CN101010856A - 电机和用于该电机的整流器转子的校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机和一种用于该电机的整流器转子(10)的校准方法，在该整流器转子(10)的转子轴(12)上固定了具有在圆周上交替分布的齿(20)和凹槽(13)以及布置在这些凹槽(13)中的导体(14)的叠片组(11)，并且其中所述导体(14)通过在两侧对槽缝进行限制的材料的变形固定在所述凹槽中。为了能够在将所述导体(14)固定在这些凹槽(13)中的同时对所述整流器转子(10)进行校准，在此提出，将该整流器转子(10)固定在所述转子轴(12)的端部区段(12a、12b)上，并且而后由校准冲头(19)从外面沿径向方向对在所述槽缝(18)两侧的齿顶(21)的首先向外突出的材料进行变形，直至到所述转子轴(12)的中间轴线(29)达到一个预先规定的间距。

Description

电机和用于该电机的整流器转子的校准方法

技术领域

本发明涉及一种按权利要求9前序部分所述的具有整流器转子的电机以及一种按权利要求1前序部分所述的用于所述电机的整流器转子的校准方法。

背景技术

电机通常具有至少一个基体，该基体由一个分层的软磁的承载着一个绕组的叠片组所构成。其中，该基体是定子或者说定片的一部分和/或转子或者说电枢的一部分，其中所述绕组的导体绝缘地放置在所述叠片组的凹槽中，并且彼此错接。其中，定子和转子通过一个所谓的工作气隙以电磁方式共同作用。为避免绕组的振荡噪声并且为避免由在高速旋转的转子上的离心力引起的导体移动，有必要尽可能可靠地将所述导体固定在凹槽中。

为此目的，通常已经公开将所述导体通过一种浸渍树脂固定在所述凹槽中。但这种方法不仅增加环境压力，而且也要求巨大的设备投资并且要求用于去除在机器的不同区域中比如在整流器上、在支承点上以及在转子的外圆周上的浸渍树脂这样的后续过程步骤。

为避免这样的缺点，由DE 100 49 699 A1已知，通过在两侧对槽缝进行限制的材料的变形将所述在电机的转子叠片组的凹槽中的导体挤压到槽底上，并且由此固定在其位置中。在这种情况下，所述构造在相邻的槽缝之间的齿顶的在两侧限制着槽缝的材料在所有槽缝上强度均匀地变形，使得随后在下一个工序中通过所述转子叠片组的外表面的扭转将所述整流器转子相对于转子轴的中间轴线同中心地进行校准，从而在转子的整个圆周上得到很好的具有相同大小的工作气隙的圆周运动。

发明内容

本发明致力于如此设计所述导体在转子的凹槽中的固定，从而可以由此取消一道附加的用于转子校准的工序，该工序通常在于叠片组的扭转。

通过权利要求1和权利要求9的特征性特征产生这样的优点，即在借助于校准冲头对整流器转子的齿顶进行变形的时候随着转子轴的固定使这种变形有针对性地进行到相对于转子轴的中间轴线达到一个预先规定的间距。由此，相对于转子轴的中间轴线对该转子进行高精度的校准，并且实现良好的圆周运动。随着所述导体在凹槽中的固定，由此同时对整流器转子进行了校准。其中，由于基体的不对称性，在齿顶上的首先在圆周上突出的材料的变形在大多数情况下在转子的圆周上大小不同。另一个优点在于，为此取消以往所必需的转子基体的扭转，并且所述齿顶的按本发明的变形可以在没有太大开销的情况下集成在既有的生产线中。这就明显缩短了制造工艺链。此外，可以以此实现转子的大为简化的机械平衡，因为必要时仅仅必须对一个在转子长度上尤其在绕组端部上不同的材料分布进行平衡。相对于以往的有时多次进行的平衡工序，由此明显减少在转子制造时的废品率。现在，在对转子的同步的要求不太高的情况下，甚至可以完全放弃一种这样的平衡。

通过在从属权利要求中所列出的措施，就产生了所述在独立权利要求中所说明的特征的优选的设计方案和改进方案。

本发明一种优选的应用产生于电机，这些电机的基体是一个布置在机器轴上的筒状的转子叠片组。为在那里在所述齿顶变形时避免在叠片组的两个端面上叠片的扇状散开，优选在叠片组的齿顶的在两侧对槽缝进行限制的材料变形之前从该叠片组的两个端面开始通过一个夹具将该叠片组进行轴向夹紧。

因为构造为叠片组的基体的材料具有一种特定的变形弹性，所以在此优选提出，所述校准冲头的端面从外面沿径向方向一直移动到包括一种由材料引起的弹性回弹行程在内的所述基体的额定直径的圆周上。由此确保，所述齿顶的对槽缝进行限制的材料的所有径向外置的表面根据整流器转子的轴的轴线定中心，与该轴的轴线之间具有相同大小的间距，并且由此在弹性变形之后在所述校准冲头返回时变形到所述基体的额定直径的圆周上。

其中，以最为简单的方式仅用一个校准冲头进行校准，方法是通过逐步旋转整流器转子先后由所述一个校准冲头通过相邻齿顶的材料来至少部分地闭合所述槽缝。通过整流器转子的逐步旋转由两个彼此径向对置的校准冲头同时通过相邻齿顶的材料来至少部分地闭合所述槽缝，由此产生一种改进的实施方式。

但在校准及圆周运动方面得到最佳结果的方法是：同时通过相应数目的星形布置的校准冲头通过所述齿顶的相邻材料的变形来至少部分地闭合所有槽缝。其中，在本发明一种优选的实施方式中，使所有同时从外面沿径向方向向里进给的校准冲头在齿顶的材料的变形最后阶段中无缝隙地与所述槽缝彼此接触。

以最简单的方式，在校准转子时，将凹槽中的电导体通过校准冲头仅仅挤压到槽底，并且通过槽缝两侧的齿顶的材料的变形固定在凹槽中。其中有待变形的材料首先在齿顶上形成径向向外突出的凸缘，从而所述电导体可以更加轻松地放入叠片组的具有通过这种方式变宽的槽缝的凹槽中。而后在校准时，由校准冲头将这些凸缘或强或弱地径向向里挤压。由此在转子的外圆周上，在齿顶上获得在圆周上看上去或宽或窄的变形标记。

在本发明的改进方案中，也可以用一种多级校准冲头将所述槽缝部分封闭，其中在一个第一步骤中将一个冲压冲头放入敞开的槽缝中，并且对所述至少一个导体在整个凹槽长度上根据凹槽的形状进行变形，并且而后在一个第二步骤中用一个敛缝冲头对所述齿顶的与槽缝相邻的材料进行变形。其中，以最简单的方式，将所述冲压冲头构造为在校准冲头的端面上的凸起。但作为替代方案，所述冲压冲头也可以按在校准冲头的内部可以独立地轴向移动的方式构造，从而在凹槽敛缝时所述冲压冲头已在此前从槽缝中返回。

因而，在具有一个按这种方法制造的整流器转子的电机中，电导体可靠地固定在所述凹槽中，并且整流器转子得到校准并且进行良好的圆周运动，方法是所述齿顶的在两侧对槽缝进行限制的材料的径向外置的表面借助于校准冲头一直变形到基体的额定直径。其中，所有由校准冲头进行变形的表面相对于整流器转子的轴的轴线都具有相同大小的间距。

附图说明

下面作为举例借助于附图对本发明进行详细解释。其中：

图1是一个电机的正在校准时的整流器转子的部分纵剖面，其中该整流器转子具有开槽的叠片组，

图2是在校准过程之前叠片组的一个截取部分的横截面，其中该叠片组具有凹槽、电导体以及齿顶，

图3作为第一实施例示出了在用校准冲头进行校准时的叠片组的相同截取部分，

图4作为第二实施例示出了具有两个彼此对置的校准冲头的叠片组的横截面，

图5作为第三实施例示出了具有布置四周的校准冲头的叠片组的横截面，

图6作为另一实施例示出了在校准过程之前的具有一个二级校准冲头的叠片组的截取部分，

图7是在校准过程中的具有所述二级校准冲头的相同截取部分，并且

图8是具有变形的齿顶的叠片组表面的截取部分。

具体实施方式

图1示出了一个电机的用10表示的整流器转子的部分纵剖面，所述整流器转子在本实施例中用作车用内燃机的启动电动机的转子。该转子10具有一个由叠片压成的筒状的叠片组11，而该叠片组作为基体压紧在一根转子轴12上。该叠片组11在其外圆周上具有均匀分配布置的具有细长横截面的凹槽13，这些凹槽轴向于所述转子轴12延伸。所述转子10通过一个工作气隙与电机的一个未示出的、环形包围着所述叠片组11的定子相互作用。在所述凹槽13中，装入了一个转子绕组1 5的电导体14，该转子绕组1 5由发针状弯曲的绕组元件构成，并且其自由端部连接到一个筒形整流器1 7的接线片16上。所述凹槽13分别朝向叠片组11的外圆周并且由此朝着工作气隙在其轴向长度上设有槽缝18。

现在借助于图1并结合图2和3对所述整流器转子10的校准作详细解释。其中图2示出了在将导体14固定在凹槽13中之前叠片组11的一个放大示出的截取部分的横截面，并且图3示出了在固定所述导体14时叠片组11的相同截取部分，这里借助于一个校准冲头19通过对叠片组11的在两侧限制着所述槽缝18的材料进行的变形来固定所述导体14。在叠片组11上，在相邻的凹槽13之间分别设置了齿20，其外端部是齿顶21。这些齿顶21在其按照图2的原始形状中具有在两侧径向向外拔高的凸缘22，这些凸缘22在两侧对在其按照图2的原始形状中加宽的槽缝18a进行限制。

现在，为校准所述整流器转子10，首先将支承环23套装到所述转子轴12的自由端部区段12a、12b上，这些支承环23以未示出的方式由一个校准装置24加以固定，并且由此也固定着所述转子轴12。此外，现在所述叠片组11从其两个端面开始分别由一个夹具25固定，所述夹具25沿箭头27的方向轴向移动，并且在这过程中将所述叠片组11轴向夹紧。由此确保，在对叠片组进行校准时其外面的叠片不会向外张开。现在在下一个步骤中，按照图3通过所述校准冲头19的端面19a如此远地从外面沿箭头28的径向方向使齿顶21的在两侧限制着所述槽缝18的材料进行变形，直到冲头端面19a与所述转子轴12的中间轴线29到达一个预先规定的间距X。其中，该间距X并不完全相当于所述叠片组11的额定直径的一半，因为由于叠片组11的由材料引起的弹性，在变形时所述校准冲头19的端面19a沿着径向方向从外面一直移动到包括一个弹性回弹行程在内的转子额定直径的圆周上。随着所述齿顶21的变形，同时所述用漆绝缘的首先松动地与一个凹槽绝缘垫30一起放入凹槽13中的导体14被所述齿顶21的凸缘22围握住，并且朝槽底方向挤压，并且最后固定在所述凹槽13中。其中所述槽缝18部分封闭。为了在所述校准冲头19返回时将所述凸缘22的在两侧对槽缝18进行限制的材料的弹性变形保持得尽可能小，并且此外为了确保，在这种变形中将所述齿顶21的凸缘22朝凹槽方向挤压以固定所述导体14，在所述齿20上凸缘22的下方分别构成一个颈缩处31，该颈缩处31有利于有针对性地将所述凸缘22移置到对应的上面的导体14上。

借助于校准冲头19对整流器转子10进行校准可以用不同的方式实现。根据所述第一实施例，按照图3仅仅设置一个唯一的校准冲头19，利用该校准冲头19沿箭头32的方向逐步旋转所述整流器转子10，所述槽缝18由此先后由所述一个校准冲头19通过所述相邻的齿顶21的凸缘22的材料被部分封闭。其中，所述校准冲头19的变形力由所述支承环23所承受，所述转子轴12的端部区段就插入在这些支承环23中。其中，在图3中通过箭头33示出了所述支承力。由此同时确保，所述叠片组11相对于转子轴12的中间轴线进行校准。

图4以一种第二实施例示出了所述整流器转子10的横截面，其中在那里在一个未详细示出的校准装置中设置了两个径向对置的校准冲头19。所述叠片组11在这里处于两个校准冲头19之间，并且同样通过支承环23相对于所述转子轴12的中间轴线29固定在该转子轴12的端部区段上。在那里，所述槽缝18通过整流器转子10的逐步旋转借助于彼此对置的校准冲头19通过使相邻的齿顶21的材料变形部分封闭。同样，这里也沿着箭头28的方向径向向里将每个校准冲头19挤压到冲头端面19a与转子轴12的中间轴线29达到所规定的间距X。

图5以一种第三实施例示出了所述叠片组11的横截面，在该实施例中同时在所述整流器转子10的整个圆周上对该整流器转子10进行校准并且将所述电导体14固定在其凹槽13中，方法是在那里所有的槽缝18同时通过相应数目的星形布置的校准冲头19由相邻齿顶21的材料变形部分封闭。其中可以看出，在所述齿顶21的材料变形的最后阶段中在槽缝18上所有从外面沿径向方向向里进给的校准冲头19彼此无缝接触。由此随着相对于转子轴12的中间轴线29的校准实现了所述整流器转子10的高精度的圆周运动。

图6和7作为另一实施例示出了所述叠片组11的一个截取部分的放大的横截面，其中使用了一个与以往的实施方式相比作了改动的校准冲头34，该校准冲头34以多级方式工作。该校准冲头34在其前面的端面上具有一个在所述叠片组11的整个长度上凸起的顶端35，该顶端35用作冲压冲头。所述校准冲头34在该顶端35两侧具有缩进的肩部36，这些肩部36用作用于槽缝18的敛缝冲头。为对整流器转子10进行校准，所述校准冲头34沿箭头28的方向从外面沿径向方向移到所述叠片组11的处于其下面的槽缝18上。其中按照图6，所述顶端35伸进该槽缝18中。

现在，在一个第一步骤中，所述导体14在整个凹槽长度上由顶端35压成一个与凹槽横截面相匹配的形状。而后在冲头进一步沿径向方向移动时按照图7在一个第二步骤中，用两侧的肩部36将槽缝18两侧的齿顶21的凸缘22盖住，并且挤压到上面的导体14上。在该过程中，所述槽缝18被部分封闭，并且导体14被固定在凹槽13中。同样在这里所述校准冲头34为校准整流器转子10被精确地进给到所述形成冲头的端面的肩部36与转子轴的中间轴线达到预先规定的间距，从而在冲头返回时所述凸缘22的外置表面在所述叠片组11的整个长度上处于整流器转子10的额定直径的圆周上。随着在一个用于校准整流器转子10的多级工序中对导体14的精压，实现了更高的凹槽填充系数，并且由此改进了电机的所谓的比重量。

在按照图6和7的校准冲头34的改进方案中，同样可以代替所述顶端35使用一个不依赖于校准冲头工作的冲压冲头，该冲压冲头在校准冲头35中导引，并且首先将所述导体14精压在凹槽13中。然后可以拉回该冲压冲头，并且随着随后所述凸缘22的变形通过校准冲头34的肩部36可以在必要时几乎完全封闭所述槽缝18。

因为所述叠片组11挤压到转子轴12的中间区段上，通常在转子轴和叠片组之间产生轴向公差，从而叠片也在叠片组的轴向长度上彼此间产生轻微的偏移。现在，随着所述齿顶21的材料按本发明朝着槽缝18的两侧变形，叠片相对于转子轴的支承点的形状及位置公差得到消除，并且由此实现高精度的圆周运动以及必要时很低的不平衡度。

图8示出了叠片组11的表面的截取部分，该叠片组11具有多个已变形的齿顶21，利用这些齿顶21所述槽缝18在校准时已部分被封闭。其中可以看出，所述在校准时通过所述校准冲头19或者说34产生的在槽缝18两侧的齿顶21的变形标记37不仅在叠片组11的轴向长度上而且尤其在叠片组的圆周上构造为宽度不同的结构。这样的变形标记37在齿顶21上形成所述凸缘22的径向外置的表面，而齿顶21则一直变形到所述叠片组11的额定直径。

Claims (10)

1.用于对电机的整流器转子(10)进行校准的方法，在该整流器转子(10)的转子轴(12)上固定着由软磁材料制成的基体，优选固定着叠片组(11)，在该叠片组(11)的限制着电机的工作气隙的圆周上交替布置了轴向延伸的凹槽(13)和齿(20)，其中所述用于容纳电导体(14)的凹槽分别朝着该工作气隙具有槽缝(18)，该槽缝(18)在两侧受到基体的材料、优选是相邻的齿的齿顶(21)的材料的限制，这种材料首先径向向外突出超过基体的圆周，并且在将导体放入凹槽中之后通过冲头(19)在整个凹槽长度上从外面沿径向方向至少如此程度地变形，由此将所述导体固定在所述凹槽中，并且所述槽缝至少部分封闭，其特征在于，所述整流器转子(10)固定在转子轴(12)的自由端部区段(12a、12b)上，并且然后所述在两侧对槽缝(18)进行限制的、首先在圆周上突出来的材料相应地通过用作校准冲头(19；34)的冲头的端面如此程度地从外面沿径向方向变形，直到所述冲头端面(19a；36)到所述转子轴(12)的中间轴线(29)达到一个预先规定的间距(X)。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述在两侧对槽缝(18)进行限制的材料变形之前，所述由叠片组(11)组成的基体从其两个端面开始由夹具(25)进行轴向夹紧。

3.按权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，所述校准冲头(19；34)的端面(19a；36)从外面沿径向方向一直移到包括由材料引起的弹性回弹行程在内的基体的额定直径的圆周上。

4.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，逐步旋转整流器转子(10)，使所述槽缝(18)先后由校准冲头(19)通过所述相邻的齿顶(21)的材料至少部分地封闭。

5.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，通过逐步旋转所述整流器转子(10)使所述槽缝(18)由两个彼此径向对置的校准冲头(19)通过所述相邻的齿顶(21)的材料至少部分地封闭。

6.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，所有槽缝(18)同时由相应数目的星形布置的校准冲头(19)通过所述相邻的齿顶(21)的变形而至少部分地封闭。

7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，所有同时从外面沿径向方向向里进给的校准冲头(19)在所述齿顶(21)的材料的变形的最后阶段中与所述槽缝(18)彼此进行无缝接触。

8.按权利要求1到7中任一项所述的方法，其特征在于，所述槽缝(18)用一种多级工作的校准冲头(34)部分封闭，其中在第一步骤中将冲压冲头(35)放进加宽的槽缝(18a)中，并且所述至少一个导体(14)在整个凹槽长度上相应于凹槽横截面的形状进行变形，并且而后在第二步骤中用敛缝冲头(36)使与槽缝(18)相邻的齿顶(21)的材料变形。

9.具有按权利要求1到8中任一项校准的整流器转子(10)的电机，其特征在于，所述齿顶(21)的在两侧对槽缝(18)进行限制的材料的径向外置的表面(37)通过校准冲头(19)一直变形到所述基体(11)的额定直径的圆周上。

10.按权利要求9所述的电机，其特征在于，所述在两侧对槽缝(18)进行限制的材料包括在两侧构造在所述齿顶(21)上的凸缘(22)，这些凸缘(22)朝着凹槽(13)具有颈缩处(31)。

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