用于制造電機(jī)的定子的方法、定子以及電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造電機(jī)（10）的、特別是電動(dòng)機(jī)的定子的方法，其中所述方法包括下述步驟：將至少一個(gè)磁性元件（1、1a）注塑在所述定子（8）的至少一個(gè)部件上，用于將所述磁性元件（1、1a）固定在所述定子（8）的至少一個(gè)部件上。
【專利說(shuō)明】用于制造電機(jī)的定子的方法、定子以及電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造電機(jī)并且特別是電動(dòng)機(jī)的定子的方法、一種定子以及一種電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于電機(jī)的定子一般包括多個(gè)單個(gè)構(gòu)件，即一極靴、一磁體固定環(huán)和多個(gè)燒結(jié)磁體。此前通過(guò)下述方式制造這種定子:在第一工序中通過(guò)從由磁性材料構(gòu)成的塊料中切出這些元件來(lái)制造多個(gè)燒結(jié)磁體，在第二工序中將燒結(jié)磁體固定、也就是預(yù)裝配在磁體固定環(huán)上，并且而后在第三工序中將如此形成的由磁體和磁體固定環(huán)構(gòu)成的磁體結(jié)構(gòu)單元裝入到極靴中。這種方法由于單獨(dú)的下述步驟而十分煩復(fù):制造燒結(jié)磁體；在使用固定元件或者粘結(jié)材料的情況下將燒結(jié)磁體預(yù)裝配在磁體固定環(huán)中；并且隨后將磁體固定環(huán)固定在極靴中，并且要求較高的物流的、成本技術(shù)的以及工具技術(shù)的花費(fèi)，因?yàn)楸仨毦_地彼此裝入所述構(gòu)件，用于保證定子的持久的穩(wěn)定性。此外，通過(guò)從塊料中切出燒結(jié)磁體來(lái)制造燒結(jié)磁體引起了較多的邊腳料并且由此引起了較高的材料成本。此外，將單獨(dú)制造的磁體固定在同樣預(yù)制的磁體固定環(huán)中并且將磁體固定環(huán)推入并且固定在極靴中由于許多單個(gè)構(gòu)件以及固定元件的尺寸精度的缺乏而比較復(fù)雜和困難，從而工作伴隨著較高的廢品率。此外，由于在設(shè)計(jì)上煩復(fù)的結(jié)構(gòu)在磁體與定子的那些部件——在其上固定所述磁體——之間形成氣隙，所述氣隙降低了如此形成的電機(jī)的功率強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]相對(duì)于此，按本發(fā)明的具有權(quán)利要求1所述特征的用于制造定子的方法的特征在于簡(jiǎn)化的并且也成本經(jīng)濟(jì)的方法實(shí)施。在一個(gè)步驟中通過(guò)將磁性元件注塑成型并且由此在定子的至少一個(gè)部件上直接制造并且固定磁性元件，不僅取消了磁性元件的單獨(dú)制造而且也取消了磁性元件的預(yù)裝配。在制造磁性元件時(shí)，沒(méi)有產(chǎn)生磁性材料的邊腳料。此外，可以放棄用于磁性元件的固定器件，因?yàn)橥ㄟ^(guò)注塑在定子的部件——在其上固定了磁性元件——和磁性元件之間形成了持久穩(wěn)定的材料配合連接，這提高了定子的質(zhì)量，并且同時(shí)在制造定子時(shí)不僅使材料成本而且使花費(fèi)和工具技術(shù)的成本最小化。通過(guò)下述步驟:將磁性元件直接注塑到定子的部件上，以極其尺寸精確和位置精確的方式來(lái)構(gòu)成磁性元件，由此一方面改進(jìn)了定子的內(nèi)直徑在其整個(gè)內(nèi)表面上的同心度，并且另一方面防止了在定子的相應(yīng)的部件與磁性元件之間形成氣隙，這引起了電機(jī)效率的明顯的效率提升，按本發(fā)明形成的定子被裝入到所述電機(jī)中。
[0004]從屬權(quán)利要求給出了本發(fā)明的優(yōu)選的改進(jìn)方案。
[0005]按照按本發(fā)明的方法的一種有利的改進(jìn)方案，所述定子包括極靴，其中所述磁性元件借助于注塑而固定在所述極靴上，并且其中所述極靴任意地構(gòu)成，例如構(gòu)造為滾軋的鋼制件并且優(yōu)選是鋼制拉伸構(gòu)件。通過(guò)將磁性元件直接注塑到所述極靴中，所述方法可以進(jìn)一步得到簡(jiǎn)化，因?yàn)橛纱丝梢苑艞壥褂么朋w固定環(huán)，這降低了用于制造定子的成本，并且使在制造定子時(shí)物流的、如工具技術(shù)的花費(fèi)最小化。通過(guò)下述步驟:將一個(gè)或多個(gè)磁性元件直接注塑到極靴中，不僅可以防止在磁性元件與極靴之間形成氣隙，而且也改進(jìn)了極靴以及定子的內(nèi)直徑在其整個(gè)內(nèi)表面上的同心度，這引起了，在待裝入到定子中的轉(zhuǎn)子與磁性元件之間形成的氣隙小而均勻，這提高了如此形成的電機(jī)的功率密度。所述極靴優(yōu)選構(gòu)造為鋼制拉伸構(gòu)件的理由在于，鋼制拉伸構(gòu)件可以很好地通過(guò)注塑來(lái)繼續(xù)加工，因?yàn)槠湎鄬?duì)于在注塑期間存在的反應(yīng)條件、例如大約100°c到200°C的溫度不敏感，并且相對(duì)于注塑材料中的傳統(tǒng)的添加物是惰性的。此外，所述鋼制拉伸構(gòu)件由于其材料特性而構(gòu)成了在磁性元件與極靴之間很好地傳導(dǎo)的連接。鋼制拉伸構(gòu)件的加工能以傳統(tǒng)的方式通過(guò)將預(yù)成形的構(gòu)件放入到規(guī)定的注塑模具中并且隨后進(jìn)行注塑并且必要時(shí)使所述注塑構(gòu)件硬化而實(shí)現(xiàn)。因此，所述方法實(shí)施特別簡(jiǎn)單并且在此構(gòu)成具有較高的尺寸精度和穩(wěn)定性的注塑件。
[0006]按照按本發(fā)明的方法的一種有利的改進(jìn)方案，所述定子包括磁體-結(jié)構(gòu)單元，其中所述磁體-結(jié)構(gòu)單元包括至少一個(gè)磁性元件和至少一個(gè)磁體固定環(huán)，其中借助于注塑而將所述磁性元件固定在所述磁體固定環(huán)上。優(yōu)選地，所述磁體-結(jié)構(gòu)單元通過(guò)雙組件-注塑(Zwei — Komponenten 一 Spritzgiefien)來(lái)形成。通過(guò)注塑了包括至少一個(gè)磁性元件和至少一個(gè)磁體固定環(huán)的磁體-結(jié)構(gòu)單元，同樣取消了下述單獨(dú)的步驟:制造磁性元件并且在獨(dú)立的工作步驟中預(yù)裝配這些構(gòu)件。直接借助于注塑而將一個(gè)或多個(gè)磁性元件固定在磁體固定環(huán)的所規(guī)定的位置上，由此產(chǎn)生了持久的材料配合連接，這使得成本經(jīng)濟(jì)地、有效地并且在工具技術(shù)方面以較小的花費(fèi)來(lái)制造定子。也防止了在磁性元件與磁體固定環(huán)之間形成氣隙。同樣可以放棄用于磁性元件的額外的固定元件，這不僅使物流花費(fèi)而且使成本技術(shù)花費(fèi)最小化。通過(guò)優(yōu)選雙組件-噴塑所述磁體-結(jié)構(gòu)單元，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了這種方法，因?yàn)楝F(xiàn)在可以在一個(gè)工作步驟中并且在一個(gè)模具中尺寸精確地制造整個(gè)磁體-結(jié)構(gòu)單元。磁體固定環(huán)以及磁性元件的材料在制造之前就已經(jīng)可以彼此協(xié)調(diào)，這提高了磁性元件與磁體固定環(huán)之間的材料配合連接的穩(wěn)定性。
[0007]按照按本發(fā)明的方法的一種有利的改進(jìn)方案，所述方法的特征在于下述步驟:在所述定子的至少一個(gè)部件與磁性元件之間形成了形狀配合連接，其中形狀配合連接優(yōu)選通過(guò)下述方式形成:沉割部和/或至少部分地注塑包覆定子的一個(gè)部件和/或構(gòu)成燕尾形連接結(jié)構(gòu)。通過(guò)構(gòu)成形狀配合連接，特別是提高了在定子的相應(yīng)的部件與磁性元件之間的機(jī)械穩(wěn)定性。原則上，每種形狀配合連接都是合適的。例如，定子的相應(yīng)的部件——在其上固定磁性元件——例如可以包括極靴或磁體固定環(huán)、沖壓結(jié)構(gòu)，在它們的凹部中沉入并且在那里固定所注入的磁性元件材料。也可以在定子中并且特別是在極靴和/或磁體固定環(huán)中預(yù)形成凹口，磁性元件材料在注塑期間流經(jīng)所述凹口。有利地，磁性元件材料在穿過(guò)所述凹口之后在所述凹口的背面上又沿著寬度流動(dòng)并且在那里硬化，從而防止了磁性元件松開(kāi)并且防止其從所述凹口中掉落出來(lái)。但是，本發(fā)明不局限于這里示例性地提到的形狀配合連接。更確切地說(shuō)，通過(guò)適合地選擇及組合形狀配合連接，使形狀配合連接有針對(duì)性地、特別是在定子的幾何形狀和機(jī)械的承載能力方面與按照本發(fā)明制造的定子的使用相協(xié)調(diào)。優(yōu)選地，構(gòu)造沉割部和/或注塑包覆所述定子的部件和/或構(gòu)造燕尾形連接結(jié)構(gòu)，都應(yīng)該歸因于借助注塑實(shí)現(xiàn)的形狀配合連接的特別高的機(jī)械穩(wěn)定性和容易的可提供性。
[0008]本發(fā)明的另一種有利的改進(jìn)方案提出，所述磁性元件包含至少一種磁性材料、優(yōu)選稀土材料以及特別是Nd2Fe14B。對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)適合的磁性材料包括含鐵的、鐵素體的成本較低的合金。優(yōu)選使用稀土材料的理由在于，稀土材料的特征在于較高的能量乘積(Energieprodukt )和很好的各向異性，由此其功率密度超出了傳統(tǒng)的由鐵制成的磁體的功率密度許多倍，從而可以在較高的功率密度時(shí)將磁性元件設(shè)計(jì)得較小，這剛好對(duì)于降低結(jié)構(gòu)空間的應(yīng)用情況來(lái)說(shuō)是有利的。鈧、乾和鑭這些元素以及鑭系元素、例如鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、欽、鉺、銩、鐿和镥屬于稀土的金屬。按照本發(fā)明，稀土材料具有稀土的至少一種金屬。由于其突出的功率密度，特別優(yōu)選使用由釹、鐵和硼構(gòu)成的合金例如Nd2Fe14B。通過(guò)磁性元件的注塑成形，相對(duì)于傳統(tǒng)的燒結(jié)磁體中的磁性材料份額明顯降低了磁性元件中的磁性材料的份額，盡管如此也獲得很高的功率密度，這一點(diǎn)有利于在按照本發(fā)明制造的定子中使用稀土金屬材料。
[0009]進(jìn)一步有利的是，按本發(fā)明的方法的特征在于，所述磁性元件在背向所述定子的上側(cè)面上凹形地構(gòu)成，其中所述磁性元件的凹形的上側(cè)面優(yōu)選以下述方式構(gòu)成:所述磁性元件的凹形地構(gòu)成的上側(cè)面的彎曲度相應(yīng)于待裝入到所述定子中的轉(zhuǎn)子的外圓周的彎曲度。通過(guò)下述步驟:將至少一個(gè)磁性元件注塑到所述定子的至少一個(gè)部件上，能以較高的精確度以特別簡(jiǎn)單的方式和方法形成一具有凹形的上側(cè)面的磁性元件，而沒(méi)有損失作為邊腳料的多余的材料，如在使用已成形的燒結(jié)磁體時(shí)的情況那樣。通過(guò)構(gòu)造了磁性元件，其在背向定子并且特別是背向定子的部件一一在其上借助于注塑來(lái)固定所述磁性元件——的側(cè)面上具有凹形的上側(cè)面，此外可以使得在磁性元件與待裝入到定子中的轉(zhuǎn)子之間的氣隙構(gòu)造得更為相同并且也構(gòu)造得更小，這使得磁通量均質(zhì)化并且引起明顯的效率提升。如此構(gòu)成的定子由此能夠高效地并且在此簡(jiǎn)單地并且成本經(jīng)濟(jì)地制造。為了進(jìn)一步提高功率密度，優(yōu)選的是，如此構(gòu)造磁性元件的凹形的上側(cè)面的彎曲度，使得其基本上-也就是說(shuō)只要在技術(shù)上能夠?qū)崿F(xiàn)-相應(yīng)于待裝入到定子中的轉(zhuǎn)子的外圓周的彎曲度。在最佳的情況下，磁性元件的凹形地構(gòu)成的上側(cè)面的彎曲度相應(yīng)于待裝入到定子中的轉(zhuǎn)子的外圓周的彎曲度。由此在按本發(fā)明的定子的一個(gè)或多個(gè)磁性元件與待裝入到定子中的轉(zhuǎn)子之間構(gòu)成特別相同并且在此很小的氣隙。
[0010]按照本發(fā)明的另一種有利的改進(jìn)方案，磁性元件的朝向定子部件的下側(cè)面較為平坦構(gòu)成，其中在所述定子部件上噴注了磁性元件。這簡(jiǎn)化了磁性元件在定子上的固定。這一點(diǎn)尤其適用于下述情況:借助注塑將磁性元件噴注在磁體固定環(huán)上，因?yàn)檫@一點(diǎn)不受磁體固定環(huán)的幾何形狀并且由此極靴的幾何形狀的影響，其中要將具有磁性元件的磁體固定環(huán)裝入到極靴中。因此在制造電機(jī)時(shí)可以采用傳統(tǒng)的磁體固定環(huán)幾何形狀以及具有不變的形狀的極靴，這提高了按本發(fā)明的定子的使用可能性和可接受性。
[0011]另一種有利的改進(jìn)方案提出，磁性元件包含優(yōu)選從熱塑性塑料、熱固性塑料、彈性體和由這些材料構(gòu)成的混合物中選出的粘合材料，并且優(yōu)選是熱固性塑料。為完整起見(jiàn)，在此要提出，磁性元件除了上面所列舉的塑料材料之外也可以包含添加劑，例如溶劑、粘度添加劑、填料、染料、顏料和類似材料。如此選擇用于制造注塑材料的粘合材料、磁性材料和添加劑的量，使得它們?cè)试S通過(guò)注塑進(jìn)行加工并且在制成定子之后也獲得磁性元件的所期望的功率密度和穩(wěn)定性。
[0012]按照本發(fā)明的另一種有利的改進(jìn)方案，所述方法的特征在于，所述磁性元件借助于粉末注塑(PM)來(lái)制造。所述粉末注塑能以傳統(tǒng)的方式和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)并且包括以下步驟:制造包含至少一種粘合材料并且在當(dāng)前的情況中包含至少一種磁性材料的注塑材料；在形成所謂的生坯(Grilnling)的情況下噴注所述注塑材料；在形成所謂的棕坯(Braunling)的情況下脫脂(Entbinderung);并且為了將磁性元件壓實(shí)并且使其穩(wěn)定而實(shí)施熱處理(燒結(jié))。通過(guò)粉末注塑形成磁性尤其性能強(qiáng)大的磁性元件，這也反映在定子的功率密度方面，因?yàn)榇判圆牧显诜勰┳⑺芗械臐舛韧ㄟ^(guò)脫脂而特別高，并且在磁性元件與極靴之間的傳導(dǎo)的連接在此特別強(qiáng)地形成。
[0013]此外，按照本發(fā)明還描述了電機(jī)、特別是電動(dòng)機(jī)的一種定子，其中所述定子包括至少一個(gè)磁性元件，并且其中所述磁性元件構(gòu)造為注塑件并且借助于注塑而噴注到所述定子的至少一個(gè)部件上。通過(guò)將磁性元件構(gòu)造為注塑件，在使用最小量的磁性材料的情況下在沒(méi)有產(chǎn)生邊腳料的前提下，在定子的部件與磁性元件之間獲得良好的材料配合連接且尺寸精確的且位置精確的連接，所述連接本身經(jīng)得住高程度的機(jī)械應(yīng)力。由此可以放棄用于將磁性元件例如固定在磁體固定環(huán)中的單獨(dú)的固定元件、例如夾子、插入式裝置或者粘結(jié)材料，這降低了材料成本、技術(shù)花費(fèi)以及用于制造按本發(fā)明的定子的成本。通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)磁性元件構(gòu)造為注塑件并且與之相關(guān)地將其直接固定在定子的至少一個(gè)部件上，按本發(fā)明的定子由于這種材料配合連接的高穩(wěn)定性而可以很好地儲(chǔ)存并且在裝配線上不復(fù)雜地提供給繼續(xù)加工過(guò)程。此外，通過(guò)將磁性元件構(gòu)造為注塑構(gòu)件，可以避免在定子的部件一在其上噴注所述磁性元件一與磁性元件之間形成氣隙，這一點(diǎn)特別是表現(xiàn)為電機(jī)效率的明顯的性能提升，按本發(fā)明的定子被裝入到所述電機(jī)中。此外，展示了使用磁性元件-注塑件的另外的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榇判栽?注塑件由于其尺寸和位置極其精確的構(gòu)造而具有極靴的及內(nèi)直徑在定子的整個(gè)內(nèi)表面上非常好的同心度，這一點(diǎn)引起了，在待裝入到定子中的轉(zhuǎn)子與磁性元件之間形成的氣隙也是均勻的，這又提高了如此形成的電機(jī)的功率密度。
[0014]為按本發(fā)明的方法所解釋的有利的改進(jìn)方案、優(yōu)點(diǎn)和效應(yīng)也可以運(yùn)用到按本發(fā)明的定子上。
[0015]按照按本發(fā)明的定子的一種有利的改進(jìn)方案，所述定子包括極靴，其中所述磁性元件被噴注到所述極靴上，并且其中所述極靴優(yōu)選是鋼制拉伸構(gòu)件。通過(guò)將磁性元件直接注塑到極靴上，按本發(fā)明的定子的特征在于簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)，因?yàn)榭梢苑艞壥褂么朋w固定環(huán)以及可能的用于將磁性元件固定在磁體固定環(huán)中的固定器件，這由于減少了單構(gòu)件的數(shù)目而降低了定子的成本，并且簡(jiǎn)化了其制造過(guò)程。優(yōu)選將鋼制拉伸構(gòu)件用作極靴，這樣做的原因在于，這種鋼制拉伸構(gòu)件能以任意的形式以較低的成本來(lái)獲得，并且這些鋼制拉伸構(gòu)件可以很好地通過(guò)注塑來(lái)繼續(xù)加工，因?yàn)槠湎鄬?duì)于在注塑期間存在的反應(yīng)條件、例如約100°C到2000C的溫度不敏感，并且相對(duì)于注塑材料中的傳統(tǒng)添加物是惰性的。此外,在定子的極靴與磁性元件之間的傳導(dǎo)的連接由于其材料特性而十分良好。
[0016]同樣有利的是，按本發(fā)明的定子的特征在于，所述定子包括磁體-結(jié)構(gòu)單元，其中所述磁體-結(jié)構(gòu)單元包括至少一個(gè)磁性元件和至少一個(gè)磁體固定環(huán)，并且其中所述磁性元件借助于注塑來(lái)噴注在所述磁體固定環(huán)上。優(yōu)選地，所述磁體-結(jié)構(gòu)單元構(gòu)造為雙組件-注塑件。通過(guò)以注塑件的形式來(lái)構(gòu)造磁性元件，在磁性元件與定子部件——在其上噴注了所述磁性元件——之間獲得很好的材料配合連接并且尺寸精確的連接，這種連接本身經(jīng)得住很大的機(jī)械應(yīng)力。如此構(gòu)成的定子的特征在于，在較低的成本和降低的花費(fèi)并且盡管如此以很好的質(zhì)量上的特性時(shí)的良好的可制造性。通過(guò)將磁性元件構(gòu)造為注塑件——該注塑件噴注在定子的至少一個(gè)部件上，在其制造時(shí)沒(méi)有產(chǎn)生磁性材料的邊腳料，這同樣是按本發(fā)明的定子的較低的材料成本的根據(jù)。如果磁體固定環(huán)和磁性元件構(gòu)造為雙組件-注塑件，那么還再次簡(jiǎn)化了定子的制造，這對(duì)定子來(lái)說(shuō)同樣起到降低成本的作用。此外，由此通過(guò)有針對(duì)性地協(xié)調(diào)磁體固定環(huán)和磁性元件的化學(xué)成分，也可以提供材料配合連接的特別高的穩(wěn)定性。
[0017]按照定子的一種有利的改進(jìn)方案，所述定子的特征在于，所述定子的至少一個(gè)部件和磁性元件通過(guò)形狀配合連接而彼此相連接。在定子的至少一個(gè)部件與磁性元件之間的形狀配合連接優(yōu)選通過(guò)下述方式形成:沉割部和/或至少部分地注塑包覆定子的部件和/或燕尾形連接結(jié)構(gòu)。形狀配合連接提高了按本發(fā)明的定子的穩(wěn)定性，即特別是機(jī)械穩(wěn)定性并且進(jìn)而質(zhì)量。原則上，如已經(jīng)為按本發(fā)明的方法所解釋的那樣，可以考慮每種形狀配合連接。通過(guò)適合地選擇及必要時(shí)組合形狀配合連接，可以使定子的穩(wěn)定性有針對(duì)性地與其應(yīng)用相協(xié)調(diào)。優(yōu)選地構(gòu)成沉割部和/或燕尾形連接結(jié)構(gòu)和/或通過(guò)注塑包覆所述定子的部件，應(yīng)該歸因于借助注塑來(lái)獲得的形狀配合連接的特別高的機(jī)械穩(wěn)定性和容易的可提供性。
[0018]按照本發(fā)明的一種有利的改進(jìn)方案，所述定子的特征在于，所述磁性元件包含至少一種磁性材料，優(yōu)選稀土材料、以及特別是Nd2Fe14B、和至少一種優(yōu)選從熱塑性塑料、熱固性塑料、彈性體以及由這些材料構(gòu)成的混合物中選出的粘合材料。所述磁性材料詳細(xì)來(lái)講不受限制并且可以包括每種常用的磁性材料，例如鐵素體。特別是，通過(guò)使用包含自元素鈧、乾和鑭、以及鑭系元素例如鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、錢(qián)、鐿和镥中的至少一種元素的稀土材料，明顯提高了磁性元件的能量乘積以及各向異性常數(shù)，并且與之相關(guān)地明顯提高了定子的功率密度。這一點(diǎn)尤其是使用Nd2Fe14B作為磁性材料的情況，所述Nd2Fe14B的特征在于特別好的磁性特性。如已經(jīng)解釋的那樣，通過(guò)將磁性元件構(gòu)造為注塑構(gòu)件，相對(duì)于傳統(tǒng)的燒結(jié)磁體中的磁性材料份額在很高的功率密度時(shí)明顯降低了磁性元件中的磁性材料的份額，這有利于稀土金屬材料的使用。
[0019]本發(fā)明的一種有利的改進(jìn)方案規(guī)定，所述磁性元件的背向定子的上側(cè)面凹形地構(gòu)成，其中優(yōu)選所述磁性元件的凹形地構(gòu)成的上側(cè)面的彎曲度相應(yīng)于待裝入到定子中的轉(zhuǎn)子的外圓周的彎曲度。如此構(gòu)成的定子的特征在于簡(jiǎn)化的并且同時(shí)高效的結(jié)構(gòu)，而沒(méi)有明顯地提高用于制造定子的成本。剛好在這種改進(jìn)方案中，特別明顯地展示出將磁性元件構(gòu)造為注塑構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樵谶@里甚至沒(méi)有由于磁體構(gòu)件的專門(mén)的造型而產(chǎn)生磁性材料的邊腳料，由此能以任意的所規(guī)定的形式簡(jiǎn)單地并且成本經(jīng)濟(jì)地大批量制造定子。通過(guò)構(gòu)造了磁性元件，其在背向定子部件——在其上借助于注塑來(lái)固定所述磁性元件——的側(cè)面上具有凹形的上側(cè)面，此外可以將磁性元件與待裝入到定子中的轉(zhuǎn)子之間的氣隙構(gòu)造得更為相同，這使得磁通量均質(zhì)化并且引起了以這種方式構(gòu)成的電機(jī)的明顯的效率提升。如此構(gòu)成的定子由此能夠高效地并且在此簡(jiǎn)單地并且成本經(jīng)濟(jì)地來(lái)制造。在本發(fā)明的一種優(yōu)選的改進(jìn)方案中，磁性元件的凹形地構(gòu)成的上側(cè)面的彎曲度基本上-也就是說(shuō)只要在技術(shù)上能夠?qū)崿F(xiàn)-相應(yīng)于待裝入到定子中的轉(zhuǎn)子的外圓周的彎曲度，通過(guò)這種優(yōu)選的改進(jìn)方案可以在按本發(fā)明的定子的一個(gè)或多個(gè)磁性元件與待裝入到定子中的轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生最佳地相同的并且最小的氣隙，這使電機(jī)的功率密度最大化。如果磁性元件的凹形地構(gòu)成的上側(cè)面的彎曲度相應(yīng)于待裝入到定子中的轉(zhuǎn)子的外圓周的彎曲度，則尤其是這種情況。
[0020]從已經(jīng)為按本發(fā)明的方法解釋的優(yōu)點(diǎn)中，按本發(fā)明的定子的特征也優(yōu)選在于，所述磁性元件的朝向定子部件一在其上噴注了所述磁性元件一的下側(cè)面構(gòu)造為較為平坦的，和/或所述磁性元件構(gòu)造為粉末注塑件，和/或所述磁性元件包含一種優(yōu)選從熱塑性塑料、熱固性塑料、彈性體以及由這些材料構(gòu)成的混合物中選出的粘合材料，并且所述粘合材料進(jìn)一步優(yōu)選是熱固性塑料。
[0021]此外要說(shuō)明，按本發(fā)明的方法適合于制造其中所說(shuō)明的按本發(fā)明的定子。
[0022]同樣按照本發(fā)明，也描述了一種電機(jī)，該電機(jī)包括定子，所述定子包括至少一個(gè)磁性元件，其中所述磁性元件構(gòu)造為注塑件并且被噴注在所述定子的至少一個(gè)部件上。這種電機(jī)通過(guò)使用構(gòu)造為注塑件的磁性元件而相對(duì)于傳統(tǒng)的定子——其包括極靴、磁體固定環(huán)和裝入到所述磁體固定環(huán)中的并且借助于固定器件來(lái)固定的磁性元件——具有簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)，并且其特征在于較高的功率密度和卓越的機(jī)械、化學(xué)以及物理的穩(wěn)定性。此外，所述電機(jī)的特征在于避免了在定子的部件一在其上噴注了所述磁性元件一與磁性元件之間形成氣隙，并且在定子的內(nèi)部幾何形狀與待裝入到定子中的轉(zhuǎn)子之間構(gòu)成均勻的并且在此較小的氣隙，從而按本發(fā)明的電機(jī)的功率密度很高。此外，按本發(fā)明的電機(jī)能夠成本經(jīng)濟(jì)地在沒(méi)有較高的技術(shù)花費(fèi)以及物流花費(fèi)的情況下來(lái)制造，此外這尤其是因?yàn)闆](méi)有產(chǎn)生有磁性材料的邊腳料。這種電機(jī)例如用在用于車輛的舒適性裝置中。
[0023]為按本發(fā)明的方法以及為按本發(fā)明的定子所解釋的有利的改進(jìn)方案、優(yōu)點(diǎn)和效應(yīng)也可以運(yùn)用到按本發(fā)明的電機(jī)上。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。附圖示出如下:
圖1是按本發(fā)明的有利的第一種改進(jìn)方案的電機(jī)的示意性俯視圖；
圖2是按本發(fā)明的有利的第二種改進(jìn)方案的定子的示意圖；
圖3是本發(fā)明的優(yōu)選的第三種改進(jìn)方案的磁性元件的示意圖；并且 圖4是按本發(fā)明的有利的第四種改進(jìn)方案的電機(jī)的部段的示意圖，
其中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注相同的構(gòu)件。
【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1是按本發(fā)明的有利的第一種改進(jìn)方案的電機(jī)10的示意性俯視圖。電機(jī)10包括四個(gè)磁性元件1、Ia和一個(gè)極靴2，其中磁性元件1、Ia借助于注塑成型直接噴射到極靴2中，由此在磁性元件l、la與極靴2之間形成了材料配合連接。字母“S”和“N”表示所述構(gòu)件的相應(yīng)的極性。在磁性元件l、la與極靴2之間不存在氣隙，從而磁通量是均勻的，并且所述電機(jī)10的功率密度非常好。此外，所述極靴具有兩個(gè)沉割部3，借助于所述沉割部在磁性元件Ia與極靴2之間構(gòu)成形狀配合連接，所述形狀配合連接改進(jìn)了磁性元件Ia在極靴2中的固定，這一點(diǎn)對(duì)電機(jī)10的機(jī)械穩(wěn)定性起到積極的作用。此外，所述電機(jī)10也包括具有轉(zhuǎn)子葉片5的轉(zhuǎn)子4，該轉(zhuǎn)子被安置在所述電機(jī)10的中心。由于構(gòu)造為注塑件的由極靴2和4個(gè)磁性元件1、Ia構(gòu)成的極靴-結(jié)構(gòu)單元的較高的尺寸精度和位置精度，所述電機(jī)10的幾何形狀也在其內(nèi)直徑方面具有較高的同心度，從而在磁性元件l、la與轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)子葉片5之間的間距A在各個(gè)相應(yīng)的點(diǎn)上基本上一樣大。這同樣有助于提高電機(jī)10的功率密度。通過(guò)電機(jī)10的有利的結(jié)構(gòu)，可以放棄額外的用于固定磁性元件l、la的固定器件并且也可以放棄磁體固定環(huán)，這就精簡(jiǎn)了電機(jī)的制造方法并且剛好為此降低了物流的以及工具技術(shù)的和成本技術(shù)的花費(fèi)。所述極靴-結(jié)構(gòu)單元的儲(chǔ)存并且其運(yùn)輸以及例如在裝配線上的供應(yīng)能夠不復(fù)雜地并且在技術(shù)上簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。如此構(gòu)成的電機(jī)10的特征由此在于較高的功率密度以及卓越的化學(xué)的、物理的以及特別是機(jī)械的穩(wěn)定性。
[0026]圖2示出了按本發(fā)明的有利的第二種改進(jìn)方案的定子8的示意圖。定子8包括磁體-結(jié)構(gòu)單元6和極靴2。所述磁體-結(jié)構(gòu)單元6在這里例如包括六個(gè)磁性元件I和一個(gè)磁體固定環(huán)7并且構(gòu)造為雙組件-注塑件。由此磁體-結(jié)構(gòu)單元6具有在磁體固定環(huán)7與磁性元件I之間的穩(wěn)定并且持久的材料配合連接?？梢苑艞夘~外的用于將磁性元件I固定在固定環(huán)7上的固定器件、例如夾子、插入式裝置、附著器件及類似器件，這就精簡(jiǎn)了制造方法并且剛好降低了制造定子8以及進(jìn)而電機(jī)的物流的以及技術(shù)的和成本技術(shù)的花費(fèi)。在此沒(méi)有產(chǎn)生磁性材料的邊腳料,這進(jìn)一步減小了定子8的材料成本。按本發(fā)明的磁體-結(jié)構(gòu)單元6的儲(chǔ)存并且其運(yùn)輸以及為了裝入到極靴2中而例如在裝配線上的供應(yīng)能夠不復(fù)雜地并且在技術(shù)上簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。具有構(gòu)造為雙組件-注塑件的磁體-結(jié)構(gòu)單元6的定子8的特征由此在于較高的功率密度以及卓越的化學(xué)的、物理的以及特別是機(jī)械的穩(wěn)定性。
[0027]圖3是本發(fā)明的優(yōu)選的第三種改進(jìn)方案的磁性元件I的示意圖。磁性元件I為塑料黏結(jié)的并且具有凹形的上側(cè)面9以及較為平坦的下側(cè)面11。凹形的上側(cè)面9在此是朝向轉(zhuǎn)子的側(cè)面，而較為平坦的下側(cè)面11則設(shè)置用于例如固定在磁體固定環(huán)中。通過(guò)將磁性元件I構(gòu)造為塑料黏結(jié)的磁性元件的形式，該磁性元件能夠在沒(méi)有邊腳料的情況下成本經(jīng)濟(jì)地、例如通過(guò)注塑以較高的質(zhì)量和很高的精確度來(lái)制造。這里所示出的磁性元件I在兩個(gè)其余的側(cè)面上具有凸起12，所述凸起設(shè)置用于例如與磁體固定環(huán)、優(yōu)選與極靴或磁體固定環(huán)中的沉割部進(jìn)行形狀配合連接，從而可以放棄傳統(tǒng)的用于將磁性元件I固定在磁體固定環(huán)中的固定器件、例如夾子或者粘結(jié)材料，而沒(méi)有在機(jī)械穩(wěn)定性方面產(chǎn)生損失。
[0028]圖4是按本發(fā)明的有利的第四種改進(jìn)方案的電機(jī)10的部段的示意圖。在這里示出的電機(jī)10包括一個(gè)例如由鋼制工件借助于拉伸成形的極靴2、一個(gè)磁體固定環(huán)7以及三個(gè)被安置在磁體固定環(huán)7中的磁性元件I。磁體固定環(huán)7形狀配合地與極靴2相連接。磁性元件I又具有朝向轉(zhuǎn)子4的凹形的上側(cè)面9。磁性元件I的凹形的上側(cè)面9具有與轉(zhuǎn)子4的外圓周13的彎曲度相應(yīng)的彎曲度。由此在磁性元件I與轉(zhuǎn)子4之間形成均勻的并且很小的氣隙，這將電機(jī)10的功率密度最大化。磁性元件I在其另外的側(cè)面上具有凸起12，所述凸起與磁體固定環(huán)7形狀配合連接。由此形成機(jī)械穩(wěn)定的電機(jī)，在沒(méi)有固定器件的情況下也阻止了該電機(jī)的磁性元件I掉落出來(lái)。電機(jī)10的特征由此在于很高的功率密度、簡(jiǎn)單的并且成本經(jīng)濟(jì)的構(gòu)造方式以及高穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.用于制造電機(jī)(10)、特別是電動(dòng)機(jī)的定子的方法，該方法包括下述步驟:將至少一個(gè)磁性元件(l、la)注塑到所述定子(8)的至少一個(gè)部件上，用于將所述磁性元件(l、la)固定在所述定子(8)的至少一個(gè)部件上。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述定子(8)包括極靴(2)，其中所述磁性元件(l、la)借助于注塑而固定在所述極靴(2)上，并且其中所述極靴(2)優(yōu)選是鋼制拉伸構(gòu)件。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述定子(8)包括磁體-結(jié)構(gòu)單元(6)，其中所述磁體-結(jié)構(gòu)單元(6)包括至少一個(gè)磁性元件(l、la)和至少一個(gè)磁體固定環(huán)(7)，其中所述磁性元件(l、la)借助于注塑固定在所述磁體固定環(huán)(7)上，并且其中所述方法的特征優(yōu)選在于所述磁體-結(jié)構(gòu)單元(6)的雙組件-注塑。
4.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于下述步驟:在所述定子(8)的至少一個(gè)部件與所述磁性元件(l、la)之間形成了形狀配合連接，其中所述形狀配合連接優(yōu)選通過(guò)下述方式形成:沉割部和/或至少部分地注塑包覆所述定子(8)的部件和/或構(gòu)成燕尾形連接結(jié)構(gòu)。
5.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述磁性元件(1、Ia)包含至少一種磁性材料、優(yōu)選稀土材料以及特別是Nd2Fe14B。
6.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述磁性元件(1、Ia)在背向所述定子(8)的上側(cè)面(9)上凹形地構(gòu)成，其中所述磁性元件(l、la)的凹形的上側(cè)面(9)優(yōu)選以下述方式構(gòu)成:所述磁性元件(l、la)的凹形地構(gòu)成的上側(cè)面(9)的彎曲度相應(yīng)于待裝入到所述定子(8)中的轉(zhuǎn)子(4)的外圓周(13)的彎曲度。
7.電機(jī)、特別是電動(dòng)機(jī)的定子，包括至少一個(gè)磁性元件(l、la)，其中所述磁性元件(l、la)構(gòu)造為注塑件并且借助于注塑而噴注到所述定子(8)的至少一個(gè)部件上。
8.按權(quán)利要求7所述的定子，其特征在于，所述定子(8)包括極靴(2)，其中所述磁性元件(l、la)被噴注到所述極靴(2)上，并且其中所述極靴(2)優(yōu)選是鋼制拉伸構(gòu)件。
9.按權(quán)利要求7所述的定子，其特征在于，所述定子包括磁體-結(jié)構(gòu)單元(6)，其中所述磁體-結(jié)構(gòu)單元(6)包括至少一個(gè)磁性元件(l、la)和至少一個(gè)磁體固定環(huán)(7)，其中所述磁性元件(1、Ia)借助于注塑而噴注到所述磁體固定環(huán)(7)上，并且其中所述磁體-結(jié)構(gòu)單元(6)優(yōu)選構(gòu)造為雙組件-注塑件。
10.按權(quán)利要求7到9中任一項(xiàng)所述的定子，其特征在于，所述定子(8)的至少一個(gè)部件和磁性元件(1、Ia)通過(guò)形狀配合連接而彼此相連接，其中所述形狀配合連接優(yōu)選通過(guò)下述方式形成:沉割部和/或至少部分地注塑包覆所述定子(8)的部件和/或燕尾形連接結(jié)構(gòu)。
11.按權(quán)利要求7到10中任一項(xiàng)所述的定子，其特征在于，所述磁性元件(l、la)包含至少一種磁性材料、優(yōu)選稀土材料以及特別是Nd2Fe14B。
12.按權(quán)利要求7到11中任一項(xiàng)所述的定子，其特征在于，所述磁性元件的背向所述定子(8)的上側(cè)面(9)凹形地構(gòu)成，其中優(yōu)選所述磁性元件(l、la)的凹形地構(gòu)成的上側(cè)面(9)的彎曲度相應(yīng)于待裝入到所述定子(8)中的轉(zhuǎn)子(4)的外圓周(13)的彎曲度。
13.包括按權(quán)利要求7到12中任一項(xiàng)所述定子(8)的電機(jī)。
【文檔編號(hào)】H02K15/03GK103872864SQ201310685649
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月17日
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