CN111106717B - 磁体支架、传感器磁体组件及其制造方法以及电动马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁体支架、传感器磁体组件及其制造方法以及电动马达，尤其是涉及用于将传感器磁体紧固在电动马达的马达轴上的磁体支架，磁体支架具有用于传感器磁体的容纳凹部和用于紧固在马达轴上的紧固区域，其中，容纳凹部由器壁径向限界，器壁在其周向上具有多个壁厚缩小的薄弱部位，它们构造成使得在薄弱部位与布置在容纳凹部中的传感器磁体之间保留有自由空间。为了以非常经济和简单的方式非常可靠且耐用地将传感器磁体紧固在马达轴的端部上，其中，应当取消粘合方法，根据本发明设置的是，传感器磁体在所述薄弱部位的两侧通过壁厚更大的器壁区域形状锁合地保持在容纳凹部中。

Description

磁体支架、传感器磁体组件及其制造方法以及电动马达

技术领域

本发明涉及一种磁体支架，其用于将传感器磁体紧固在电动马达的马达轴上，磁体支架具有用于传感器磁体的容纳凹部和用于紧固在马达轴上的紧固区域，其中，容纳凹部由器壁径向限界，器壁在其周向上具有多个壁厚缩小的薄弱部位，它们构造成使得在薄弱部位与布置在容纳凹部中的传感器磁体之间保留有自由空间。本发明还涉及传感器磁体组件、具有传感器磁体组件的电动马达和制造传感器磁体组件的方法。

背景技术

由WO 17131296 A1已知此类属的磁体支架、传感器磁体组件和具有传感器磁体组件的电动马达。在此，传感器磁体构造为直角的，尤其是方形的，并置入磁体支架的凹部。为了紧固而粘接传感器磁体。粘合方法具有一系列缺点。粘合连接不允许加载剪切力，如其示例性地由不同的热膨胀过程或收缩过程带来。粘合剂的处理、配给和仓储通常是有问题的并且无法避免。已知磁体支架的设计还非常复杂并需要大量结构空间。

紧固传感器磁体的另一可能性由DE 102 62 404 B3已知。在此，传感器磁体通过塑料托架的热铆接固定。然而该解决方案不够坚固和耐用。

发明内容

本发明任务是以非常经济和简单的方式非常可靠且耐用地将传感器磁体紧固在马达轴的端部上，其中，应当取消粘合方法。

该任务根据本发明通过如下的磁体支架解决，通过具有根据本发明的磁体支架和传感器磁体的传感器磁体组件解决，通过具有根据本发明的传感器磁体组件的电动马达解决以及通过制造根据本发明的传感器磁体组件的方法解决。通过器壁的多个具有较大的壁厚的部位上的形状锁合得到非常可靠且耐用的连接。

根据本发明的磁体支架用于将传感器磁体紧固在电动马达的马达轴上，所述磁体支架具有用于所述传感器磁体的容纳凹部和用于紧固在所述马达轴上的紧固区域，其中，止挡部将所述容纳凹部与所述紧固区域彼此分离并且具有缺口，其中，所述容纳凹部由器壁径向限界，所述器壁在其周向上具有多个壁厚缩小的薄弱部位，所述薄弱部位构造成使得在所述薄弱部位与布置在所述容纳凹部中的传感器磁体之间保留有自由空间，其中，所述传感器磁体在所述薄弱部位的两侧通过壁厚更大的器壁区域形状锁合地保持在所述容纳凹部中，并且其中，所述自由空间通过凹槽与所述缺口气动连接并且在压装到所述马达轴上时充当排气路径。

在具有根据本发明的磁体支架和传感器磁体的传感器磁体组件中，所述传感器磁体在薄弱部位两侧通过器壁的器壁区段仅形状锁合地保持在所述磁体支架的容纳凹部中。

在具有根据本发明的传感器磁体组件的电动马达中，所述传感器磁体组件轴向与所述马达轴的端侧相邻地布置。

制造根据本发明的传感器磁体组件的方法具有下列方法步骤：a)提供烧结的磁体支架；b)提供矩形传感器磁体；c)将所述磁体支架和所述传感器磁体置入具有四个压爪的压制设备；d)对着所述传感器磁体拐角将所述压爪分别施加到器壁的薄弱部位上；e)借由小进给将挤压力施加到所述薄弱部位上；f)移回所述压爪；g)将所述传感器磁体组件从所述压制设备上取下。

本发明的改进方案在以下部分中示出。

在本发明一个特别优选的改进方案中，磁体支架由烧结材料，尤其是烧结黄铜制成。利用烧结工艺的帮助可以经济方式制造非常精确的构件。在本应用情况下重要的还在于，磁体支架是非磁性的，这例如可通过应用烧结黄铜实现。在本发明应用下不仅在轴向方向上而且在径向方向上无法容忍较大的凸出，因为这将带来增大的气隙和空间问题。烧结材料的机械变形在这种情况下是困难的并且采用常规手段和工艺导致材料断裂。

基于断裂危险建议，薄弱部位具有最大1mm，优选最大0.8mm的最小器壁厚度。在烧结黄铜部件中，该器壁厚度恰好是仍能制造的。通过该设计，烧结部件能够更容易地变形，然而在这种情况下坚固性和耐用性受影响。

令人惊异的成功是，薄弱部位的特性与相邻的器壁壁厚更大的器壁区域以如下方式组合，使得实现能简单且可靠地建立的连接，其还具有高的强度和使用寿命。为此规定，传感器磁体是矩形的，并且薄弱部位与传感器磁体的拐角或倒圆拐角对置，并且通过器壁的空间受限的区段在薄弱部位的两侧形成形状锁合。

为了能够建立形状锁合，器壁必须轴向伸出超过传感器磁体的倒圆的棱边。如有可能，器壁也应当略微伸出超过传感器磁体的平面。

如果也可以取消容纳凹部内的、用于形状锁合地固定传感器磁体的底切(Hinterschnitte)，则可以实现磁体支架的特别经济的制造。也就是在挤压金属粉末时可以不制造底切。

本发明规定，紧固区域呈套筒形构造并且压装到马达轴上或者马达轴的凸肩上。规定的烧结材料非常好地适合于此。

在紧固区域与容纳凹部之间构造有缺口。缺口在压装时充当排气开口。空气也可以进一步通过拐角处的自由空间溢出。视排气开口的直径而定，在这些排气路径之间已经存在内部连接。另外，在容纳凹部的底部内的附加凹部还可以负责充分的排气。

传感器磁体具有一个或两个极对。为了能够推导出几何条件上的磁定向而规定，磁体支架的外轮廓具有多边形几何形状，尤其是四边形几何形状。

本发明任务也通过传感器磁体组件解决，其具有磁体支架和传感器磁体，传感器磁体在薄弱部位两侧通过器壁的器壁区段仅形状锁合地保持在磁体支架的容纳凹部中。

另一解决方案是具有传感器磁体组件的电动马达，其中，传感器磁体组件轴向与马达轴的端侧相邻地布置。

最后，该任务也通过制造传感器磁体组件的方法解决。在此，方法步骤如下：a)提供烧结的磁体支架；b)提供矩形传感器磁体；c)将磁体支架和传感器磁体置入具有四个压爪的压制设备；d)对着传感器磁体拐角将压爪分别施加到器壁的薄弱部位上；e)借由小进给将挤压力施加到薄弱部位上；f)移回压爪；g)将传感器磁体组件从压制设备上取下。通过该方法部分压缩烧结材料，然而也使其部分变形，其中，在器壁的与在薄弱部位内的区域相比具有更大的壁厚的区域上出现充分的形状锁合。借此获得充分的强度和使用寿命。

压爪的优化布置方案通过如下方式得到，即，将压爪关于传感器磁体组件的纵轴线以在10°至45°范围内的，优选15°至30°范围内的，优选20°的角度施加到薄弱部位上。由此，器壁可以特别简单地变形。

附图说明

以下结合附图进一步阐述本发明实施例。其中：

图1示出具有传感器磁体组件的开放式电动马达；

图2示出传感器磁体组件的放大视图(作为细节W)；

图3示出变形前的磁体支架；

图4示出变形后的磁体支架；以及

图5示出改型设备。

具体实施方案

图1示出开放式电动马达1，其具有马达壳体15、马达轴4、由磁体支架2和传感器磁体3组成的传感器磁体组件10。

图2示出传感器磁体组件10的放大视图(细节W)，其具有磁体支架2、传感器磁体3和马达轴4。传感器磁体3容纳在磁体支架2的容纳凹部5内并且利用套筒形紧固区域6压装在马达轴4上。为了一方面限定磁体支架2的压入深度，另一方面限定传感器磁体3的安装深度，设置有将这两个区域彼此分离的止挡部13。止挡部13具有中央缺口11，以便使紧固区域6内所含空气可以在压装磁体支架2时溢出。容纳凹部5由环绕的器壁7径向限界。在此以剖面图示出在未变形区域内的磁体支架2。在该区域内，器壁7是厚壁的。器壁7以数值d伸出超过传感器磁体3。传感器磁体3的拐角和棱边的倒圆半径越大，器壁7的凸出d可以越小。凸出d甚至可以是0。

图3示出容纳凹部5的器壁7变形前的磁体支架2连同容纳在容纳凹部5内的传感器磁体3。传感器磁体在其原始形状方面是正方形和长方形的。传感器磁体的拐角和棱边被倒圆。器壁7的棱边具有倒角。磁体支架2的外轮廓匹配于传感器磁体3的形状并且设有四个彼此成直角取向的外面16。外面16之间的过渡区域17呈弓形地构造。器壁7在过渡区域17内被构造成薄弱部位8。薄弱部位8在面对传感器磁体3的一侧上通过横截面呈四分之一圆形的自由空间9限界。通过四分之一圆的半径，在变形时最小化切口效应以及进而最小化断裂危险。通过箭头F表示力方向，在该力方向下根据本发明施予变形力。

图4示出变形后的磁体支架2。在此，器壁区域14在薄弱部位8两侧以如下方式径向向内变形，使得器壁区域略微伸出到传感器磁体3之上并且形成形状锁合的连接。在变形的器壁区域14之间的中间区域18保持不变形。自由空间9通过力作用而变小但是仍然存在，当传感器磁体组件10压装到马达轴(在此未示出)上时，它们附加地用于排气。

图5示出改型设备20，其具有用于容纳传感器磁体组件10的容纳部件21和用于将压力施予到磁体支架2的器壁7的薄弱部位8的按压爪22。按压爪具有相对于中心轴线23约20°的倾斜。以此方式避免小的弯曲半径以及进而避免断裂危险。传感器磁体组件10在此相对于图2转动了45°示出，从而剖面穿过薄弱部位8延伸。薄弱部位8通过自由空间9限界，自由空间通过凹槽19与缺口11气动连接并且在压装到马达轴上时充当排气路径。

附图标记列表

1 电动马达

2 磁体支架

3 传感器磁体

4 马达轴

5 容纳凹部

6 紧固区域

7 器壁

8 薄弱部位

9 自由空间

10 传感器磁体组件

11 缺口

12 棱边

13 止挡部

14 器壁区域

15 马达壳体

16 外面

17 过渡区域

18 中间区域

19 凹槽

20 改型设备

21 容纳部件

22 按压爪

Claims (18)

1.磁体支架(2)，所述磁体支架用于将传感器磁体(3)紧固在电动马达(1)的马达轴(4)上，所述磁体支架具有用于所述传感器磁体(3)的容纳凹部(5)和用于紧固在所述马达轴(4)上的紧固区域(6)，其中，止挡部(13)将所述容纳凹部(5)与所述紧固区域(6)彼此分离并且具有缺口(11)，其中，所述容纳凹部(5)由器壁(7)径向限界，所述器壁在其周向上具有多个壁厚缩小的薄弱部位(8)，所述薄弱部位构造成使得在所述薄弱部位(8)与布置在所述容纳凹部(5)中的传感器磁体(3)之间保留有自由空间(9)，其中，所述传感器磁体(3)在所述薄弱部位(8)的两侧通过壁厚更大的器壁区域(14)形状锁合地保持在所述容纳凹部(5)中，并且其中，所述自由空间(9)通过凹槽(19)与所述缺口(11)气动连接并且在压装到所述马达轴上时充当排气路径。

2.根据权利要求1所述的磁体支架，其特征在于，所述磁体支架由非导磁的烧结金属制成。

3.根据权利要求1所述的磁体支架，其特征在于，所述磁体支架由烧结黄铜制成。

4.根据权利要求2所述的磁体支架，其特征在于，所述薄弱部位(8)具有最大1mm的最小器壁厚度。

5.根据权利要求2所述的磁体支架，其特征在于，所述薄弱部位(8)具有最大0.8mm的最小器壁厚度。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的磁体支架，其特征在于，所述传感器磁体(3)是矩形的，并且所述薄弱部位(8)与所述传感器磁体(3)的拐角对置，并且通过所述器壁(7)的空间受限的区段在所述薄弱部位(8)的两侧形成形状锁合。

7.根据权利要求6所述的磁体支架，其特征在于，所述传感器磁体(3)的拐角是倒圆拐角。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的磁体支架，其特征在于，所述器壁(7)轴向伸出超过所述传感器磁体(3)的倒圆的棱边(12)。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的磁体支架，其特征在于，所述容纳凹部(5)在安装所述传感器磁体(3)之前不具有底切。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的磁体支架，其特征在于，所述紧固区域(6)呈套筒形地构造并且用于压装到所述马达轴(4)上或所述马达轴(4)的凸肩上。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的磁体支架，其特征在于，所述磁体支架(2)的外轮廓具有多边形几何形状。

12.根据权利要求1至5中任一项所述的磁体支架，其特征在于，所述磁体支架(2)的外轮廓具有四边形几何形状。

13.具有根据权利要求1至12中任一项所述的磁体支架(2)和传感器磁体(3)的传感器磁体组件，所述传感器磁体在薄弱部位(8)两侧通过器壁(7)的器壁区段仅形状锁合地保持在所述磁体支架(2)的容纳凹部(5)中。

14.电动马达，所述电动马达具有根据权利要求13所述的传感器磁体组件，其特征在于，所述传感器磁体组件(10)轴向与所述马达轴(4)的端侧相邻地布置。

15.制造根据权利要求13所述的传感器磁体组件(10)的方法，其特征在于具有下列方法步骤：a)提供烧结的磁体支架；b)提供矩形传感器磁体(3)；c)将所述磁体支架(2)和所述传感器磁体(3)置入具有四个压爪的压制设备；d)对着所述传感器磁体(3)拐角将所述压爪分别施加到器壁(7)的薄弱部位(8)上；e)借由小进给将挤压力施加到所述薄弱部位(8)上；f)移回所述压爪；g)将所述传感器磁体组件(10)从所述压制设备上取下。

16.根据权利要求15所述的制造传感器磁体组件(10)的方法，其特征在于，将所述压爪关于所述传感器磁体组件(10)的纵轴线以在10°至45°范围内的角度施加到所述薄弱部位(8)上。

17.根据权利要求15所述的制造传感器磁体组件(10)的方法，其特征在于，将所述压爪关于所述传感器磁体组件(10)的纵轴线以在15°至30°范围内的角度施加到所述薄弱部位(8)上。

18.根据权利要求15所述的制造传感器磁体组件(10)的方法，其特征在于，将所述压爪关于所述传感器磁体组件(10)的纵轴线以20°的角度施加到所述薄弱部位(8)上。

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