CN109155556B - 转子和用于制造转子的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用在电动机中的转子和一种用于制造这种转子的方法。转子包括多个电枢部段、多个磁体(3)、转子芯(6)和注塑包覆件。在此，转子芯(6)通过注塑包覆由塑料形成。在此，电枢部段构成为单独的电枢块(2)，其中，每个电枢块(2)在其面对转子中心轴线(Y–Y)的内侧上至少借助于锚定装置(9)锚定在转子芯(6)中。

Description

转子和用于制造转子的方法
技术领域
本发明涉及一种应用在电动机中的转子和一种用于制造这种转子的方法。
背景技术
由DE 10 2012 221 422 A1已知一种电动机的转子，该转子包括由多个冲压金属片组合成的电枢芯叠片。该电枢芯叠片一方面承载被分布在圆周上的磁体并且另一方面形成连接到轴的连接件，通过该轴可以传递转矩。因此，该电枢芯叠片确保机械强度。由电枢芯叠片和各个磁体组成的布置结构还被利用塑料包覆。
发明内容
本发明的一个目的是，提供一种改进的转子。
所述目的通过权利要求1实现。权利要求14、15和16分别涉及一种电动机、一种具有这种电动机的致动器和一种具有这种致动器和/或电动机的车辆。权利要求17涉及一种用于制造这种转子的方法。本发明的有利的实施方式是从属权利要求的主题。
本发明提出一种应用在电动机中的转子，其中，所述转子包括多个电枢部段、多个磁体、转子芯和注塑包覆件。
在此，转子芯通过注塑包覆由塑料形成。由此取消根据现有技术、例如在DE 102012 221 422 A1中设置的径向的、连接到轴的金属连接部段。转子芯的塑料因此确保机械强度。
在此，电枢部段形成为单独的电枢块，其中，电枢块分别在其面对转子中心轴线的内侧上至少借助于锚定装置锚定在转子芯中。在此，锚定装置形成与包覆塑料的牢固的形锁合。在此，可以由多个冲压金属片组合成的电枢块可以合适地构造成相同的。
由于取消了例如在DE 10 2012 221 422 A1中提到的径向的、连接到轴的金属连接部段，在这种转子中的磁通量也被改进，这是因为替代地由塑料形成的转子芯作为连接部段不对磁通量产生负面影响。此外可以将所提出的、单独的电枢块有利地按照最佳的磁通量的方式构成。
根据一个实施方式，电枢块和磁体被单独地和交替地组合成基本上为环形的布置结构。在此合适地，磁体可以被布置在分别两个相邻的电枢块之间。
这种环形的布置结构也可以另选地这样说明，即，该环形的布置结构可以分成单独的圆弧段，其中，每个所述圆弧段对应于电枢块或者对应于磁体。
根据现有技术已知的是在所述的电枢芯叠片中设置被分布在圆周上的接纳部段，磁体可能被推入该接纳部段中并在此被刮坏。
根据另一个实施方式避免这种损坏，这是因为在安装这种转子时将电枢块和磁体单独地和有利地依次交替地组合成环形的布置结构。这也有利于转子中的磁通量。
在下文对所提出的用于这种转子的制造方法的描述中对此还要加以说明。
根据另一个实施方式，通过注塑包覆还形成至少一个端侧，所述端侧和转子芯共同形成用于支撑的和一体的注塑结构。至少一个端侧使得磁体相对于转子芯的紧固得到加强，所述转子芯的塑料合适地一直延伸到单独的磁体并因此也紧固该磁体。
根据另一个实施方式，通过注塑包覆还形成单独的注塑部段，所述单独的注塑部段填充布置在转子的外侧上的槽并对外遮盖所述槽。在此，槽分别由两个相邻的电枢块与布置在所述两个相邻的电枢块之间的磁体共同形成，其中，注塑部段和转子芯及端侧共同形成用于支撑的和一体的注塑结构。这些单独的注塑部段使得磁体相对于转子芯和至少一个端侧的紧固得到加强。此外，这些单独的注塑部段可以这样形成，即，其与相应的电枢块和/或至少一个端侧的外表面齐平。
在单独的电枢块上形成的锚定装置可以在此构成为环圈状的，例如以半环的形式或以基本上构成的全环的形式。对此附加或另选地，锚定装置也可以具有由术语“环圈状”涵盖的其它构造，例如部分圆形的构造。但原则上也可以考虑其它锚定形状或锚定几何构型，因此例如也可以考虑肋片形的锚定装置，其伸入转子芯的塑料体中。也可以考虑环圈状锚定形状和其它锚定形状的组合，例如销状和/或钩状的锚定形状。所有这些不同的锚定形状确保与包覆塑料的可靠的形锁合并因此确保单独的电枢块与转子芯的塑料体的可靠的锚定。只要确保了这种可靠的形锁合，就可以任意地构成锚定形状或锚定几何构型。
为了安装或制造目的，电枢块沿环形的布置结构的纵向分别具有至少一个缺口，其中，缺口可以从电枢块的端侧向端侧延伸，亦即缺口沿其纵向穿过电枢块。对此附加或另选地，这种缺口也可在电枢块的部分长度上，亦即仅部分地延伸到电枢块中。在这种情况下，缺口可以基本上居中地布置在电枢块上。
根据另一个实施方式，两个相邻的电枢块在彼此面对的一侧上关于环形的布置结构径向在外侧和在内侧具有至少各一个凸出部，所述凸出部镶嵌并紧固被布置在凸出部之间的磁体。
在此，凸出部沿环形的布置结构的纵向分别至少在对应的电枢块的部分长度上延伸或对此另选地在对应的电枢块的全部长度上延伸。
在此，单独的电枢块至少由冲压金属片形成，优选由多个这种冲压金属片组合而成。但是电枢块原则上也可以由实心材料形成。在每种情况下都可以将相应的叠片部分或单独电枢块的相应的设计形式设计为用于优化磁通量，这是因为借助于由塑料制成的转子芯确保连接到轴。
为了减轻重量，转子芯可以具有分布在周向上的缺口，所述缺口可以合适地在转子芯的全部长度上延伸，亦即从转子芯的端侧向端侧延伸。对此附加或另选地，至少一个这种缺口也可以在转子芯的部分长度上延伸，亦即仅部分地延伸到转子芯中。在此，这些缺口可以合适地均匀地分布在周向上并且彼此均匀地间隔开。
转子的端侧也可以具有缺口，所述缺口在电枢块和磁体的区域中或高度上(径向位置)分布在周向上，其中，端侧的所述缺口中的一些可以对应于电枢块的缺口，亦即这些端侧缺口基本上与电枢块缺口对中心。这实现了在包覆环形的布置结构时节省材料。
本发明还提出一种应用在致动器和/或车辆中的电动机，其中，所述电动机具有前述类型的转子。
本发明还提出一种具有前述类型的电动机的致动器，例如应用在电动的油泵、冷水泵、离合器致动器和/或传动机构致动器中的致动器。也可以考虑应用在例如节气门致动器中。
此外，本发明提出一种具有前述类型的致动器和/或电动机的车辆。
此外，本发明提出一种用于制造前述类型的转子的方法，其中，在第一步骤中借助于安装台将被构造成单独的电枢块的电枢部段和单独的磁体组合成基本上为环形的布置结构。此外，在所述方法中在第二步骤中通过注塑包覆添加用于支撑的塑料结构。在此，转子芯由塑料形成，电枢块分别在其面对转子中心轴线的内侧上至少借助于锚定装置锚定在所述转子芯中。
在此，单独的电枢块为了实现紧固通过专门为其设置的缺口而被放置到紧固销钉上，所述紧固销钉被安置在安装台中。这能实现将环形的布置结构以前面已经描述过的方式分成单独的圆弧段，所述圆弧段或者对应于电枢块，或者对应于磁体。
在此，紧固销钉关于其横剖面形状合适地至少基本上相应于分别对应的电枢块的缺口，其中，电枢块的缺口例如可以构成为狭缝形。
根据一个实施方式，将单独的电枢块和磁体交替地组合成环形的布置结构。这有利于这种转子中的磁通量。
根据另一个实施方式，将单独的电枢块和磁体依次交替地组合成环形的布置结构。由此避免单独的磁体被推入到两个相邻的电枢块之间。因此也避免如现有技术中那样损坏磁体表面。这也有利于转子中的磁通量。
根据另一个实施方式，在两个相邻的电枢块之间布置磁体。由此避免了以后发生腐蚀。
磁体原则上可以或者在安装之前或者另选地在安装之后被磁化。
在注塑包覆期间还形成至少一个端侧，所述端侧和转子芯共同形成用于支撑的和一体的塑料结构。至少一个端侧加强了磁体相对于转子芯的紧固。
在注塑包覆期间还形成单独的注塑部段，所述单独的注塑部段填充转子外侧上的槽并对外遮盖槽，其中，槽分别由两个相邻的电枢块与布置在所述两个相邻的电枢块之间的磁体共同形成。在此，相应的注塑部段和转子芯及端侧共同形成用于支撑的和一体的塑料结构。这些单独的注塑部段加强了磁体相对于转子芯及至少一个端侧的紧固。这些单独的注塑部段还可以这样形成，即，所述注塑部段关于环形的布置结构与相应磁体的外表面齐平。
根据另一个实施方式，原则上可以使安装台分成两部分地或分成多部分地形成，以便将两个或更多个安装台部分与单独组合的电枢块和磁体互补地预先安装，其中，将预先安装的安装台部分随后组合以形成环形的布置结构。
原则上，最终形成的塑料结构可以与电枢块的相应的外表面齐平地构成，以便避免突出。
在形成塑料结构时也可以将轴和/或毂部共同包覆。
最后，在塑料结构硬化之后，在最后的第三步骤中，将转子从安装台的紧固销钉处移走并随后从相应使用的注塑模具中取出。
附图说明
接下来参考附图详细说明本发明。由从属权利要求和下面对优选实施方式的说明得出本发明的其它有利的改进方案。
附图中：
图l示出转子的透视图，该转子具有通过注塑形成的、用于支撑的塑料结构，
图2示出图1中所示的转子的沿线X-X的剖视图，
图3示出具有电枢块和磁体的第一安装台，
图4示出具有电枢块和磁体的第二安装台，和
图5示出转子的另一透视图，该转子具有通过注塑形成的、用于支撑的塑料结构。
具体实施方式
图1示出电动机的转子1，该电动机应用在致动器中和/或作为驱动装置用于例如油泵和/或冷水泵、电动制动助力装置、可变气门机构、离合器致动器和/或传动机构致动器及类似装置。转子1——该转子可以包括在此未示出的、用于插入接纳部A中的轴——在此通过注塑形成。转子1例如具有整体上十个电枢块2和十个磁体3的布置结构。原则上在此可以看出，电枢块2和磁体3的数量——根据电机的设计形式——可以是任意的。单独的电枢块2构成由多个冲压金属片组合而成的电枢芯叠片或电枢部段。在此，电枢块2和磁体3单独地并交替地组合成基本上环形的布置结构(见图2)。在此，分别在两个相邻的电枢块2之间布置有一个磁体3。
在两个相邻的电枢块2的彼此面对的侧面上关于环形的布置结构分别在径向外侧和内侧形成凸出部9，所述凸出部镶嵌并紧固分别对应的磁体3。在此，单独的凸出部9在内侧被切出斜边，其中，所述凸出部沿环形的布置结构15的圆周方向逐渐变细。这简化了在安装时电枢块2和磁体3的组装。在此，单独的凸出部9在分别对应的电枢块2的整个长度上延伸。
单独的电枢块2在其面对转子中心轴线Y-Y的内侧上总共具有多个构成为环圈状的、全环的形式的锚定装置2*，其牢固地锚定在转子芯6或转子芯2的注塑材料中(图2)。这些锚定装置2*沿转子1的纵向(Y-Y)在电枢块2的长度上以彼此之间相同的间距分布。对此另选地，这些锚定装置2*也可以构成为部分圆形的或弧形的(见图3，图4，图5)。在图3中，在每个电枢块2上总共设有五个环圈状的锚定装置2*。所有这些锚定装置2*都在转子1的包覆状态中(图1，图2，图5)由转子芯2的塑料材料或者说注塑材料镶嵌或穿透，因此它们和转子芯6形成牢固的形锁合。
每个单独的电枢块2都具有缺口8，该缺口用于安装，基本上居中地布置在电枢块2上并构成为狭缝形。该缺口8用于接纳所谓的紧固销钉14，下面还要结合安装或制造方法对紧固销钉进行说明。
转子芯6总共包括五个分布在周向上的缺口10(图1)，以便节省重量。在此，这些缺口10合适地均匀地彼此间隔开布置。
转子1还包括两个通过注塑形成的端侧5，这两个端侧和包覆的转子芯6共同形成用于支撑的和一体的注塑结构。除了本身已经起到紧固作用的、一直延伸到单独的磁体3的转子芯6塑料材料之外，这两个端侧5还附加地紧固单独的磁体3。此外，这两个端侧5分别在电枢块2和磁体3的区域中或高度上具有用于减轻重量的缺口11、11*的均匀的图案。在此，所述缺口11*中的一些对应于电枢块2的缺口8，分别一个紧固销钉14穿过该缺口延伸以用于安装(见图3，图4)。
在转子1的外侧上在分别两个相邻的电枢块2之间形成的槽4——该槽通过两个电枢块2和布置在这两个电枢块之间的磁体3形成——也借助于注塑材料填充(图1，图2)。单独的、对外遮盖相应的槽4的注塑部段7在此一体地与包覆的转子芯6和两个包覆的端侧5连接，并因此是用于支撑的注塑结构的组成部分。除了本身已经起到紧固作用的转子芯6的塑料材料和两个端侧5之外，这些单独的注塑部段7还附加地沿径向紧固单独的磁体3。
在这个实施例中，用于支撑的注塑结构或者说塑料结构形成为与电枢块2的相应的外表面齐平，以便避免突出。
前述的——在此未示出——能插入接纳部A中的轴也可以在注塑包覆期间被共同包覆，亦即注塑结构被直接施加到该轴上(图l，图2)。对此另选地也可以共同包覆毂部17，该毂部形成用于轴的接纳部A(图5)。但是对此另选地，这种毂部17也可以随后被与注塑结构或转子芯6共同挤压。毂部17随后可以形锁合地或力锁合地与轴连接。
为了制造转子1，在所示出的实施例中示例性地总共应用十个电枢块2和十个磁体3。原则上，所用的电枢块和磁体的数量可自由选择。
在第一步骤中，单独的电枢块2和单独的磁体3使用例如可转动的安装台或者说回转工作台12依次交替地组合成基本上环形的布置结构15。在此，单独的电枢块2通过专门为其设置的缺口8放置到被安设在安装板13中的紧固销钉14上，所述紧固销钉将电枢块紧固并保持在安装台上。原则上有利的是，将单独的电枢块2和单独的磁体3依次组装，这是因为由此确保了安全地安装磁体3，且磁体表面不被刮坏。对此另选地，单独的电枢块2也可以预先安装并随后将磁体3插入或推入所形成的接纳缝隙中。但是其缺点在于，磁体表面可能会被刮坏，由此会导致在这种转子1中的腐蚀。
单独的被依次放置的磁体3在此通过两个相邻的电枢块2借助于凸出部9镶嵌和紧固。每个磁体3都被布置在两个相邻的电枢块2之间。
在第二步骤中，现在通过注塑过程或注塑包覆添加用于支撑的注塑结构，该注塑结构包括转子芯6并穿透和镶嵌单独的、环圈状或弧形的锚定装置形式的锚定件或者说锚定装置2*。注塑结构和环形的布置结构15因此最后彼此牢固地连接且不再能在不毁坏的情况下彼此分离。单独的锚定装置2*形成与转子芯6的塑料的牢固的形锁合。
在一个实施方式中，用于支撑的注塑结构包括转子芯6，该转子芯一直延伸到电枢块2和磁体3，其中，单独的电枢块2借助于对应的锚定装置2*牢固地锚定在转子芯6中。在该实施方式中，转子芯6直接地支撑电枢块2并且既直接地又间接地支撑磁体3(见图2，图5)。
这种提供由塑料制成的转子芯6的、用于支撑的注塑结构——其未如在现有技术中所述的那样在转子芯上形成用于轴的金属连接部段或电枢芯叠片部段——改进了在这种转子中的磁通量，这是因为除去了已知由于所述金属连接部段所引起的磁通量损失。
在另一个实施方式中，用于支撑的注塑结构不仅包括转子芯6而且包括两个端侧5以及形成在转子1外侧上的、用于遮盖槽4的注塑部段7，所述槽分别由两个相邻的电枢块2与位于或布置在所述相邻的电枢块之间的磁体3共同形成(图1，图2，图5)。在此，所述注塑部段7与电枢块2的外侧齐平。
原则上，安装台12、16也可以例如构造成分为两部分的(图3，图4)。两个安装台半部16在此也可以均是可转动的安装台或者说回转工作台(图4)。在这种情况下，装配有各五个紧固销钉14的两个分开的安装板13*以前述的方式装配有电枢块2和磁体3。最终因此获得两个被预先安装的安装台半部16，其均具有电枢块2和磁体3的互补的、半环形的布置结构15*(图4)，其中，两个安装台半部16最后在第一步骤中被组合在一起以用于形成环形的布置结构15。随后在第二步骤中添加用于支撑的注塑结构到环形的布置结构。在此，用于接纳轴——在此未示出——的毂部17也可以被一同封装(图5)。
在注塑过程之后且在塑料材料硬化之后，可以在最后的第三步骤中将转子1从安装板13、13*的紧固销钉14处移走并从相应使用的注塑模具——在此未示出——中取出。
作为电动机部件的前述的转子1在本申请的范围内例如应用在——例如机动车的——各种泵驱动装置中。但是原则上这种作为电动机部件的转子1也适合于其它的各种应用。
尽管在前文中说明了示范的实施方式，但仍需指出，多种变型方案是可能的。此外需指出，示范的实施方式仅涉及不会对保护范围、应用场合和结构产生限制的实施例。更确切地说，通过前面的说明为本领域技术人员提供用于实施至少一个示范的实施方式的指导，其中，可以——特别是在所描述的组成部分的功能和布置结构方面——实现各种变型，而不脱离由权利要求和对应的特征组合所限定的保护范围。

Claims (23)

1.一种电动机的转子，所述转子包括：
多个电枢部段，
多个磁体(3)，
转子芯(6)，和
注塑包覆件，
其中，
所述转子芯(6)通过注塑包覆由塑料形成，所述电枢部段形成为单独的电枢块(2)，其中，所述电枢块(2)分别在其面对转子中心轴线(Y-Y)的内侧上至少借助于锚定装置(2*)锚定在所述转子芯(6)中，其特征在于，所述电枢块(2)在其面对转子中心轴线(Y-Y)的内侧上具有多个环圈状的锚定装置(2*)，所述多个环圈状的锚定装置彼此间隔恒定的距离地分布在相关联的电枢块的长度上，所有的锚定装置(2*)在转子(1)的包覆状态中由转子芯的塑料材料包覆，相应的锚定装置(2*)中的每个锚定装置从所述内侧延伸到所述转子芯(6)中,所述电枢块(2)和所述磁体(3)被单独地和交替地组合成基本上为环形的布置结构(15),两个相邻的电枢块(2)在彼此面对的一侧上关于环形的布置结构(15)在径向外侧和内侧具有至少各一个凸出部(9)，所述凸出部镶嵌被布置在凸出部之间的磁体(3)，所述凸出部在内侧被切出斜边，且沿所述环形的布置结构的圆周方向逐渐变细。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，分别在两个相邻的电枢块(2)之间布置有磁体(3)。
3.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，通过注塑包覆还形成至少一个端侧(5)，所述端侧和所述转子芯(6)共同形成起到支撑作用的一体的注塑结构。
4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，通过注塑包覆还形成单独的注塑部段(7)，所述单独的注塑部段填充布置在所述转子(1)的外侧上的槽(4)并对外遮盖所述槽(4)，其中，所述槽(4)分别由两个相邻的电枢块(2)与布置在所述两个相邻的电枢块之间的磁体(3)共同形成，其中，注塑部段(7)和转子芯(6)及端侧(5)共同形成起到支撑作用的一体的注塑结构。
5.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述电枢块(2)分别具有缺口(8)，该缺口沿环形的布置结构(15)的纵向至少在电枢块(2)的部分长度上延伸。
6.根据权利要求5所述的转子，其特征在于，该缺口沿环形的布置结构(15)的纵向在电枢块(2)的全部长度上延伸。
7.根据权利要求5所述的转子，其特征在于，所述缺口(8)基本上居中地布置在所述电枢块(2)上。
8.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述凸出部(9)沿环形的布置结构(15)的纵向分别至少在电枢块(2)的部分长度上延伸。
9.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，所述凸出部(9)沿环形的布置结构(15)的纵向在电枢块(2)的全部长度上延伸。
10.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，每个所述电枢块(2)由多个组合成电枢块(2)的冲压金属片形成。
11.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述转子芯(6)具有分布在周向上的缺口(10)，以用于减轻重量。
12.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述转子(1)的端侧(5)具有缺口(11，11*)，所述缺口在电枢块(2)和磁体(3)的区域中分布在周向上，其中，端侧(5)的所述缺口(11*)中的一些对应于电枢块(2)中的缺口(8)。
13.一种应用在内燃机的节气门致动器中的电动机，其中，所述电动机具有根据权利要求1至12中任一项所述的转子(1)。
14.一种致动器，其具有根据权利要求13所述的电动机。
15.一种车辆，其具有根据权利要求14所述的致动器或根据权利要求13所述的电动机。
16.一种用于制造根据权利要求1至12中任一项所述的转子的方法，其中，在第一步骤中借助于安装台(12)将被构造成单独的电枢块(2)的电枢部段和单独的磁体(3)组合成基本上为环形的布置结构(15)，
在第二步骤中通过注塑包覆添加用于支撑的塑料结构，其中，转子芯(6)由塑料形成，所述电枢块(2)分别在其面对转子中心轴线(Y-Y)的内侧至少借助于锚定装置(2*)锚定在所述转子芯(6)中。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，单独的电枢块(2)为了实现紧固而被放置到紧固销钉(14)上，该紧固销钉被安置在安装台(12)中。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，将单独的电枢块(2)和磁体(3)交替地组合成环形的布置结构(15)。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，将单独的电枢块(2)和磁体(3)依次交替地组合成环形的布置结构(15)。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中，使安装台(12)以分成两部分或分成更多部分的方式形成，以便将两个或更多个安装台部分(16)与单独组合的电枢块(2)和磁体(3)互补地预先安装，其中，将预先安装的安装台部分(16)组合以用于形成环形的布置结构(15)。
21.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中，所形成的塑料结构与电枢块(2)的相应的外侧齐平。
22.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中，在形成塑料结构时将轴和/或毂部(17)共同包覆。
23.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中，在塑料结构硬化之后在第三步骤中将转子(1)从安装台(12)处移走并随后从相应使用的注塑模具中取出。
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