JP4751330B2 - 電気機械のための磁極ハウジングならびに該磁極ハウジングを製作する方法 - Google Patents

Description

背景技術
電気機械のための磁極ハウジング（Ｐｏｌｇｅｈａｅｕｓｅ）は背景技術から種々異なる構成で公知である。この種の磁極ハウジングは例えば、車両内に設けられ電気的に運転される種々異なる装置を駆動するために、車両のための電動モータで使用される。一般には磁極ハウジング内に永久磁石が固定されている。磁束線を案内するために、磁極ハウジングは一般に磁気的に伝導性の材料から製作されている。磁極ハウジングの肉厚は加えて、飽和効果（Ｓａｅｔｔｉｇｕｎｇｓｅｆｆｅｋｔ）、ひいては磁気的な損失を回避するために、予め決められた最小厚さを有していなければならない。この種の磁極ハウジングは例えば、予め決められた厚さを有する金属薄板ストリップから、実質的に管形の磁極ハウジングを製作するためにローラがけされることができる。その後、アーマチュアの位置固定のために、管形の磁極ハウジングに一般に軸受枠（Ｌａｇｅｒｂｕｅｇｅｌ）が固定される。

さらに、磁極ハウジングを深絞り加工により製作することも、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１１５４４５号明細書に開示されているように公知である。この場合、磁極ハウジングは金属プレートから、磁極ハウジングが種々異なる厚さを備えた領域を有しているように深絞り加工される。この方法はただし極めて手間がかかり、かつ高価である。

発明の利点
特許請求項１の特徴部に記載した特徴を備えた、電気機械のための本発明による磁極ハウジングはそれに対して、個別の部分として１回の製作ステップで製作可能であるという利点を有している。この場合、磁気的な接続（ｍａｇｎｅｔｉｓｃｈｅｒ Ｒｕｅｃｋｓｃｈｌｕｓｓ）のための領域、すなわち帰磁路（ヨーク）は、磁極ハウジングに、磁極ハウジングのハウジングベースボディの区分の変形加工（Ｕｍｆｏｒｍｅｎ）、特に折り曲げにより製作される。それにより、従来の製作方法、特にロールがけされたバリエーションに比べて、磁極ハウジングのはめあいおよび同心度に関して特に狭い公差が達成されることができる。さらに、本発明による磁極ハウジングにより、材料節減および重量軽減が達成されることができる。それというのも、総じて出発材料として、より薄い肉厚を有する金属薄板が使用されることができるからである。それにより、磁極ハウジングは簡単かつ極めて安価に製作されることができる。

従属請求項は本発明の有利な構成を対象としている。

できるだけ僅かな磁気的な損失を示すよう、磁気的な接続のための領域は有利にはギャップなしにハウジングベースボディに当て付けられている。

特に有利には、磁気的な接続のための領域がハウジングベースボディの外側に配置されている。すなわち、磁気的な接続のための領域が外側への折り曲げにより製作される。このことは比較的簡単かつ安価に実施可能である。本発明の別の有利な構成では、磁気的な接続のための領域がハウジングベースボディの内周面に形成されている。すなわち、磁気的な接続のための領域が内側への折り曲げにより製作される。

さらに有利には、磁気的な接続のための領域が、ハウジングベースボディの、複数回折り曲げられた区分により形成されている。この場合、磁気的な接続のための領域はハウジングベースボディの複数回の折り曲げにより製作される。それにより、磁極ハウジングのための出発材料はさらに薄く選択されることができ、それによりさらなる材料節減および重量節減が達成されることができる。磁気的な接続のための領域はその際ハウジングベースボディの複数の層により形成されている。

部品点数をさらに減じるために、磁極ハウジングに有利には、電気機械のロータを支承するための軸受領域がインテグラルに形成されている。それにより、電気機械のための製作コストおよび組立コストはさらに減じられることができる。

さらなる重量軽減を達成するために、有利には磁気的な接続のための領域が軸方向で、ハウジングベースボディよりも短く形成されている。特に有利には、磁気的な接続のための領域がその際、磁極ハウジングに配置された磁石エレメントの幅に適合された、すなわち磁気的な接続を最適化するために僅かかばかり長い軸方向の長さを有している。それにより、十分な磁気的な接続が磁極ハウジングの重量の軽減時に保証されることができる。

磁極ハウジングのさらなる重量軽減を達成するために、磁気的な接続のための領域は、磁極ハウジングに配置された磁石エレメントの中央の領域の位置に、有利には切欠きを有している。切欠きがそれにより磁石エレメントの中立的な領域に配置されているために、それにより磁気的な接続に影響が及ぼされることはなく、しかも重量および材料使用はさらに減じられることができる。

特に有利には、磁気的な接続のための領域が、ハウジングベースボディの、折り曲げられた軸方向の端部区分により形成されている。

本発明の別の有利な構成では、磁気的な接続のための領域が、ハウジングベースボディの中央の区分の折り曲げにより形成されている。

個別部分のさらなる減少は、ハウジングベースボディに、有利にはさらに固定エレメントがインテグラルに形成されていることにより達成されることができる。その際、電気機械は固定エレメントを介して例えば車両に固定されることができるか、またはその他の部分が電気機械に固定されることができる。有利にはその際、固定エレメントが、ハウジングベースボディの、付加的な折り曲げられた区分により形成されている。固定エレメントはその際有利には約９０°の分だけハウジングベースボディに対して相対的に折り曲げられており、固定手段を受容するための開口もしくは切欠きを有している。磁気的な接続のための領域が、前述のような切欠きを磁石エレメントの中央の領域に有している場合、固定エレメントは有利にはこの切欠きに配置されている。さらに有利には２つまたは３つの固定エレメントが設けられる。

磁極ハウジングの構成スペースおよび材料使用のさらなる減少を図るために、磁極ハウジングは有利には扁平化された領域をその外周面に有している。特に有利にはその際２つの扁平化された領域が設けられ、両者は互いに対向して磁極ハウジングに配置されている。

本発明の別の有利な構成では、貫通開口がハウジングベースボディに形成されている。それにより、冷却空気による電気機械の通流の改善が達成されることができる。これらの開口はもちろん、媒体、例えば水、オイル、ガソリン、冷媒等に対するシール性が電気機械のために不要である場合にのみ設けられることができる。

さらに本発明は前述のような磁極ハウジングを備えた電気機械に関する。電気機械は有利には電動モータとして形成されており、特に有利には車両内で、車両の補助装置、例えばウインドウワイパ、電気的なウインドウレギュレータ、電気的なスライドルーフ、空調装置のベンチレータ、電気的な作動装置等のための駆動装置として使用される。

さらに本発明は電気機械のための磁極ハウジングを製作する方法に関する。その際、磁極ハウジングはハウジングベースボディと、磁気的な接続のための領域とを有しており、磁気的な接続のための領域はインテグラルにハウジングベースボディに、ハウジングベースボディの区分の少なくとも１回の変形加工ステップ、特に折り曲げにより製作されている。

図面
以下に本発明について有利な実施例を参照しながら図面との関連で説明する。
図１：本発明の第１の実施例による磁極ハウジングの概略的な斜視断面図である。
図２：図１に示した磁極ハウジングの斜視図である。
図３：図１および図２に示した磁極ハウジングの断面図である。
図４：本発明の第２の実施例による磁極ハウジングの斜視図である。
図５：本発明の第３の実施例による磁極ハウジングの斜視図である。
図６：本発明の第４の実施例による磁極ハウジングの斜視図である。
図７：本発明の第５の実施例による磁極ハウジングの斜視図である。
図８：本発明の第６の実施例による磁極ハウジングの斜視断面図である。
図９：本発明の第７の実施例による磁極ハウジングの斜視断面図である。
図１０：本発明の第８の実施例による磁極ハウジングの斜視断面図である。
図１１：本発明の第９の実施例による磁極ハウジングの概略的な断面図である。

実施例の説明
以下に図１〜図３を参照しながら本発明の第１の実施例による磁極ハウジング１について説明する。

図１〜図３に示されているように、ハウジングは、実質的に円筒形のハウジングベースボディ２から成っている。ハウジングベースボディ２にはインテグラルに、電気機械の、図示されていないロータ軸を支承するための軸受領域４が形成されている。その際、軸受領域４とハウジングベースボディ２との間には複数の段付け部が形成されている。段付け部は電気機械の内外の状況に応じて形成される。さらにハウジングベースボディには、磁気的な接続のための領域３が形成されている。十分な磁気的な接続を保証すると共に、その際の磁気的な損失を最小化するもしくは発生しないようにするために、磁気的な接続のための領域３は所定の厚さを有していなければならない。特に図３から見て取れるように、磁気的な接続のための領域は、ハウジングベースボディ３の一方の端部区分を１８０°折り曲げることにより形成されている。領域３はその際外側に折り曲げられているもしくは折り返されている。その際、磁気的な接続のための領域３とハウジングベースボディ２との間にギャップは存在しない。その結果、領域３は密接にハウジングベースボディ２に当て付けられている。さらに図３から見て取れるように、少なくとも１つの磁石エレメント５がハウジングベースボディ２の内周面に、磁気的な接続のための領域３が形成されている位置で配置されている。その際、磁極ハウジング１は磁石エレメントの領域で、ハウジングベースボディのその他の領域よりも大きな厚さを提供する。その結果、磁気的な接続は損失なしに保証されることができる。

図３から明らかであるように、その際磁極ハウジング１のために、僅かな肉厚を有する出発材料が使用されることができる。それというのも磁気的な接続のための領域３が折り曲げにより製作され、それによりこの領域に出発材料の２倍の肉厚が存在するからである。背景技術に比して、それにより材料も構成スペースも節減されることができる。磁極ハウジング１はその際平らな金属薄板片から、絞り加工と、引き続いてのまたは同時の折り曲げもしくは折り返しとにより製作されることができる。磁極ハウジング１の最終状態で、その際肉厚は１．８ｍｍ〜２ｍｍである。その結果、接続領域３には３．６ｍｍ〜４ｍｍの肉厚が存在する。それにより、磁石のための接続領域は磁極ハウジングの２層の区分により提供され、特に簡単かつ安価に絞り加工および変形加工、特に折り曲げにより製作されることができる。軸受座４の領域およびその他のハウジングベースボディ領域はその際、必要な強度要件を満たし、それにもかかわらずかなりの重量節減および材料節減を可能にする出発金属薄板厚さで製作されている。

以下に図４を参照しながら第２の実施例による磁極ハウジング１について説明する。第２の実施例はその際実質的に第１の実施例に相当する。ただし、構成スペースを減じるために磁極ハウジング１に２つの扁平化された領域６が形成されている。扁平化された領域６は磁極ハウジングに、互いに対向して配置されている。磁石エレメント５はその際磁極ハウジングの内部に、互いに対向する位置で配置されている。その際、扁平化された領域６は磁石エレメント５の位置の間に配置されている。その他の点ではこの実施例は第１の実施例に相当する。そのため第１の実施例で述べた説明を参照されたい。

以下に図５を参照しながら本発明の第３の実施例による磁極ハウジング１について説明する。その際、先行の実施例と同じもしくは機能的に同じ部分にはやはり同じ符号を付した。

第３の実施例は実質的に第２の実施例に相当し、やはり扁平化された領域６を有している。第２の実施例とは異なり、第３の実施例ではただし付加的な切欠き７が、磁気的な接続のための領域３に形成されている。切欠き７はその際磁石エレメント５の中央の区分に、すなわち磁石エレメント５の中立的な領域を取り巻くように形成されている。それにより、磁石エレメント５毎に、磁石エレメント５の一方の端部に磁気的な接続のための第１の領域３ａが、磁石エレメント５の周方向で見て他方の端部に磁気的な接続のための第２の領域３ｂが得られる。切欠き７を設けたことにより、それにより磁気的な接続の悪化なしに、さらなる重量軽減および材料節減が得られる。

図６には、本発明の第４の実施例による磁極ハウジング１が示されている。第４の実施例は実質的に、図５に示した実施例に相当する。第３の実施例とは異なり、第４の実施例では付加的にさらに少なくとも１つの固定エレメント８が設けられている。より正確に言えば、その都度１８０°の分だけ互いに対向して配置されている２つの固定エレメント８が設けられている。固定エレメント８はその際、貫通開口を備えた張り出した領域として形成されており、実質的に磁極ハウジングのハウジングベースボディ２に対して垂直に外側に張り出している。その際、固定エレメント８は、切欠きが磁気的な接続のための第１の領域３ａと第２の領域３ｂとの間に配置されている領域に形成されている。それにより、この実施形態は付加的にさらに、電気機械の簡単な固定のための組み込まれた固定エレメントを有している。

図７には、本発明の第５の実施例による磁極ハウジング１が示されている。この実施例では、磁極ハウジング１のポット状の端部領域に、軸受領域４に隣接して、複数の貫通開口９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが形成されている。この貫通開口により、電気機械の冷却の改善が可能である。電気機械が例えば車両の空調装置に設けられたブロワのための電気的な駆動装置として使用される場合、冷却の改善は貫通開口９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを通した通流に基づいて得られる。さらに貫通開口により、電気的な駆動装置の連続運転に関する利点が得られる。

図８には、本発明の第６の実施例による磁極ハウジング１が示されている。先行の実施例とは異なり、図８に示した磁極ハウジング１はもはや実質的にポット状ではなく、実質的に円筒形／管形に形成されている。磁気的な接続のための領域３はその際、２つの折り曲げられた領域１０，１１により形成されている。両折り曲げられた領域１０，１１はその際、それぞれハウジングベースボディ２の、軸方向で位置する端部を外側に折り曲げることにより形成されている（図８参照）。それにより磁気的な接続領域３が提供される。図８から見て取れるように、ここでは折り曲げられた領域１０が軸方向で、折り曲げられた領域１１よりも若干長い。それにより、折り曲げられた領域１０にはなお問題なく固定エレメント８が配置されることができる。固定エレメント８は領域１０の小さな区分の折り曲げにより製作される。固定エレメント８にはその際、固定手段、例えばねじを受容するためのＵ字形の切欠きが形成されている。先行の実施例と同様に、折り曲げられた領域１０，１１はやはりギャップなしにハウジングベースボディ２に対して１８０゜折り曲げられている。その結果、磁気的な接続のための損失は発生しない。電気機械のロータ軸は例えば、磁極ハウジングに固定された１つまたは２つの軸受枠により支承されることができる。

両領域１０，１１はその際、互いに向き合って方向付けられた端面にできるだけ小さなギャップ１２が形成されるにすぎないように折り曲げられる。ギャップ１２を最小化するもしくは完全に除去するために、磁極ハウジング１は軸方向で圧縮されることもできる。もちろん、磁極ハウジングの一方の端部だけが折り返されることもできる。その際、そうすると折り返し長さは完成した磁極ハウジングのハウジング長さに相当する。

図９および図１０には、本発明の２つの別の有利な実施例が示されている。先行の実施例とは異なり、これらの両実施例ではただし磁気的な接続のための領域３がもはやハウジングベースボディの端部区分の折り曲げにより製作されておらず、ハウジングベースボディ２の中央の区分の折り曲げにより製作されている。図９に見て取れるように、この実施例ではハウジングベースボディの中央の区分がまず１８０゜外側に曲げられ、引き続いて再度１８０゜逆方向に曲げられている。その結果、磁気的な接続のための３層の領域３が生じる。３層の領域３はその際個々の層３ａ，３ｂ，３ｃを有している。折り曲げはその際それぞれ実質的に領域３の軸方向の全長にわたって実施される（図９参照）。図１０に示した実施例ではやはり磁気的な接続のための３層の領域３が形成されている。この領域はただしハウジングベースボディの中央の区分の２回の折り曲げにより得られ、その際、領域３は個々の層３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅから成る。ここでは層３ａ，３ｂおよび層３ｄ，３ｅは、磁気的な接続のための領域３の軸方向長さの半分にほぼ相当する軸方向の長さを有している（図１０参照）。図９および図１０に示した実施例では、ハウジングベースボディの厚さは１．２ｍｍ〜１．３５ｍｍである。その結果、領域３における厚さはその出発厚さの約３倍である。

図１１には、本発明による磁極ハウジング１の別の実施例が示されている。図１１に示した実施例はその際実質的に第１の実施例に相当する。その際、第１の実施例とは異なり、磁気的な接続のための領域３は内側に折り曲げられている。それにより、磁気的な接続のための領域はハウジングベースボディ２の内周面にギャップなしに当て付けられている（図１１参照）。さらに、領域３の、軸方向Ｘ−Ｘでの長さは、磁石長さに合わせて最適化されているように選択されている。その結果、磁束の最適な接続が提供されている（図１１参照）。それにより、特に磁石エレメントの中立的な領域に設けられた、領域３の切欠きとの関連で、最適化された材料使用が保証されることができる。

磁気的な接続のための、実施例に示した領域３が、説明したように、切欠き７の有無、固定エレメント８の有無もしくは貫通開口９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの有無に関して任意に組み合わされることができることを指摘しておく。さらに、ハウジングベースボディ２の複数回の折り曲げと、領域３の複数の層からの製作とにより、その都度ハウジングベースボディ２の肉厚が減じられることができる。それというのも、複数回の折り曲げにより、磁気的な接続のために必要な厚さが達成されるからである。ハウジングベースボディの肉厚の下限はその際磁極ハウジングの強度要件にある。

本発明による磁極ハウジングは特に有利には、車両内で電気的な補助装置および／または快適装置を駆動するために使用される電気的な駆動装置で使用される。

磁極ハウジングを製作する本発明による方法は一般に、円筒形のハウジングベースボディ２の製作のステップと、磁気的な接続のための２層または多層の領域３を提供するための、ハウジングベースボディ２の区分の変形加工のステップとを有している。磁極ハウジングが、インテグラルに形成された軸受領域４も有しているべきならば、その際折り曲げのステップは、軸受領域を製作する絞り加工ステップと同時にまたは絞り加工ステップの後に実施されることができる。ハウジングベースボディはその際、例えばハウジングベースボディの端部区分が完全に内側にまたは外側に折り返されるか、または磁気的な接続領域３を、磁気的な接続領域３の間に位置する切欠き７を備えて形成するために、ハウジングベースボディに切欠きが例えば打抜きにより提供され、引き続いてハウジングベースボディの相応の区分が折り曲げられるようにして加工されることができる。

本発明の第１の実施例による磁極ハウジングの概略的な斜視断面図である。 図１に示した磁極ハウジングの斜視図である。 図１および図２に示した磁極ハウジングの断面図である。 本発明の第２の実施例による磁極ハウジングの斜視図である。 本発明の第３の実施例による磁極ハウジングの斜視図である。 本発明の第４の実施例による磁極ハウジングの斜視図である。 本発明の第５の実施例による磁極ハウジングの斜視図である。 本発明の第６の実施例による磁極ハウジングの斜視断面図である。 本発明の第７の実施例による磁極ハウジングの斜視断面図である。 本発明の第８の実施例による磁極ハウジングの斜視断面図である。 本発明の第９の実施例による磁極ハウジングの概略的な断面図である。

Claims (10)

1. 電気機械のための磁極ハウジングにおいて、磁石エレメント（５）と、該磁石エレメント（５）を内部に収容するハウジングベースボディ（２）と、該ハウジングベースボディ（２）の材料の折り曲げにより該ハウジングベースボディ（２）と一体的に形成された、前記磁石エレメント（５）の磁気的な接続のための領域（３）とを備え、該磁気的な接続のための領域（３）は、前記ハウジングベースボディ（２）の、外側に折り曲げられた軸方向の端部区分により形成されており、前記磁石エレメント（５）の中央の領域に、該磁石エレメント（５）の中立的な領域を取り巻くように形成された切欠き（７）を備え、該切欠き（７）によって第１および第２の領域（３ａ，３ｂ）に分割されており、該第１の領域（３ａ）は、前記磁石エレメント（５）の、隣り合う一方の端部を互いに磁気的に接続するように配置され、該第２の領域（３ｂ）は、前記磁石エレメント（５）の周方向で見て他方の、隣り合う端部を互いに磁気的に接続するように配置され、かつ該第１の領域（３ａ）と該第２の領域（３ｂ）との間の前記切欠き（７）の領域に、前記電気機械を固定するための固定エレメント（８）が、前記ハウジングベースボディ（２）の、折り曲げられた別の領域により、前記ハウジングベースボディ（２）と一体的に形成されていることを特徴とする、電気機械のための磁極ハウジング。
2. 磁気的な接続のための領域（３）がハウジングベースボディ（２）に当て付けられている、請求項１記載の磁極ハウジング。
3. 磁気的な接続のための領域（３）が、複数の折り曲げられた領域（３ａ，３ｂ；３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ；１０，１１）から形成されている、請求項１または２記載の磁極ハウジング。
4. ハウジングベースボディ（２）に、電気機械のロータを支承するための軸受領域（４）が一体的に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の磁極ハウジング。
5. 磁気的な接続のための領域（３）が軸方向で、ハウジングベースボディ（２）の軸方向の長さよりも短く形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の磁極ハウジング。
6. 磁気的な接続のための領域（３）が軸方向で、磁極ハウジングに配置された磁石エレメント（５）の幅よりも大きな長さを有している、請求項５記載の磁極ハウジング。
7. 扁平化された領域（６）が磁極ハウジングの外周面に設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の磁極ハウジング。
8. ハウジングベースボディが円筒形に形成されており、磁気的な接続のための領域（３）が、ハウジングベースボディ（２）の、軸方向で位置する片側または両側の端部領域の折り曲げにより形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の磁極ハウジング。
9. ハウジングベースボディ（２）に貫通開口（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）が形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の磁極ハウジング。
10. 電気機械において、請求項１から９までのいずれか１項記載の磁極ハウジングが設けられていることを特徴とする、電気機械。

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