材料构成的磁体分段，所述磁体分段紧固在磁回环上。而定子具有多个励磁线圈，所述励磁线圈分别围绕磁极铁心缠绕。在这种电机的情况下，可以在所产生的转矩中观测到特定的波动性。这种转矩波动性由发动机的所谓齿槽效应（nutrasten）得出，并且可以归因于定子磁极与转子磁极的磁性交互作用，所述转矩波动性表现为发动机的转矩在恒定的电流情况下与角度有关的偏差。但是，周期性地与发动机的轴力矩叠加的转矩波动性根据电机的使用领域可能对转速调节和工作过程产生负面影响。在这种情况下，值得期望的是减小电机中的齿槽效应和转矩波动性。为了实现这一点，磁体分段的端部区段可以有针对性地被成形。例如，所谓的磁极提升（polabhebungen）可以通过磁体分段的端部区段的合理扁平化来产生，其能够实现磁体分段之间的更有意的磁过渡。在八个磁极和八个分段的装置情况下，与此相应地设置16个磁极提升。为了进一步减小转矩波动性或齿槽效应，可以采取其他设计措施，例如通过在端部区段之间的磁体分段的附加空隙。例如在出版物wo 2017/001 159 a1中公开这样的电机。
4.然而，由于磁体分段的机械稳定性，不能实现所有值得期望的空隙，因为否则永磁材料在其结构方面被削弱，使得磁体分段可能折断。此外，并非空隙的所有形状在技术上都是可实施的。


技术实现要素：

5.本发明的任务是提供一种电机，其中转矩波动性和齿槽效应被减小，而不影响磁体分段的机械稳定性。此外，本发明的任务是提供一种用于这样的电机的制造方法。
6.这些任务通过根据独立专利权利要求的电机和用于制造的方法来解决。在从属权利要求中说明其他有利的实施方式。
7.电机具有永磁体装置和电磁体装置。电磁体装置具有第一数量的励磁线圈，所述励磁线圈分别围绕磁极铁心缠绕。永磁体装置具有由永磁材料构成的第二数量的磁体分段，其中气隙布置在电磁体装置和永磁体装置之间。磁体分段在第一磁体分段容积中具有永久磁化部。至少一个磁体分段在第二磁体分段容积中具有去磁区域。
8.因此，代替在现有技术中公开的磁极提升或空隙，本发明的核心思想是：为了获得磁体分段的机械稳定性，不是拆除永磁材料，而是不对永磁材料的部分区域进行磁化或去磁，但是尽管如此仍产生较弱的总磁化的区域。由此，可以提供机械更稳定的永磁体装置。
在此，去磁区域可以被布置为使得永磁体装置基本上具有与具有空隙和磁极提高的已知永磁体装置相同的磁场变化过程。然而，可替代地，可以不用空隙实现的其他设计方案也是可设想的。
9.在此，永磁材料尤其是可以包括铁、镍或钴以及由所提到的金属制成的合金以及硬磁铁氧体。
10.在电机的一种实施方式中，所有磁体分段在第二磁体分段容积中具有去磁区域。由此尤其是可以提供永磁体装置，所述永磁体装置的磁场变化过程对应于从现有技术中已知的永磁体装置的磁场变化过程。
11.在电机的一种实施方式中，永磁体装置布置在电磁体装置之外。永磁体装置具有环绕的磁回环元件，其中磁体分段布置在回环元件处。这使得能够简单地制造永磁体装置，其中回环元件不仅使永磁体装置的磁场变化过程的磁力线的磁力线引导变得容易，而且用作用于磁体分段或永磁材料的机械载体。在此，回环元件同样可以由永磁材料构成。
12.在电机的一种实施方式中，多个磁体分段构成磁体单元。由此，可以进一步简化制造方法。磁体单元例如具有偶数数量的磁体分段，其中磁体分段的磁极性交替。可替代地，磁体单元可以具有奇数数量的磁体分段，其中磁体分段的磁极性同样交替。
13.在电机的一种实施方式中，去磁区域布置在磁体单元的两个磁体分段的过渡处。在此，去磁区域可以具有第二磁体分段容积，所述第二磁体分段容积在两个磁体分段上延伸。
14.在电机的一种实施方式中，磁体分段具有沿轴向倾斜地伸展的永久磁化部。由此可以进一步减少扭矩波动性和齿槽效应。
15.在电机的一种实施方式中，磁体分段具有磁体分段表面。所述磁体分段表面由于所述永久磁化部和所述去磁区域具有从第一永磁场强度到第二永磁场强度的过渡。可以规定，永久磁化部尽管如此靠近去磁区域地仍然存在于邻接的区域中。于是第二永磁场强度不等于零，但是由于去磁区域按数值小于第一永磁场强度。此外，第一和第二永磁场强度的相应变化过程表明存在相应的去磁区域。
16.在电机的一种实施方式中，永磁体装置布置在电机的转子上。电磁体装置布置在电机的定子上。借助于励磁线圈的变换极性来翻转电磁体装置的磁场。然后可以用少量的可移动部件来实现电机，由此成本低的制造方法变得可能。
17.在电机的一种实施方式中，永磁体装置布置在电机的定子上。电磁体装置布置在电机的转子上。借助于换向器翻转电磁体装置的磁场。
18.在此，电机可以被构造为发电机和/或电动机。尤其是，电机可以是用于车辆的车窗玻璃升降器或玻璃天窗驱动装置、座椅调节器、abs或esp发动机、燃料泵或冷却剂泵或发动机冷却风扇的电动机。这种电动机此外可以使用在玻璃刷发动机、转向发动机和其他执行器（例如齿轮调节器等）中。其他应用同样是可设想的。
19.在用于制造电机的方法中，执行以下步骤：-提供具有第一数量的励磁线圈的电磁体装置，其中所述励磁线圈分别围绕磁极铁心缠绕；-提供永磁体装置，其中所述永磁体装置具有由永磁材料构成的第二数量的磁体分段，其中所述磁体分段在第一磁体分段容积中具有永久磁化部，其中至少一个磁体分段
在第二磁体分段容积中具有去磁区域；-将电磁体装置和永磁体装置布置为使得气隙布置在所述电磁体装置和所述永磁体装置之间。
20.利用这种方法可以制造根据本发明的电机，其中电机可以如在实施方式中所阐述的那样构建。
21.在该方法的一种实施方式中，提供所述永磁体装置，其方式是首先借助于线圈装置中的第一电流磁化永磁材料以产生所述磁体分段，并且随后借助于所述线圈装置或另一线圈装置中的第二电流在至少一个磁体分段中产生所述去磁区域。这能够实现一种简单的工艺，利用该工艺首先产生永磁材料的磁化部。所产生的磁化部可以借助于第二电流再次部分地被去除。去除也可以被称为删除或去磁。
22.在现有技术中已知使用线圈装置来产生永磁体装置的磁体分段。在此可以规定，永磁材料具有磁极提升和空隙，其中在这些区域中由于缺乏的材料而不进行磁化。根据本发明，借助于第二电流产生去磁区域，使得永磁材料不必具有空隙或磁极提升并且因此可以设计得在机械上更稳定。
23.在该方法的一种实施方式中，所述第一电流包括半正弦形电流脉冲。所述第二电流包括具有以指数方式减小的幅度的振荡电流脉冲。利用这样的设计方案，第一电流可以导致永久磁化并且第二电流可以导致去磁。
24.永磁体装置包括由永磁材料构成的多个磁体分段。所述磁体分段在第一磁体分段容积中具有永久磁化部。至少一个磁体分段在第二磁体分段容积中具有去磁区域。可以根据上述实施方式修改永磁体装置。
25.在一种用于制造永磁体装置的方法中，首先提供永磁材料。随后借助于第一电流在线圈装置中产生磁体分段，其方式是对所述永磁材料进行磁化。随后借助于所述线圈装置或另一线圈装置中的第二电流在至少一个磁体分段中产生去磁区域。
附图说明
26.根据以下附图阐述本发明的实施例。在示意附图中：图1示出电机的横截面；图2示出磁体单元的横截面；图3示出磁体单元的俯视图；图4示出另一磁体单元的俯视图；图5示出另一磁体单元的俯视图；图6示出磁场变化过程；图7示出另一电机的横截面；图8示出在制造方法期间的磁体单元；图9示出第一通过电流变化过程；图10示出在稍后的工艺步骤期间的磁体单元；和图11示出第二通过电流变化过程。
具体实施方式
27.图1示出通过具有永磁体装置2和电磁体装置3的电机1的横截面。电磁体装置2具有八个励磁线圈4，所述励磁线圈4分别围绕磁极铁心5缠绕。为了更简单地阐明，在图1中仅对于一个励磁线圈4和一个磁极铁心5示出附图标记4和5，省略了其他相应的附图标记。也可以设置多于或少于八个的励磁线圈4和磁极铁心5，尤其是设置第一数量的励磁线圈4和磁极铁心5。磁极铁心5附加地具有可选的极靴6，然而所述极靴6也可以省略。永磁体装置2具有由永磁材料7构成的十二个磁体分段8，其中在电磁体装置2和永磁体装置3之间布置有气隙9。磁体分段8在第一磁体分段容积10中具有永久磁化部11。此外，磁体分段8在第二磁体分段容积13中具有去磁区域12。在图1中，所有磁体分段8都具有去磁区域12。可以规定，仅磁体分段8中的一个或多个、而并非所有磁体分段8具有相应的去磁区域12。可以设置其他数量的磁体分段8，尤其是第二数量的磁体分段8。
28.磁体分段8分别布置在同样在图1中示出的可选的回环元件14处。回环元件14被设计为圆柱形回环。磁体分段8构造为壳状的并且具有扇形轮廓。但是其他设计方案也是可设想的。永磁体装置2布置在电磁体装置3之外。可替代地，电磁体装置3也可以布置在永磁体装置3之外。
29.永磁体装置3布置在电机1的转子24上，而电磁体装置2布置在电机1的定子25上。可以借助于励磁线圈4的变换极性来翻转电磁体装置3的磁场。
30.第一数量和第二数量在图1中是不同的。也可以规定，第一数量和第二数量相同，例如可以设置十二个磁体分段8以及十二个具有磁极铁心5和极靴6的励磁线圈4。
31.图2示出通过三个磁体分段8的横截面，只要在下面未描述差异，所述磁体分段就对应于图1的磁体分段元件8。三个磁体分段8构成磁体单元15。可以规定，将第二数量的磁体分段8布置在第三数量的磁体单元15中，其中第二数量是第三数量的倍数。例如，如在图1和图2中所示，三个磁体分段8可以分别构成一个磁体单元15，并且可以设置四个磁体单元15。此外可替代地，可以设置三个磁体单元15，所述磁体单元15分别具有四个磁体分段8。如果第二数量不是十二，例如也可以设置三个分别具有六个磁体分段8的磁体单元15。在此，第二数量必须是偶数，仅当对于每个磁体单元15设置奇数个磁体分段8时，第三数量才必须是偶数。
32.去磁区域12布置在两个磁体分段8的过渡16处。此外，去磁区域布置在磁体单元15的端部34处。在此，例如可以省略布置在过渡16处的去磁区域12。可替代地，可以省略布置在端部34处的去磁区域12。附加地或可替代地，可以设置其他未示出的去磁区域，所述去磁区域既不布置在端部34处也不布置在过渡16处。磁体分段8分别具有朝向内部的磁体分段表面18。在图1的电机1中，磁体分段表面18因此朝向电磁体装置。
33.图3示出并排布置的两个磁体单元15的表面的俯视图，所述磁体单元分别具有三个并排布置的磁体分段8，其中只要在下面未描述差异，磁体单元对应于图1和图2的磁体单元15。在此，俯视图被压缩。借助于关于磁场常见的图示表明，磁体分段8中的哪些具有进入磁体分段8中的磁场（具有位于内部的十字的圆圈）以及磁体分段8中哪些具有离开磁体分段8的磁场（具有位于内部的点的圆圈）。磁体分段8布置在两个磁体单元15上，使得具有进入的和离开的磁场的磁体分段8交替。在过渡16和在端部34处又布置有去磁区域12。可以设置两个其他磁体单元15，以便提供图1的永磁体装置2。
34.图4示出两个并排布置的其他磁体单元15的表面的俯视图，只要在下面未描述差异，磁体单元就对应于图3的磁体单元15。相应的中间磁体分段8具有轴向倾斜地伸展的永久磁化部17。这意味着磁体分段8之间的过渡16不平行于端部34，而是以一角度布置。这使得能够进一步减少电机1的转矩波动性和齿槽效应。
35.图5示出两个并排布置的其他磁体单元15的表面的俯视图，只要在下面未描述差异，磁体单元就对应于图4的磁体单元15。间隙35布置在磁体单元15之间，其中过渡16被引导经过间隙35。这意味着与间隙35邻接地分别存在区域36，所述区域36类似于在间隙35处相对的磁体分段8被磁化，并且所述区域借助于去磁区域12与磁体分段8分离，所述磁体分段8位于间隙35的与区域36相同的侧上。
36.图6示出一个磁体分段表面18处的磁场强度的变化过程的图表，所述磁体分段表面可以对应于已经描述的磁体分段表面18。磁体分段表面18上的位置22绘制在一个轴上，其中图表中的位置22对应于在图3至5的图示中向右移动的位置。在磁体分段表面18处测量的磁场强度23绘制在另一轴上。在此，在磁体分段表面18的中心区域中可以观察到第一永磁场强度20，而在外部区域中可以观察到第二永磁场强度21。由于永久磁化部11和去磁区域12，磁体分段表面18因此具有从第一永磁场强度20到第二永磁场强度21的过渡19。因为永久磁化部11存在于去磁区域12下方，因此磁场强度23由于去磁区域12而减弱。
37.此外，在图6的图表中示出，磁体分段表面18的磁场如何在多个磁体分段8之间伸展。在过零点37之后，磁场变化过程基本上是相同的，但带有负号。在另一过零点37之后，磁场再次为正。
38.图7示出另一电机1的横截面，只要在下面未描述差异，所述另一电机就对应于图1的电机。永久装置3布置在电机1的定子25上，而电磁体装置2布置在电机1的转子24上。电磁体装置3的磁场的翻转可以借助于未示出的从现有技术中已知的换向器来进行。此外，每个磁体单元15仅具有两个磁体分段8，使得永磁体装置2总共仅具有八个磁体分段8。
39.在此，图1和7的电机1的永磁材料尤其是可以包括铁、镍或钴以及由所提到的金属制成的合金以及硬磁铁氧体。
40.为了制造图1或7的电机1，首先提供具有第一数量的励磁线圈4的电磁体装置3，其中励磁线圈4分别围绕磁极铁心5缠绕。随后提供永磁体装置2，其中永磁体装置2具有第二数量的由永磁材料7构成的磁体分段8。磁体分段8在第一磁体分段容积10中具有永久磁化部11。至少一个磁体分段8在第二磁体分段容积13中具有去磁区域12。随后，电磁体装置3和永磁体装置（2）被布置为使得在电磁体装置3和永磁体装置2之间布置气隙9。
41.图8示出在制造方法期间的磁体单元15。永磁材料7布置在线圈装置26中。在此，线圈装置26包括六个线圈，其中分别两个线圈彼此相对布置并且永磁材料7布置在相对的线圈之间。在图8中还示出了布置在线圈装置26的线圈内的线圈铁心32，所述线圈铁心具有可选的盖板33。如果现在在线圈内产生电流，则可以在永磁材料7中产生磁体分段8。借助于箭头阐明各个线圈的磁场方向，由此然后类似于图1至7得出永久磁化部11，其中磁体单元15具有三个磁体分段8。如果磁体单元15具有其他数量的磁体分段8，则线圈装置26可以相应地具有其他数量的线圈。在此，可选的线圈铁心32和盖板33可以用于磁场的几何调整，以便例如产生图4和5的轴向倾斜地伸展的永久磁化部17。
42.图9以图表示出在产生永久磁化部期间线圈装置26内的第一电流27，其中随时间
29绘制电流强度30。第一电流27包括半正弦形电流脉冲。可替代地，也可以使用沿一个方向流动的另一电流脉冲。该电流脉冲可以具有大约十分之一毫秒直至五毫秒的持续时间，例如大约一毫秒。
43.图10示出与另一线圈装置31邻接的图8的磁体装置15，利用所述另一线圈装置可以类似于在图1至7中描述的实施例在磁体单元15内产生去磁区域12。另一线圈装置31的线圈不具有线圈铁心和盖板，但是所述线圈装置和盖板也可以类似于图8地设置。
44.图11以图表示出在产生去磁区域12期间另一线圈装置31内的第二电流28，其中随时间29绘制电流强度30。第二电流28包括具有以指数方式减小的幅度的振荡电流脉冲。可替代地，也可以使用另一振荡电流脉冲。该电流脉冲可以具有大约一直至十毫秒的持续时间。
45.可以规定，借助于线圈装置26的内部线圈使第二电流28作用于磁体单元15。
46.图8和10的磁体单元15可替代地也可以已经布置在回环元件14上，与永磁体装置3的可能其他磁体单元15完全一样。在此，可以类似于对于图8至11所描述的方法产生永久装置3的所有磁体分段8和去磁区域12。
47.如果去磁区域12在图8中所示的线圈装置26内或在另一线圈装置31中被产生，其中线圈类似于图8设置在磁体单元15的两侧上，则可以规定也在外部线圈上使用第二电流28，以便更加简单地产生去磁区域12。
48.尽管已经通过优选实施例详细地描述了本发明，但是本发明并不限于所公开的示例并且可以由本领域技术人员从中导出其他变型方案，而不背离本发明的保护范围。