CN106100170A - 具有用于容纳外来颗粒物的狭口的环形磁体以，及包含这种环形磁体的电机以及用于制造这种环形磁体的方法 - Google Patents

Abstract

一种环形磁体（10），其同心地围绕纵轴线（12）在长度（13）上延伸，并且具有径向壁厚（15），以及一种包含这种环形磁体的电机，以及一种用于制造这种环形磁体的方法，其中，在环形磁体（10）上为了容纳外来颗粒物形成有狭口（20），所述狭口在整个径向壁厚（15）上延伸。

Description

具有用于容纳外来颗粒物的狭口的环形磁体以，及包含这种环形磁体的电机以及用于制造这种环形磁体的方法

技术领域

本发明涉及一种环形磁体，它同心地围绕纵轴线在一个长度上延伸并且具有一个径向壁厚，以及一种包含这种环形磁体的电机以及一种用于制造这种环形磁体的方法。

现有技术

电机例如是电动机、起动器、发电机或辅助驱动装置例如用于机动车的调节驱动装置。在这种电机中已知的是，为了产生永久磁场为转子或定子装备永久磁体。在此已知的是使用环形磁体，其在轴向上延伸，空心圆柱体地构造并且在径向上被磁化。这种环形磁体的缺点是，外来颗粒物，尤其是磁性的颗粒物会粘附在转子和定子之间的空气隙中。由于空气隙被尽可能小地选择以便实现尽可能大的机器功率，这种外来颗粒物在电机运行中会导致摩擦并且因此导致功率损失和噪音。

由DE102013202190A1已知一种环形磁体，在它的表面上构造用于容纳外来颗粒物的机构。该机构例如由沟或槽构造成，它的深度例如具有环形磁体的壁厚的10至20%。在小的壁厚情况下这种槽的制造比较困难并且形成在环形磁体安装到壳体中时造成其损坏的一个薄弱处。此外这种槽的深度在小的磁体壁厚情况下相当小，因此只能够容纳相当小或少的外来颗粒物或脏污颗粒物。为了防止环形磁体在壳体中扭转，例如可以在壳体中构造径向的凸起。但是由于由此产生的应力，环形磁体可以容易地被破坏。如果环形磁体被粘接，则存在环形磁体在光滑的壳体表面上滑转的危险。

发明内容

按照独立权利要求的类型的按照本发明的环形磁体以及按照本发明的包含这种环形磁体的电机以及环形磁体的按照本发明的制造方法具有优点，通过在环形磁体中形成的狭口，其是在环形磁体的壁中的缺口，这种狭口提供了用于容纳脏物和外来颗粒物的大很多的容积。与在局部减小环形磁体的壁厚的情况下相比，通过相应的制造方法可以更容易地制造这种环形磁体。因此这种具有狭口的环形磁体，该狭口在环形磁体的整个径向壁厚上延伸，也更容易固定在极壳中，不存在损坏环形磁体的危险。

通过在从属权利要求中列举的措施可以实现在独立权利要求中给出的设计的有利的扩展方案和改进。特别有利的是在使用磁性材料下构造径向贯通的狭口，磁性材料在模具中制造。由此可以借助于非常有利的制造方法成本有利地制造烧结磁体或压铸的磁体。以这种方式也可以工艺技术可靠地加工稀土磁体，其尤其是含有钕-铁-硼。

如果狭口在轴向上构造，那么狭口可以布置在极变更的区域中。由于这些区域对用于驱动电动机需要的磁通量没有大的贡献，因此通过构造径向贯通的狭口可以节省磁体材料，并且由此节省不仅成本而且重量，而电机的功率没有值得注意的下降。

特别有利的是，狭口仅仅在永久磁体的轴向长度的部分区域上构造，由此环形磁体在整个圆周上是一个惟一的封闭的构件，这显著地提高它的稳定性。为了保证环形磁体的足够的稳定性，狭口长度为环形磁体的长度的约50%至75%。通过使狭口的长度至少为环形磁体的长度的50%，保证用于外来颗粒物的收集槽在环形磁体的大部分轴向区域上延伸。

由于脏物或外来颗粒物通过转子在环形磁体内的转动一起转动，因此狭口这样地布置，即总是有两个在周向上相邻的狭口在轴向上覆盖环形磁体的整个长度。在此情况下径向上贯通的狭口总是轴向地错开地布置，由此相继的狭口分别在环形磁体的轴向相对置的边缘处开始并且至少一直延伸到环形磁体的轴向中点。

特别有利的是，在周向上相邻的狭口在环形磁体的轴向中点上轴向地重叠，由此在中点上出现的外来颗粒物也可以快速和可靠地通过转子的旋转被推入狭口中。为了环形磁体的最大的效率，关于周向在每个极过渡部处构造一个轴向的狭口。在四个极的环形磁体情况下，此时近似在90º的角度间距下交替地总共布置正好四个狭口。

从环形磁体的一个轴向边缘出发，狭口至少一直延伸到环形磁体的轴向上的中点。这个端点，其轴向地终止在环形磁体的长度内，优选由倒圆构造成，由此在轴向上没有缺口效应在狭口的端部处在轴向上产生。

在本发明的第一设计方案中，狭口的内部的相对置的侧面在轴向上相互平行地延伸。但是在一个实施变型方案中，狭口在轴向边缘处也可以具有比在轴向中间区域中较大的宽度，由此环形磁体在其制造时可以更容易地从模具中脱模。

狭口的宽度可以有利地与外来颗粒物的大小相适配。在此，是否狭口作为用于外来颗粒物的收集槽起作用，在环形磁体的内侧面处的狭口宽度是决定性的尺寸。在此在最简单的情况下，在环形磁体的内侧面和外侧面处的狭口的宽度可以是相同大小的。

在一个备选的设计方案中，狭口宽度在环形磁体的外侧面处比在环形磁体的内侧面处构造得较大，因为狭口的这种锥形构造在径向上几乎不引起关于转子的磁通量的损失。但是通过在外侧面处的较大的宽度为潜在的外来颗粒物提供了较大的容积。

例如狭口宽度为约0.5至1.0mm，因为在制造电机时非常不可能形成更大的外来颗粒物。对于作为在机动车中的调节驱动装置的按照本发明的应用，环形磁体的壁厚为约0.8mm至2.0mm。因此狭口宽度可以大致与环形磁体的壁厚处于相同的数量级上。在楔形构造的狭口情况下，在此最小狭口宽度大约在壁厚的范围中，其中基于此狭口然后扩宽。

在另一个实施例中，狭口不平行于环形磁体的轴向延伸，而是在周向上延伸。在一个可特别简单地制造的实施例中，狭口大致垂直于环形磁体的旋转轴线一次性完整地在周向上围绕环形磁体延伸。由此环形磁体是由两个部分构造成的，由此狭口宽度在此情况下在轴向上延伸。在一种这样的可非常简单制造的实施例中，外来颗粒物仅仅在环形磁体的轴向中间区域中被狭口容纳，由此外来颗粒物必须先通过转子置于轴向运动中，以便被传输到轴向中间的狭口。

在这个实施例的一个变型中，狭口不垂直于环形磁体的旋转轴线延伸，而是在一个小于90º但是显著大于0º的角度下延伸。通过在狭口平面和旋转轴线之间形成这种角度，狭口可以在环形磁体的宽的轴向区域上延伸。如果该角度这样地选择，即狭口几乎直到达到环形磁体的轴向边缘，那么几乎全部外来颗粒物也通过转子的旋转可以被直接地推入斜的狭口中。在这种倾斜布置的狭口情况下（0º<α<90º）环形磁体总是两部分地构造成的，其中每个部分至少在一个轴向的边缘区域上在整个圆周上闭合地构造成。这种两部分式的环形磁体可以原则上采用与在具有轴向狭口的一体式的环形磁体情况下相同的制造方法制造。

如果将具有径向贯通的狭口的环形磁体安装到电机中，该狭口也可以在环形磁体的径向外表面处容纳粘接剂，如果环形磁体被粘接到极壳中的话。在粘接剂硬化之后由此被容纳在狭口中的粘接剂形成关于环形磁体的旋转方向的形状配合连接，由此通过狭口的粘接槽实现环形磁体在极壳中的转动锁止。此外在狭口的这种实施例中在将环形磁体安装到极壳中时可以使用足够的粘接剂，因为剩余的粘接剂被容纳在狭口的凹槽中。

对于按照本发明的制造方法，有利地使用一种模具，它具有径向的内部件和外部件。在此，或者在内部件或者在外部件上构造凸条，它们在模具被填充之后形成在环形磁体中的狭口。与狭口是否在轴向上延伸或横向于或倾斜于轴向延伸无关地，对应于狭口的凸条可以总是成形在两个模件中的至少一个上。为了从模具中取出环形磁体，模具的两个部件被在轴向上移除，由此径向的凸条不干扰脱模过程。借助于这种制造方法可以非常简单地制造烧结磁体或压铸磁体，其尤其含有稀土金属。

本发明的实施例在附图中示出并且在以下的说明中详细解释。

附图说明

图1示出按照本发明的环形磁体的第一实施例，

图2示出按照图1的具有不同的实施变型方案的横截面，

图3示出另一个实施例的细节图，

图4示出电机的其它的实施例。

具体实施方式

在图1中示出环形磁体10，它的壁厚15在径向14上显著小于环形磁体10的半径18。因此环形磁体10空心圆柱体地构成并且具有沿着纵轴线12的长度13，纵轴线同时是按照本发明的电机40的旋转轴线。环形磁体10例如构造成定子11的一部分，它使没有示出的转子在环形磁体10的内部中旋转。环形磁体10具有狭口20，该狭口形成通过环形磁体10 的径向缺口。因此狭口20在环形磁体10的整个径向壁厚15上延伸。一个狭口20从第一轴向边缘26出发沿着纵轴线12延伸直到至少环形磁体10的轴向中点28。优选地，狭口长度21在环形磁体10的长度13的50%至75%上延伸并且与环形磁体10的轴向相对置的边缘27相间隔地终止。在周向16上最近的（下一个）狭口20在相对置的轴向边缘27处开始并且终止在与第一边缘26之间的轴向间距25处。因此在圆周上狭口20轴向交替地布置，由此第一狭口20在第一轴向边缘26处开始和在周向16上的下一个狭口20在相对置的轴向边缘27处开始。在用于四极的环形磁体10的实施例中，布置例如总共正好四个狭口20，它们相互间分别以约90º的周向角度19布置。因此两个径向正好相对置的狭口20分别在第一轴向边缘26处开始和两个位于它们之间的、直径上相对的狭口20在相对置的轴向边缘27处开始。在轴向中间区域28中全部狭口20重叠，如这在图2中的通过中点28的横截面图中示出的那样。狭口20的狭口宽度17沿着其狭口长度21是恒定的。在狭口20的端部30处在中间区域28中，狭口20具有倒圆31，用于防止环形磁体10的缺口效应。优选地，环形磁体10的壁厚15为约0.8mm至2.0mm。在此，狭口宽度17也为约0.8mm至2.0mm，并且因此大于在制造电机40时产生的典型的外来颗粒物。但是在一个备选实施方案中，尤其是具有楔形狭口，更大的狭口宽度17也是可能的。在实施例中狭口20布置在极过渡部22的区域中，该过渡部在周向16上形成在环形磁体10的不同地磁化的极24之间。例如环形磁体10是径向地磁化的，由此分别在狭口20之间在周向16上交替地布置南极和北极24。环形磁体10例如具有用于四极电动机40的四个磁极24。

图2示出通过环形磁体10的中间区域28的横截面图，其中同时示出通过全部四个狭口20的横截面图。狭口宽度17与环形磁体10的壁厚15处于相同的数量级。在第一变型中，狭口50的内壁32大约相互平行地构成，由此狭口50在整个壁厚15上具有近似恒定的狭口宽度17。在狭口60的另一个变型中，狭口宽度17在环形磁体10的外侧面35处构造得比在内侧面34处较大。这意味着狭口宽度17从外向内沿着壁厚15逐渐变窄。在按照狭口60的这个变型中，狭口60的内壁32大约平行于环形磁体10的径向14定向。

在按照狭口70的另一个实施例中，狭口70在径向14上的打开角度72也可以比沿着狭口60的径向14的内壁32较大。

由于在环形磁体10和一个没有示出的转子之间的径向间隙是相当薄地构造的，因此可能存在的外来颗粒物通过转子的旋转被推入狭口20中。如果环形磁体10例如被粘接在按照图4的极壳42中，那么狭口20（50，60，70）同时形成粘接（剂）槽44，其至少在径向的外侧面35处容纳粘接剂46。由此在环形磁体10和极壳42之间形成可靠的粘接连接。

在按照图3的另一个实施例中，狭口20在第一轴向边缘26处具有比在环形磁体10的中间区域28中它的端部30处较大的狭口宽度17。由此狭口20沿着纵轴线12楔形地构造。两个相对置的内壁32在此情况下不是相互平行地构造的。狭口20沿着纵轴线12的楔形的或V形的构造实现环形磁体10从没有详细示出的模具中的更容易的脱模。模具由外环和内环组成，其中，在外环和/或内环处形成径向凸起，其对应于狭口20的轮廓。在模具中烧结或压铸环形磁体10之后，它的内环和/或外环与径向凸起一起被轴向地相对于环形磁体10卸除，以便将环形磁体10从模具中脱模。在此情况下，径向凸起可以相应于狭口的希望的布置和造型在模具上成形。环形磁体10优选由稀土磁体构造，由此壁厚15相对于环形磁体10的直径优选非常薄地构造。在周向16上一体地构造成的环形磁体20此时被轴向地插入到极壳42中。为了避免在极壳42和环形磁体10之间的夹紧力，环形磁体10优选被粘接到极壳42中，其中在粘接过程中粘接剂46灌入到狭口20中，狭口在此起粘接槽44的作用。

在图4中示出电机40的定子11，其中环形磁体10已经被插入极壳42中。接下来将没有示出的转子与布置在其上的电绕组一起轴向地插入环形磁体10中。按照图4的实施例，狭口80不沿着纵轴线12布置，而是与纵轴线12成约90º的角度36。因此狭口80在周向16上完全地围绕整个环形磁体10延伸，由此环形磁体被分成两个单独的轴向部分。一种这样的环形磁体10此时例如由两个相同的轴向的分磁体建造。狭口宽度17在此处也这样地选择，即例如通过制造电动机产生的外来颗粒物可以被容纳在狭口80中。

在另一个实施变型中，狭口90在与纵轴线成一个角度38下布置，该角度大于0º和小于90º。优选一个角度范围，其中角度38位于30º和80º之间。在此情况下狭口90相对于纵轴线12倾斜地延伸，由此狭口90在环形磁体10的轴向长度13的大部分上延伸。由此外来颗粒物在环形磁体12的一个大的长度范围上可以非常简单地推到狭口90中。为了制造这种两个部分式的环形磁体10，可以使用与用于构造图1中的长形狭口20相同的制造方法，其中在模具的内环和/或外环处，径向凸起被构造成在周向16上环绕的凸条，它或者垂直于和/或者与纵轴线12成角度38地延伸。

应该注意，关于在图中和说明中示出的实施例，各单独的特征之间可以有多种多样的组合可能性。因此例如狭口20，50，60，70，80，90的具体的构造、布置和数量可以改变。磁体材料和定子11的极数以及环形磁体10的壁厚15和长度13也可以适配于电机40的要求和制造可能性。本发明以特别的方式适用于调节在机动车中的可运动的部件，尤其是用于调节座椅部件、车窗玻璃和滑动天窗，但是不限于这些用途。

Claims (15)

1.环形磁体（10），其同心地围绕纵轴线（12）在长度（13）上延伸，并且具有径向壁厚（15），

其特征在于，在环形磁体（10）上为了容纳外来颗粒物形成有狭口（20），所述狭口在整个径向壁厚（15）上延伸。

2.根据权利要求1所述的环形磁体（10），其特征在于，环形磁体（10）由烧结构件或压铸构件构成并且尤其具有稀土金属，最好是钕。

3.根据前述权利要求中任一项所述的环形磁体（10），其特征在于，所述狭口（20）沿着纵轴线（12）延伸，并且最好在周向（16）上布置在极过渡部（22）的区域中，所述极过渡部在环形磁体（10）的两个不同地磁化的极（24）之间形成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的环形磁体（10），其特征在于，所述狭口（20）不在环形磁体（10）的整个轴向长度（13）上，但是在环形磁体（10）的至少一半的长度（13）上延伸，最好在轴向长度（13）的50% - 75%的范围上延伸。

5.根据前述权利要求中任一项所述的环形磁体（10），其特征在于，所述狭口（20）从环形磁体（10）的一个轴向边缘（26）一直延伸到超过环形磁体（10）的轴向中点（28），其中，在周向（16）上相邻的狭口（20）分别在相对置的轴向边缘（26，27）处开始。

6.根据前述权利要求中任一项所述的环形磁体（10），其特征在于，所述狭口（20）关于周向(16），尤其是在约90º的间距下，在轴向上交替错开地布置，并且仅仅在一个轴向中间的区域（28）中轴向地重叠。

7.根据前述权利要求中任一项所述的环形磁体（10），其特征在于，所述狭口（20）与所述轴向边缘（26，27）相对置的端部（30）倒圆地构成。

8.根据前述权利要求中任一项所述的环形磁体（10），其特征在于，在环形磁体（10）的轴向长度（13）内所述狭口（20）在轴向边缘（26，27）处具有比在狭口（20）的相对置的端部（30）处较大的在周向（16）上的狭口宽度（17）。

9.根据前述权利要求中任一项所述的环形磁体（10），其特征在于，所述狭口宽度（17）在环形磁体（10）的整个径向壁厚（15）上是近似恒定的。

10.根据前述权利要求中任一项所述的环形磁体（10），其特征在于，所述狭口宽度（17）沿着径向壁厚（15）从外向内减小，并且尤其是狭口（10）的内壁（32）大约平行于环形磁体（10）的径向（14）延伸。

11.根据前述权利要求中任一项所述的环形磁体（10），其特征在于，所述狭口宽度（17），尤其是在径向内侧面（34）处，为0.5mm至2.0mm，其中，壁厚（15）为约1.0mm至2.0mm。

12.根据前述权利要求中任一项所述的环形磁体（10），其特征在于，所述狭口（20）完全在环形磁体（10）的整个圆周上延伸，由此所述环形磁体（10）以两个部分的方式构成。

13.根据前述权利要求中任一项所述的环形磁体（10），其特征在于，所述狭口（20）相对于纵轴线（12）在90º的角度（36）下，或者尤其是在大于0º和小于90º的角度（38）下延伸。

14.电机（40），尤其是电动机，具有根据前述权利要求中任一项所述的环形磁体（10），其特征在于，环形磁体（10）被粘接在电机（40）的极壳（42）中，并且所述狭口（20）构造成粘接槽（44），其中所述狭口（20），尤其是在它的径向外侧面（35）处，容纳粘接剂（46）。

15.用于制造根据权利要求1至13中任一项所述的环形磁体（10）的方法，其特征在于，所述环形磁体（10）借助于模具被烧结或压铸，其中，所述模具具有用于形成狭口（20）的径向凸条，并且为了取出所述环形磁体（10）沿着轴向（12）被脱模。