CN109997295B - 转子、含有这种转子的电机以及用于制造转子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及特别是用于马达式调整机动车中的可动的部分的一种转子和一种电机（10）以及涉及一种用于制造这种转子的方法，该转子带有转子轴（14），在该转子轴上固定着转子叠片组（16）和与该转子叠片组轴向地间隔开的整流器，该整流器用于接纳转子绕组（24），其中，所述转子绕组（24）在所述转子叠片组（16）的所选取的有限区域上直接借助粘接剂（50）粘牢在该转子叠片组上。

Description

转子、含有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所述类型的转子、含有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已知一种直流马达，其中，片组固定在电枢轴上。在安装片板（Lamellenbleche）之后，用环氧树脂给这些片板涂层，该环氧树脂使得电枢叠片组相对于绕组线绝缘。在此，整流器为了其固定而轴向地压靠到电枢轴上的环氧树脂上，由此在冷却之后产生形状配合的连接。

DE19840149A1公开了一种电机的转子，其带有板叠片组（Blechpaket）和集电器（Kollektor），其中，在集电器上布置了毡状的元件，用可硬化的介质浸渍该元件，以便使得线圈金属线（Spulendraht）牢固地固定在集电器上。为此，在绕制转子之后，把合成树脂滴到相应的金属线区段上，其中，毡子吸满了合成树脂，并且在干燥之后固化。

由于外部负荷，特别是在使用细的电枢轴时，这种电动机中会出现挠曲（Durchbiegung）。因而存在如下危险：在严重的外部振动负荷情况下，电枢绕组的金属线断裂。

发明内容

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，相比之下具有如下优点：通过在转子叠片组的某些位置有针对性地粘接电的绕组，一方面可以防止绕组相对于转子叠片组的相对运动，并且另一方面在其它区域中使得绕组在转子上保持一定的弹性的补偿运动。通过这种组合，即使在具有振动负荷大且转子的温度范围大的应用中，也能防止绕组-特别是在转子叠片组与整流器之间的区域中-断裂，这即便在转子叠片组被完全注塑包时也无法予以防止。由此，根据本发明的电机也适合于应用在机动车的马达室中，优选用于固定在马达缸体上，对于该马达缸体，持续长久的振动传递到电机上。

通过在从属权利要求中列举的措施，可以实现有利地改进和改善在独立权利要求中给出的特征。特别有利的是，在面向整流器的轴向端侧上安置（anbringen）粘接剂，借助该粘接剂把各个绕组线可靠地固定在转子叠片组的轴向端侧上。由此防止电的绕组在端侧相对于电枢叠片组运动，由此减小了在整流器钩子上的绕组线的负荷。

特别有益地，在缠绕过程开始之前，粘接剂可以作为粘接剂-带（Raupe）喷涂在转子齿的轴向端侧上。为此，粘接剂有利地设计成软膏状并且耐用。在缠绕时，粘接剂通过压紧绕组线相应地分布在转子叠片组的端侧上，其中，粘接剂也轴向地压入到转子槽中。由此在卷包头到转子叠片组的过渡的区域中可靠地将绕组线粘牢在转子叠片组上。

这种粘接方法对于所谓的弦形绕组特别有利，就该弦形绕组而言，绕组线从其中一个转子槽并非置入到直接相邻的转子槽中，而是例如置入到再下一个或第三个或第四个转子槽中。对于这种弦形绕组，沿着转子叠片组的端侧具有相对长的弦，特别重要的是，卷包头的弦可靠地粘牢在转子叠片组的端面上。

转子叠片组在此优选由各个冲压的片板沿轴向方向堆叠而成，并且例如借助塑性成型的卷边沿轴向方向相互连接。为了使得转子叠片组与绕组线之间的接触面绝缘，这些接触面电绝缘。为此，特别是借助感应式粉末涂层法例如用环氧树脂给槽和端面涂层。在此可以把粘接剂直接涂覆到绝缘层上。在使用环氧树脂层作为绝缘物时，在此使得粘接剂通过环氧树脂层非常牢固地与转子叠片组连接。为了实现使得绕组线能够在转子叠片组与整流器之间弹性地运动，绕组线优选在该轴向区域中不粘牢。这意味着，绕组线在该区域中径向地支撑在电枢轴上，但仍可以实现在绕组线与转子轴之间的相对运动。通过弹性的移动区域与在转子叠片组的端侧的牢固的固定的这种组合，可以特别良好地抑制外部的振动。由此避免绕组线在整流器区域中因过于刚性的固定而断裂。

在转子的一种优选设计中，粘接剂不仅安置在转子叠片组的端侧，而且安置在转子叠片组的在空间上有限的其它位置上。例如，绕组线也可以粘牢在转子槽的某些轴向端部区域中，或者粘牢在对置的背离整流器的端面上。在另一设计中，可以逐点地在转子轴上或者在某些接触区域使得绕组与整流器粘牢。粘接方法可以借助简单的粘接剂干净地且可靠地执行。为此使用软膏式的且耐用的粘接剂。在此，粘接剂在缠绕时相当好地分布在各个绕组线之间，而不会流失。然后，粘接剂可以按简单的方式稍后热硬化，并且随后长时间地在大的温度范围上保持温度稳定。

附加地，可以用包漆对绕组线涂层，从而在加热转子和随后又冷却时使得各个绕组线通过包漆牢固地相互连接。在此可以在过程技术上有益地在相同的过程步骤中对包漆加热并伴随着粘接剂的硬化，或者也可以在单独的过程步骤中对包漆加热。替代地也可以使用无包漆的标准金属线，其借助粘接剂粘牢在转子叠片组上。

根据本发明将绕组粘牢在转子叠片组上特别有利于如下转子：对于这种转子来说转子轴具有很细的直径，从而在有外部振动负荷时，整流器相对于转子叠片组会发生弹性的振动。由于这么细的转子轴的这种弯曲，在转子叠片组与整流器之间的绕组负荷特别高。如果绕组现在可靠地粘牢在转子叠片组的端面上，则该端面与整流器之间的电绕组会相对于转子轴的弯曲进行一定的补偿运动，由此减小在整流器上的绕组线的剪切负荷。转子轴的这种弹性的弯曲例如在转子轴直径小于5mm、特别是小于4mm时出现。通过把转子绕组粘牢在第一端面上，可以避免转子绕组相对于转子叠片组的由转子轴弯曲、转子扭转、整个转子绕组的所谓的刚体运动引起的相对运动。

如果把这种转子安装到电机特别是电动机中，则这种电动机可以例如直接固定在机动车的马达缸体上。通过根据本发明将电的绕组粘牢在转子叠片组上，这种电动机可以无损毁地耐受住大的振动负荷和大的温度波动。

在根据本发明的制造方法中，首先预安装转子，其方式为，把转子叠片组和整流器固定在转子轴上。为此，转子叠片组可以优选借助压配合压紧到转子轴上，该转子轴可选地具有用于磁钢叠片铁芯的纵向缺口。整流器也可以压紧，或者借助环氧树脂材料固定在转子轴上。然后将转子叠片组-且可选地也将转子轴的在转子叠片组与整流器之间的轴向区域-绝缘。这优选借助环氧树脂涂层执行。在此也可以借助环氧树脂涂层使得转子叠片组与整流器之间的轴向区域绝缘。然后可以在以通常的缠绕方法绕制转子叠片组之前在转子叠片组的端面上涂覆粘接剂。在此，粘接剂分布在绕组线与转子叠片组的端面之间，并在其硬化之后使得各个绕组线在转子叠片组的端面上形成可靠的固定。

在绕制转子叠片组时利用绕组线所述粘接剂可以进入到转子槽中，由此使得绕组线-特别是在转子齿的轴向边缘上在通至转子槽的过渡部中-可靠地粘牢，并且由此无振动地与转子叠片组的端面连接。

为了最佳地配给粘接剂，可以在转子叠片组的端侧以所谓的粘接-带或粘接剂-凸起的形式喷涂粘接剂。这些粘接-带优选在转子齿的整个径向伸展段上延伸。

在本发明的另一实施方式中，在缠绕过程之后，还可以附加地在转子的某些位置安置粘接剂，以便改善绕组线与转子之间的粘接效果。例如，可以在转子叠片组的端侧，在绕组与定子齿的顶之间的径向外部区域上，将附加的粘接剂导入到绕组与定子叠片组之间的接触区域中。同样可行的是，在转子槽的某些位置或者在转子叠片组的对置侧上，在缠绕之后导入粘接剂。在另一设计中，也可以在转子轴与转子绕组之间或者在整流器与绕组的所选位置之间补充粘接剂。

在绕制转子时，绕组线优选置入到整流器钩子中，并且随后例如钎焊或焊接。由此使得绕组线一方面刚性地连接在整流器钩子上，并且另一方面通过粘牢而刚性地连接在转子叠片组的端面上，其中，在整流器与转子叠片组的端侧之间的轴向区域中，绕组线优选并非刚性地与转子轴连接。

在粘接剂热硬化时，可以有利地同时地-或者可选地也在分开的过程中-也对绕组线的包漆予以加热，从而该包漆在冷却之后在绕组线之间形成刚性的连接。

附图说明

本发明的设计在附图中示出，并在后续说明中予以详述。

图1示出根据本发明的转子的第一实施例；

图2示出在绕制（Bewickeln）之前的转子的另一实施例；和

图3示出在绕制之后。

具体实施方式

图1中示意性地示出了电机10，其中，转子12支承在定子13内。转子12具有转子轴14，在该转子轴上固定着转子叠片组16，该转子叠片组由各个磁钢叠片铁芯（Blechlamellen）18组成，其中，相应的端部片（Endlamellen）19形成转子叠片组16的第一和第二端面40、42。磁钢叠片铁芯18通常由电气用钢板冲压而成。转子叠片组16例如被压紧（aufpressen）到转子轴14上，并且抗扭地固定在该转子轴上。围绕与转子叠片组16间隔开的轴向区域20，在转子轴14上固定着整流器22。该整流器同样例如抗扭地压紧到转子轴14上。在转子叠片组16上布置着电的绕组24，该绕组与整流器22电连接。为此，整流器22具有整流器钩子23，这些整流器钩子与各个整流器片26形成电接触。电的绕组24包括多个线圈25，这些线圈分别与一对整流器片26连接。借助未详细示出的贴靠在整流器片26上的电刷，可以对线圈25通电，以便与定子13的磁场配合作用。转子叠片组16在轴向方向70上具有转子槽30，这些转子槽构造在相应的径向的转子齿32之间。在径向外部的圆周上，这些转子齿32分别具有齿顶34。转子叠片组16的第一端面40面向整流器22，并且对置的第二端面42背离整流器22。电的绕组24贴靠在转子叠片组16上的贴靠面44上，其中，这些贴靠面44设有绝缘层45，以便防止电的绕组24与转子叠片组16之间的短路。各个线圈25沿轴向方向70在转子槽30中伸展，并且在两个端面40、42上形成所谓的卷包头46。在图1的实施例中，电的绕组24粘牢在面向整流器22的第一端面40上。由此使得电的绕组24在第一端面40处刚性地与转子叠片组16连接，从而在第一端面40处在电的绕组24与转子叠片组16之间不会有相对运动。在第一端面40与整流器22之间的轴向距离20上，电的绕组24未与转子轴14粘接。由此在外部的振动负荷和大的温度波动情况下，电的绕组24可以在该轴向区域20中进行弹性的补偿运动。在整流器22上，电的绕组24例如借助焊接或热压（所谓的“热铆”）机械地刚性地固定在整流器钩子23上。

在根据图2的另一实施例中可看到，在沿着径向的转子齿32绕制转子叠片组16之前，在第一端面40上涂覆粘接剂50。粘接剂50在此以粘接-凸起52的形式成形，这些粘接-凸起优选在转子齿32的整个径向伸展段上延伸。粘接-凸起52的直径在此例如大于绕组线54的直径，该绕组线在把粘接剂50涂覆到第一端面40上之后使得粘接剂50沿轴向方向70压靠到第一端面40上。在缠绕过程期间，粘接剂-凸起52的粘接剂50在整个第一端面40上分布，并且在缠绕时特别是也轴向地压入到转子槽30中。粘接剂50具有软的稠度（Konsistenz），从而粘接剂50在缠绕过程中在支承面44与各个绕组线54之间分布。

图3中示出在转子被缠绕完毕之后根据图2的相同的转子12。可以看到，电的绕组24并未设计成单齿绕组，而是每个单个的线圈25都始终包围至少两个转子齿32。在此，各个线圈25搭叠，从而这些线圈也在端面40、42处轴向地彼此叠置。通过涂覆在第一端面40上的粘接剂50的量，可以影响粘接剂50在缠绕时不仅直接在第一端面40与电的绕组24之间挤压，而且在电的绕组24的各个绕组线54之间挤压。由此对于在第一端面40上的弦形绕组，绕组线54的相对长的弦也相对牢固地固定。在绕制转子12之后，对该转子加热，以便使得粘接剂50硬化。在第二实施例中，绕组线54借助包漆予以涂层（beschichtet）。包漆在其加热时同样软化，从而在随后冷却时各个绕组线54的包漆使得这些绕组线相互连接。根据图3的转子12例如具有八个转子齿32，并且相应地具有八个位于这些转子齿之间的转子槽30。各个线圈25在此例如包围三个转子齿32，从而线圈25从转子槽1号伸展至转子槽4号。整个电的绕组24在此径向地布置在齿顶34内，这些齿顶将电的绕组24径向可靠地保持在转子12上。在该实施例中，两个端面40、42以及转子槽30的内侧面构造有环氧树脂层48作为绝缘层45。该环氧树脂层48非常牢固地附着（haften）在转子叠片组16上，从而直接涂覆到环氧树脂层48上的粘接剂50同样使得电的绕组24可靠地与转子叠片组16刚性地连接。在该设计中，转子槽32也完全覆设（überzogen）有环氧树脂层48作为绝缘层45。附加地，也可以给在第一端面40与整流器22之间的轴向区域20覆设有环氧树脂层48。可选地，也可以借助环氧树脂层48将整流器22和/或磁钢叠片铁芯18固定在转子轴14上。在此，端部片19优选也借助环形敛缝（Ringverstemmen）压紧到转子轴14上。由此可以例如省去在转子轴14上的用于转子叠片组16的纵向缺口（Längskerben）。

在一种替代的设计中，电的绕组24可以附加地在其它贴靠面44上在电的绕组24与转子12之间粘牢。电的绕组24例如也可以粘牢在背离整流器22的第二端面42上。附加地，电的绕组24也可以在第二端面42上直接与转子轴14粘接。此外可选地可考虑的是，绕组线54也在整流器22上、特别是在整流器钩子23上粘牢。在此也可行的是，在绕制转子12完毕之后才在贴靠面44的有针对性的位置事后涂覆粘接剂50。该粘接剂然后与在缠绕之前涂覆的粘接剂50一起热硬化。特别地，在电的绕组24的径向的圆周区域60处，在该电的绕组与第一端面40的贴靠面44之间事后导入（einführen）粘接剂50。

转子轴14例如具有3.0至5.0mm的直径，但优选具有不大于4.0mm的直径。但本发明也可以应用于具有更大直径的转子轴，对于这样的转子轴，转子在工作中受到例如从-40℃到+180℃的大的温度波动。通过根据本发明的缺口，可以抑制整个转子绕组的相对于转子叠片组的所谓的刚体振动。转子轴14在定子13的壳体中且在另一侧例如在轴承盖中支承在定子13与变速箱之间。在转子轴14上布置了未示出的从动元件、例如转子螺杆，该从动元件使得电机10的所产生的转矩通过机械装置例如传递到布置在机动车的马达室中的节流阀调节器上。

要注意，对于在附图中和在说明书中示出的实施例，可以实现各个特征相互的多种组合可能性。因此可以例如将粘接剂50在绕制之前和之后涂覆到电的绕组24的贴靠面44上。除了将电的绕组24粘牢在转子叠片组16的第一端面40上外，还可以有针对性地将电的绕组24粘牢在其它位置，比如粘牢在第二端面42和/或转子槽30上。同样，也可以可选地借助粘接剂50将绕组线54可靠地固定在整流器22上。转子槽30的数量和轴向长度及电的绕组24的类型可以根据电机10的功率要求予以改变。在此，可以借助环氧树脂48或者借助单独制作的绝缘面罩（Isolationsmasken）来设置转子叠片组16的绝缘物45。电机10优选应用于机动车中的伺服驱动、例如作为马达室调节器，特别是应用于节流阀，但不局限于这种应用。

Claims (16)

1.一种转子（12），用于马达式调整机动车中的可动的部分，带有转子轴（14），在所述转子轴上固定着转子叠片组（16）和与所述转子叠片组轴向地间隔开的整流器，所述整流器用于接纳转子绕组（24），其特征在于，所述转子绕组（24）在所述转子叠片组（16）的所选取的有限区域上直接借助粘接剂（50）粘牢在所述转子叠片组上，其中，通过在转子叠片组的某些位置有针对性地粘接转子绕组，一方面可以防止转子绕组相对于转子叠片组的相对运动，并且另一方面在其它区域中使得转子绕组在转子上保持一定的弹性的补偿运动。

2.按权利要求1所述的转子（12），其特征在于，所述转子叠片组（16）具有面向所述整流器（22）的第一端面（40），所述转子绕组（24）在所述第一端面上粘牢到所述转子叠片组（16）上。

3.按权利要求1或2所述的转子（12），其特征在于，所述转子叠片组（16）具有多个径向的转子齿（32），所述转子齿带有布置在它们之间的转子槽（30），并且所述粘接剂（50）沿着径向的转子齿（32）布置。

4.按权利要求1或2所述的转子（12），其特征在于，所述转子绕组（24）包括多个电线圈（25），所述电线圈与所述整流器（22）的整流器钩子（23）接触，其中，所述电线圈（25）作为弦形绕组分别始终包括至少两个转子齿（32）。

5.按权利要求1或2所述的转子（12），其特征在于，所述转子叠片组（16）由各个堆叠的磁钢叠片铁芯（18）组成，并且所述磁钢叠片铁芯的端部片（19）形成所述转子叠片组（16）的第一端面（40），其中，所述转子叠片组（16）在其与所述转子绕组的贴靠面（44）处利用绝缘层（45）涂层。

6.按权利要求1或2所述的转子（12），其特征在于，所述转子绕组（24）在所述转子叠片组（16）与所述整流器（22）之间的轴向区域（20）中并非固定在所述转子轴（14）上，由此所述转子绕组（24）可以在一定的限度内在所述轴向区域中在外部的振动情况下进行弹性的补偿运动。

7.按权利要求1或2所述的转子（12），其特征在于，所述转子绕组（24）除了在第一端面（40）粘牢外，还在所述转子叠片组（16）上的有限区域上、或者在转子槽（30）中或者在背离所述整流器（22）的第二端面（42）中、或者在所述转子轴（14）上或者在所述整流器（22）上粘牢。

8.按权利要求1或2所述的转子（12），其特征在于，所述粘接剂（50）耐热且能硬化，并且为软膏状且耐用且为单组分粘接剂。

9.按权利要求1或2所述的转子（12），其特征在于，所述转子绕组（24）用漆包线予以缠绕，其中，在加热所述转子（12）以使所述粘接剂（50）硬化之后，所述漆包线将各个绕组线（54）相互连接。

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3.0-5.0mm的直径（15）。

11.一种电机（10），具有根据前述权利要求中任一项所述的转子（12），其特征在于，所述转子（12）径向地布置在具有永磁体的定子（40）内部，其中，所述电机（10）在机动车的马达室中固定。

12.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的转子（12）的方法，其特征在于，在所述转子叠片组（16）的装配和绝缘之后，在其面向整流器（22）的第一端面（40）上涂覆软的粘接剂（50），并且随后用转子绕组（24）绕制所述转子叠片组（16），其中，所述转子绕组（24）至少部分地轴向地贴靠在所述第一端面（40）上，并且随后对所述转子（12）加热，以便所述粘接剂（50）硬化。

13.按权利要求12所述的方法，其特征在于，在绕制所述转子叠片组（16）时，把所述粘接剂（50）从所述第一端面（40）轴向地压入到转子槽（30）中，由此也把所述转子绕组（24）在所述转子槽（30）的轴向端部粘牢在所述转子槽中。

14.按权利要求12或13所述的方法，其特征在于，径向地沿着转子齿（32）以粘接剂-凸起（52）的形式涂覆所述粘接剂（50）。

15.按权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在绕制所述转子叠片组（16）之后，把附加的粘接剂（50）涂覆在所述转子绕组（24）与所述转子叠片组（16）之间的贴靠面（44）上、或者逐点地在从所述转子绕组（24）至转子齿（32）的径向过渡区域上或者在转子槽（32）处涂覆在第一端面上。

16.按权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在绕制时，把所述转子绕组（24）固定在所述整流器（22）的整流器钩子（23）上并且随后焊接固定，其中，所述转子绕组（24）在所述第一端面（40）与所述整流器（22）之间的轴向区域（20）中并不粘牢在所述转子轴（14）上。

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