专利名称：电机的电枢的包封方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的电机电枢的包封方法。在该方法中，带有用于电枢绕组的槽的叠片组用一个孔插装在电枢轴上并通过包封至少形成一个槽绝缘。塑料通过流道流动，该流道沿叠片组的孔和电枢轴的表面延伸。
永久磁铁励磁小型电动机的电枢具有由单片组成的叠片铁心或装配完好的叠片组，它们以不同的方式固定在相应的电枢轴上。除了通过塑性变形(例如DE 19933037 A)、通过螺栓(见Fr 2644947)、通过压力套装到滚花的电枢轴上等等固定方式外，也可通过在端部注塑或通过包封进行固定，这是众所周知的。目前例如用PAA66按热流道技术(Heisskanaltechnick)大批量地进行包封时，可在大约30～40毫米叠片组长度上形成最小槽绝缘壁厚0.4～0.7毫米。
此外，具有用于孔冷却的冲压板叠(例如JP 2000152527)是众所周知的，该孔用于冷却或作为注射塑料的流道注塑槽绝缘。
叠片几何尺寸取决于加工技术方向，例如可连接性、可对准性和磁通量(例如JP 2003164080或JP 2002165392)。
发明内容
具有权利要求1所述特征的用于包封电机电枢的本发明方法在技术上可实现最佳效率电动机或电机的电枢叠片组的固定和槽绝缘，其中槽绝缘在槽底同时具有这类包封的最小层厚，以便达到最大的铜填充。为此，提出了电机电枢的一种包封方法，在这种方法中，具有电枢绕组槽的一个叠片组用一个孔插装到一根电枢轴上并通过包封至少形成一个槽绝缘，其中塑料通过沿着该叠片组的孔和该电枢轴表面延伸的流道流动，且塑料只在该叠片组的第一端面上浇注，从这个第一端面流入槽中并通过流道流动，然后塑料在第二端面从流道流出，从第二端面进入槽中并与来自第一端面的塑料合流。
从第一端面出发的塑料最好流经流道比流经槽流动得快。这样，槽就被塑料很均匀地填充。
使用塑料PAA66是特别有利的，因为这种塑料特别适用于燃油泵。
在一个有利的改进方案中，包封用无废料直接注塑包封。此外，用热流道技术进行包封是特别有利的。
注塑模的尺寸相对于叠片组的端面的距离最好这样调节，即在每个端面上在制造决定的最大距离的情况下产生至少0.2毫米的塑料层。这样，在制造技术上就可容易地控制叠片组的长度公差。所以与槽绝缘的其它部位比较，一般的电枢由此在一端上总是具有明显较厚的槽绝缘层。
在一个优选的改进方案中，叠片组通过包封固定在电枢轴上。为此，根据该叠片组在电枢轴上的要求的止动力，该电枢轴可以是光滑的、滚花的或者可具有特制的止动面例如扁平部。
与常用的制造方法比较，用本发明的制造方法可使电枢具有0.25至0.4毫米、最好0.3毫米厚的槽绝缘。此外，这种方法可实现例如燃油泵的电动机的叠片几何尺寸参数按热流道技术通过无废料包封产生对于使用的浇注材料的最薄的槽绝缘并把叠片组固定在电枢轴上。
同时叠片几何尺寸相对于磁通量为了达到最佳，因为用于固定或作为磁通辅助手段所需的为了槽绝缘包封轭空隙总是位于相应齿轴下方，齿的几何尺寸是相对于最大的铜填充系数设计的，且轭厚度和齿颈宽度是相匹配，叠片的任何部位都不产生磁过饱和。为此，流道到相邻槽底的距离比相邻槽的距离大，所以叠片组的任何部位都不产生磁饱和，流道到相邻槽底的距离最好大致等于相邻槽的距离，这样就有利地在叠片组的任何部位都不产生磁饱和。
在一个有利的改进方案中，包封通过叠片组的端面并沿电枢轴延伸。有利的是，应当产生用于电枢随后的完全包封产生界定的棱边，完全包封可在该处直接密封在轴上。
其它的优点和有利改进可从各项从属权利要求中和说明中得知。
一个实施例在附图中示出并在下面的说明中详细说明。其中图1表示电机的一个纵剖面；图2表示未绕线的电枢的一个纵剖面；图3a、3b、3c、3d表示不同的电枢的横截面。
具体实施例方式
图1用纵剖面简化示出电机10的一部分。在所示实施例中涉及一种带有电刷的直流电动机，也叫做换向器电动机，而且是汽车燃油泵的一部分。但也可用于其它使用场合，例如风扇、车窗玻璃升降器、刮水器驱动器、座椅调节器或其它汽车中的应用中。它也可以是一种发电机。电机10最好只有一个旋转方向，所以它特别适合作上述的风扇驱动装置。电机10也由于其噪声低最适合风扇驱动。
在电机10中，当其为一种带电刷的直流电动机时，在电枢轴上布置一个换向器。而在为一种发电机的情况中，其是一个滑环。
电机10包括一个外壳特别是一个极管12和一个布置其中的电枢14。电枢14具有一根电枢轴16和一个带有电枢绕组20的叠片组18。电枢绕组20通过导线22与换向器24的钩连接。电枢绕组20的导线22围绕该钩缠绕并与它热挤压在一起。换向器24由两个未示出的碳刷或电刷加载。该电刷布置在一个同样未示出的刷握上，该刷握由塑料压注件制成。电枢轴16布置在两个端面轴承26上，而轴承在两侧固定在两个轴承盖28中。最后，在极管12的内圆周上围绕叠片组18布置磁铁30。
在图2和3a中，比较详细地示出了在一个示意压注模33中的电枢14(图2)。叠片组18包括一个带有一个孔36的环形轭34，叠片组18用该轭插装在电枢轴16上。槽形流道42沿孔36从第一端面38延伸到叠片组18的第二端面40。但槽形流道42也可选择地或附加地在电枢轴16的圆周上延伸。从轭34伸出径向的极齿44，这些极齿分别成对界定侧凹的槽46。槽46、端面38、40被覆盖塑料层，最好是PAA66。至少槽46具有的槽绝缘48(图3d)的厚度为0.25至0.4毫米，最好0.3毫米，其中包括制造引起的0.05毫米的公差。
流道42到相邻槽底的距离比相邻槽46的距离或比极齿44的厚度大，所以叠片组18的任何部位都不产生磁饱和。流道42到相邻槽底的距离最好等于相邻槽46的距离或等于极齿44的厚度，这有利地在叠片组的任何部位都不产生磁饱和。叠片横截面内的流道42的直径取决于所用的浇注材料特别是取决于它在浇注状态下的流动性-例如LCP的流动性明显比PAA66的好，但它不适合燃油中使用-和取决于电枢轴16上所需的止动力。
包封沿电枢轴16通过叠片组18的端面38、40进行。电枢轴16可以是光滑的(图3a)、滚花的(图3b)或具有至少一个削平部(图3a)。
具有到电枢轴16方向去的相应流道42的叠片几何形状相对于磁通量被最佳选配，即在施加静态磁场时，轭范围也尽可能避免了磁饱和。为此，流道42位于极齿44的中心的径向延长线上并对称于该中心。通过这种布置方式可使轭范围的具有最大磁饱和的区域减小到最低限度，其在各一半椭圆的外轮廓上从一个流道42向两个相邻的流道移动，因为它位于轭附近的叠片几何几尺的最大宽度的范围内并在内部范围内让槽46的绕组空间朝轴的方向敞开。此外，流道42的数量是根据齿数选择的，即与电枢轴16保持足够的接触面，以便这个通常也是用铁基材料制成的电枢轴参与磁导通并由此在最大剩余的用于铜线的绕组空间的情况下总体达到最大的磁通量或最小的磁饱和。
最小无废料注塑的槽绝缘层厚度以其所需完备的绝缘而实现了最小的绕组空间损失并由此附加地支持了有关更高效率的最佳化。对用PAA66以无废料的直接注塑方法进行槽绝缘包封的本发明几何形状的燃油泵驱动器来说，大批量(＞1百万/年)层厚大约为200至最大300微米并由此比目前不是用无废料包封制成的公知的厚度小50微米以上。此外，为了进一步扩大绕组空间，叠片的齿颈宽度可进一步减小直至磁通象轭区中在注塑流道孔上的最大磁通范围差不多为止。
在包封时，电枢14通过包封至少形成一个槽绝缘。塑料只在端面38的范围内注入。塑料在端面38从第一端面38流入槽46中并流经流道40。塑料最好从第一端面38出发流经流道42比流经槽46快。塑料从流道42在第二端面流出后，从第二端面40流入槽中并与来自第一端面38的塑合流。包封用无废料的直接注塑法进行。此外，包封可按热流道技术进行。叠片组18通过包封固定在电枢轴14上。
注塑模的尺寸在叠片组18的端面38、40的距离方面这样设定的，即在每个端面38、40上由公差决定的最大距离的情况下产生至少0.2毫米、最好0.3毫米的塑料层。
通过整体考虑和优化叠片组的固定、叠片横截面的最佳效率的设计和槽绝缘以及无废料直接注塑过程在热流道技术中作为制造方法的应用形成了最佳步骤，这些步骤总的来说导致了上述的叠片几何形状和槽绝缘层几何形状，并与公知的电枢几何形状和加工方法比较，通过具有高过程可靠性和高质量的相应直接注塑方法而可比较经济地实现大批量生产。
本发明的各个措施尤其在总体上和加工技术方面产生影响，即与公知的其他方法，例如粉料涂覆方法、套上制成的塑料罩或带废料的热流道注塑方法、纸绝缘等等比较热流道直接包封具有许多显著优点。这些优点是例如取消了后续处理工序(注塑流道的切除、超转(berdrehen)、清理等等)、避免了废料、较少的污染(例如由于粉料引起的)、较高的过程可靠性等等，为了从生产方面充分利用这些优点并同时以转子的最小直径(例如为了使随转速明显增加的液压损失保持较小)和最小的电枢长度(例如为了达到燃油泵模块的最小装配高度)使一种例如以燃油(或液体)运行的电动机的效率最佳化，需要叠片横截面的几何形状的最佳化、需要一起用用于磁通导的轴材料和最小槽绝缘层厚首先是齿之间的空腔的本发明组合，以便由此产生铜导线的最大可能的绕组空间，绕组空间的尺寸首先要能够实现可能的磁通的完全利用和由此实现用于电枢的磁感应的旋转的通过导线的电能的最佳利用并同时在有关叠片组固定在电枢轴上、有关槽绝缘、有关叠片长度的公差、有关避免废料和过程可靠性等方面的成本最佳的制造工艺情况下实现电动机的最佳效率。
权利要求
1.电机(10)的电枢(14)的包封方法，其中，将具有用于电枢绕组(20)的槽(46)的叠片组(18)用孔(36)插装在电枢轴(16)上，并通过包封形成至少一个槽绝缘(48)，其中，塑料通过流道(42)流动，该流道沿叠片组(18)的孔(36)和电枢轴(16)的表面延伸，其特征为，所述塑料只在叠片组(18)的第一端面(38)上注入，从该第一端面(38)流入槽(46)中以及经流道(42)流动，在塑料在第二端面(40)上从流道(42)流出后，从第二端面(40)进入槽(46)中并与来自第一端面(38)的塑料合流。
2.按权利要求1所述的方法，其特征为，所述塑料从第一端面(38)流经流道(42)比流经槽(46)快。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征为，使用塑料PAA66。
4.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征为，所述包封用无废料直接注塑和/或用热流道技术进行。
5.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征为，设定注塑模的尺寸相对于叠片组(18)的端面(38、40)的距离，使在每个端面(38、40)上在制造决定的最大距离的情况下产生至少0.2毫米的塑料层。
6.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征为，所述叠片组(18)通过包封固定在电枢轴(16)上。
7.按前述权利要求中任一项所述的方法制造的电枢(14)，其特征为，所述槽绝缘(48)具有0.25至0.4毫米、最好0.3毫米的厚度。
8.按权利要求7所述的电枢(14)，其特征为，所述流道(42)到相应相邻槽底的距离比相邻槽(46)的距离大，所以叠片组(18)的任何部位都不产生磁饱和。
9.按权利要求7或8所述的电枢(14)，其特征为，所述流道(42)到相应相邻槽底的距离基本上等于相邻槽(46)的距离，所以有利的是在叠片组(18)的任何部位都不产生磁饱和。
10.按权利要求7至9中任一项所述的电枢(14)，其特征为，所述包封通过叠片组(18)的端面(38、40)沿电枢轴(16)延伸。
11.按权利要求7至10中任一项所述的电枢(14)，其特征为，所述电枢轴是光滑的、滚花的或设有至少一个削平部位。
12.具有按前述权利要求中任一项所述的电枢的电机(10)。
13.带有按权利要求12所述的电机(10)的燃油泵。
全文摘要
本发明涉及一种电机(10)的电枢(14)的包封方法，在该方法中，一个具有电枢绕组(20)的槽(46)的叠片组(18)用一个孔(36)插装在一根电枢轴(16)上并通过包封形成至少一个槽绝缘(48)。塑料通过流道(42)流动，该流道沿叠片组(18)的孔(36)延伸和电枢轴(36)的表面。塑料只在叠片组(18)的第一端面(38)注入并塑料从该第一端面流入槽(46)中以及经流道(42)流动。在塑料在第二端面(40)从流道(42)流出后，从第二端面(40)也进入槽(46)中并与来自第一端面(38)的塑料合流。这在技术上具有实现最佳效率的电动机或电机的电枢叠片组的固定和槽绝缘的优点，同时槽绝缘在槽底具有这种包封的最小的层厚，以便达到最大的铜填充。
文档编号H02K1/04GK101044666SQ200580036247
公开日2007年9月26日 申请日期2005年8月25日 优先权日2004年10月22日
发明者A·纽鲍尔, P·桥默特, D·阿尔特迈耶, H·胡伯 申请人:罗伯特·博世有限公司