CN117157855A - 用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法、电动旋转机器的转子、用于生产电动旋转机器的转子的方法以及电动旋转机器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法、电动旋转机器的转子、用于生产电动旋转机器的转子的方法以及电动旋转机器。根据用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法，提供第一部件(50)和第二部件(60)，其中，通过按压到第一部件(50)的材料中来在第一部件(50)中产生至少一个销(51)，在第二部件(60)中产生至少一个贯通孔(61)，将第一部件(50)的销(51)引入到第二部件(60)的贯通孔(61)中，借助于按压元件在销的轴向方向上向销(51)施加按压力(70)和/或脉冲，并且在贯通孔(61)中借助于反按压元件在与按压元件(70)的按压方向相反的轴向方向上向销施加反压力(71)和/或反脉冲，使得位于按压元件之间的销(51)的材料径向移动并且与贯通孔(61)的壁产生力配合连接。上述用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法以及使用所述方法生产的转子确保了转子金属板端部与轴的耐用且刚性的连接。

Description

用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法、电动旋转机器 的转子、用于生产电动旋转机器的转子的方法以及电动旋转 机器

技术领域

本发明涉及用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法、电动旋转机器的转子、用于生产电动旋转机器的转子的方法以及电动旋转机器。

背景技术

从现有技术已知用于板的机械连接的不同方法。这些方法除了其他之外包括压铆，在压铆中，使用冲头将来自板的材料按压到模具中，其中，该材料形成底切部，以用于以刚性方式进行形状配合的轴向紧固。

用于将板部分连接的另一方法是使用相应的铆钉的不同实施方式进行铆接。

存在用于将部件布置在轴上的力配合方法，比如热配合。

这样的方法还可以用于电动旋转机器的转子的生产中。

电动旋转机器的转子通常包括叠片式芯部，该叠片式芯部用于对磁体或已经集成在叠片式芯部中的磁体进行保持。这种叠片式芯部通常由转子端部板轴向封闭。

由于相应的转子端部板的质量惯性矩的影响，转子端部板与轴之间的连接必须能够传递高的扭矩和高的速度。另外，转子端部板与轴之间的连接必须绝对无间隙，因为转子端部板通常具有用于向涡流传感器发送信号的凹部。

另外，在转子端部板中通常布置有平衡孔，以使整个转子子组件平衡。

转子端部板优选地由适合的铝合金制成，因为在该实施方式中，与定子相关的涡流损耗和重量最小化。

用于将转子端部板以力配合方式布置在轴上的常用方法是将转子端部板收缩到轴上。另外，可以使用径向压力将刚环布置在轴上。在该实施方式中，通常设置的是，转子端部板和钢环的组装以这样的方式进行：将转子端部板和钢环轴向地压靠彼此，并且还以这种轴向预加载的方式在组装状态中设置。

因此，钢环代表转子端部板的轴向固定；钢环仅可以在有限程度上吸收由转子端部板引入的扭转力矩。

当操作电动旋转机器时，不能排除的是，向转子施加高脉冲式扭矩，即所谓的冲击扭矩。这些扭矩作用在转子上，例如，通过使驻车锁定件接合、使所联接的内燃发动机不点火、引入来自机动车辆的所联接的车轮的扭矩以及当在不平坦或光滑的路表面上行驶时该车轮的强烈加速而作用在转子上。

根据转子端部板的质量惯性矩，转子端部板与轴之间通过压配合的简单的力配合连接然后可能不再能够承受所出现的负载。

发明内容

由此出发，本发明基于提供用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法、电动旋转机器的转子、用于生产电动旋转机器的转子的方法以及电动旋转机器的目的，该目的以高效且节省空间的方式确保了转子端部板在转子的轴上的固定。

该目的通过根据权利要求1的用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法、通过根据权利要求4的电动旋转机器的转子、通过根据权利要求9的用于生产电动旋转机器的转子的方法以及通过根据权利要求10的电动旋转机器来实现。在从属权利要求2和3中详细说明了用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法的有利实施方式。在从属权利要求5至8中提供了电动旋转机器的转子的有利实施方式。

权利要求的特征可以以任何技术上有用的方式组合，其中，为此目的还可以查阅来自以下描述的说明以及来自附图的特征，这些说明和特征包括本发明的补充实施方式。

本发明涉及一种用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法，其中，提供了第一部件和第二部件，通过按压到第一部件的材料中来在第一部件中产生至少一个销，并且在第二部件中形成至少一个贯通孔，将第一部件的销引入到第二部件的贯通孔中，并且借助于按压元件在销的轴向方向上向销施加按压力和/或脉冲，并且在贯通孔中借助于反按压元件在与按压力的按压方向相反的轴向方向上向销施加反压力和/或反脉冲，使得位于按压元件之间的销材料径向移动并且与贯通孔的壁产生力配合连接。

这意味着，与常规铆接方法不同，没有使用反按压元件在第二部件的端面上产生闭合头部，因为反压力在贯通孔内产生。也不存在铆钉的铆钉头部。

特别地借助于作为按压元件的冲头按压到第一部件中。因此，来自第一部件的材料移位至冲头的相反侧，并在那里作为销或突出部出现，这类似于深冲工艺。根据第一部件的厚度，销可以可选地设计成在内部上是中空的。这样的销也可以被称为贯通通道。

与贯通孔的孔壁的力连接产生孔支承张力或孔支承压力，这确保了销与贯通孔之间以及因此两个部件之间在轴向方向上的永久机械连接。在径向方向上，两个部件以力配合和形状配合的方式连接至彼此。

此处的轴向方向是指形成销的方向，即销的纵向方向。因此，径向方向是指横向于轴向方向的方向，即横向于销的纵向方向并且横向于由按压元件和反按压元件施加的压力的有效方向的方向。

根据本发明的方法以与压铆类似的方式进行设计，但是在根据本发明的方法中，在压铆期间产生的底切部不一定必须在模具的材料中产生，该模具在此处对应于第二部件。根据本发明的方法也可以被称为铆焊。

在销的径向扩张之前，销的外径Da相对于贯通孔的内径Di可以具有以下比率：Da/Di＝0.85至1。

这意味着在销径向扩张之前，销可以相对于贯通孔形成间隙配合。这使得更容易将销插入贯通孔中。孔的嵌入仅通过销的径向扩张来实现。

在本发明的上下文中，术语“径向”、“轴向”和“周向方向”是指轴的旋转轴线或相应销的纵向轴线。

根据本发明的方法可以以这样的方式执行：销的形成与将销引入到第二部件的贯通孔中同时进行。

替代性过程将是在将销引入到贯通孔之前产生销，特别是在形成第一部件的外轮廓的冲压过程的同时产生销。

在该方法的有效实施方式中，所设置的是，销借助于压缩力由第一部件的材料制成。

因此，在该实施方式中，所设置的是，按压元件不仅用于实现销的径向扩张，而且首先用于产生销。因此，销的产生和销的径向扩张大致可以在一个工作过程中进行，其中，借助于按压元件在第二部件的贯通孔中产生销，并且同时或随后，通过反按压元件在贯通孔中施加反压力，以抵抗由按压元件实现的按压力，这导致销的径向扩张。

本发明的另一方面是一种电动旋转机器的转子，该转子包括轴和同轴地布置在轴上的用于接纳磁体或至少一个电导体的叠片式芯部，其中，叠片式芯部在至少一个轴向侧部上具有转子端部板，并且转子具有扭矩传递元件，该扭矩传递元件以不可旋转的方式连接至轴的柄部并且具有比转子端部板高的强度。转子端部板通过根据本发明的用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法连接至扭矩传递元件，其中，转子端部板为第一部件或第二部件，并且扭矩传递元件为另一部件。

叠片式芯部可以已经具有磁体或电导体，或者可以设置为接纳磁体或电导体。

在有利的实施方式中，所设置的是，转子端部板轴向地布置在叠片式芯部的两个侧部上。

扭矩传递元件的相关强度特别地是压缩强度和/或剪切强度。

在转子的一个实施方式中，所设置的是，扭矩传递元件是以不可旋转的方式连接至轴的环，或者扭矩传递元件是轴的一体部分。

扭矩传递元件与轴的不可旋转的连接可以特别地通过将扭矩传递元件收缩到轴的柄部上来实现。

在替代性实施方式中，扭矩传递元件可以是轴的一体部分，特别是由轴形成的肩部。

特别地，扭矩传递元件可以通过压配合来连接至轴。该实施方式涉及扭矩传递元件的变型，在该变型中，扭矩传递元件作为额外的元件以在旋转方面固定的方式连接至轴。

所设置的是，扭矩传递元件是第一部件，并且转子端部板是第二部件，或者转子端部板是第一部件，并且扭矩传递元件是第二部件。

在首先提到的实施方式中，所设置的是，销由扭矩传递元件的材料产生并且插入到转子端部板的贯通孔中。该实施方式特别地出现在其中扭矩传递元件作为额外的部件布置在轴上的实施方式中。

在第二提到的实施方式中，所设置的是，销由转子端部板的材料产生并且插入到扭矩传递元件的贯通孔中。

该实施方式特别地出现在其中扭矩传递元件是轴的一体部分的实施方式中。

无论扭矩传递元件是形成第一部件还是第二部件并且转子端部板形成另一部件，在有利的实施方式中，这两个部件都具有大致垂直于轴的旋转轴线延伸的接触表面，接触表面在这两个部件紧固至彼此时抵靠彼此搁置，必要时压靠彼此。

扭矩传递元件的材料可以是钢，并且转子端部板可以至少主要由铝合金构成，但是不应当排除转子端部板来自另一材料、比如钢的设计。

本发明的另一方面是一种用于生产电动旋转机器的转子的方法，其中，执行以下步骤：

提供轴、至少一个转子端部板和至少一个扭矩传递元件以及用于接纳磁体或至少一个电导体的叠片式芯部；通过根据本发明的用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法将转子端部板连接至扭矩传递元件，其中，转子端部板为第一部件或第二部件，并且扭矩传递元件为另一部件，并且在该步骤之后，将叠片式芯部同轴地布置在轴上，使得叠片式芯部的轴向末端由转子端部板形成。

该方法可以在不同的构型中执行。在其中扭矩传递元件设置为具有环形式的额外部件的实施方式中，所设置的是，首先根据依照本发明的用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法产生转子端部板和扭矩传递元件的子组件，并且然后特别地通过将环或扭矩传递元件热组装到轴上来将该子组件以刚性方式连接至轴的柄部。轴可以已经预先冷却。

这经由扭矩传递元件以刚性方式在轴与转子端部板之间形成了机械连接。

在其中扭矩传递元件设计为轴的一体部分、特别是肩部的替代性实施方式中，在转子端部板已经定位在轴上之后，在该扭矩传递元件与转子端部板之间以刚性方式发生了机械连接。

叠片式芯部可以在周向方向和/或轴向方向上以刚性方式机械连接至转子端部板。

转子端部板以及扭矩传递元件以及此外可能地相应的叠片式芯部由于其内径或径向边界而通过在轴上的布置相对于彼此自动居中。

另外，本发明提供了一种包括根据本发明的转子的电动旋转机器。

附图说明

基于相关的技术背景，在下面参照详细地示出了本发明的实施方式的相关联的附图对上述本发明进行详细地解释。本发明绝不受仅示意性附图的限制，其中，应当指出的是，附图中所示出的示例性实施方式不限于所示尺寸。在附图中：

图1：以截面图示出了根据本发明生产的转子。

具体实施方式

图1中示出的转子包括轴10，在该轴的柄部11上布置有多个叠片式芯部20。这些叠片式芯部20可以例如借助于诸如具有此处未示出的花键的适合的扭矩传递连接件来以不可旋转的方式连接至轴10。

在此处所示出的实施方式中，叠片式芯部20被磁体21穿透。

在叠片式芯部20的轴向上的两个侧部上，转子包括转子端部板30。

根据此处所示出的实施方式，两个转子端部板均设置有平衡孔43。

在图1中所示出的转子的实施方式中，转子端部板30以不同的变型附接至轴10。

首先，使用转子的左侧部来解释本实施方式。

此处，转子包括呈环的形式的扭矩传递元件40。该扭矩传递元件40是以不可旋转的方式连接至转子端部板30的第一部件50，该转子端部板在此处形成第二部件60。

不可旋转的连接通过下述方式来实现：借助于此处未示出的按压元件将按压力70引导到第一部件50或扭矩传递元件40上，使得在扭矩传递元件40的与按压力70的作用相反的侧部上形成销51。

第二部件60或转子端部板30具有贯通孔61，该贯通孔设计成在销51的横截面的形状和尺寸以及还有销51的位置方面互补。

这使得销51能够插入到贯通孔61中。销51可以在与扭矩传递元件40接触之前已经在转子端部板30的接触表面31上形成有接触表面41，并且可以在两个接触表面31、41接触彼此时仅穿透到贯通孔61中。扭矩传递元件40和转子端部板30通过轴10的柄部13在扭矩传递元件和转子端部板的内径或内部径向边界边缘上自动居中。

在替代性实施方式中，设置的是，两个接触表面31、41彼此接触，并且然后销51才形成在扭矩传递元件40中并且因此同时穿透贯通孔61。

根据本发明，根据用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法，在轴向方向上向销51施加与按压力70相反的反压力71，使得销51的材料经历径向移位72。这导致销51径向压靠贯通孔61的壁，并且以这种方式在第一部件50与第二部件之间或在扭矩传递元件40与转子端部板30之间实现了轴向方向上的非形状配合连接。

此处被设计为额外环的扭矩传递元件40通过压配合42紧固在轴的柄部11上。该压配合42可以特别地通过对扭矩传递元件40进行加热来实现。因此，转子端部板30也借助于该力配合连接而紧固在所示出的转子的左侧部上。

在所示出的转子的右侧部上示出另一实施方式。此处也设置有扭矩传递元件40，但是该扭矩传递元件设计为呈轴10的肩部12的形式。

与左侧上所示出的实施方式相反，扭矩传递元件40在此处是轴10的一体部分。

在右侧部上所示出的实施方式中，扭矩传递元件40还包括接触表面41，该接触表面轴向搁置在转子端部板30的接触表面31上。在该实施方式中，转子端部板30设计为第一部件50，并且被设计为肩部12的扭矩传递元件40设计为第二部件。

因此，此处设置的是，通过按压力70的作用在与按压力70的作用相反的一侧上于转子端部板30上形成销51。扭矩传递元件40或肩部12具有轴向延伸的贯通孔61，该贯通孔设计成在销51的横截面的形状和尺寸以及还有销51的位置方面互补。

同样在该实施方式中，通过向销51的轴向端面施加反压力71，销51的材料经历径向移位72，并且因此压靠贯通孔61的壁，从而实现了力配合连接。

除了将转子端部板30紧固之外，肩部12还用于借助于花键13来布置此处未示出的离合器板。另外，在此处所示出的实施方式中，肩部12具有多个径向孔14，以使流体能够流动，以用于使位于转子附近的单元冷却和/或润滑的目的。

所示出的转子可以组装成使得首先右侧上的转子端部板30以刚性方式连接至轴10的被设计为扭矩传递元件40的肩部12。然后叠片式芯部20可以定位在轴10上。与右侧上的转子端部板30轴向相反，下述子组件可以布置在轴10上：该子组件包括转子端部板以及作为额外部件存在的呈环的形式的扭矩传递元件40。该子组件可以在组装到轴10上之前通过将转子端部板30和扭矩传递元件40如所描述的那样固定至彼此来预制造。

由于相应的扭矩传递元件40可以特别地由钢制成并且因此可以具有比由铝合金制成的转子端部板30更高的强度的事实，并且由于可以在围绕轴10的周边上实现大量的销贯通孔连接件的事实，因此保证了转子端部板30与轴10之间的高机械强度连接。

上述用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法以及使用所述方法生产的转子确保了转子金属板端部与轴的耐用且刚性的连接。

附图标记列表

10 轴

11 柄部

12 肩部

13 花键

14 径向孔

20 叠片式芯部

21 磁体

30 转子端部板

31 转子端部板的接触表面

40 扭矩传递单元

41扭矩传递元件的接触表面

42 压配合

43 平衡孔

50 第一部件

51 销

60 第二部件

61 贯通孔

70 按压力

71 反压力

72 径向移位

Claims (10)

1.一种用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法，其中，

-提供第一部件(50)和第二部件(60)，

-通过按压到所述第一部件(50)的材料中而在所述第一部件(50)中产生至少一个销(51)，

-在所述第二部件(60)中产生至少一个贯通孔(61)，

-将所述第一部件(50)的销(51)引入到所述第二部件(60)的贯通孔(61)中，以及

-借助于按压元件在所述销的轴向方向上向所述销(51)施加按压力(70)和/或脉冲，并且在所述贯通孔(61)中借助于反按压元件在与所述按压力(70)的按压方向相反的轴向方向上向所述销施加反压力(71)和/或反脉冲，使得位于所述按压元件之间的销(51)的材料径向移动并且与所述贯通孔(61)的壁产生力配合连接。

2.根据权利要求1所述的用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法，其特征在于，所述销(51)的形成与将所述销(51)引入到所述第二部件(60)的所述贯通孔(61)中同时进行。

3.根据权利要求2所述的用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法，其特征在于，所述销(51)通过所述按压力(70)由所述第一部件(50)的材料产生。

4.一种电动旋转机器的转子，所述转子包括轴(10)以及同轴地布置在所述轴(10)上的用于接纳磁体(21)或至少一个电导体的叠片式芯部(20)，其中，所述叠片式芯部(20)在至少一个轴向侧部上具有转子端部板(30)，并且所述转子具有扭矩传递元件(40)，所述扭矩传递元件以不可旋转的方式连接至所述轴(10)的柄部(13)并且具有比所述转子端部板(30)高的强度，

其特征在于，

所述转子端部板(30)通过根据权利要求1至3中的任一项所述的用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法连接至所述扭矩传递元件(40)，其中，所述转子端部板(30)为所述第一部件(50)或所述第二部件(60)，并且所述扭矩传递元件(40)为另一部件(50、60)。

5.根据权利要求4所述的电动旋转机器的转子，其特征在于，所述扭矩传递元件(40)为以不可旋转的方式连接至所述轴(10)的环，或者所述扭矩传递元件(40)为所述轴(10)的一体部分。

6.根据权利要求5所述的电动旋转机器的转子，其特征在于，所述扭矩传递元件(40)通过压配合连接至所述轴(10)。

7.根据权利要求4至6中的任一项所述的电动旋转机器的转子，其特征在于，所述扭矩传递元件(40)为所述第一部件(50)并且所述转子端部板(30)为所述第二部件(60)。

8.根据权利要求4至6中的任一项所述的电动旋转机器的转子，其特征在于，所述转子端部板(30)为所述第一部件(50)并且所述扭矩传递元件(40)为所述第二部件(60)。

9.一种用于生产电动旋转机器的转子的方法，

在所述方法中，执行以下步骤：

-提供轴(10)、至少一个转子端部板(30)和至少一个扭矩传递元件(40)以及用于接纳磁体(21)或至少一个电导体的叠片式芯部(20)，

-通过根据权利要求1至3中的任一项所述的用于将两个部件以刚性方式机械连接的方法将所述转子端部板(30)连接至所述扭矩传递元件(40)，其中，所述转子端部板(30)为所述第一部件(50)或所述第二部件(60)，并且所述扭矩传递元件(40)为另一部件(50、60)，并且在所述步骤之后，

-将所述叠片式芯部(20)同轴地布置在所述轴(10)上，使得所述叠片式芯部(20)的轴向末端由所述转子端部板(30)形成。

10.一种电动旋转机器，所述电动旋转机器包括根据权利要求1至8中的任一项所述的转子。