具有两个转子芯的电子换向电动机的制作方法

本发明涉及一种根据独立权利要求1的前序部分的电子换向电动机。

通用类型的电子换向电动机包括定子、相对于该定子可旋转地安装的转子以及与该转子共同旋转的用于扫描磁场的至少一个传感器。该传感器递送用于换向电子设备的信号。该定子包括定子绕组以及软磁定子芯。该转子包括被布置成分布在该转子的周向上的若干永磁体以及这些永磁体的第一软磁转子芯。为了操作电动机而与定子的由定子绕组和定子芯生成的磁场交互的转子磁场由永磁体和第一软磁转子芯生成。

根据现有技术已知通用类型的电子换向电动机。递送用于换向电子设备的信号的传感器一般被定位在转子的两个表面侧之一上。由于该结构条件，转子和定子之间通常存在某一间距。在大多数通用电动机中，附加的控制磁体被附连到转子，该转子生成由传感器扫描的磁场，以便能够分别可靠地检测转子的位置和转速。有利地，控制磁体被直接定位在转子的两个表面侧之一上。附加控制磁体的提供一般与增加的成本以及附加的制造努力相关联。然而，还存在其中转子磁场被直接扫描的电动机。出于该目的，传感器必须被设置成非常靠近转子的表面侧端，这由于结构条件而并不总是易于实现。

本发明的目的是提供一种在开头部分提到的类型的电子换向电动机，其中转子的位置或其速度可分别被可靠地检测，其中该电子换向电动机具有简单的设计，并且制造起来并不昂贵。具体地，本发明涉及具有小于60mm的外径的小型电动机。

该目的通过独立权利要求1中的特征来满足。据此，根据本发明的解决方案被提供在根据本发明的电子换向电动机中，其中该转子进一步包括第二软磁转子芯，该第二软磁转子芯在该转子的轴向上毗邻第一软磁转子芯，其中非磁性分隔元件在轴向上被布置在第一软磁转子芯和第二软磁转子芯之间，其中永磁体在轴向上延伸经过第一软磁转子芯、非磁性分隔元件和第二软磁转子芯，并且其中由传感器扫描的磁场是由永磁体和第二软磁转子芯一起生成的控制磁场。

根据本发明的解决方案尤其提供了以下优点：生成能可靠地检测的控制磁场，而无需采用任何附加的控制磁体，附加的控制磁体将与增加的成本和附加的制造努力相关联。由于该第二软磁转子芯，控制磁场可因此在靠近传感器的地方获得，即使该传感器与第一软磁转子芯具有相对较大的距离。有利地，第二软磁转子芯可在轴向上比软磁定子芯突出。通过非磁性分隔元件来防止形成由于整个转子组的非对称位置而在轴向上作用于转子的力，该非对称位置相对于轴向出现。

这些永磁体被整体地形成，并且不被分成各部分。这些永磁体因此基本上在整个长度上延伸，该整个长度得自两个软磁转子芯与位于它们之间的非磁性分隔元件的并置。优选地，这些永磁体被容纳在形成在两个转子芯和分隔元件中的凹部内。优选地，这些凹部可以是相关组件的外周中的连续纵向槽。优选地，这些永磁体的布置呈辐条形。优选地，两个转子芯和非磁性分隔元件具有基本上相同的横截面。更优选地，转子是内部转子。第一软磁转子芯被径向地布置在定子芯内。定子芯可被形成为是有槽的，其中定子绕组的线圈被接纳在该定子芯的这些槽中。替换地，定子芯也可由无铁的中空圆柱形且自支撑的定子绕组的外部护铁形成。为了确保转子磁场和控制磁场之间至少接近现有的空间分隔，在轴向上测得的非磁性分隔元件的厚度为转子的外径的至少10％。

本发明的进一步有利的实施例是各从属权利要求的主题。

在本发明的一个特别优选的实施例中，第二软磁转子芯在轴向上被布置在软磁定子芯之外。首先，这确保了使得控制磁场靠近传感器。第二，这避免了或降低了控制磁场与定子磁场的交互，以使得不会生成不想要的通过磁的方式生成的力。优选地，第一软磁转子芯被布置成在轴向上与软磁定子芯处于相同的位置。更优选地，第一软磁转子芯以及软磁定子芯具有相同的轴向长度，以使得当以轴向观察第一软磁转子芯和软磁定子芯时，第一软磁转子芯和软磁定子芯是重叠的。如果第一软磁转子芯比软磁定子芯稍微短或长一点，则先前提到的“在轴向上处于相同的位置”在本申请的上下文中将被理解为使得在两个轴向端处均给出第一软磁转子芯相对于定子芯的相应表面侧的相同的距离或突出。

在本发明的进一步优选实施例中，第二软磁转子芯在轴向上基本上与定子绕组的绕组头一起终止。结果，确保了特别可靠的、可扫描的控制磁场，同时维持了最紧凑的设计。

根据本发明的进一步特别优选的实施例，非磁性分隔元件是塑料圆盘。这导致以下事实：非磁性分隔元件可以用特别简单和廉价的方式来制造。

根据本发明的进一步特别优选的实施例，第一软磁转子芯、第二软磁转子芯和非磁性分隔元件展示出基本上相同的横截面几何形状。这不仅仅简化了装配。两个软磁转子芯的生产也被相当大地简化了，因为在两种情况下可使用相同的工具。

根据本发明的进一步特别优选的实施例，诸永磁体被接纳在形成在第一软磁转子芯、第二软磁转子芯和非磁性分隔元件中的诸槽中。在该情况下，优选地，这些槽是连续的，并且由此同样地延伸经过所提到的所有三个组件。这些槽易于制造，并且确保了简单的装配和诸永磁体的可靠适配。替换地，这些永磁体也可被插入到通孔中，这些通孔同样延伸经过两个软磁转子芯和布置在它们之间的非磁性分隔元件。更优选地，中心孔被形成在两个软磁转子芯和非磁性分隔元件中以用于接纳转子的枢轴。

根据本发明的进一步优选实施例，第一软磁转子芯和第二软磁转子芯各自由在两侧上绝缘的经穿孔和堆叠的软磁金属板组成。这些金属板可通过机械方式彼此链接、被激光封装或被粘合封装。相同的金属板可被用于第一软磁转子芯和第二软磁转子芯，以使得根据本发明的电动机的生产被简化，并且因此特别廉价。

根据本发明的进一步优选实施例，转子具有4极、8极、10极、14极或16极设计。

根据本发明的进一步优选实施例，这些永磁体在转子的切向上被磁化。

根据本发明的进一步优选实施例，用于扫描控制磁场的至少一个传感器是霍尔传感器，其中该霍尔传感器在轴向上被布置在印刷电路板的面向第二软磁转子芯的一侧上。为了增加扫描的准确性，当然也有可能提供若干霍尔传感器。更优选地，这些霍尔传感器被布置成分布在圆周上。

根据本发明的进一步优选实施例，电动机是具有小于60mm的直径的小型电动机。

本发明还提供一种用于制造本发明的电子换向电动机的转子的方法。根据本发明，该转子包括枢轴，在第一步骤中，提供有中心通孔的非磁性分隔元件被滑动到该枢轴上。随后，也具有相应的中心通孔的第一软磁转子芯和第二软磁转子芯被滑动到该枢轴上。在下一步骤中，永磁体被插入到第一和第二软磁转子芯以及非磁性分隔元件的相应凹部中。该转子随后用无氧灌注料或者用粘合剂来铸造。该方法确保简单且廉价的制造。

下面将参考附图更详细地解释本发明的实施例，

其中

图1示出根据本发明的电子换向电动机的纵向截面，

图2以倾斜的视图示出来自图1的根据本发明的电子换向电动机的转子，

图3示出用于制造来自图2的转子的第一方法步骤，其中转子组装件中的非磁性分隔元件被滑动到转子的枢轴上，

图4示出其上定位有非磁性分隔元件的来自图3的枢轴，以及

图5示出用于制造来自图2的转子的进一步方法步骤，其中第一软磁转子芯和第二软磁转子芯被滑动到该枢轴上。

在以下实施例中，相同的部件由相同的参考标记指定。在附图包含所附的附图描述中没有更详细解释的参考标记的情况下，对在前或后续附图描述作出参考。

图1示出通过根据本发明的电子换向电动机1的示意性纵向截面。该电动机包括外部的中空圆柱定子2、被设计为内部转子的转子3、以及用于分别检测转子的旋转位置或转速的传感器4。定子2是有槽的定子。该定子包括软磁定子芯5以及插入到定子芯的相应槽中的若干线圈。这些线圈一起形成定子的定子绕组。该图中仅示出了这些线圈的绕组头6。这些线圈经由绕组连接16被连接到换向电子设备。换向电子设备被容纳在印刷电路板15上，该印刷电路板15被布置在转子的垂直于电动机的对称轴12的右手端处。同样，用于检测转子的旋转位置的传感器4被设置在该印刷电路板的面向转子的右表面端的那侧上。该传感器是霍尔传感器。此时再次指示，出于改善扫描准确性的目的，当然可提供若干传感器。

附图在本质上仅仅是示意性的。例如，图1中没有示出电动机的外壳。

图2更详细地示出来自图1的根据本发明的电动机的转子3。该转子包括端到端枢轴14、第一转子芯8、第二转子芯9和布置成分布在圆周上的若干永磁体7。永磁体7被设计为杆状磁体并被插入到相应的槽中，这些槽被形成在两个软磁转子芯的外圆周上，并且在两个软磁转子芯的整个长度上延伸。永磁体以辐条状方式布置，并且在转子的切向上被磁化。塑料圆盘形式的非磁性分隔元件10被布置在第一转子芯8和第二转子芯9之间。两个转子芯经由分隔元件彼此绝缘。软磁转子芯8和9两者以及非磁性分隔元件展示出基本上相同的横截面。这意味着分隔元件10也在外圆周上提供有相应的槽，永磁体7被接纳在这些槽中。

图1示出第一软磁转子芯8具有与外部软磁定子芯5相同的长度。附加地，第一软磁转子芯8和软磁定子芯5被布置为重合，以使得它们在轴向上在左边和右边在相同的位置处终止。永磁体7与第一软磁转子芯8一起生成转子磁场，为了操作电动机，该转子磁场与定子的由定子绕组和定子芯5生成的定子磁场交互。图1进一步示出第二软磁转子芯9在轴向上比软磁定子芯5的右手端突出，并且基本上与定子绕组的绕组头6一起终止。永磁体7与第二软磁转子芯9一起生成控制磁场，该控制磁场由传感器4扫描。非磁性分隔元件10确保该控制磁场几乎不与定子磁场交互，并因此不在轴向上生成不期望的力。

以下参考图3到5解释用于生产根据本发明的电动机的转子的方法。如图3所示，非磁性分隔元件10首先被滑动到转子的枢轴14上。出于该目的，分隔元件10包括端到端中心孔13b。图4示出来自图3的枢轴14以及定位在其上的分隔元件10。在下一步骤中，第一软磁转子芯8和第二软磁转子芯9被滑动到转子枢轴的两端上。出于该目的，这两个软磁转子芯同样各自分别具有中心通孔13a或13c。如从图3和5中显而易见的，这两个软磁转子芯8和9以及非磁性分隔元件10包括槽11a、11b、11c，槽11a、11b、11c在轴向上彼此无缝地过渡。最后，细长的永磁体7被插入到这些槽中，如图2中已经示出的。随后，该转子组装件用无氧灌注料或者用粘合剂来铸造。