用于旋转的电机的电机组件、电机、定位装置以及具有定位装置的装配装置的制造方法
用于旋转的电机的电机组件、电机、定位装置以及具有定位装置的装配装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于电机的电机组件以及一种具有这样的电机组件的电机。此外，本实用新型涉及一种定位装置以及一种具有所述定位装置的装配装置。
【背景技术】
[0002]用电池运行的、用电驱动的两轮车在法律上被分类为不同的类型等级，所述类型等级关于电驱动装置的功率彼此有别。类型等级Lle的、用电驱动的两轮车比如允许提供最大可达4kW的功率，而类型等级L3e的、这样的两轮车则允许具有尚达IlkW的最大功率。
[0003]类型等级Lle的两轮车经常用被设置在后轮中的、无传动机构的轮边电动机来运行。在此经常涉及无刷的、电气换向的、构造为PMSM电动机(具有正弦状的BACK-EMF (反电动势))或者BLDC电动机(具有矩形的BACK-EMF)的结构形式的电动机。关于其构造，这些电动机经常具有一固定在轴上的、拥有较高的槽数(通常> 51个)的定子，而所述转子则是轮辋的直接的组成部分。在此，所述转子典型地具有一个被安装在铁制的搭铁环(Ruckschlussring)上的、由很高的极数(通常彡46个)的、用稀土构成的永久磁体构成的圈。
[0004]具有这样的结构的电动机经常具有几乎不存在的突显性(Salienz)的缺点，也就是说对于这些电动机来说虚拟的电感LjP L ,关于固定在转子上的坐标系统基本上相同。其不利之处是，不能利用如从普通的、用于无刷的、通过永久磁体来励磁的同步电机的电机等式(Motorgleichungen)中获得的一样的磁阻力矩。也不可能进行这样的电动机的、有效的弱磁运行。更确切地说，这样的电动机只能在电枢调节范围内有用地运行，因为，如果通过转子的旋转在定子相中所诱生的电压达到最大能够从工作电压源中得到的相电压，那么所述电动机就被调低转速。作为结果，由所述电动机产生的转矩就降低到零，这相应地限制了可能的最大转速。
[0005]另外，在转子中缺少明显的突显性这一点阻止了具有无传感器的转子位置检测功能的电动机的运行。其原因在于，对于这样的电动机来说，在停止状态中不能识别转子位置。因此，对于电动机的、无刷的运行来说所必需的转子位置检测功能依然取决于特地为此而设置的转子位置传感器的使用。
[0006]一种用于得到这样的、具有明显的突显性的电动机的可行方案可能在于，计划将永久磁体布置在所述转子中，这种布置方案考虑到在布置在所述永久磁体之间的、由软磁的材料构成的极靴中的、磁通量的浓度。这样的布置方案可以考虑轮辐状地或者径向地布置比如棒形的永久磁体，所述永久磁体具有垂直于径向的定向的北极-南极-连接线。这种布置方案在特殊的程度上适合于具有场定向的调节功能的电动机的运行。
[0007]将这样的电动机作为直接驱动的轮边电动机用于比如用电运行的机动车、尤其是两轮车，这种做法与较高的制造成本相关联，其原因在于较高数目的必需的极偶。因为极靴的设置几乎使转子的组件的数目加倍，所以提出了以下问题:典型地将100个以上的单件如此布置在一个圈中，从而以尽可能小的、在转子与定子之间构成的气隙的气隙宽度的比如土 10%的公差来构成在所装配的电动机中在一侧限定了所述气隙的内圆。对于0.3mm到0.4mm的典型的气隙宽度以及转子的、典型地至少200mm的内直径来说，这相当于转子内直径的、仅仅大约±0.02%的公差。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的任务是，说明一种可行方案，用于提供一种能够成本低廉地制造的、用于具有明显的突显性的电机的电机组件。
[0009]该任务通过一种用于电机的电机组件、一种电机、一种定位装置以及一种具有所述定位装置的装配装置来解决。
[0010]其它的设计方案在从属权利要求中得到了说明。
[0011]按照本发明的第一方面，提供了一种用于旋转的电机的电机组件，所述电机组件具有布置在极靴之间的永久磁体，其中所述极靴构造为单独的构件，所述构件相应沿径向的方向被传力配合连接地固定在一个顺磁的保持环上，其中所述构件能够相应沿径向的、离所述电机组件的中心纵轴线的间距固定在所定义的区域中。
[0012]按照本发明的第二方面，提供了一种有定子和转子的电机，其中所述定子或者所述转子构造为前述的电机组件，其中所述保持环被集成到轮胎的轮辋中。
[0013]按照本发明的第三方面，提供了一种定位装置，所述定位装置在制造前述的电机组件时使用，所述定位装置具有一个定位环以及一个定位异型件，其中所述定位环具有用于关于所述保持环进行同轴的定向的器件，所述定位异型件具有用于极靴的、沿着所述定位环的纵轴向的方向延伸的导向机构。
[0014]按照本发明的第四方面，提供了一种装配装置，其具有前述的定位装置，其中所述装配装置具有一种支承板，该支承板具有接纳所述保持环和/或抵靠在所述保持环上的外圈的圆形的凹处。
[0015]按照第一方面，设置了一种用于旋转的电机的电机组件、尤其是转子，其中所述电机组件具有布置在由尤其软磁的材料构成的极靴之间的永久磁体。所述极靴被传力连接地固定在一个优选顺磁的-尤其由塑料构成的-保持环上，其中可以关于相应的、径向的、离开所述电机组件的中心纵轴线的间距固定在所定义的区域中。在此优选个性化地固定所述单独地制成的极靴。
[0016]这样的电机组件能够以有利的方式使各个极靴相对于相应的径向的方向精确地、个性化地定位，由此可以以简单的方式在由所述电机组件构成的内圈或者外圈的圆度和内直径方面实现所要求的公差。
[0017]为此可以规定，在制造这样的电机组件时借助于定位装置来确定所述极靴的、离开所述电机组件的中轴线的、径向的间距。
[0018]这种定位装置可以具有:一定位环，该定位环具有用于关于所述保持环进行同轴的定向的器件；以及一定位异型件(Posit1nierprofiI )，该定位异型件则具有沿着所述定位环的纵轴向的方向延伸的、用于极靴的导向机构。
[0019]与在按照现有技术的、相应的电机组件中不同，所述极靴的位置相应地不是通过其与处于里面或者外面的保持环的径向的接触来确定。因此，所述内直径或者外直径的精度以及所述极靴的、沿着径向的方向的尺寸的精度在遵守用于所述电机组件的、圆度和内直径或外直径的公差方面不起重要的作用。因而对于所述要求权利的保持环来说，也可以用较大的、用于所述极靴(关于其径向的尺寸)以及用于所述处于里面的或者处于外面的圈(关于其内直径)的公差来获得较小的、关于所述电机组件的、圆度和内直径或外直径的公差。所述保持环以及所述极靴由此可以以更小的开销并且由此以更小的成本来制造。
[0020]可以在与其它的固定形式、尤其是材料融合的固定(比如借助于粘贴)或者形状配合的固定的组合中来考虑传力连接地(也就是夹紧地)将所述极靴固定地所述保持环上。由此尤其可以使所述极靴持久地定位在所规定的位置中。
[0021]所述保持环可以单构件地或者多构件地构成，并且可以连续地构成，或者可以设有一个或者多个断口。
[0022]比如能够实现保持环和极靴的有利的共同作用，如果所述保持环和/或所述极靴具有径向定向的固定接片，所述固定接片被传力连接地接纳在相应另一个组件(也就是极靴或者保持环)的、尤 其槽状的凹处中。在此精确的径向的定向是有利的。但是也可以考虑关于相应的径向方向倾斜地伸展的定向，但是这会导致以下结果:所述极靴的、在所定义的区域中关于所述径向的间距的、个性化的定位由于所述固定接片的、也具有相切的分量的走向而可能导致所述极靴之间的、不均匀的间距。
[0023]所述固定接片和所述凹处可以有利地具有一种走向，该走向优选同轴于或者平行于所述电机组件的中心纵轴线定向，但是至少相对于所述电机组件的中心纵轴线以<90°、优选<45°的角度定向。此外，优选所述凹处如此构造在所述组件(保持环或者极靴)中，使得这些凹处在至少一个纵轴向的端部上终止，也就是说一直延伸到相应的纵轴向的端面中。这种设计方案能够使人有利地制造所述电机组件，方法是:将所述极靴沿着所述电机组件的纵轴向的方向压紧到所述保持环里面或者上面。
[0024]在此可以优选规定，所述极靴在压入或者压到所述保持环中(上)的过程中在所述定位装置的导向机构中得到导引，用于实现所述极靴的、相对于所述保持环的、尽可能精确的定位。
[0025]为了将所述极靴尽可能可靠并且持久地固定在所述保持环上，优选可以规定，所述极靴或者保持环的、在进行传力连接的固定时朝彼此挤压的接触面中的至少一些优选全部接触面都设有凸起。由此可以在所述极靴与所述保持环之间实现一种啮合状态，该啮合状态尤其可以在包括所述电机组件的电机的后来的运行中防止所述极靴的意外的位置变化。在此，所述保持环的凸起尤其在该保持环由塑料构成时也可以被设置用于:在压入或者压上所述极靴时有针对性地塑性变形，由此可以改进在所述极靴与所述保持环之间的、传力连接的并且尤其也附加的、形状配合的固定状态。在这种情况下，可以将所述保持环的、凸起的材料比如排挤到在所述极靴的凸起之间构成的凹处中，这引起在这些组件之间的、得到改进的啮合状态。
[0026]因为所述极靴的、尤其相对于所述电机组件的径向的方向的位置变化可能成问题并且此外对于所述极靴的安装应该优选通过沿着纵轴向的方向压入或者压上所述极靴的方式来进行，所以可以有利地规定，所述凸起同样沿着所述电机组件的纵轴向的方向伸展，也就是说同轴于或者平行于所述电机组件的中心纵轴线定向，但是相对于所述电机组件的中心纵轴线至少以<90°、优选<45°的角度定向。
[0027]在所述电机组件的一种此外优选的设计方案中可以规定，所述永久磁体分别以被夹紧的方式布置在两个极靴之间并且由此被传力连接地加以固定。在这种情况下，也可以在与其它的固定形式、尤其是材料融合的连接(比如借助于粘贴)或者形状配合的连接的组合中设置所述传力连接的固定。
[0028]所述优选构造为棒形的永久磁体可以有利地轮辐状地布置在所述电机组件中，其中所述永久磁体以(优选最大的)纵向伸长在径向上关于所述电机组件的中心纵轴线定向并且所述永久磁体的北极-南极-连接线垂直于所述相应的径向的定向伸展。在此可以特别优选地规定，相邻的永久磁体的极性相反。
[0029]为了在装配时可靠地固定所述保持环，可以优选规定，除了所述定位装置之外，一种装配装置具有一设有凹处的支承板，其中所述凹处被设置用于:接纳所述保持环和/或抵靠在所述保持环上的外圈。由此可以防止所述保持环意外地沿着尤其径向的方向运动。
[0030]此外，所述装配装置可以具有一种用于使布置在所述导向机构中的极靴运动的压紧装置。由此，借助于所述压紧装置可以将极靴压入或者压到所述保持环的里面或者上面。
[0031]此外，可以设置一种用于将极靴挤压到所述导向机构的导向面上的挤压装置。由此可以在所述导向机构中精确地导引所述极靴，并且由此将所述极靴精确地固定在所述保持环上。所述挤压装置尤其可以被固定在所述支承板上。
【附图说明】
[0032]下面借助于附图对实施方式进行详细解释。附图示出:
[0033]图1是具有构造为转子的电机组件的电机的透视图；
[0034]图2是按照图1的电机的正视图的、放大的截取部分；
[0035]图3是在制造按照图1和2的电机的转子时的第一方法步骤；并且
[0036]图4是在制造所述转子时的第二方法步骤。
【具体实施方式】
[0037]在图1和图2中示出的电机具有一个处于内部的、盘状的定子I以及一个处于外部的、圆环状的、作为电机组件的转子2。
[0038]所述定子I具有大量定子槽3，所述定子槽分别构造在两根定子齿4之间。以已知的方式，在所述定子槽3中布置了围绕着所述定子齿4卷绕的线圈绕组(未示出)。
[0039]所述转子2包括大量比如由棒形的稀土材料构成的、棒形的永久磁体5，所述永久磁体轮辐状地布置在导磁的极靴6之间。所述永久磁体5的最大的纵向伸长由此相应地沿着径向的方向关于所述转子2的中心纵轴线或者旋转轴线定向。在此产生所述各个永久磁体5的、极性的、垂直于相应的径向方向的定向或者与围绕着所述中心纵轴线所假想的圆周线相切的定向。所述永久磁体5的这种布置引起从所述极靴6中穿过的磁通量的转向、引起径向地关于旋转轴线起作用的通量浓度并且引起明显突出的突显性。
[0040]所述永久磁体5分别夹紧地并且由此传力连接地布置在两个极靴6之间。所述极靴6由软磁的材料、比如电工钢片构成，并且具有U形的横截面(垂直于所述转子2的中心纵轴线或者旋转轴线)。由此这些极靴分别构成一个沿着纵轴向的方向、也就是说沿着所述中心纵轴线或者旋转轴线的方向伸展的、槽状的凹处。借助于这个凹处，可以将每个极靴6固定在保持环上，其中在所定义的范围内可以实现所述极靴6的、合适的定位。为此，所述转子2的、保持环8的、沿着径向的方向定向的并且沿着纵轴向的方向伸展的固定接片7相应地被夹紧地并且由此传力连接地固定在所述极靴6的各个凹处中。在此规定，在理论上规定的、用于每个极靴6的位置中，在所述极靴6的与所述固定接片7的相切地并且纵轴向伸展的端面之间留有缝隙9 (参照图2)。所述在理论上规定的、用于极靴6的位置从所述定子I的所规定的外直径、所述转子2的通过极靴6定义的内直径以及在所述定子I与所述转子2之间的所规定的气隙10中产生，所述气隙10比如可以在0.2mm与Imm之间、尤其大约0.4mm。
[0041]所述在极靴6的理论上的位置中规定的缝隙9能够以个性化的、与所述极靴6的对转子2的内直径进行限定的表面的、所规定的、离开旋转轴线的间距相匹配的方式将所述极靴6定位并且固定在所述保持环8上，而这一点没有明显地通过关于所述保持环8的以及各个极靴6的设计尺寸的公差而受到影响。而如果所述极靴6沿着径向的方向抵靠在所述保持环8上，那么这两种尺寸包括所属的公差就会影响所述极靴6的内侧的表面的、离开所述中心纵轴线的间距。反之，规定通过所述极靴6的和所述保持环8的固定接片7的、在径向上伸展的接触面并且由此通过相切地定向的压力来进行最初传力连接的固定，这能够实现各个极靴6的、在通过所述缝隙9定义的(公差)范围内合适的定位。
[0042]为了将所述极靴6可靠地固定在所述保持环8的固定接片7上，可以规定，所述极靴6在所述接触面上设有大量沿着所述转子2的纵轴向的方向伸展的凸起。也为所述比如由塑料注塑而成的保持环8的、固定接片7的接触面设置了一种相应的设计方案。这种齿部一方面与光滑表面的结构相比引起接触面的扩大， 由此可以改进传力连接的效用。此外，由此在所述保持环8与所述极靴6之间实现附加的传力连接(关于相应的径向的方向)。
[0043]图3和图4示出了在制造按照图1和图2所示的转子2时的两个步骤。在此使用一种装配装置。
[0044]在图3所示出的步骤中，将所述保持环8连同在外侧面将所述保持环8包围的、比如可以由铝构成的外圈11 一起定位在所述装配装置的、支承板13的、圆环状的槽12中。在此，所述外圈11在两个纵轴向的端部上超过所述保持环8，由此在两侧分别构成一个凸肩。所述保持环8与所述外圈11之间的连接比如可以借助于粘合来实现。
[0045]随后将一定位装置14安放到由保持环8和外圈11构成的单元上。所述定位装置14包括一个具有L形的横截面的定位环15。所述定位环15的、在径向上伸展的支臂的、朝向所述由保持环8和外圈11构成的单元的一侧而后安放在所述外圈11的、相应的接触面上，而所述定位环15的、沿着纵轴向的方向伸展的支臂的、在径向上处于外面的一侧则嵌合到相邻的、在所述外圈11与所述保持环8之间构成的凸肩中，并且在此尽可能精确地抵靠在所述外圈11的内侧面上。由此使所述定位装置14相对于所述由外圈11和保持环8构成的单元尽可能精确地同轴地定位。
[0046]所述定位环15构造为在一个位置上中断的结构。这个断口借助于定位异型件16来跨接，该定位异型件在内侧面上被固定在所述定位环15上。所述定位异型件16具有一个拥有U形的横截面的基体(垂直于所述转子2的中心纵轴线)。从所述基体的两条支臂的自由的端部上延伸着接合接片(Anlagestege)。此外，所述定位异型件具有一个布置在中间的、设有导槽的导向机构17，该导向机构沿着所述转子2的纵轴向的方向延伸并且与所述定位环15的断口相邻地布置。
[0047]所述转子2的极靴6在纵轴向定向的运动中借助于压紧装置18被压紧到所述保持环8的固定接片7上(参照图4，在图4中未示出所述定位环15)。所述压紧装置18为此布置在所述定位装置15的内部，并且抵靠在所述定位异型件15的、处于里面的表面上。而后借助于冲头19沿着纵轴向的方向将布置在所述导向机构17中的极靴6压紧到所述固定接片7之一上。在此，挤压装置20保证，所述极靴6始终在抵靠在所述导槽的槽底上的情况下得到导引。在加入一极靴6之后，将一新的极靴6定位在所述导向机构17的导槽中，使所述由外圈11、保持环8和已经安装的极靴6构成的单元在所述支承板13的槽12中以一与在所述固定接片7之间的节距相对应的角度为幅度扭转，并且借助于所述冲头19来压紧所述新的极靴6。一直进行这一过程，直至已经安装了所有的极靴6。
[0048]通过在压入时在所述导槽中导引所述极靴6的做法可以实现这一点:仅仅用较小的公差以借助于所述定位装置来确定的、离开所述转子2的中心纵轴线的间距来布置所述各个极靴6的径向的内侧面，其中所述最初基于传力连接的、在极靴6与保持环8之间的连接保证将所述极靴6固定在相应的位置中。由所述极靴6的径向的内侧面在与所述定子齿4的径向的外侧面的组合中构成的气隙10由此尽管较大的数目的极靴(当前比如五十六个)也可以通过简单的方式以较大的精度来构成。
[0049]在安装所述极靴6之后，将所述永久磁体5加入到在所述极靴6之间构成的间隙中，并且比如传力连接地并且结合粘合方法将其固定在那里。
[0050]在附图中示出的电机有利地适合用作直接驱动的、也就是无传动机构的、用于机动车、尤其是以电池供电的方式运行的两轮车的轮边电动机。所述转子2的外圈11在这种情况下可以由被驱动的车轮的轮辋底构成。
【主权项】
1.用于旋转的电机的电机组件(2)，所述电机组件具有布置在极靴(6)之间的永久磁体(5)， 其特征在于， 所述极靴(6 )构造为单独的构件，所述构件相应沿径向的方向被传力配合连接地固定在一个顺磁的保持环(8 )上，其中所述构件能够相应沿径向的、离所述电机组件的中心纵轴线的间距固定在所定义的区域中。2.按权利要求1所述的电机组件，其特征在于，所述电机组件(2)是转子。3.按权利要求1或2所述的电机组件，其特征在于，所述保持环(8)和/或所述极靴(6)作为组件具有径向定向的固定接片(7)，所述固定接片被传力配合连接地接纳在相应另一个组件的凹处中。4.按权利要求3所述的电机组件，其特征在于，所述固定接片(7)和所述凹处沿着所述电机组件的纵轴向的方向伸展，其中所述凹处在相应的组件的、至少一个纵轴向的端部上终止。5.按权利要求1或2所述的电机组件，其特征在于，所述极靴(6)或者保持环(8)的、至少一些在进行传力配合连接的固定时朝彼此挤压的接触面设有凸起，其中所述凸起沿着所述电机组件的纵轴向的方向伸展。6.按权利要求1或2所述的电机组件(2)，其特征在于，所述极靴关于径向方向构造为U字形，并且沿着径向的方向由单个的磁钢叠片铁芯所组成。7.按权利要求1或2所述的电机组件，其特征在于，所述永久磁体(5)分别被传力配合连接地固定在两个极靴(6)之间。8.具有定子(I)和转子(2)的电机，其特征在于，所述定子(I)或者所述转子(2 )构造为按前述权利要求中任一项所述的电机组件，其中所述保持环(8)被集成到轮胎的轮辋中。9.按权利要求8所述的电机，其特征在于，所述电机构造为用于两轮车的牵引驱动装置。10.按权利要求8所述的电机，其特征在于，所述保持环(8)被粘贴到轮胎的轮辋中。11.定位装置(14)，所述定位装置在制造按权利要求1到7中任一项所述的电机组件时使用，所述定位装置具有一个定位环(15)以及一个定位异型件(16)，其特征在于所述定位环具有用于关于所述保持环(8)进行同轴的定向的器件，所述定位异型件具有用于极靴(6)的、沿着所述定位环(15)的纵轴向的方向延伸的导向机构(17)。12.一种装配装置，其具有按权利要求11所述的定位装置(14)，其特征在于所述装配装置具有一种支承板(13)，该支承板具有接纳所述保持环(8 )和/或抵靠在所述保持环(8 )上的外圈(11)的圆形的凹处。13.按权利要求12所述的装配装置，其特征在于，所述装配装置具有一种用于使布置在所述导向机构(17)中的极靴(6)运动的压紧装置(18)。14.按权利要求12所述的装配装置，其特征在于，所述装配装置具有一种用于将极靴(6)挤压到所述导向机构(17)的导向面上的挤压装置(20)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于电机的电机组件、尤其是转子（2），该转子（2）具有布置在极靴（6）之间的永久磁体（5），其特征在于，所述极靴（6）关于相应的、径向的方向被传力连接地固定在一个优选顺磁的保持环（8）上，其中可以关于相应的、径向的、离开所述电机组件的中心纵轴线的间距将所述极靴固定在所定义的区域中。本实用新型还涉及一种电机、一种定位装置以及一种具有所述定位装置的装配装置。
【IPC分类】H02K15/03, H02K1/27
【公开号】CN204696824
【申请号】CN201420647371
【发明人】W.尚茨, N.马丁, F.程
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2014年11月3日
【公告号】CN104617693A, DE102013222329A1
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于电机的电机组件以及一种具有这样的电机组件的电机。此外，本实用新型涉及一种定位装置以及一种具有所述定位装置的装配装置。
【背景技术】
[0002]用电池运行的、用电驱动的两轮车在法律上被分类为不同的类型等级，所述类型等级关于电驱动装置的功率彼此有别。类型等级Lle的、用电驱动的两轮车比如允许提供最大可达4kW的功率，而类型等级L3e的、这样的两轮车则允许具有尚达IlkW的最大功率。
[0003]类型等级Lle的两轮车经常用被设置在后轮中的、无传动机构的轮边电动机来运行。在此经常涉及无刷的、电气换向的、构造为PMSM电动机(具有正弦状的BACK-EMF (反电动势))或者BLDC电动机(具有矩形的BACK-EMF)的结构形式的电动机。关于其构造，这些电动机经常具有一固定在轴上的、拥有较高的槽数(通常> 51个)的定子，而所述转子则是轮辋的直接的组成部分。在此，所述转子典型地具有一个被安装在铁制的搭铁环(Ruckschlussring)上的、由很高的极数(通常彡46个)的、用稀土构成的永久磁体构成的圈。
[0004]具有这样的结构的电动机经常具有几乎不存在的突显性(Salienz)的缺点，也就是说对于这些电动机来说虚拟的电感LjP L ,关于固定在转子上的坐标系统基本上相同。其不利之处是，不能利用如从普通的、用于无刷的、通过永久磁体来励磁的同步电机的电机等式(Motorgleichungen)中获得的一样的磁阻力矩。也不可能进行这样的电动机的、有效的弱磁运行。更确切地说，这样的电动机只能在电枢调节范围内有用地运行，因为，如果通过转子的旋转在定子相中所诱生的电压达到最大能够从工作电压源中得到的相电压，那么所述电动机就被调低转速。作为结果，由所述电动机产生的转矩就降低到零，这相应地限制了可能的最大转速。
[0005]另外，在转子中缺少明显的突显性这一点阻止了具有无传感器的转子位置检测功能的电动机的运行。其原因在于，对于这样的电动机来说，在停止状态中不能识别转子位置。因此，对于电动机的、无刷的运行来说所必需的转子位置检测功能依然取决于特地为此而设置的转子位置传感器的使用。
[0006]一种用于得到这样的、具有明显的突显性的电动机的可行方案可能在于，计划将永久磁体布置在所述转子中，这种布置方案考虑到在布置在所述永久磁体之间的、由软磁的材料构成的极靴中的、磁通量的浓度。这样的布置方案可以考虑轮辐状地或者径向地布置比如棒形的永久磁体，所述永久磁体具有垂直于径向的定向的北极-南极-连接线。这种布置方案在特殊的程度上适合于具有场定向的调节功能的电动机的运行。
[0007]将这样的电动机作为直接驱动的轮边电动机用于比如用电运行的机动车、尤其是两轮车，这种做法与较高的制造成本相关联，其原因在于较高数目的必需的极偶。因为极靴的设置几乎使转子的组件的数目加倍，所以提出了以下问题:典型地将100个以上的单件如此布置在一个圈中，从而以尽可能小的、在转子与定子之间构成的气隙的气隙宽度的比如土 10%的公差来构成在所装配的电动机中在一侧限定了所述气隙的内圆。对于0.3mm到0.4mm的典型的气隙宽度以及转子的、典型地至少200mm的内直径来说，这相当于转子内直径的、仅仅大约±0.02%的公差。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的任务是，说明一种可行方案，用于提供一种能够成本低廉地制造的、用于具有明显的突显性的电机的电机组件。
[0009]该任务通过一种用于电机的电机组件、一种电机、一种定位装置以及一种具有所述定位装置的装配装置来解决。
[0010]其它的设计方案在从属权利要求中得到了说明。
[0011]按照本发明的第一方面，提供了一种用于旋转的电机的电机组件，所述电机组件具有布置在极靴之间的永久磁体，其中所述极靴构造为单独的构件，所述构件相应沿径向的方向被传力配合连接地固定在一个顺磁的保持环上，其中所述构件能够相应沿径向的、离所述电机组件的中心纵轴线的间距固定在所定义的区域中。
[0012]按照本发明的第二方面，提供了一种有定子和转子的电机，其中所述定子或者所述转子构造为前述的电机组件，其中所述保持环被集成到轮胎的轮辋中。
[0013]按照本发明的第三方面，提供了一种定位装置，所述定位装置在制造前述的电机组件时使用，所述定位装置具有一个定位环以及一个定位异型件，其中所述定位环具有用于关于所述保持环进行同轴的定向的器件，所述定位异型件具有用于极靴的、沿着所述定位环的纵轴向的方向延伸的导向机构。
[0014]按照本发明的第四方面，提供了一种装配装置，其具有前述的定位装置，其中所述装配装置具有一种支承板，该支承板具有接纳所述保持环和/或抵靠在所述保持环上的外圈的圆形的凹处。
[0015]按照第一方面，设置了一种用于旋转的电机的电机组件、尤其是转子，其中所述电机组件具有布置在由尤其软磁的材料构成的极靴之间的永久磁体。所述极靴被传力连接地固定在一个优选顺磁的-尤其由塑料构成的-保持环上，其中可以关于相应的、径向的、离开所述电机组件的中心纵轴线的间距固定在所定义的区域中。在此优选个性化地固定所述单独地制成的极靴。
[0016]这样的电机组件能够以有利的方式使各个极靴相对于相应的径向的方向精确地、个性化地定位，由此可以以简单的方式在由所述电机组件构成的内圈或者外圈的圆度和内直径方面实现所要求的公差。
[0017]为此可以规定，在制造这样的电机组件时借助于定位装置来确定所述极靴的、离开所述电机组件的中轴线的、径向的间距。
[0018]这种定位装置可以具有:一定位环，该定位环具有用于关于所述保持环进行同轴的定向的器件；以及一定位异型件(Posit1nierprofiI )，该定位异型件则具有沿着所述定位环的纵轴向的方向延伸的、用于极靴的导向机构。
[0019]与在按照现有技术的、相应的电机组件中不同，所述极靴的位置相应地不是通过其与处于里面或者外面的保持环的径向的接触来确定。因此，所述内直径或者外直径的精度以及所述极靴的、沿着径向的方向的尺寸的精度在遵守用于所述电机组件的、圆度和内直径或外直径的公差方面不起重要的作用。因而对于所述要求权利的保持环来说，也可以用较大的、用于所述极靴(关于其径向的尺寸)以及用于所述处于里面的或者处于外面的圈(关于其内直径)的公差来获得较小的、关于所述电机组件的、圆度和内直径或外直径的公差。所述保持环以及所述极靴由此可以以更小的开销并且由此以更小的成本来制造。
[0020]可以在与其它的固定形式、尤其是材料融合的固定(比如借助于粘贴)或者形状配合的固定的组合中来考虑传力连接地(也就是夹紧地)将所述极靴固定地所述保持环上。由此尤其可以使所述极靴持久地定位在所规定的位置中。
[0021]所述保持环可以单构件地或者多构件地构成，并且可以连续地构成，或者可以设有一个或者多个断口。
[0022]比如能够实现保持环和极靴的有利的共同作用，如果所述保持环和/或所述极靴具有径向定向的固定接片，所述固定接片被传力连接地接纳在相应另一个组件(也就是极靴或者保持环)的、尤 其槽状的凹处中。在此精确的径向的定向是有利的。但是也可以考虑关于相应的径向方向倾斜地伸展的定向，但是这会导致以下结果:所述极靴的、在所定义的区域中关于所述径向的间距的、个性化的定位由于所述固定接片的、也具有相切的分量的走向而可能导致所述极靴之间的、不均匀的间距。
[0023]所述固定接片和所述凹处可以有利地具有一种走向，该走向优选同轴于或者平行于所述电机组件的中心纵轴线定向，但是至少相对于所述电机组件的中心纵轴线以<90°、优选<45°的角度定向。此外，优选所述凹处如此构造在所述组件(保持环或者极靴)中，使得这些凹处在至少一个纵轴向的端部上终止，也就是说一直延伸到相应的纵轴向的端面中。这种设计方案能够使人有利地制造所述电机组件，方法是:将所述极靴沿着所述电机组件的纵轴向的方向压紧到所述保持环里面或者上面。
[0024]在此可以优选规定，所述极靴在压入或者压到所述保持环中(上)的过程中在所述定位装置的导向机构中得到导引，用于实现所述极靴的、相对于所述保持环的、尽可能精确的定位。
[0025]为了将所述极靴尽可能可靠并且持久地固定在所述保持环上，优选可以规定，所述极靴或者保持环的、在进行传力连接的固定时朝彼此挤压的接触面中的至少一些优选全部接触面都设有凸起。由此可以在所述极靴与所述保持环之间实现一种啮合状态，该啮合状态尤其可以在包括所述电机组件的电机的后来的运行中防止所述极靴的意外的位置变化。在此，所述保持环的凸起尤其在该保持环由塑料构成时也可以被设置用于:在压入或者压上所述极靴时有针对性地塑性变形，由此可以改进在所述极靴与所述保持环之间的、传力连接的并且尤其也附加的、形状配合的固定状态。在这种情况下，可以将所述保持环的、凸起的材料比如排挤到在所述极靴的凸起之间构成的凹处中，这引起在这些组件之间的、得到改进的啮合状态。
[0026]因为所述极靴的、尤其相对于所述电机组件的径向的方向的位置变化可能成问题并且此外对于所述极靴的安装应该优选通过沿着纵轴向的方向压入或者压上所述极靴的方式来进行，所以可以有利地规定，所述凸起同样沿着所述电机组件的纵轴向的方向伸展，也就是说同轴于或者平行于所述电机组件的中心纵轴线定向，但是相对于所述电机组件的中心纵轴线至少以<90°、优选<45°的角度定向。
[0027]在所述电机组件的一种此外优选的设计方案中可以规定，所述永久磁体分别以被夹紧的方式布置在两个极靴之间并且由此被传力连接地加以固定。在这种情况下，也可以在与其它的固定形式、尤其是材料融合的连接(比如借助于粘贴)或者形状配合的连接的组合中设置所述传力连接的固定。
[0028]所述优选构造为棒形的永久磁体可以有利地轮辐状地布置在所述电机组件中，其中所述永久磁体以(优选最大的)纵向伸长在径向上关于所述电机组件的中心纵轴线定向并且所述永久磁体的北极-南极-连接线垂直于所述相应的径向的定向伸展。在此可以特别优选地规定，相邻的永久磁体的极性相反。
[0029]为了在装配时可靠地固定所述保持环，可以优选规定，除了所述定位装置之外，一种装配装置具有一设有凹处的支承板，其中所述凹处被设置用于:接纳所述保持环和/或抵靠在所述保持环上的外圈。由此可以防止所述保持环意外地沿着尤其径向的方向运动。
[0030]此外，所述装配装置可以具有一种用于使布置在所述导向机构中的极靴运动的压紧装置。由此，借助于所述压紧装置可以将极靴压入或者压到所述保持环的里面或者上面。
[0031]此外，可以设置一种用于将极靴挤压到所述导向机构的导向面上的挤压装置。由此可以在所述导向机构中精确地导引所述极靴，并且由此将所述极靴精确地固定在所述保持环上。所述挤压装置尤其可以被固定在所述支承板上。
【附图说明】
[0032]下面借助于附图对实施方式进行详细解释。附图示出:
[0033]图1是具有构造为转子的电机组件的电机的透视图；
[0034]图2是按照图1的电机的正视图的、放大的截取部分；
[0035]图3是在制造按照图1和2的电机的转子时的第一方法步骤；并且
[0036]图4是在制造所述转子时的第二方法步骤。
【具体实施方式】
[0037]在图1和图2中示出的电机具有一个处于内部的、盘状的定子I以及一个处于外部的、圆环状的、作为电机组件的转子2。
[0038]所述定子I具有大量定子槽3，所述定子槽分别构造在两根定子齿4之间。以已知的方式，在所述定子槽3中布置了围绕着所述定子齿4卷绕的线圈绕组(未示出)。
[0039]所述转子2包括大量比如由棒形的稀土材料构成的、棒形的永久磁体5，所述永久磁体轮辐状地布置在导磁的极靴6之间。所述永久磁体5的最大的纵向伸长由此相应地沿着径向的方向关于所述转子2的中心纵轴线或者旋转轴线定向。在此产生所述各个永久磁体5的、极性的、垂直于相应的径向方向的定向或者与围绕着所述中心纵轴线所假想的圆周线相切的定向。所述永久磁体5的这种布置引起从所述极靴6中穿过的磁通量的转向、引起径向地关于旋转轴线起作用的通量浓度并且引起明显突出的突显性。
[0040]所述永久磁体5分别夹紧地并且由此传力连接地布置在两个极靴6之间。所述极靴6由软磁的材料、比如电工钢片构成，并且具有U形的横截面(垂直于所述转子2的中心纵轴线或者旋转轴线)。由此这些极靴分别构成一个沿着纵轴向的方向、也就是说沿着所述中心纵轴线或者旋转轴线的方向伸展的、槽状的凹处。借助于这个凹处，可以将每个极靴6固定在保持环上，其中在所定义的范围内可以实现所述极靴6的、合适的定位。为此，所述转子2的、保持环8的、沿着径向的方向定向的并且沿着纵轴向的方向伸展的固定接片7相应地被夹紧地并且由此传力连接地固定在所述极靴6的各个凹处中。在此规定，在理论上规定的、用于每个极靴6的位置中，在所述极靴6的与所述固定接片7的相切地并且纵轴向伸展的端面之间留有缝隙9 (参照图2)。所述在理论上规定的、用于极靴6的位置从所述定子I的所规定的外直径、所述转子2的通过极靴6定义的内直径以及在所述定子I与所述转子2之间的所规定的气隙10中产生，所述气隙10比如可以在0.2mm与Imm之间、尤其大约0.4mm。
[0041]所述在极靴6的理论上的位置中规定的缝隙9能够以个性化的、与所述极靴6的对转子2的内直径进行限定的表面的、所规定的、离开旋转轴线的间距相匹配的方式将所述极靴6定位并且固定在所述保持环8上，而这一点没有明显地通过关于所述保持环8的以及各个极靴6的设计尺寸的公差而受到影响。而如果所述极靴6沿着径向的方向抵靠在所述保持环8上，那么这两种尺寸包括所属的公差就会影响所述极靴6的内侧的表面的、离开所述中心纵轴线的间距。反之，规定通过所述极靴6的和所述保持环8的固定接片7的、在径向上伸展的接触面并且由此通过相切地定向的压力来进行最初传力连接的固定，这能够实现各个极靴6的、在通过所述缝隙9定义的(公差)范围内合适的定位。
[0042]为了将所述极靴6可靠地固定在所述保持环8的固定接片7上，可以规定，所述极靴6在所述接触面上设有大量沿着所述转子2的纵轴向的方向伸展的凸起。也为所述比如由塑料注塑而成的保持环8的、固定接片7的接触面设置了一种相应的设计方案。这种齿部一方面与光滑表面的结构相比引起接触面的扩大， 由此可以改进传力连接的效用。此外，由此在所述保持环8与所述极靴6之间实现附加的传力连接(关于相应的径向的方向)。
[0043]图3和图4示出了在制造按照图1和图2所示的转子2时的两个步骤。在此使用一种装配装置。
[0044]在图3所示出的步骤中，将所述保持环8连同在外侧面将所述保持环8包围的、比如可以由铝构成的外圈11 一起定位在所述装配装置的、支承板13的、圆环状的槽12中。在此，所述外圈11在两个纵轴向的端部上超过所述保持环8，由此在两侧分别构成一个凸肩。所述保持环8与所述外圈11之间的连接比如可以借助于粘合来实现。
[0045]随后将一定位装置14安放到由保持环8和外圈11构成的单元上。所述定位装置14包括一个具有L形的横截面的定位环15。所述定位环15的、在径向上伸展的支臂的、朝向所述由保持环8和外圈11构成的单元的一侧而后安放在所述外圈11的、相应的接触面上，而所述定位环15的、沿着纵轴向的方向伸展的支臂的、在径向上处于外面的一侧则嵌合到相邻的、在所述外圈11与所述保持环8之间构成的凸肩中，并且在此尽可能精确地抵靠在所述外圈11的内侧面上。由此使所述定位装置14相对于所述由外圈11和保持环8构成的单元尽可能精确地同轴地定位。
[0046]所述定位环15构造为在一个位置上中断的结构。这个断口借助于定位异型件16来跨接，该定位异型件在内侧面上被固定在所述定位环15上。所述定位异型件16具有一个拥有U形的横截面的基体(垂直于所述转子2的中心纵轴线)。从所述基体的两条支臂的自由的端部上延伸着接合接片(Anlagestege)。此外，所述定位异型件具有一个布置在中间的、设有导槽的导向机构17，该导向机构沿着所述转子2的纵轴向的方向延伸并且与所述定位环15的断口相邻地布置。
[0047]所述转子2的极靴6在纵轴向定向的运动中借助于压紧装置18被压紧到所述保持环8的固定接片7上(参照图4，在图4中未示出所述定位环15)。所述压紧装置18为此布置在所述定位装置15的内部，并且抵靠在所述定位异型件15的、处于里面的表面上。而后借助于冲头19沿着纵轴向的方向将布置在所述导向机构17中的极靴6压紧到所述固定接片7之一上。在此，挤压装置20保证，所述极靴6始终在抵靠在所述导槽的槽底上的情况下得到导引。在加入一极靴6之后，将一新的极靴6定位在所述导向机构17的导槽中，使所述由外圈11、保持环8和已经安装的极靴6构成的单元在所述支承板13的槽12中以一与在所述固定接片7之间的节距相对应的角度为幅度扭转，并且借助于所述冲头19来压紧所述新的极靴6。一直进行这一过程，直至已经安装了所有的极靴6。
[0048]通过在压入时在所述导槽中导引所述极靴6的做法可以实现这一点:仅仅用较小的公差以借助于所述定位装置来确定的、离开所述转子2的中心纵轴线的间距来布置所述各个极靴6的径向的内侧面，其中所述最初基于传力连接的、在极靴6与保持环8之间的连接保证将所述极靴6固定在相应的位置中。由所述极靴6的径向的内侧面在与所述定子齿4的径向的外侧面的组合中构成的气隙10由此尽管较大的数目的极靴(当前比如五十六个)也可以通过简单的方式以较大的精度来构成。
[0049]在安装所述极靴6之后，将所述永久磁体5加入到在所述极靴6之间构成的间隙中，并且比如传力连接地并且结合粘合方法将其固定在那里。
[0050]在附图中示出的电机有利地适合用作直接驱动的、也就是无传动机构的、用于机动车、尤其是以电池供电的方式运行的两轮车的轮边电动机。所述转子2的外圈11在这种情况下可以由被驱动的车轮的轮辋底构成。
【主权项】
1.用于旋转的电机的电机组件(2)，所述电机组件具有布置在极靴(6)之间的永久磁体(5)， 其特征在于， 所述极靴(6 )构造为单独的构件，所述构件相应沿径向的方向被传力配合连接地固定在一个顺磁的保持环(8 )上，其中所述构件能够相应沿径向的、离所述电机组件的中心纵轴线的间距固定在所定义的区域中。2.按权利要求1所述的电机组件，其特征在于，所述电机组件(2)是转子。3.按权利要求1或2所述的电机组件，其特征在于，所述保持环(8)和/或所述极靴(6)作为组件具有径向定向的固定接片(7)，所述固定接片被传力配合连接地接纳在相应另一个组件的凹处中。4.按权利要求3所述的电机组件，其特征在于，所述固定接片(7)和所述凹处沿着所述电机组件的纵轴向的方向伸展，其中所述凹处在相应的组件的、至少一个纵轴向的端部上终止。5.按权利要求1或2所述的电机组件，其特征在于，所述极靴(6)或者保持环(8)的、至少一些在进行传力配合连接的固定时朝彼此挤压的接触面设有凸起，其中所述凸起沿着所述电机组件的纵轴向的方向伸展。6.按权利要求1或2所述的电机组件(2)，其特征在于，所述极靴关于径向方向构造为U字形，并且沿着径向的方向由单个的磁钢叠片铁芯所组成。7.按权利要求1或2所述的电机组件，其特征在于，所述永久磁体(5)分别被传力配合连接地固定在两个极靴(6)之间。8.具有定子(I)和转子(2)的电机，其特征在于，所述定子(I)或者所述转子(2 )构造为按前述权利要求中任一项所述的电机组件，其中所述保持环(8)被集成到轮胎的轮辋中。9.按权利要求8所述的电机，其特征在于，所述电机构造为用于两轮车的牵引驱动装置。10.按权利要求8所述的电机，其特征在于，所述保持环(8)被粘贴到轮胎的轮辋中。11.定位装置(14)，所述定位装置在制造按权利要求1到7中任一项所述的电机组件时使用，所述定位装置具有一个定位环(15)以及一个定位异型件(16)，其特征在于所述定位环具有用于关于所述保持环(8)进行同轴的定向的器件，所述定位异型件具有用于极靴(6)的、沿着所述定位环(15)的纵轴向的方向延伸的导向机构(17)。12.一种装配装置，其具有按权利要求11所述的定位装置(14)，其特征在于所述装配装置具有一种支承板(13)，该支承板具有接纳所述保持环(8 )和/或抵靠在所述保持环(8 )上的外圈(11)的圆形的凹处。13.按权利要求12所述的装配装置，其特征在于，所述装配装置具有一种用于使布置在所述导向机构(17)中的极靴(6)运动的压紧装置(18)。14.按权利要求12所述的装配装置，其特征在于，所述装配装置具有一种用于将极靴(6)挤压到所述导向机构(17)的导向面上的挤压装置(20)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于电机的电机组件、尤其是转子（2），该转子（2）具有布置在极靴（6）之间的永久磁体（5），其特征在于，所述极靴（6）关于相应的、径向的方向被传力连接地固定在一个优选顺磁的保持环（8）上，其中可以关于相应的、径向的、离开所述电机组件的中心纵轴线的间距将所述极靴固定在所定义的区域中。本实用新型还涉及一种电机、一种定位装置以及一种具有所述定位装置的装配装置。
【IPC分类】H02K15/03, H02K1/27
【公开号】CN204696824
【申请号】CN201420647371
【发明人】W.尚茨, N.马丁, F.程
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2014年11月3日
【公告号】CN104617693A, DE102013222329A1
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