CN116961334A - 用于制造转子的方法以及转子 - Google Patents

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CN116961334A CN202310093302.7A CN202310093302A CN116961334A CN 116961334 A CN116961334 A CN 116961334A CN 202310093302 A CN202310093302 A CN 202310093302A CN 116961334 A CN116961334 A CN 116961334A
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P·克内克特
P·伍斯特
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Abstract

本发明涉及一种用于制造电动机的转子(1)的方法，所述转子具有转子轴(2)、内金属板叠(3)、外金属板叠(4)、以组装状态布置在所述内金属板叠(3)与所述外金属板叠(4)之间的埋置磁体(5)，以及以所述组装状态布置在所述外金属板叠(4)上的表面磁体(6)，其中‑所述内金属板叠(3)被推到所述转子轴(2)上并且关于矩形度和同轴度对准，‑所述转子(1)通过将所述埋置磁体(5)和所述外金属板叠(4)放置在所述内金属板叠(3)上并且将所述表面磁体(6)放置在所述外金属板叠(4)上来构造，‑设定所述转子(1)的全跳动。

Description

用于制造转子的方法以及转子
技术领域
本发明涉及一种制造电动机的转子的方法。本发明还涉及一种根据该方法制造的转子。
背景技术
从DE 10 2016 221 291 A1中已知一种用于感应加热永磁体的设备，以便能够通过激活这些磁袋中的涂层和/或胶来实现永磁体在转子的磁袋中的固定配合。
DE 10 2019 212 205 A1公开了一种电机的转子，该转子包括围绕马达轴线延伸的金属板叠。外部公差补偿层被施加到金属板叠的径向外周表面，其中外部公差补偿层的外表面的圆柱度公差小于金属板叠的径向外周表面的圆柱度公差。
从CN 204089522 U中已知一种用于将转子组装到转子轴上的自动化工具。
从JP 2006081360 A和JP 2006180679 A中已知用于组装电动机的转子的其他设备。
机动车辆日益增加的电气化也意味着越来越多地使用电动机来驱动它们。这种电动机通常被配置为PSM电动机，其中金属板叠通常被连接在这种电动机的转子的转子轴上。如果金属板叠被分组，即被分隔，则组装这种转子需要特别高的制造成本。
发明内容
因此，本发明解决了提供一种用于制造电动机的转子的方法的问题，借助于该方法，具有多部件金属板叠的电动机尤其可以非常精确地制造。
根据本发明，这个问题通过独立权利要求1的主题来解决。有利的实施方案是从属权利要求的主题。
本发明基于提供一种用于制造具有多部件金属板叠的转子的方法的总体构思，其中可以设定转子轴上的金属板叠的矩形度(Rechtwinkligkeit)和同轴度以及转子的全跳动(Gesamtrundlauf)。在根据本发明的方法中，电动机的转子被制造成具有转子轴、内金属板叠(例如星形内金属板叠)、外金属板叠、以组装状态布置在所述内金属板叠与所述外金属板叠之间的埋置磁体，以及以所述组装状态布置在所述外金属板叠外侧的表面磁体。所述内金属板叠首先被推到所述转子轴上，例如被挤压，并关于矩形度和同轴度对准。所述转子然后通过将所述埋置磁体和所述外金属板叠放置在所述内金属板叠上并且将所述表面磁体放置在所述外金属板叠上来构造。然后设定所述转子的全跳动或一般跳动。因此，利用根据本发明的方法，首先调节内金属板叠相对于转子轴的矩形度和同轴度，以及总的转子跳动，由此，特别地，可以更好地补偿各个部件的公差，例如外金属板叠、内金属板叠、埋置磁体或表面磁体，由此可以总体上实现显著改善的可再现的高生产质量。在根据本发明的方法中，所有部件公差都是工具上的，即相对于在填充塑料后的整个转子。在这种情况下，工具上意味着，例如由塑料制成的外部壳体由工具的内表面界定。因此，外部壳体精确地接收工具表面具有的公差。例如，如果工具表面被抛光，则塑料壳体的表面粗糙度也非常低。
在根据本发明的方法的有利的进一步发展中，配备有内金属板叠的转子轴被推入或卡入两部分工具的第一部分，其中第一部分包括用于转子轴的第一容座和用于内金属板叠的至少一部分的第二容座。第一容座和第二容座被构造成使得转子轴和内金属板叠与转子轴线成矩形地对准并且同时与转子轴线同轴地对准。为此，转子轴可以例如竖直地夹紧在工具中，并且内金属板叠可以首先被压到转子轴上。通过将内金属板叠对准转子轴，它们成矩形地位于转子轴上。然后，将由此配备有内金属板叠的转子轴插入两部分工具的第一部分中，即转子轴在第一容座中，内金属板叠在第二容座中。
随后，两部分工具的第二部分(其包括用于转子轴的第三容座，即，转子轴的另一端，以及用于内金属板叠的剩余部分的第四容座)被推到转子轴和内金属板叠上，使得剩余的内金属板叠也与转子轴成矩形地并且同轴地对准。第二工具的第二部分首先通过其第四容座被推到剩余的金属板叠上，其中转子轴与第三容座以增加的覆盖接合。
为了能够实现两部分工具的第一部分和第二部分彼此的极其精确的对准，并且因此实现转子轴上的所有金属板叠的高度精确的同轴度和矩形度，两部分工具的第一部分和第二部分经由位于第一部分和第二部分之间的强制锁定连接彼此连接。当第一部分和第二部分彼此连接并且转子轴布置在其中并且内金属板叠被推到其上时，强制锁定连接迫使内金属板叠相对于转子轴的同轴对准和成矩形。矩形对准和同轴度也是特别需要的，以便减少两个相邻金属板叠之间的间隙。
在根据本发明的方法的另一有利实施方案中，强制锁定连接包括定位销和相关开口，其中在闭合强制锁定连接的情况下，定位销与相关开口接合。例如，定位销可以布置在面向两部分工具的第二部分的第一部分的前边缘上，而相关开口设置在面向第一部分的两部分工具的第二部分的前边缘上，当工具闭合时，定位销以无游隙的方式与开口接合，从而迫使两部分工具的两个部分非常精确地同轴连接。当然，代替这种定位销，可以提供其他凹槽和弹簧轮廓，例如环形凹槽和/或环形弹簧，其仅必须导致两部分工具的两个部分在工具闭合时彼此精确地同轴对准。
当工具闭合时，容纳内金属板叠的中空圆柱形第二容座和第四容座可以迫使这些板叠相对于转子轴成矩形。
在该过程步骤中，所有的腔也可以用塑料铸造。因此，在随后的变形过程中，转子组件不能再在其自身内移动。公差保持不变。
在根据本发明的方法的另一个有利实施方案中，为了产生全跳动，首先加热缸，将具有转子轴、内金属板叠、埋置磁体、外金属板叠和表面磁体的转子插入该缸中。然后等待温度平衡，在温度平衡点处，缸收缩到转子上，从而产生或迫使转子的全跳动。然后，所有的腔用塑料铸造。因此，在随后的变形过程中，转子组件不能再在其自身内移动。公差保持不变。一旦产生全跳动，就加热缸并且将其从转子移出。纯粹从理论上讲，通过插入任选加热的缸中并且等待温度平衡来相应冷却转子也是可能的。只有缸或转子可以进行温度控制，或者两个部件都在不同的方向上冷却，即转子连同转子轴、内金属板叠、外金属板叠、埋置磁体和表面磁体一起冷却，并且缸在将一个插入另一个之前在每种情况下都被加热。工具的内轮廓(即缸的内壳体表面)因此通过温度平衡被压到转子上。这提供了从生产的观点来看技术上简单并且同时高度精确的制造跳动或全跳动的可能性。
在根据本发明的方法的替代实施方案中，将套箍工具放置在具有转子轴、内金属板叠、埋置磁体、外金属板叠和表面磁体的转子周围，并且套箍工具的内径被减小直至实现转子的全跳动。然后，所有的腔用塑料铸造。因此，在随后的变形过程中，转子组件不能再在其自身内移动。公差保持不变。然后扩大套箍工具的内径，并且将套箍工具从转子移出。套箍工具通常可以起到软管夹的作用，并且可以通过收缩来减小内径，从而迫使套箍工具或夹紧工具变圆到转子上。套箍工具或套箍工具的套箍可以例如类似于软管夹借助于螺钉闭合，其中液压缸或气压缸也是可以想到的。
在根据本发明的方法的另一个替代实施方案中，缸设置有径向向内可调节的冲头，转子连同转子轴、内金属板叠、埋置磁体、外金属板叠和表面磁体一起被推入冲头中。随后，例如借助于对应的液压或气压装置径向向内调节冲头，从而迫使转子的全跳动。可以特别设计印模以确保它们总是到达相同的距离。然后，所有的腔用塑料铸造。因此，在随后的变形过程中，转子组件不能再在其自身内移动。公差保持不变。然后径向向外调节冲头，转子可以从缸或工具移出。这还确保了对总圆度的相对简单的调节，这负责平稳运行，并且特别地还负责与电动机的定子的一致间隙。
为了防止单个部件的不期望位移，转子在变形之前用塑料包覆成型，或者将塑料注射到转子中，由此内金属板叠、埋置磁体、外金属板叠和表面磁体之间的间隙也被至少部分填充。在这种情况下，优选地填充所有的腔，这当然也可以通过传递模塑或真空铸造作为注射成型过程的替代来实现。用塑料或粘合剂铸造也将单个转子部件(即例如埋置磁体、表面磁体和外金属板叠)固定在一起。从工具或注射成型工具移出之后，转子的全跳动是工具上的，因此是过程安全的。该工具向外完成腔。因此，塑料向上流动到工具，并且现在呈现工具或其表面的表面结构、圆度等。因此，工具的精确制造可以实现塑料的高度精确的表面和圆度。
本发明还基于能够借助于这种方法制造转子的总体构思，从而制造具有多部分金属板叠的极高质量的转子本身。
本发明进一步的重要特征和优点来自从属权利要求、附图以及参考附图的附图描述。
不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，上面提到的特征和下面将要讨论的特征不仅可以以分别指定的组合使用，还可以以其他组合使用或者单独使用。上面描述的和下面提到的更高级单元(例如,单独指定的装置、设备或组件)的部件可以构成该单元的单独部件，或者该单元的整体区域或部分，即使在附图中不同地示出。
附图说明
本发明的优选示例性实施方案在附图中阐述，并将在下面的描述中进一步详细解释，其中相同的附图标记表示相同、相似或功能相同的部件。
在每种情况下，示意性地显示了以下内容：
图1是根据本发明的用于制造电动机的转子的方法的可能顺序，
图2是根据本发明的方法制造的电动机的转子，其具有在分解图中示出的各个部件，
图3是根据本发明的方法的方法步骤，其中内金属板叠被推到转子轴上，
图4是用于当两部分工具仍然打开时内金属板叠和转子轴的矩形和同轴对准的方法步骤，
图5是如图4所示的视图，但是当两部分工具闭合时，
图6a是用于利用加热缸产生全跳动的方法步骤，
图6b是如图6a所示的视图，但是缸被冷却并收缩到转子上，
图7a是用于当套箍工具仍然打开时产生转子的全跳动的方法步骤，
图7b是如图7a所示的视图，但是当套箍工具闭合时，
图8a是插入缸中的转子，
图8b是借助于径向向内可调节的冲头露出的转子。
具体实施方式
根据图1，在根据本发明的用于制造转子1(参见图2)的方法中，该转子包括转子轴2、内金属板叠3、外金属板叠4以及埋置磁体5和表面磁体6，内金属板叠3相对于转子轴2的矩形度和同轴度以及转子1的全跳动被设定。在根据本发明的方法中，如图3所示，可包括单个转子板的内金属板叠3首先被推到转子轴2上。根据图1，这在方法步骤A中完成。金属板叠3关于它们在转子轴2上的矩形度和同轴度的对准可例如借助于图4和图5所示的两部分工具7来实现，这将在下面的段落中讨论。
转子1然后通过将埋置磁体5和外金属板叠4放置在内金属板叠3上并且将表面磁体6放置在相应关联的外金属板叠4上来构造。
根据图2以及图6至图8的内金属板叠3具有星形横截面，而外金属板叠4具有基本上三角形的横截面。如果考虑图2，可看出，凹槽8布置在外金属板叠4的外表面上，该凹槽被构造成与表面磁体6的形状互补，使得表面磁体6可优选地以强制锁定的方式接纳在外金属板叠4上的相应关联的凹槽8中。在根据图2所示的转子1的组装中，例如在根据图1的方法步骤B中，内金属板叠3通常首先被推到转子轴2上，然后才完成埋置磁体5、外金属板叠4和表面磁体6的附接。在这种情况下，“埋置”仅仅意味着埋置磁体5被布置成隐藏在内金属板叠3与外金属板叠4之间。在进一步的后续方法步骤C中，现在例如借助于图6至图8中所示的工具来迫使转子1的全跳动。
在产生全跳动之后，转子1另外用塑料包覆成型，其中间隙9(参见图2)填充有塑料或粘合剂。这也用于固定埋置磁体5、外金属板叠4和表面磁体6。例如在方法步骤D中，用塑料完全覆盖转子1并且因此用保护层涂覆也是可想到的。
根据图1，仅以举例的方式，示出了总共四个方法步骤A至D，其中也可以以非常容易理解的方式提供用于改进根据本发明的方法的中间步骤。
在有利的进一步发展中，配备有内金属板叠3的转子轴2被引入两部分工具7的第一部分10中，如根据图4所示。第一部分10具有用于转子轴2的第一容座11和用于内金属板叠3的至少一部分的第二容座12。第一容座11和第二容座12被构造成使得转子轴2和内金属板叠3在与第二容座12接合的范围内成矩形地且同轴地对准。
两部分工具7还具有第二部分13，该第二部分具有用于转子轴2的第三容座14和用于金属板叠3的剩余部分的第四容座15，该剩余部分不能接纳在第二容座12中。
在随后的方法步骤中，两部分工具7的第二部分13被推到根据图5的转子轴2和剩余的内金属板叠3上，使得转子轴2和所有的内金属板叠3成矩形地且同轴地对准。在这种情况下，“矩形”仅仅意味着内金属板叠3的盘平面垂直于转子轴2的轴线延伸。
为了在一起行进时获得两部分工具7的两个部分13和10之间的预定连接，两部分工具7的第一部分10和第二部分13经由位于第一部分10与第二部分13之间的强制锁定连接16连接，其中当第一部分10和第二部分13彼此连接并且转子轴2布置在其中并且内金属板叠3被推到其上时，强制锁定连接16迫使内金属板叠3同轴对准和成矩形。例如，强制锁定连接16可包括定位销17以及相关开口18，其中当强制锁定连接16闭合时，定位销17与相关开口18接合。当然，也可想到其他强制锁定连接，诸如外环槽或环形弹簧。
为了现在能够以最高的质量和精度确保转子1的全跳动，可替代地使用图6至图8中所示的工具。
根据图6a，例如，缸19被加热，从而以基于温度的方式延伸。然后将具有转子轴2、内金属板叠3、埋置磁体5、外金属板叠4和表面磁体6的转子1插入缸19中，并等待温度平衡，在温度平衡点处，缸19收缩到转子1上，如图6b所示。然后缸19被再次加热，并且转子1可被移出。
纯粹从理论上讲，如果不发生损坏，也可想到转子1从仍然温暖的缸19中压出。当然，除了加热缸19之外，或替代加热该缸，还可冷却转子1。
根据图7a和图7b，示出了套箍工具20，该套箍工具放置在同样具有转子轴2、内金属板叠3、埋置磁体5、外金属板叠4和表面磁体6的转子1周围，因此，根据图7a，为了产生全跳动，然后减小套箍工具20的内径，直到实现转子1的全跳动。例如，可通过类似于软管夹的螺栓或液压调节来减小内径。为了移出转子1，套箍工具20的内径再次延伸。
根据图8a和图8b，特别是关于图8b所示的工具是具有径向向内可调节的冲头21的圆柱体19’，其中具有转子轴2、内金属板叠3和至少埋置磁体5的转子1被插入圆柱体19’中。转子1也可非常容易理解地被构造，因此也具有外金属板叠4以及表面磁体6。为了迫使转子1完全跳动，冲头21现在被径向向内调节，由此转子1被均匀地径向向内压缩。一旦转子1的全跳动被设定，冲头21就被径向向外调节，并且转子1可从缸19’移出。
总之，利用根据本发明的方法，转子1可相对简单地、以自动化方式且快速地制造，并且还具有改进的全跳动、矩形度和同轴度。

Claims (9)

1.一种用于制造电动机的转子(1)的方法，所述转子具有转子轴(2)、内金属板叠(3)、外金属板叠(4)、以组装状态布置在所述内金属板叠(3)与所述外金属板叠(4)之间的埋置磁体(5)，以及以组装状态布置在所述外金属板叠(4)上的表面磁体(6)，其中
-所述内金属板叠(3)被推到所述转子轴(2)上并且关于矩形度和同轴度对准，
-所述转子(1)通过将所述埋置磁体(5)和所述外金属板叠(4)放置在所述内金属板叠(3)上并且将所述表面磁体(6)放置在所述外金属板叠(4)上来构造，
-设定所述转子(1)的全跳动。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
配备有所述内金属板叠(3)的所述转子轴(2)被插入两部分工具(7)的第一部分(10)中，其中所述第一部分(10)包括用于所述转子轴(2)的第一容座(11)和用于所述内金属板叠(3)的至少一部分的第二容座(12)，其中所述第一容座(11)和所述第二容座(12)被构造成使得所述转子轴(2)和所述内金属板叠(3)成矩形地且同轴地对准。
3.根据权利要求2所述的方法，
其特征在于
所述两部分工具(7)的第二部分(13)包括用于所述转子轴(2)的第三容座(14)和用于所述内金属板叠(3)的剩余部分的第四容座(15)，并且所述第二部分被推到所述转子轴(2)和所述内金属板叠(3)上，使得所述转子轴(2)和所述内金属板叠(3)成矩形地且同轴地对准。
4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于
所述两部分工具(7)的所述第一部分(10)和所述第二部分(13)经由位于所述第一部分(10)与所述第二部分(13)之间的强制锁定连接(16)连接，其中当所述第一部分(10)和所述第二部分(13)彼此连接并且转子轴(2)布置在其中并且内金属板叠(3)被推到其上时，所述强制锁定连接(16)迫使所述内金属板叠(3)同轴对准和成矩形。
5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于
所述强制锁定连接(16)包括定位销(17)和相关开口(18)，其中在闭合强制锁定连接(16)的情况下，所述定位销(17)与所述相关开口(18)接合。
6.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
-加热缸(19)，并且将具有所述转子轴(2)、所述内金属板叠(3)、所述埋置磁体(5)、所述外金属板叠(4)和所述表面磁体(6)的所述转子(1)插入所述缸(19)中，
-等待温度平衡，在温度平衡点处，所述缸(19)收缩并且迫使所述转子(1)的所述全跳动，
-所述转子(1)用塑料包覆成型，并且在过程中，所述内金属板叠(3)、所述埋置磁体(5)、所述外金属板叠(4)和所述表面磁体(6)之间的间隙(9)也被填充，
-加热所述缸(19)并且将其从所述转子(1)移出。
7.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
-将套箍工具(20)放置在具有所述转子轴(2)、所述内金属板叠(3)、所述埋置磁体(5)、所述外金属板叠(4)和所述表面磁体(6)的所述转子(1)周围，并且所述套箍工具(20)的内径被减小直至实现所述转子(1)的全跳动，
-所述转子(1)用塑料包覆成型，并且在过程中，所述内金属板叠(3)、所述埋置磁体(5)、所述外金属板叠(4)和所述表面磁体(6)之间的间隙(9)也被填充，
-所述套箍工具(20)的所述内径被增大，并且将所述套箍工具(20)从所述转子(1)移出。
8.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
-缸(19’)设置有径向向内可调节的冲头(21)，所述转子(1)连同所述转子轴(2)、所述内金属板叠(3)、所述埋置磁体(5)、所述外金属板叠(4)和所述表面磁体(6)一起被推入所述冲头中，
-所述冲头(21)被径向向内调节，并且由此迫使所述转子(1)的所述全跳动，
-所述转子(1)用塑料包覆成型，并且在过程中，所述内金属板叠(3)、所述埋置磁体(5)、所述外金属板叠(4)和所述表面磁体(6)之间的间隙(9)也被填充，
-所述冲头(21)被径向向外调节，并且将所述转子从所述缸(19’)移出。
9.一种根据权利要求1至8中任一项所述的方法制造的电动机的转子(1)。
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