CN104659983A - 用于制造转子的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造转子的方法，尤其是用于制造尤其用于机动车电机(3)的、能绕旋转轴线(10)转动的转子(1)的方法，其中，提供至少两个分别具有一定数量的沿轴向方向(13)开设的容纳凹部(15)的转子分体(5、7)，其中，磁体(22)分别以轴向压入方向(17、18)压入转子分体(5、7)的容纳凹部(15)中，并且其中，转子分体(5、7)彼此接合成使磁体(22)的压入方向(17、18)离开彼此地指开。此外，本发明还涉及一种具有相应地制成的转子(1)的电机(3)。

Description

用于制造转子的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造尤其是用于机动车电机的转子的方法，以及一种带有转子的电机。
背景技术
在现代机动车中，使用各种各样的电动马达来驱动不同的调节元件。电动马达例如被用作车窗升降装置驱动器、滑动天窗驱动器或座椅调节驱动器、转向装置驱动器、散热器风扇驱动器或变速器执行器。适当的电动马达通常必须以高功率来提供大扭矩，并且尤其是即使在高温以及低温的情况下也必须是运行可靠的。
电动马达通常具有设有励磁绕组的定子，其与具有一个或多个永磁体的转子同轴布置。不仅转子而且定子通常都构建为板材组，其中，定子齿在位于它们之间的定子槽中承载励磁绕组的线圈。这些线圈被操控以产生在永久激励的转子上导致扭矩的旋转磁场。
由DE 10 2008 041 555 A1公知：转子由堆叠的单个板材或板材层制成，其中开设出彼此对齐的凹陷部以形成用于永磁的磁体的轴向容纳凹部。在径向方向上，永磁体通过形状锁合(Formschluss)固定在这些凹陷部或容纳凹部内。为了轴向锁定永磁体，即为了在旋转轴线的方向上锁定，使用至少一个止挡板材。该止挡板材具有与其余单个板材的凹陷部重叠的止挡部。
止挡板材在其形状方面与其余板材不同。这增大了制造成本，也使装配过程变得复杂。
发明内容
因此，本发明的第一任务是说明一种用于制造转子的方法，所述方法在制造成本尽可能低的情况下允许将磁体可靠地沿轴向固定在转子的容纳凹部内。本发明的第二任务是说明一种带转子的电机，在制造成本比较低的情况下，磁体可靠地轴向固定在该转子中。
根据本发明，第一任务通过一种用于制造尤其是用于机动车电机的、能绕旋转轴线转动的转子的方法来解决，其中，提供至少两个分别具有一定数量的沿轴向方向开设的容纳凹部的转子分体，其中，磁体分别以轴向压入方向被压入转子分体的容纳凹部，并且其中，转子分体彼此接合成使磁体的压入方向离开彼此地指开。
在寻找解决方案时的出发点首先是如下考虑：磁体可以通过压入转子的轴向容纳凹部中借助过盈装配(Pressverbindung)的方式来固定。为此，磁体和容纳凹部彼此件具有过盈配合(Presspassung)。通过压入，过盈配合对至少部分地弹性变形。在压入状态下，磁体尤其在轴向方向上通过弹性复位力力锁合地(kraftschlüssig)保持在容纳凹部中。但一些研究表明，被压入的磁体在转子运行中，在温度变化负载下沿轴向方向从容纳凹部移出。这是不期望的，因为由此会降低马达的功率效能，或者可能无法再确保其运行性能。附加地，磁体的这种游移还会导致在声音上很惹人注意。
但进一步的研究令人惊讶地得出，被压入容纳凹部中的磁体在温度变化负载下始终沿特定的方向游移，具体来说，沿与压入方向反向指向的方向游移。显而易见的是，通过将磁体压入容纳凹部中的压入过程提供了由材料引起的非对称性，从而被压入的磁体在温度变化负载下通过产生的微运动始终与压入方向反向指向地从容纳凹部移出。通过压入过程，材料在容纳凹部内沿压入方向移动。剩下在温度变化负载下由其产生与压入方向反向的复位力的弹性变形的部分。
本发明利用了这种认识。当两个转子分体彼此接合成使磁体的压入方向离开彼此地指开时，可靠地防止了被压入磁体不期望地从相应的容纳凹部移出。在运行中，在温度变化负载下，磁体其各自的压入方向反向地彼此相向游移，并因此形成了相对彼此的止挡。以这种方式，利用了由压入过程引起的不对称性，以便将磁体通过过盈装配在轴向上可靠地保持在容纳凹部内。
通过很多研究已经表明，对置压入两个转子分体的容纳凹部中的磁体即使在多个温度冲击循环之后仍没有出现轴向凸出。彼此接合的转子分体的被压入容纳凹部中的磁体在轴向方向上相互锁定。附加地，磁体以这种方式自动在转子中对中，由此实现了马达的功率提高。
本发明的巨大优势在于，无需附加的机构以将磁体轴向锁定在容纳凹部中。尤其可以取消保持元件、保持板材或其他锁定机构。被压入的磁体通过力锁合保持在容纳凹部中并且基于所利用的不对称性同时本身抵抗向外的轴向游移地锁定。与现有技术相比，降低了材料成本和制造成本。
用于制造转子所使用的转子分体的数量原则上不受限制。本发明可以转用于超过两个的转子分体。在此，具有如下优势：在接合好的转子中布置在端侧的两个转子分体的磁体的压入方向离开彼此地指开。
本发明不局限于磁体在容纳凹部中全面的过盈配合。磁体和容纳凹部之间的过盈配合通过成形出容纳凹部的保持元件或通过保持接片得到就足够了。在这种情况下，磁体的力锁合连接通过保持元件或保持接片的至少部分弹性的改形或变形来实现。如果转子制造成具有多个板材层的板材组，那么保持元件或保持接片也可以仅成形出板材层的一部分。
转子分体在一个变形方案中通过贯穿两个分体的轴间接地彼此接合。但是，转子分体也可以附加地或替选地直接彼此通过力锁合、形状锁合和/或材料锁合(Materialschluss)接合。
容纳凹部就其几何形状而言与磁体的几何形状和尺寸相协调。尤其是磁体和容纳凹部在其横截面方面分别可以径向向外变细，从而在运行中给出了可靠的径向配合(Radialsitz)。按照适宜方式，磁体作为优选由稀土合金、例如钕铁硼合金或钐钴合金制成的永磁体给出。
在一个有利设计方案中，转子分体以具有通过冲制沿轴向冲制方向开设的容纳凹部的方式来提供，其中，磁体以与冲制方向反向的轴向压入方向压入。为此，通过进一步的研究表明，在冲制容纳凹部的情况下已经通过冲制过程将与材料有关的不对称性引入容纳凹部。在冲制边缘处，在冲制工具的进入侧的材料通过材料切除被倒圆(回缩区域)。在平滑切割区域之后，在离开侧上(在断口区域中)保留了冲制毛边。如果转子分体作为板材组由多个板材层组成，那么这种不对称性适用于在其中冲制出相应的凹陷部的每个单个板材层。由于沿冲制方向构造出的冲制毛边，磁体优选与冲制方向反向地压入。以这种方式实现了磁体在容纳凹部中可靠的轴向保持。通过压入，板材发生弯曲并且冲制毛边在压入方向上游移。由此，防止了磁体与冲制方向反向地或者说在压入方向上游移，由此得到可靠的过盈装配。冲制毛边在将磁体与冲制方向反向地压入期间的这种变形有助于导致磁体在运行期间由于温度变化负载而定向游移的不对称性。
一个或每个转子分体优选以具有沿圆形轨道的圆周分布地开设的容纳凹部的方式来提供。在此，这些容纳凹部优选在周向上均匀分布并且彼此等距地间隔开。在此，磁体的磁化方向平行于径向方向取向。由磁体的数量得出电机的极数。
在本发明的一个适宜的设计方案中，磁体分别以相同的压入方向压入转子分体中，其中，至少一个转子分体在接合前绕垂直于旋转轴线的轴线转动。这种设计方案尤其在用于各自的转子分体的自动化制造方法中是有利的，其中，磁体全部以相同的压入方向压入相同地提供的转子分体或相同地提供的板材层中。在制成转子分体之后，一个转子分体绕垂直于旋转轴线的轴线转动并且分别与反转的转子分体接合。以这种方式，这两个转子分体的磁体的压入方向离开彼此地指开。依赖于磁体取向和相应执行的磁化，优选的是，磁体在其被压入转子分体中之后才进行磁化。这尤其是针对磁体的非径向磁化方向的情况。
在本发明的另一有利设计方案中，转子分体关于旋转轴线以错开角α相对彼此扭转地布置。在这种布置方式中，磁体的压入方向也离开彼此地指开，并且因此防止了磁体由于运行而从容纳凹部移出。但是，转子分体的磁体相对彼此扭转，这可以有利于电机的性能。
按照适宜方式，转子分体分别作为具有多个板材层的板材组来提供。在此，转子分体的板材层单个地制造、在轴向上堆叠并紧接着彼此相连以形成板材组。这些板材层可以彼此粘接和/或焊接。这些板材层也可以通过冲制毛边以机械方式彼此接合或者在轴向方向上张紧或拧接成板材组。
根据本发明，本发明的第二任务通过电机，尤其通过机动车的电动马达来解决，其包括能绕旋转轴线转动的转子，该转子包括至少两个分别具有一定数量的沿轴向方向开设的容纳凹部的转子分体，其中，磁体分别以轴向压入方向压入转子分体的容纳凹部中，并且其中，转子分体彼此接合成使磁体的压入方向离开彼此地指开。
优选实施方案在涉及电机的从属权利要求中得到。在此，针对制造方法所提到的优点也可以合理地转用。
容纳凹部优选以轴向冲制方向开设到转子分体中，其中，磁体以与冲制方向反向的轴向压入方向压入。
按照适宜方式，一个或每个转子分体的容纳凹部分别沿着圆形轨道的圆周分布地布置。在一个有利的实施方案中，转子分体关于旋转轴线以错开角α相对彼此扭转地布置。转子分体优选分别制造成具有多个板材层的板材组。
附图说明
以下结合附图进一步说明本发明实施例。
图1示出由两个转子分体构成的转子。
具体实施方式
图1示出作为电机3的一部分的转子1，其由两个转子分体5、7构成。转子1抗相对转动地布置在轴9上，并且在安装好的状态下能与未示出的定子同轴地绕旋转轴线10转动。转子分体5、7制造成由多个单个板材层11构成的板材组。为了提高概览性，没有单个示出板材层11。
两个转子分体5、7包括一定数量的沿轴向方向13开设的容纳凹部15。容纳凹部15的开设在制造各单个板材层11时进行，其方式是，在每个单个板材层11中沿轴向方向13冲制出开口。在将板材层11连接之后，轴向容纳凹部15分别由相应彼此上下叠置的、相互对齐的开口构成。这些开口或者说容纳凹部15转动对称地分布在相应的转子分体5、7的圆形轨道19的圆周上。用于开设开口的相应的冲制方向20、21在图中示出。
分别构造成为棒状永磁体的、由NdFeB合金制成的磁体22被压入转子分体5、7的容纳凹部15中。相应的轴向压入方向17、18与轴向冲制方向20或21反向指向。通过冲制过程以及通过随后的磁体22的压入过程，在容纳凹部15中导致了由材料引起的非对称性。结果，被压入的磁体22在转子1运行中在温度变化负载下与其相应的压入方向17、18反向指向地游移。
在将压入磁体22之后，转子分体5、7彼此接合成使磁体22的压入方向17、18离开彼此地指开，或者说在此冲制方向20、21指向彼此。为此，在转子分体5、7以相同取向来提供的情况下，转子分体7例如在转子分体5、7被接合之前绕垂直于旋转轴线10的轴线25转动。相应地得到了图1所示的图示。
由于通过冲制过程以及通过压入过程在容纳凹部中得到的由材料引起的非对称性，被压入的磁体22在运行中与其相应的压入方向17、18反向地或者朝向冲制方向20、21的方向游移。换言之，转子分体5、7的磁体22在运行中向内彼此相向运动。因此，每个磁体22是用于另一配对的磁体22的锁定元件。被压入的磁体22通过力锁合在轴向上可靠地保持在容纳凹部15中。取消附加的锁定元件。
附加地在所示的实施方案中，这两个转子分体5、7还可以关于旋转轴线10以错开角α相对彼此扭转地布置。转子分体5、7在此间接通过共同的轴9借助过盈装配的方式彼此接合。这两个转子分体5、7也可以在与轴9抗相对转动地连接之前单独以机械方式彼此接合。
附图标记列表
1        转子
3        电机
5        转子分体
7        转子分体
9        转子轴
10       旋转轴线
11       板材层
13       轴向方向
15      容纳凹部
17      压入方向
18      压入方向
19      圆形轨道
20      冲制方向
21      冲制方向
22      磁体
25      垂直的轴线

Claims (11)

1.一种用于制造尤其用于机动车的电机(3)的、能绕旋转轴线(10)转动的转子(1)的方法，其中，提供分别具有一定数量的沿轴向方向(13)开设的容纳凹部(15)的至少两个转子分体(5、7)，其中，磁体(22)分别以轴向压入方向(17、18)压入所述转子分体(5、7)的容纳凹部(15)中，并且其中，所述转子分体(5、7)彼此接合成使所述磁体(22)的压入方向(17、18)离开彼此地指开。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转子分体(5、7)以具有通过冲制沿轴向冲制方向(20、21)开设的容纳凹部(15)的方式来提供，并且其中，所述磁体(22)以与所述冲制方向(20、21)反向的轴向压入方向(17、18)压入。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，一个或每个转子分体(5、7)以具有沿圆形轨道(19)的圆周分布地开设的容纳凹部(15)的方式来提供。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述磁体(22)分别以相同的压入方向(17、18)压入所述转子分体(5、7)中，并且其中，至少一个转子分体(5、7)在接合前绕垂直于所述旋转轴线(10)的轴线(25)转动，从而使得所述磁体(22)的压入方向(17、18)离开彼此地指开。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述转子分体(5、7)关于所述旋转轴线(10)以错开角α相对彼此扭转地布置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述转子分体(5、7)分别作为具有多个板材层(11)的板材组来提供。
7.一种电机(3)，尤其是机动车的电动马达，所述电机包括能绕旋转轴线(10)转动的转子(1)，所述转子包括分别具有一定数量的沿轴向方向(13)开设的容纳凹部(15)的至少两个转子分体(5、7)，其中，磁体(22)分别以轴向压入方向(17、18)压入所述转子分体(5、7)的容纳凹部(15)中，并且其中，所述转子分体(5、7)彼此接合成使所述磁体(22)的压入方向(17、18)离开彼此地指开。
8.根据权利要求7所述的电机(3)，其中，所述容纳凹部(15)以轴向冲制方向(20、21)开设到所述转子分体(5、7)中，并且其中，所述磁体(22)以与所述冲制方向(20、21)反向的轴向压入方向(17、18)压入。
9.根据权利要求7或8所述的电机(3)，其中，一个或每个转子分体(5、7)的容纳凹部(15)分别沿着圆形轨道(19)的圆周分布地布置。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的电机(3)，其中，所述转子分体(5、7)关于所述旋转轴线(10)以错开角α相对彼此扭转地布置。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的电机(3)，其中，所述转子分体(5、7)分别制造为具有多个板材层(11)的板材组。
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