转子组件、马达和双离合器变速器的制作方法

本发明涉及一种转子组件、一种马达和一种包括该马达的双离合器变速器(DCT)。

背景技术：

车辆的变速器被构造成包括马达，该变速器是通过使用者的离合器操作来手动地操作或者通过取决于速度的任务来自动地操作的传动装置。

通常，使用具有安设在转子中的永久磁体的内部永久磁体(IPM)型马达作为变速器的马达。

因为IPM型马达使用轻质的并且具有强磁性的NdFeB基永久磁体，所以它具有高的效率和功率密度的优点。

然而，NdFeB基永久磁体包括作为稀土元素的钕(Nd)，并且因此由于稀土元素价格的增加而存在马达自身的制造成本增加的问题。

因此，近来的趋势是朝向不使用稀土元素的、不含稀土元素的马达发展。

不含稀土元素的马达包括铁氧体磁体马达、感应马达、磁阻马达等，并且其中的最代表性的马达是铁氧体磁体马达。

铁氧体磁体马达是使用铁氧体磁体的马达，铁氧体磁体是一种磁性陶瓷，并且具有比稀土元素马达价格更低并且更加易于设计的优点。

然而，因为铁氧体磁体对于冲击而言是相对脆弱的，所以它具有当马达以高速旋转时产生裂纹并且由于排出裂纹材料而使得马达的性能劣化的问题。

技术实现要素：

技术问题

本发明涉及提供一种能够抑制在磁体中产生裂纹的马达。

技术方案

本发明的一个方面提供一种包括定子部和转子组件的马达，该转子组件被布置成能够与定子部一起旋转。转子组件可以包括：环形磁体，环形磁体被构造成包括在其中布置轴的插入孔和沿着第一假想圆在环形磁体的一个表面上形成的多个第一凹槽；以及芯部件，芯部件被构造成包括布置在轴和插入孔之间的本体部分和覆盖该多个第一凹槽的延伸部分。延伸部分可以包括不在多条第一假想直线上的多个第二凹槽，该多条第一假想直线分别从第一假想圆的中心穿过该多个第一凹槽。

该多个第二凹槽可以被沿着在延伸部分上限定的第二假想圆布置。

第二假想圆的直径可以小于第一假想圆的直径。

延伸部分可以具有比第一假想圆的直径大的直径并且覆盖环形磁体的一个表面和另一个表面的至少一部分。

第一假想圆的直径、第二假想圆的直径、延伸部分的直径和环形磁体的直径可以满足以下公式1。

[公式1]

D2<D1<D3≤D4

在这里，D1是第一假想圆的直径，D2是第二假想圆的直径，D3是延伸部分的直径，以及D4是环形磁体的直径。

芯部件的轴向长度可以大于环形磁体的长度。

延伸部分可以包括在其一个表面上形成的多个第三凹槽。

第三凹槽的数目可以与第一凹槽的数目相同。

分别从第一假想圆的中心穿过第三凹槽的第三假想直线可以与第一假想直线重叠。

分别从第一假想圆的中心穿过第三凹槽的第三假想直线可以分别与第一假想直线具有预定角度。

第二凹槽被分别布置成不在分别从第一假想圆的中心穿过第三凹槽的第三假想直线上。

在分别从第一假想圆的中心穿过第三凹槽的第三假想直线中的每一条和第一直线中的每一条之间的角度可以小于在分别从第一假想圆的中心穿过第二凹槽的第二假想直线中的每一条和第一假想直线中的每一条之间的角度。

在第三假想直线中的每一条和第一假想直线中的每一条之间的角度小于或者等于10°。

延伸部分可以包括朝向环形磁体的一个表面延伸的第一延伸部分和朝向环形磁体的另一个表面延伸的第二延伸部分，并且第一延伸部分和第二延伸部分可以以圆盘形状形成并且具有实际上相同的直径。

第二凹槽可以具有从其底表面突出的突起部分。

突起部分的端部可以被形成为低于延伸部分的平坦表面。

本发明的另一个方面提供一种包括定子部和转子组件的马达，该转子组件被布置成能够与定子部一起旋转。转子组件可以包括：环形磁体，环形磁体包括在其中布置轴的插入孔；以及芯部件，芯部件被布置在轴和插入孔之间并且朝向环形磁体的一个表面和另一个表面延伸。延伸部分可以包括多个第二凹槽和第三凹槽。延伸部分可以包括不在多条第三假想直线上的多个第二凹槽，该多条第三假想直线分别从插入孔的中心穿过该多个第三凹槽。

有益效果

根据本发明的示例性实施例的转子组件通过当制造转子组件时使施加到环形磁体的压力最小化来减少裂纹的产生。

此外，转子组件能够替代金属芯使用注塑树脂以减少转子的重量并且减轻由振动引起的冲击。

转子组件、马达和包括该马达的双离合器变速器(DCT)减少环形磁体的暴露区域并且减少裂纹的产生。

通过即使当在环形磁体上产生裂纹时仍然防止裂纹材料被排出到外侧，转子组件增加了马达的性能。

本发明的各种效果和优点不限于以上说明并且可以通过描述本发明的示例性实施例的详细说明的过程而更加易于理解。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的马达的概念视图；

图2是本发明的一个实施例的马达被应用到的双离合器变速器(DCT)的概念视图；

图3是根据本发明的一个实施例的转子组件的透视图；

图4是根据本发明的一个实施例的环形磁体的透视图；

图5是图3的在A-A的方向上截取的截面视图；

图6是图3的在B-B的方向上截取的截面视图；

图7是根据本发明的一个实施例的转子组件的平面投影视图；

图8是图7的修改实例；

图9是根据本发明的一个实施例的马达的、测量到的滑移扭矩的曲线图；以及

图10是根据本发明的一个实施例的、测量到的涂层效果的曲线图。

具体实施方式

尽管本发明可以被以各种方式修改并且采取各种可替代形式，但作为实例在绘图中示出并且在以下详细描述了其具体实施例。不是意图将本发明限制于所公开的具体形式，并且本发明应该涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有的修改、等价形式和可替代形式。

应该理解，虽然可以在这里使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不受这些术语限制。这些术语仅仅用于将一个元件区别于另一个。例如，在不偏离本发明的范围的情况下，第二元件能够称为第一元件，并且类似地，第一元件能够称为第二元件。如在这里所使用地，术语“和/或”包括相关联的、所列出的条目中的一项或者多项的任何和所有的组合。

应该理解当元件称作“连接”或者“耦接”到另一个元件时，它可以被直接地连接或者耦接到其它元件或者可以存在中间元件。作为对照，当元件被称作“直接地连接”或者“直接地耦接”到另一个元件时，不存在任何中间元件。应该以类似的方式解释用于描述在元件之间的关系的其它单词(即，“在…之间”相对于“直接地在…之间”、“相邻”相对于“直接地相邻”等)。

在这里使用的术语是仅仅为了描述具体实施例而非旨在限制本发明。如在这里所使用地，单数形式旨在同样包括复数形式，除非上下文清楚地另有规定。应该进一步理解当在这里使用时术语“包括”和/或“包含”规定存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件，但是并不排除存在或者添加一个或者多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或其组。

除非另有限定，在这里使用的所有的术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。应该进一步理解，诸如在通常使用的字典中定义的那些，术语应该被解释为具有与它们在有关技术背景中的含义一致的含义并且不被在理想化的或者过于形式化的意义上解释，除非在这里被特意地如此定义。

在根据本发明的实施例的说明中，在任何一个元件在另一个元件“上”(“上方”)或者“下”(“下方”)形成的情形中，“上”(“上方”)或者“下”(“下方”)包括这两个元件直接地相互接触或者在该两个元件之间间接地布置和形成至少一个其它元件的情形。此外，使用“上”(“上方”)或者“下”(“下方”)的情形可以包括相对于一个元件的向上方向和向下方向这两种意义。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例，但是相似的附图标记指的是相似的构件并且将省略它的重复说明。

图1是根据本发明的一个实施例的马达的概念视图，图2是本发明的一个实施例的马达被应用到的双离合器变速器(DCT)的概念视图，图3是根据本发明的一个实施例的转子组件的透视图，并且图4是根据本发明的一个实施例的环形磁体的透视图。

根据图1，根据本发明的实施例的马达包括壳体100、定子部300和布置在定子部300中的转子组件200。

壳体100具有一个开口侧从而可以在壳体100中布置并且固定定子部300。壳体100的形状可以被形成为取决于所要使用的马达的类型而改变。当壳体100被用于DCT时，可以在带有图1所示形状的壳体100中布置一对马达。

动力输出轴(未示出)可以被布置在壳体100的一侧上。动力输出轴可以选择性地从转子组件200的轴230接收动力。

不像安装在带有手动变速器的传统车辆中的单盘式离合器变速器那样，DCT包括一组两个离合器从而利用通过一个离合器传递的动力执行第一、第三和第五变速档(第一变速)，并且利用通过另一个离合器传递的动力执行第二、第四和第六变速档(第二变速)。在此情形中，该对马达中的一个马达可以传递用于第一变速的动力，并且另一个马达可以传递用于第二变速的动力。

像带有传统的自动变速器的车辆一样，DCT可以提供方便的驱动和平滑的变速，并且可以提供比带有传统的手动变速器的车辆高的燃料效率。

参考图2，DCT包括：双离合器2，双离合器2包括一组两个离合器；变速器控制单元3，变速器控制单元3被构造成通过从双离合器2接收动力而设定每一个变速器；离合器致动器1，离合器致动器1被构造成控制双离合器2中的每一个离合器；换档致动器4，换档致动器4被构造成通过在变速器控制单元3上执行选择和变换而换档；以及控制单元5，控制单元5被构造成通过接收车辆的全部信息诸如车辆速度和换档命令而控制离合器致动器1和换档致动器4。

因此，DCT通过离合器致动器1的选择操作被连接到马达并且向每一个变速器传递动力。

然而，DCT的结构并不是必要地被限制于此，并且可以将通过从马达接收驱动动力而控制换档的各种众所周知的构造应用于DCT。

再次参考图1，定子部300被布置在壳体100中。在定子部300中，绝缘体被布置在定子芯中，并且可以围绕绝缘体缠绕线圈。因此，即使当将电力施加到线圈时，定子芯仍然被电绝缘。因此，定子芯可以包括围绕一体定子芯缠绕的线圈，并且可以通过将多个分开的芯彼此耦接而形成。

转子组件200包括轴230、环形磁体210以及固定轴230和环形磁体210的芯部件220。

参考图3，可以在芯部件220的上表面上形成多个第二凹槽224和多个第三凹槽225。第二凹槽224可以具有与当执行芯部件的注塑模制时将熔融注塑树脂注塑到金属模具中的喷嘴的形状相对应的形状。第二凹槽224可以在当执行注塑模制时树脂的流动在此处易于控制的适当位置处形成。

可以在芯部件220的上表面上形成多个第三凹槽225。第三凹槽225可以在与在环形磁体210上形成的第一凹槽的位置相对应的位置处形成。因此，第三凹槽225可以是当在马达中安装转子组件200时用于控制安装位置的标准。第三凹槽225的数目可以与环形磁体210的第一凹槽的数目相同。

轴230被布置成穿过芯部件220和环形磁体210，并且可以在轴230的一端处形成向变速器传递动力的齿轮231。

参考图4，环形磁体210具有一个表面212和另一个表面213以及插入孔211，轴230被插入插入孔211中并且插入孔211在环形磁体210的中心处形成。可以利用铁氧体烧结方法制造环形磁体210。

环形磁体210是包含氧化铁作为主要成分的铁磁性氧化物，并且因此环形磁体210是非常化学稳定的并且可以是使用Sr或者Ba基铁氧体磁化方向的磁极各向异性铁氧体烧结磁体。

制造环形磁体210的方法包括将氧化铁与Sr或者Ba基氧化物或者碳化物湿法混合的第一步骤、利用铁氧体化学反应工艺执行煅烧和破碎的第二步骤以及向破碎的材料添加烧结添加剂诸如CaCO3、SiO2、SrCO3并且使用球磨机形成带有0.75-1.0μm的平均颗粒直径的细磨浆液的第三步骤。

制造环形磁体210的方法进一步包括通过干燥浆液并且烧结和加工所形成的物体而模制多极各向异性磁体或者径向各向异性磁体的第四步骤。

第一凹槽215可以是用于决定环形磁体210的磁场方向的标准。可以取决于磁体的极数适当地控制第一凹槽215的数目。多个第一凹槽215可以被形成为包围插入孔211并且可以被连接到插入孔211。插入孔211被连接到倾斜表面214并且可以形成为朝向外侧更宽。第一凹槽215可以被形成为在轴向方向上更宽。

图4示意其中环形磁体210被磁化成具有八个磁极的构造。环形磁体210可以在作为其磁化方向的虚线箭头方向上取向。然而，环形磁体210不限于此，并且可以具有其中环形磁体在作为其磁化方向的径向方向上取向的构造。

图5是图3的在A-A的方向上截取的截面视图，并且图6是图3的在B-B的方向上截取的截面视图。

参考图5，芯部件220包括本体部分221以及延伸部分222和223，本体部分221在环形磁体210和轴230之间形成以固定环形磁体210和轴230，延伸部分222和223从本体部分221延伸并且覆盖环形磁体210的上表面和下表面。

芯部件220通过注塑模制在环形磁体210和轴230之间形成从而其制造过程是简单的。转子组件200的重量被减少并且由振动引起的冲击减轻。芯部件可以由具有良好的热稳定性的聚苯醚硫化物(PPS)或者聚酰胺9T(PA9T)制造。然而，芯部件220不限于此，并且芯部件220可以由各种注塑聚合树脂制造。

具体地，延伸部分222和223包括覆盖环形磁体210的上表面的第一延伸部分222和覆盖环形磁体210的下表面的第二延伸部分223。第一延伸部分222和第二延伸部分223可以以圆盘形状形成并且可以具有实际上相同的直径和厚度。

延伸部分222和223具有预定厚度。因此，芯部件220在轴向方向上的长度H2大于环形磁体210的长度H1。延伸部分222和223可以具有足以保护环形磁体210的上表面和下表面的厚度。因此，环形磁体210的暴露区域被减少并且裂纹的产生被减少。

第一延伸部分222包括多个第二凹槽224。第二凹槽224可以包括从其底表面突出的突起部分224a。突起部分224a可以被形成为低于第一延伸部分222的平坦表面(上表面)。第二凹槽224的形状可以与当芯部件220被注塑模制时将熔融树脂注塑到金属模具中的喷嘴的形状对应。第二凹槽224可以在适当的位置处形成以易于控制注塑树脂的流动。

环形磁体210可以具有7.4至7.8的比重，并且由注塑树脂构造的芯部件220的比重可以是1.5至1.9。

参考图6，第一延伸部分222可以包括耦接到在环形磁体210上形成的第一凹槽215的固定部222a。固定部222a可以是当执行注塑模制时插入第一凹槽215中的部分。因此，即使当转子组件200以高速旋转时仍然可以防止环形磁体210和芯部件220滑移。

第一延伸部分222可以包括与第一凹槽215相对应的第三凹槽225。此外，第二延伸部分223可以包括与第三凹槽225相对应的第四凹槽225a。

轴230可以包括在其内周表面上形成的固定凹槽232。固定凹槽232间歇地或者连续地形成以增加在芯部件220和轴230之间的结合力。传递动力的齿轮231在轴230的一端处形成，并且可以将磁体(图1中的400)附接到的凹槽233可以在轴230的另一端处形成。

图7是根据本发明的一个实施例的转子组件的平面投影视图，并且图8是图7的修改实例。

参考图7，当在平面投影视图中观察时，第三凹槽225可以在与环形磁体210的第一凹槽215相对应的位置处形成。因此，穿过第一假想圆C1的中心和第三凹槽225的第三假想直线(与L1重叠)可以对应于穿过第一假想圆C1的中心和第一凹槽215的第一假想直线L1。

第三凹槽225在与作为用于设定环形磁体的磁化方向的标准的第一凹槽215相对应的位置处形成，并且可以使用第三凹槽225将转子组件准确地安装在马达上。

环形磁体210的多个第一凹槽215被沿着第一假想圆C1布置，并且多个第二凹槽224可以被沿着第二假想圆C2布置。在此情形中，第一假想圆C1可以具有与环形磁体的插入孔相同的直径和比插入孔的直径大的直径。

第二假想圆C2的直径可以小于第一假想圆C1的直径。当第二假想圆C2大于第一假想圆C1时，当执行注塑模制时引入的注塑树脂的压力被直接地施加到环形磁体210的一个表面，并且因此环形磁体210可能受到损坏。

芯部件的第一延伸部分222的直径被形成为大于第一假想圆C1以覆盖环形磁体210的该一个表面和另一个表面。在该情形中，第一延伸部分222可以覆盖环形磁体210的第一凹槽215。特别地，芯部件的本体部分的直径与环形磁体的直径的比率可以是1:2至1:2.5。

因此，第一假想圆C1的直径D1、第二假想圆C2的直径D2、第一延伸部分222的直径D3和环形磁体210的直径D4可以满足以下公式1。

[公式1]

D2<D1<D3≤D4

第二凹槽224可以被布置成不在穿过第一假想圆C1的中心和该多个第一凹槽215的第一假想直线L1上。当第二凹槽224被布置在第一假想直线L1上时，当芯部件220被注塑模制时，注塑压力被直接地施加到第一凹槽215，并且因此存在过度应力在第一凹槽215上集中的问题。

此外，注塑树脂的温度高于或者等于大约300℃从而产生瞬间温差，并且热冲击可以在第一凹槽215周围引起裂纹。

因此，第二凹槽224被布置成不在第一假想直线L1上，并且因此当制造转子时可以相对地减轻施加到第一凹槽215的应力。

第一凹槽215和/或第三凹槽225中的每一个可以被布置在多个第二凹槽224a、224b和224c之间，并且第一凹槽215和第二凹槽224可以被以大约25°至55°的角度布置。在此情形中，在第二凹槽224b和第三凹槽225之间的角度θ11可以与在第二凹槽224c和第三凹槽225之间的角度θ12相同或者不同。

参考图8，第三凹槽225和第一凹槽215可以被布置成不相互对应。这种结构具有如下优点，即通过增加填充第一凹槽215的延伸部分222和223的厚度而当转子以高速旋转时芯部件220可以稳定地支撑环形磁体210。

因此，穿过第一假想圆C1的中心和第三凹槽225的第一假想直线L1和每一条第三假想直线L3被布置成不相互对应从而在它们之间存在预定角度θ3。例如，第三假想直线L3和第一假想直线L1可以具有小于或者等于10°的角度。

在此情形中，第二凹槽224可以被布置在也不与第三假想直线L3相对应的位置处。即，在第三假想直线L3和第一假想直线L1之间的角度θ3可以小于在第二假想直线L2和第一假想直线L1之间的角度θ2。即，第三凹槽225可以被布置成比第二凹槽224更靠近第一凹槽215。

第三凹槽225可以标记环形磁体的磁化方向，并且因此有利的是靠近第一凹槽215布置第三凹槽225。第二凹槽224被尽可能远离第一凹槽215地布置以减轻施加到第一凹槽215的应力。

图9是根据本发明的一个实施例的马达的、测量到的滑移扭矩的曲线图，并且图10是根据本发明的一个实施例的、测量到的涂层效果的曲线图。

在图9中，竖直轴线示出扭矩值(N·mm)。水平轴线的左侧(之前)示出现有马达的扭矩数据，并且其右侧(之后)示出使用根据本发明的实施例的转子的马达的扭矩数据。

参考图9，在现有马达产生25N·m的扭矩的同时，根据本发明的实施例的马达产生40N·m的扭矩。与现有马达的扭矩相比较，本发明的实施例被应用到的马达的扭矩数据更加显著地增加。环形磁体的第一凹槽被芯部件填充从而芯部件的延伸部分覆盖环形磁体的上表面和下表面，并且因此滑移扭矩增加。滑移扭矩指的是当转子在旋转期间突然停止时当磁体从芯部件滑移时产生的扭矩。

参考图4，可以在环形磁体210的一个表面212、另一个表面213和外周表面216中的至少一个上形成涂层。因此，即使在环形磁体210上产生裂纹，仍然防止了裂纹材料被排出到外侧，并且因此马达的性能能够增加。此外，防止了磁体受到腐蚀。

形成涂层的方法包括砂磨并且预加热环形磁体210的表面、涂覆经砂磨的表面、对涂层进行后加热并且制造涂层。然而，涂覆方法仅仅是示例性实例并且不限于此。取决于涂覆材料的种类，可以应用各种涂覆方法。

可以以10μm至30μm的厚度形成特氟隆(Teflon)涂层。然而，涂覆材料并不一定被限制于此，并且可以选择防止在环形磁体210中产生裂纹或者磁体腐蚀的各种涂覆材料。

图10中的竖直轴线示出环形磁体210的内部压力值。水平轴线的左侧示出当不形成特氟隆涂层时的内部压力数据，并且其右侧示出当形成20μm厚度的特氟隆涂层时的内部压力数据。参考图10，当形成特氟隆涂层时，与不形成涂层的情形相比，内部压力性能更大地增加。