CN106849526B - 转子、包含这种转子的电机以及用于制造转子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转子和一种尤其用于对机动车中的可动部件以马达模式进行调节的电机（10）以及一种用于制造这种转子的方法，所述转子具有转子轴（14），在所述转子上固定了用于容纳转子绕组（30）的转子组（16），并且所述转子组（16）具有由金属制成的端片（20），其特征在于，至少一个端片（20）具有由金属制成的套管（24），所述套管从所述端片（20）的盘状的片体（22）沿轴向（8）延伸并且包围所述转子轴（14）。

Description

转子、包含这种转子的电机以及用于制造转子的方法

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的类型的转子、包含转子的电机以及用于制造转子的方法。

背景技术

由EP 0 895 668 B1已经公开了一种直流马达，其中片组固定在衔铁轴上。在装配片板之后以环氧树脂涂覆该片板，所述环氧树脂使衔铁组相对于绕组导线绝缘。在此换向器为了其固定沿轴向朝所述环氧树脂压紧在所述衔铁轴上，由此在冷却之后形成形状锁合的连接。

在这种电动马达中，能够由于外部负载、尤其在使用了细的衔铁轴的情况下出现衔铁轴的弯曲。由此存在下述危险：即所述衔铁绕组的导线松开和/或断裂。

发明内容

与此相对，具有独立权利要求的特征的、根据本发明的转子、电机以及这种转子的根据本发明的制造方法具有下述优点：即通过在转子组的端片上构造管状的套管借助于所述套管的材料加厚来加固转子轴。由此所述转子轴能够在尤其直接邻近转子组处不再那么剧烈地弯曲，由此使得导线绕组不受持续的弯曲负载。由此也能够将相应的电机例如安装在机动车的马达舱中，在这里电机的振动载荷特别高。通过转子的根据本发明的实施方式能够可靠地排除用于这种马达舱应用方案的电动马达的停止运转。

通过在从属权利要求中所提及的措施能够对在独立权利要求中所给出的特征有利地进行改进和改善。特别有利的是，将端片连同片体和套管作为唯一的部件一体地制造，因为由此使得其机械稳定性特别高。通过使用坚硬的材料、像例如铁能够由此防止所述套管相对于所述片体弯折。通过使用能够导磁的原料，所述片体能够与邻近的板片一样有助于产生所述转子的磁通量。

为了防止所述转子轴的径向弯曲，将所述套管压紧到所述转子轴上，从而使得所述套管的内壁直接径向地贴靠到所述转子轴上。由此使得所述转子轴在所述套管的孔之内没有间隙，借此提高了所述转子轴的加固度。

为了不由于所述转子轴的根据本发明的加固而降低所述转子的磁通量，所述端片的片体与其余的板片一样都有助于产生磁通量。为此，所述导线绕组沿轴向穿过纵槽走向，所述纵槽由在所述板片和所述片体中的单个径向的凹部组成。所述纵槽在此能够平行于所述衔铁轴延伸，或者围绕所述转子轴扭转地构造，以便降低止动力矩。

为了使转子绕组相对于转子组绝缘，将绝缘层铺设到所述板片和所述端片上。所述绝缘层也包围套管，从而使得在转子组与换向器之间的轴向区域相对于所述绕组绝缘。特别可靠的绝缘通过使用环氧化物-粉末-涂覆方法来获得，其中有待绝缘的表面完全地、最初以静电的方式用粉末涂覆，所述粉末随后以感应的方式被熔化。这种热的粘稠的环氧化物团一方面形成封闭的绝缘层，并且同时成为所述板片与所述端片的机械连接部。在没有额外的加工费用的情况下，在此能够将所述换向器沿轴向推移并且定位到还流动的环氧树脂团上。由此使得所述换向器在所述环氧树脂冷却之后可靠地固定在所述转子轴上。

有利的是，所述套管从所述片体出发在整个轴向的中间空间内延展到换向器处。由此加固了所述转子组与所述换向器之间的整个轴向的中间空间，并且能够通过对所述套管进行涂覆简单地在完整的轴向的长度范围内绝缘。

在本发明的改进实施方式中，所述套管沿轴向甚至延伸到所述换向器之中，从而使得所述套管与所述换向器轴向重叠。在此能够以更简单的方式使得所述换向器的合成材料中的内孔与所述套管的外直径适配。通过该实施方式也防止了所述换向器相对于所述套管弯折。加固区域由此最大化地从所述转子组延伸到所述换向器的轴向端部处。

为了使带有套管的端片相对于所述转子轴不倾斜，所述片体优选平面地沿轴向贴靠在邻近的板片上。由此所述片体能够沿轴向支撑在径向外部区域、尤其所述齿头上，由此通过大的径向杆使得所述套管基于转动轴线可靠地、精确地固持所述转子轴。

所述片体优选具有与板片相同的板段，从而使得所述端片能够相对于其他的板片以相同的方式安装。由于该灵活性，还能够在所述转子组中构造纵槽以便降低止动力矩，所述纵槽平行于所述转子轴走向或者相对于所述转子轴扭转。

根据一种优选的实施方式，所述端片构造为深冲的冲压件，其中所述套管由板段一体地拉出。这种深冲件能够非常快速并且利用与所述板片相同机器来制造。而作为替代方案，端片连同片体和套管也能够作为一体的烧结构件由能够导磁的材料压制而成。

带有套管的端片优选应用在下述转子轴中：所述转子轴具有大约4-6mm的直径并且由此相对容易弯曲。在此所述套管的壁厚大约为0.5-1.5mm，取决于是否成型有轴向的延长部，所述延长部伸入到所述换向器中。由此封闭的套管的壁厚厚到足以防止所述转子轴弯曲。为了使所述转子组电绝缘，还能够在所述转子组的轴向端部处分别将绝缘壳插装到所述片体上。该绝缘壳也包围所述套管，从而使得所述套管也完全用绝缘体覆盖。这种绝缘壳能够借助于合成材料-注塑方法以特别低廉的成本制造。

因为所述转子组与所述换向器之间的绕组导线也沿着周向延伸，因此所述绕组导线径向地支撑在所述套管上。在所述绕组头的区域中多个导线层上下叠置，并且一些导线层在转子组与换向器钩之间的整个轴向的距离范围内延伸。通过所述绕组导线在所述套管上的径向支撑使所有的绕组头都固定，并且由此保护所述绕组头免受振动负载。

根据本发明的转子由此特别适用于安装在电动马达中，所述电动马达调节马达舱中的可动部件、例如节气门。

通过转子的根据本发明的制造方法能够以与其余板片相同的方式构造固定用的端片，从而能够使用以前的生产线。同样也能够将利用环氧化物团的涂覆方法用于所述端片和所述端片的套管，从而使得所述套管的完整的轴向的延展部（必要时延展到换向器之中）也电绝缘。此外，同样能够将所述固定方法借助于热的环氧化物团用于所述换向器。

附图说明

本发明的实施方式在附图中示出并且在下文的说明中得到详细阐述。

其中：

图1示出了根据本发明的转子的第一实施例在卷绕之前的情况；

图2示出了根据图1的转子在已安装状态下的情况；

图3示出了根据本发明的端片的另一实施例；并且

图4示出了带有所安装的图3中的端片的、根据本发明的转子的实施例。

具体实施方式

在图1中示出了电机10的转子12，其中转子组16布置在转子轴14上。所述转子组16由单个上下层叠的板片18组成，所述板片在所述转子组16的轴向端部处分别具有一个端片20。所述板片18通常由电工钢片冲压出来并且具有径向的转子齿26和位于其间的槽28。在所述转子齿26的径向外部的端部处成型有齿头27，所述齿头沿径向覆盖了所述槽28的一部分。上下堆叠的板片18则连同所述端片20一起具有纵槽29，根据图2中的图示所述转子绕组30被容纳到所述纵槽中。所述端片20同样由能够导磁的金属制造而成并且具有片体22，在所述片体上沿轴向连接有套管24。在该实施例中，所述套管24连同所述片体22一起构造成一体的构件，所述构件例如借助于冲压加工和深冲加工或者借助于金属烧结加工来制造。所述套管24沿着周向9完全包围所述转子轴14并且沿径向贴靠在所述转子轴上。所述端片20例如借助过盈配合被推移到所述转子轴14上，从而使得所述片体22平面地沿轴向支撑在邻近的板片18上，其中所述套管24沿径向直接支撑在所述转子轴14上。由此使所述转子轴14在所述转子组16与布置在所述转子轴14上的换向器32之间的区域中在径向弯曲方面得到固定。在图1中，所述端片20的片体22例如具有轴向厚度34，所述厚度近似是单个板片18的轴向厚度35的两倍。因此，对于所述转子12的电气设计而言，两个最后的轴向的板片18能够由根据本发明的端片20代替，借此近似获得了所述电机10的相同的电功率。由于所述片体22与所述板片18相比具有更大的厚度34，防止了所述板片的径向弯曲，由此能够避免所述套管24在所述转子轴14上倾斜。在一种替代的实施方式（在图4左侧示出）中，所述片体22具有与所述板片18的厚度35类似的厚度34。在此，对所述端片例如使用坚硬的材料，所述材料较难以弯曲。如由图4可见，也能够在所述转子组16的两个轴向的端部上分别布置一个端片20，所述端片分别具有一个金属的套管24。由此能够进一步降低所述转子轴14的径向弯曲（在安装到定子40中的状态下）。所述板片18的和所述端片20的槽28一起形成纵槽29，所述转子绕组30的绕组导线38被装入到所述纵槽中。在卷绕所述转子12时构造了多个绕组线圈31，所述绕组线圈分别与所述换向器32的单个换向器板片33电连接。所述换向器板片33例如具有在其上成型的换向器钩36，所述绕组导线38被装入并且例如压入或焊接到所述换向器钩中。

但是在卷绕之前，所述转子组16设有绝缘层42。为此，以未详细示出的方法对例如所述转子组16、尤其所述转子组的纵槽29用粉末进行涂覆，然后对所述粉末进行加热直到其液化。由此，至少所述纵槽29的内部、所述端片20的轴向端侧和所述套管24完全用绝缘层42所包覆，所述绝缘层例如构造为环氧树脂44。所述绝缘层42在冷却中时效硬化并且然后形成固态的表面，所述固态的表面也将所述端片20与邻近的板片以机械的方式连接起来。为了将所述换向器32固定在所述转子轴14上，例如在所述套管24与所述换向器32之间的轴向区域46中同样布置了粘稠的绝缘层42，然后沿着轴向8将所述换向器32朝所述绝缘层推移。所述粘稠的绝缘层42在此贯穿到所述换向器32的内孔48中，由此在所述绝缘层42时效硬化之后，在所述换向器32与所述转子轴14和/或所述套管24之间形成固定的连接。此外，将环形磁体50推移到所述转子轴14上，所述环形磁体构造为用于所述转子12的磁性的转动位置检测的信号发送器。所述环形磁体50例如沿轴向贴靠在所述换向器32上并且优选被压紧到所述转子轴14上。在所述绝缘层42冷却和时效硬化之后，则能够完全卷绕所述转子12，如这在图2中示出的那样。

所述转子绕组30在图2中示意性地示出，其中单个绕组导线38尽可能地填充所述纵槽29并且在所述转子组16的轴向端部上形成绕组头39。在所述端片20与所述换向器32之间的该区域46中，单个绕组导线38沿径向贴靠在所述套管24的外周面25上。由于所述绕组导线38在刚性的套管24上的径向支撑，还保护了所述绕组导线38免受所述转子的外部的振动负载。所述转子12以已知的方式支承在所述定子40中，其中所述绕组线圈31与所述定子40的永磁体41的交互作用促使所述转子12转动。

在图3中放大地示出了端片20的另一实施方式，所述端片例如构造为烧结构件52。片体22具有转子齿26，在所述转子齿之间形成了径向的留空54，所述留空形成了槽28。所述片体22例如具有八个对称地构造的转子齿26。所述套管24与所述片体22一体地成型，所述套管在该实施方式中具有轴向的延长部56。所述套管24的该轴向的延长部56用于容纳换向器孔48，如这在图4中以组装好的状态示出的那样。与套管24在区域46中的壁厚60相比，所述轴向的延长部56在此具有更小的壁厚58，其中所述区域46沿轴向直接连接到所述片体22上。由此，根据图4中的图示，所述转子组16与所述换向器32之间的区域46由于所述套管24的较大的壁厚60而特别好地得到加固，而具有较小的壁厚58的所述轴向的延长部56则以结构空间优化的方式沿轴向嵌入到所述换向器32的内部中。由此，附加地阻止了所述换向器32相对于所述转子组16弯曲。根据图4中的实施方式，为了固定所述换向器32，例如将粘稠的绝缘层42铺设到所述轴向的延长部56上，并且在所述绝缘层42还粘稠期间沿轴向8将所述换向器32推移到所述轴向的延长部56上。由于所述绝缘层42的时效硬化，随后也将所述换向器32与所述套管24刚性地连接起来。所述换向器孔48在此相应地与所述轴向的延长部56的直径58适配。在根据图4的实施方式中，所述转子组16与所述换向器32之间的整个轴向的中间空间46通过所述套管24或者说所述套管的轴向的延长部56得到加固。此外，作为可选方案，也能够在所述转子组16的背向所述换向器32的侧面上布置端片20和套管24，所述套管在该侧面上对转子轴14进行加固以抵抗弯曲应力。在根据图1的实施方式中，所述套管24沿轴向没有完全在所述片体22与所述换向器32之间的整个区域46内延伸。在一种未示出的变型方案中，所述套管24还能够延伸到所述换向器32的开端，而不是沿轴向贯穿到所述换向器之中。

在另一未示出的实施方式中，还能够替代所述环氧树脂44将由合成材料制成的绝缘层42铺设到所述转子组16上。这种绝缘层42例如构造为绝缘壳，所述绝缘壳例如借助于合成材料-注塑方法制造而成。这种绝缘壳能够沿轴向罩到两个端片20上，其中优选将轴向的凸起嵌入到所述转子组16的纵槽29中。在该实施方式中，也用合成材料管给所述套管24加外壳，所述转子绕组30的绕组导线38能够再支撑在所述合成材料管上。所述换向器32在此例如借助于过盈配合固定在所述转子轴14上。在这种没有环氧树脂44的实施方式中，能够省去对所述转子12的加热，由此显著地简化了转子的装配过程。在所述转子轴14上布置了未示出的从动小齿轮，所述从动小齿轮将所产生的转矩通过机械机构例如传递到节气门调节器上，所述节气门调节器布置在机动车的马达舱中。

要注意的是，关于图中和说明书中所示出的实施例，单个特征相互间的各种各样的组合方案都是可行的。就是说套管24例如也能够制造为单独的构件并且随后与端片20固定地连接。套管24的壁厚60、58和片体22的厚度34同样能够与有关转子轴14的刚性的需求适配。纵槽29的数量和总长度以及转子绕组30的类型能够根据电机10的功率需求而变化。转子组16的绝缘在此能够独立于使用根据本发明的端片20借助于环氧树脂44或者借助于绝缘壳进行。电机10优选用于机动车中的伺服驱动装置、例如作为马达舱调节器，但是不局限于这种应用方案。

Claims (20)

1.转子（12），所述转子具有转子轴（14），在所述转子轴上固定有用于容纳转子绕组（30）的转子组（16）和换向器（32），并且所述转子组（16）具有由金属制成的端片（20），其特征在于，至少一个端片（20）具有由金属制成的套管（24），所述套管从所述端片（20）的盘状的片体（22）沿着轴向（8）延伸并且在所述转子组（16）和所述换向器（32）之间的区域（46）中包围所述转子轴（14），其中，所述转子组（16）由单个的、堆叠的板片（18）组成，在所述板片中构造有用于容纳所述转子绕组（30）的径向槽（28），其中所述端片（20）的片体（22）同样具有用于容纳所述转子绕组（30）的径向槽（28）。

2.按权利要求1所述的转子（12），其特征在于，所述套管（24）与由能够导磁的铁制成的所述片体（22）一体地构造。

3.按权利要求1或2所述的转子（12），其特征在于，所述端片（20）借助于过盈配合固定在所述转子轴（14）上，并且所述套管（24）径向地支撑在所述转子轴（14）上。

4.按权利要求1所述的转子（12），其特征在于，用电的绝缘层（42）给包含所述套管（24）在内的带有所述端片（20）的转子组（16）加外壳。

5.按权利要求1或2所述的转子（12），其特征在于，所述换向器（32）能够与所述转子绕组（30）电连接，其中所述套管（24）沿轴向从所述片体（22）直接延伸到所述换向器（32）。

6.按权利要求5所述的转子（12），其特征在于，所述套管（24）沿轴向在所述换向器（32）之内延伸，从而使得所述换向器（32）的内孔（48）沿着周向（9）完全包围所述套管（24）。

7.按权利要求4所述的转子（12），其特征在于，所述端片（20）的片体（22）直接沿轴向贴靠在邻近的板片（18）上并且具有与所述板片（18）相同的板段。

8.按权利要求1所述的转子（12），其特征在于，由所述板片（18）的和所述片体（22）的径向 槽（28）所形成的纵槽（29）相对于所述转子轴（14）平行或者交叉走向。

9.按权利要求1所述的转子（12），其特征在于，将所述片体（22）冲压成与所述板片（18）相同的板段，其中所述套管（24）借助于深冲加工成型到所述片体（22）上。

10.按权利要求1或2所述的转子（12），其特征在于，所述转子轴（14）具有4-6mm的直径（15）并且所述套管（24）具有0.5-1.5mm的壁厚（58、60）。

11.按权利要求1或2所述的转子（12），其特征在于，在所述端片（20）上轴向地布置有由合成材料制成的绝缘壳，所述绝缘壳相对于所述转子绕组（30）覆盖所述片体（22）并且也覆盖所述套管（24）。

12.按权利要求5所述的转子（12），其特征在于，所述转子绕组（30）在卷绕所述转子组（16）之后在所述转子组（16）与所述换向器（32）之间径向地支撑在所述套管（24）的外周面（25）上。

13.按权利要求1所述的转子（12），其特征在于，所述转子（12）是用于对机动车中的可动部件以马达模式进行调节的电机（10）的转子。

14.按权利要求7所述的转子（12），其特征在于，所述片体（22）通过所述绝缘层（42）与所述邻近的板片（18）固定地连接。

15.按权利要求1所述的转子（12），其特征在于，所述端片（20）与所述套管（24）构造为一体的烧结构件。

16.具有按上述权利要求中任一项所述的转子（12）的电机（10），其特征在于，所述转子（12）径向地布置在具有永磁体（41）的定子（40）之内。

17.按权利要求16所述的电机（10），其特征在于，所述电机（10）布置在节气门调节器处。

18.用于制造按权利要求1到15中任一项所述的转子（12）的方法，其特征在于，在轴向地推移所述板片（18）和所述端片（20）之后，用绝缘层（42）给所述板片和所述端片一起加外壳，其中也对所述套管（24）进行涂覆，并且随后将所述换向器（32）沿轴向朝所述套管（24）推移和定位，其中在所述绝缘层（42）冷却之后，固定所述换向器（32），并且随后卷绕所述转子组（16），其中所述转子绕组（30）与所述换向器（32）连接。

19.按权利要求18所述的方法，其特征在于，在轴向地推移所述板片（18）和所述端片（20）之后，用热的、能够塑性变形的环氧树脂（44）给所述板片和所述端片一起加外壳。

20.按权利要求18所述的方法，其特征在于，也对所述转子轴（14）的轴向邻接的区域进行涂覆，并且在所述绝缘层（42）还热着期间，将所述换向器（32）沿轴向朝所述套管（24）推移和定位。

Images