电机和用于制造电机的方法与流程

本发明涉及根据独立权利要求的类型的电机以及用于制造这种电机的方法。

背景技术

利用de102011084763a1已知一种电机，其中定子布置到极罐中。在极罐上布置有盖部分，其具有用于转子轴的轴承。盖部分在此由塑料制成，并且具有用于接触定子的电绕组的电导体元件。盖部分也具有侧向的扩展部，其构造为接头插头。在转子轴的自由端部上布置有用于转子方位识别的信号发送器。与信号发送器轴向对置地布置有电路板，在电路板上布置有未详细示出的用于信号评估的传感器元件。这种实施方案的缺点是：这种电路板不适用于应用在高的温度中，这是因为在电路板上的钎焊连接可能松开。此外存在如下危险：在电机的高的振动负载中，电路板与塑料轴承盖的导体元件之间的电触点被破坏。

技术实现要素：

具有独立权利要求的特征的根据本发明的设备和根据本发明的方法具有如下优点：通过磁场传感器与插头壳体的插头引脚的直接的电接触可以完全放弃电路板。这节约了成本，并且另一方面，与相应的具有电路板的电机相比，这种电机可以在更高的温度中运行。为了使电机也承受住高的振荡负载，传感器元件直接固定在插头壳体的内壁上。通过放弃针对传感器元件的单独的载体来消除磁传感器的振动激励的可能的源头。

通过在从属权利要求中列举的措施，在从属权利要求中预设的实施方案的有利的改进和改善是可能的。特别有利的是磁场传感器借助粘合剂紧固在插头壳体上，该粘合剂也适用于高的温度。由此，磁场传感器可以平面地贴靠在插头壳体的内侧，由此形成牢固的连接，其在高的温度和高的振动下也保持稳定。

为了相对于转子轴的信号发送器调节磁传感器，在插头壳体上构造了引导肋，其在轴向装入插头壳体中时使传感器正确定位。在此，引导肋构造为一种导入倾斜部。优选地，引导肋可以同时构造为用于磁传感器的径向的贴靠面，以便将磁传感器在插头壳体中压紧。

为了使磁场传感器在粘接过程期间可靠地保持在位置中，弹性构造的挤压肋构造在插头壳体上，其在装入磁场传感器时在施加压紧力的情况下变形。

关于温度和振动稳定性特别有利的是，磁场传感器的接头支脚直接与插头引脚熔焊。因为该熔焊过程在安装插头壳体之前执行，所以熔焊区域对于熔焊工具来说是可自由接近的，从而可以顺利地借助电阻或激光熔焊建立电连接。

因为磁场传感器利用其传感器壳体平面地贴靠在插头壳体的内侧，所以接头支脚也有利地平行于插头壳体的内侧地延伸，内侧在该区域中大约垂直于转子轴地延伸。在此，接头支脚可以同样相对于插头引脚从内侧朝接头插头穿过的部位取向。

特别有利地，插头引脚构造为由插头壳体注塑包封的置入件，其在插头壳体的内侧轴向地从内壁突出。在该布置中，接头支脚横向于置入导体地延伸。在第一变型方案中，接头支脚可以直接安置到置入导体的端侧上，并且与其熔焊。在这种相互呈一定角度地布置的实施方案中，在此有利地，叉状触点可以构造用于更好的接触。在替选的实施方案中，接头支脚可以沿轴向方向弯曲，从而其平行于置入导体地延伸。在另外的变型方案中，置入导体横向于旋转轴线地弯曲，并且于是近似平行于接头支脚地延伸。

在优选的实施方案中，在插头壳体的内侧紧固有电容器，其利用第一电容器接头与电容器触点联接。电容器触点同样构造为置入导体，并且与置入导体中至少一个置入导体连接，其与磁场传感器的接头支脚接触。特别有利地，电容器可以粘接到插头壳体的内侧的套筒形的边框中。

在具有注塑包封针对磁场传感器的置入导体的相同的制造过程中，插头引脚同时也利用插头壳体注塑包封，插头引脚随后为了电线圈的电流供应与连接板的接头引脚电连接。

在此，插头引脚和针对磁场传感器和电容器触点的置入导体一样优选轴向地从插头壳体的盖面向内凸出。

信号发送器可以以简单的方式插装到转子轴的自由端部上，从而其传感器磁体直接在轴向上与磁场传感器对置。在此，传感器磁体优选平面地横向于旋转轴线地延伸，从而形成与磁场的磁场敏感的表面的尽可能大的重叠。

为了将插头壳体在明确的转动方位中相对于极罐定位，在紧固在极罐上的轴承盖上构造有轴向向上凸出的定心元件。定心元件嵌入插头壳体中的相应的配对元件中，从而插头壳体相对于极罐的扭转是不可能的。以类似的方式，定心元件可以在轴承盖上轴向向下凸出，以便与定子的连接板的配对元件共同作用，以便建立连接板相对于极罐的明确的转动方位。通过定心确保的是，连接板的接头引脚在安装插头壳体后直接贴靠在电流供应的插头引脚上。

针对电流触点的插头引脚与连接板的接头引脚之间的熔焊连接有利地可以借助熔焊工具实施，其可以径向地通过插头壳体内的相应的径向的窗口嵌入。同样以该方式，自由的电容器接头可以与轴承盖的接地触点熔焊。

为了满足高的振动负载，插头壳体轴向地贴靠在极罐的法兰上，并且通过金属盖保持在极罐上，金属盖倒扣在插头壳体上。为此，金属盖优选与极罐熔焊。接头插头在此轴向地向上穿过金属盖中的相应的留空部。为了补偿各个构件在大的温度范围内的不同的温度膨胀，在插头壳体与金属盖之间布置有预紧的轴向弹簧，其将插头壳体持续朝极罐挤压。同样地，围绕接头插头地，环形密封件布置在插头壳体与金属盖之间，环形密封件使接头插头可靠地相对于电机的壳体密封。

根据本发明的用于电机的制造方法具有如下优点：通过磁场传感器在插头壳体的内侧上的预安装，在插头壳体装到极罐上之后，仅还必须使电流触点的插头引脚和必要时电容器接头与定子电连接。在此，电流供应的接触舌板可以以简单的方式与连接板的接头引脚熔焊。根据相同的原理，必要时可以使电容器触点与轴承盖的接地触点连接。由于在该方法中，电流引脚和传感器引脚的所有电触点可以熔焊，所以这种电机也适用于用在高的环境温度和高的外部加速度中。

利用轴承盖在极壳体上的熔焊可以形成预安装的结构单元，转子完全在轴向和径向上支承在结构单元中。通过将定子元件和转子装入极罐中，可以通过安装轴向的弹簧元件实现振动减弱，其即使在大的振动负载的情况下在电机的整个使用寿命中也承受住。轴承盖的熔焊加固了电机的总结构，并且允许从电绕组导出热量，由此避免磁场传感器的过热。通过将金属盖熔焊到极壳体上，具有传感器的插头壳体由于轴向的弹簧元件与信号发送器的间距保持恒定，从而转子方位检测的传感器信号在所有运行条件下很好地保持恒定。在该制造方法中，所有处理步骤可以沿轴向方向实施，这明显简化了生产线的构建。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出，并且在随后的描述中详细阐述。其中：

图1示出穿过根据本发明的电机的第一实施例的截面图；

图2示出根据图1的插头壳体的内侧的俯视图；

图3示出穿过根据图1的插头壳体的截面图；

图4a-c示意性示出传感器接触的替选的实施方案；

图5示出电机的另外的实施例；

图6和7示出另外的实施例的细节图。

具体实施方式

图1示出完成安装的电机10的实施例，其中定子16安装在电机10的壳体14中。在此，定子16具有线圈载体36，其例如构造为单独的单个部段62，并且以电绕组17缠绕。在此，壳体14用作极罐15，其形成针对电绕组17的磁背铁。极罐15在其敞开的端部具有法兰32，另外的构件放置到法兰上。在根据图1的实施例中，极罐15在其底部面40上具有开口，转子轴20穿过开口伸出，以便将电机10的转矩通过输出元件64传递至未示出的传动元件。在底部面40上成形了第一轴承座70，在其中装有第一滚动轴承72。第一滚动轴承72的内圈73在此牢固地与转子轴20连接。因此，第一滚动轴承72形成针对转子18的固定轴承。转子18具有转子体65，其承载与电绕组17共同作用的永磁体68。转子体65例如由各个堆叠的叠片板材66构成，在其中冲压出针对永磁体68的留空部67。绕组17的线圈线端部19沿轴向方向4伸出超过电线圈63。连接板22轴向地放置到定子16上，其中从塑料体21伸出的导体元件23在紧固区段25上与线圈63的线圈线连接。在此，线圈线与紧固区段25之间的电连接例如通过熔焊、钎焊或压接来形成。在所描述的实施例中，刚好三个导体元件23分别具有用于相位u、v和w的接头引脚26。塑料体21沿轴向方向4通过成形的间距保持件42支撑在定子16上。连接板22的间距保持件42在其径向外边缘上成形。在实施例中，间距保持件42贴靠在线圈承载元件36上，电绕组17缠绕到线圈承载元件上。线圈承载元件36在此构造为针对每个线圈63的单个部段62。在此，在线圈承载元件36上分别布置有针对电绕组17的绝缘罩61。塑料体21环形地构造，从而转子18的转子轴20在塑料体的中间缺口44中穿过伸出。

轴向地在连接板22上方布置有轴承盖54，轴承盖在其径向外边缘上与极罐15熔焊。轴承盖54具有第二轴承座55，其轴向地嵌入连接板22的中间的缺口44中。在第二轴承座55中容纳有第二滚动轴承56，借助第二滚动轴承，转子轴20可转动地支承在定子16中。第二滚动轴承56例如构造为球轴承，并且是针对转子18的浮动轴承。在此，第二滚动轴承56的外圈58抗转动地在第二轴承座55中紧固，并且内圈57轴向可移动地在转子轴20上紧固。第二滚动轴承56在此轴向地大约布置在和连接板22相同的平面内，从而电机10沿轴向方向4非常紧凑地构造。轴承盖54在实施例中具有各个径向接片59，在接片之间，构造为容纳套筒27的紧固区段25轴向地向上穿过接片伸出。在容纳套筒27的孔中装有线圈63的线圈线端部19，其例如沿轴向方向4稍微向上凸出超过容纳套筒27，并且优选超过轴承盖54。同样，接头引脚26从塑料体21延伸穿过轴承盖54，以便可以与接头插头37的相应的触点30连接。在穿过塑料体21的截面图中，不同的导体元件23的连接区段24在横截面图中是可看到的。削平的横截面关于轴向方向4和相对于径向方向3相互错开地布置。由此，四个单个导体元件23例如可以在刚好两个轴向的平面8、9内布置。在截面图中看到塑料体21中的轴向的通道28，其由针对导体元件23的保持工具在注塑工具中提供。连接板22为了减弱振动由轴向的弹簧器件246从轴承盖54轴向地向下朝线圈载体36挤压。弹簧器件246例如构造为轴向的弹簧圈，其包围转子轴20。弹簧圈优选构造为轴盘250，其轴向地支撑在轴承盖54和连接板22上。弹簧器件246产生轴向的预紧，其在大的温度范围内和在大的振动负载的情况下也使连接板22保持精确定位。转子18轴向地相对于第二滚动轴承56借助压力弹簧86预紧。压力弹簧86一方面支撑在转子体65上，另一方面支撑在第二滚动轴承56的内圈57上。

在轴承盖54上方布置有插头壳体33，在其上布置有未详细示出的用于电机10的电流供应的外接头插头37。在插头壳体33上，在其内侧29布置有电触点30，其与连接板22的接头引脚26连接。连接板22与线圈线端部19和与接头插头37的电触点30连接。例如，电触点30作为接触舌板34轴向向下延伸，从而其直接与接头引脚26相邻地布置，并且例如相互熔焊。为了确保接头引脚26沿周边方向2的正确的方位，连接板22相对于定子16和相对于轴承盖54具有定位元件，其与相应的配对元件共同作用。同样，插头壳体33相对于轴承盖54借助转动固定件103、102定位。在插头壳体33中紧固有传感器元件74，其与转子轴20上的信号发送器75共同作用，以便检测转子轴的转子方位。为此，在安装轴承盖54后，容纳传感器磁体76的磁体保持件78挤压在转子轴20的自由端部80上。传感器磁体的旋转磁场由传感器元件74检测，传感器元件构造为高分辨率的磁场传感器77。金属盖81装到插头壳体33上，金属盖在极罐15的法兰32上紧密地固定熔焊。插头壳体33和金属盖81分别具有圆形的周边壁82、83，其沿径向并排地布置。在插头壳体33与金属盖81的内壁之间压入有密封圈84，其使电机10朝接头插头37密封。此外，在插头壳体33与金属盖81之间布置有轴向的弹簧元件85，其使插头壳体33轴向地朝极罐15的法兰32挤压。

图2示出了在插头壳体放置到极罐15上之前朝插头壳体33内看的视图。在插头壳体33的外侧轴向地凸出的接头插头37在该图示中是不可见的。电触点30利用插头壳体33的盖壁117的塑料材料注塑包封到插头壳体33内。在此，电流引脚43在盖壁117的内侧29形成接触舌板34，其轴向地向下凸出。接触舌板34优选具有弹性区域118，以便简化接触舌板34与连接板22的相应的接头引脚26的熔焊。连同弹性区域可以补偿在大的温度范围内的不同的温度膨胀，利用弹性区域，接头引脚26在连接板22上成形。在实施例中构造有刚好三个接触舌板34，其在接头插头37上形成三个针对三个相位u、v和w的电流引脚。此外，置入导体116在插头壳体33的内侧29凸出，置入导体在其在接头插头37中的对置的端部上形成传感器引脚41。置入导体116在此轴向地从盖壁117突出，并且在其端部上具有叉状部114，传感器元件74的接头支脚106置入叉状部中。接头支脚106在此沿盖壁117的内侧29横向于转子轴线4地延伸。接头支脚106随后在置入导体116的叉状部114中固定熔焊，优选借助电阻熔焊实现。为了使针对熔焊工具的空间是足够可用的，置入导体116布置为例如各三个电触点30的两列。由此，接头支脚106的部分更短，并且另外的部分更长地构造。传感器元件74具有传感器壳体79，接头支脚106侧向地从传感器壳体突出。传感器壳体79在此大约矩形地构造，从而其基本面115近似平行于盖壁117地延伸。传感器壳体79布置在容纳框架119内，其构造在盖壁117的内侧29。该容纳框架119关于径向方向3形成与传感器壳体79的形状锁合。在实施例中，传感器壳体79具有倒棱的棱角121，其形状锁合地嵌入容纳框架119的倒棱部122中。为了将传感器元件74安装到插头壳体33中，在内侧29成形有引导肋104，在引导肋上，传感器壳体79引导至容纳框架119中。在此，传感器壳体79沿轴向方向4安装，从而引导肋104沿轴向方向4形成导入倾斜部。在实施例中分别布置有两个相互垂直地构造的引导肋104，其将传感器壳体79定位在其精确的轴向方位上。在容纳框架119上构造有挤压肋105，其将传感器壳体79固定在容纳框架119中，直到传感器元件74在插头壳体33中牢固地粘接。

为此，在图3中示出穿过根据图2的插头壳体33的截面图。在传感器壳体79的基本面115与插头壳体33的内侧29之间布置有粘合剂123，借助粘合剂，传感器元件74牢固地粘接在插头壳体33上。在左侧，在截面图中示出了挤压肋105，其将传感器壳体79沿径向方向3朝容纳框架119的对置的侧面挤压。在该区域中也示出两个相互呈一定角度布置的引导肋104，借助引导肋，传感器壳体79在之前精确地在径向上定位在容纳框架119内。在图3中，基本面115支撑在插头壳体33的安放面125上，其中在它们之间构造有针对粘合剂123的空心空间124。接头支脚106平行于盖壁117地延伸，并且熔焊至置入导体116的叉状部114中。置入导体116利用插头壳体33的塑料材料注塑包封，并且在其对置的端部上形成接头插头37的传感器引脚41。

在图2中，此外，抗干扰电容器111在插头壳体33的内侧29紧固。为此，在内侧29构造有电容器容纳部126，抗干扰电容器111粘接到电容器容纳部中。电容器容纳部126在此以轴向的套筒的形式构造，其容纳用于紧固抗干扰电容器111的粘合剂。第一电容器接头127与电容器触点108电连接，其同样作为置入件注入插头壳体33内。电容器触点108在此与传感器元件74电连接。为此，针对接头支脚106的至少一个置入导体116具有与电容器触点108的电连接。第二电容器接头134在该预安装步骤中保持构造为自由的接头线134，并且只有在插头壳体33放置到极罐15上之后才与轴承盖54的相应的接地触点电连接。

替选地，根据图6，第二电容器触点134与接触元件260连接，优选地借助熔焊连接135在接触元件260的接触凸舌272上连接。接触元件260紧固在插头壳体33上，例如注入其中。接触弹簧262随后装到接触元件260上，并且由此与接触元件260电连接。接触弹簧262沿轴向方向4朝轴承盖54延伸。在图6中，接触弹簧262构造为螺旋弹簧，其直接移动到接触元件260的轴向地变细的凸出部263上。如果插头壳体33利用接触元件260放置到极罐15上，那么接触弹簧262轴向地朝轴承盖54挤压，并且由此建立与极壳体15的接地触点95。替代单独的接触弹簧262地，根据图7，接触元件260也可以具有集成的弹簧臂264，弹簧臂沿轴向方向4延伸，并且在放置到极罐15上的情况下，接触元件260因此直接构造出与轴承盖54的接地触点95。第二电容器触点134又优选借助熔焊连接135在接触元件260的接触凸舌272上接触。

在图4中示出了传感器元件74与插头壳体33的置入导体116的电接触的多个变型方案。在图4a中，置入导体116沿轴向方向4从盖壁117延伸。传感器元件74的接头支脚106在此全部大约直角地弯曲，从而其也沿轴向方向4延伸。由此，接头支脚106在与置入导体116的接触区域107中相互平行地延伸，并且可以以该方式相互熔焊。置入导体116又如也在图4b和4c中示出的那样沿径向方向3彼此错开地布置，以便使熔焊过程变得容易。在图4b中，置入导体116的自由端部又沿轴向方向4延伸。接头支脚106相对于其横向地（沿径向方向3）延伸，从而其贴靠在置入导体116的自由的端面130上。也就是说，在此，接头支脚106直接熔焊到置入导体116的自由的端面130上。在根据图4c的变型方案中，置入导体116弯折，从而其端部横向于轴向方向4地延伸。因为接头支脚106同样横向于轴向方向4地延伸，所以其平行地贴靠在置入导体116的端部上，并且相应地相互熔焊。在此，置入导体116的端部可以径向地远离传感器壳体79地弯折，或者也朝传感器壳体79弯折。（图4c中的左边的置入导体109）。接头支脚106必要时在横向于轴向方向4的平面内相互张开，以便提供针对熔焊过程的足够的空间。在图4中也可看到的是，金属触点97还侧向地从传感器壳体79突出。金属触点是分离的引线框97的残余部，在传感器壳体79内的相应的处理器布置在引线框上。为了制造传感器元件74，处理器在引线框97上电接触，并且因此利用传感器壳体79注塑包封。引线框97随后在通过注塑包封形成的传感器壳体79之间分离。

在图5中示出了完全安装的电机10的另外的实施例。接头插头37在插头壳体33的外侧沿轴向布置在盖壁117上方。接头插头37在此直角地沿径向方向3弯折，从而电流引脚41和传感器引脚43在插头套环132内同样沿径向方向3延伸。电流引脚43在内侧29作为接触舌板34结束，其与连接板22的接头引脚26连接。传感器引脚41在内侧29作为置入导体116结束，其与磁场传感器77的接头支脚106电接触。在此，传感器引脚41和电流引脚43分别作为一体式的弯曲冲压件，优选由铜制成，其在注塑插头壳体33的情况下置入工具模具中。在插头壳体33放置到轴承盖54上之后，金属盖81装到插头壳体33上方，金属盖随后紧固在极罐15上。金属盖81具有柱形壁82，其在整个周边上完全包围插头壳体33。在此，具有多个密封唇的密封件84径向地布置在金属盖81的周边壁82与插头壳体33的径向的外壁83之间。接头插头37穿过在金属盖81的轴向的侧面上成形的留空部39从金属盖81伸出。在此，通过径向密封件84，接头插头37相对于金属盖81密封。而金属盖81紧密地与极罐15的法兰32熔焊。磁场传感器77在盖壁117的中间在轴向上刚好与传感器磁体76对置地布置，传感器磁体紧固在转子轴20的自由端部80上。

在电机10的根据本发明的制造方法中，定子16首先安装到极罐15中。为此，构造为单个部段62的线圈载体36装备有绝缘罩61，并且在其安装到极壳体15中之前利用电绕组17缠绕。随后，转子18轴向地装入极罐15中，从而转子轴20牢固地压入第一滚动轴承72中。随后，连接板22轴向地布置在线圈63上，并且与线圈线端部19电接触，优选熔焊。随后，压力弹簧86轴向地装到转子体65上，其中在安装轴承盖54时，内圈57使压力弹簧86轴向地预紧。同时，轴向的弹簧器件246使轴承盖54轴向地相对于连接板22压紧。在该预紧下，轴承盖54在其径向外端部上与极罐15熔焊。在此，轴承盖54的第一定心舌板嵌入连接板22的相应的配对元件中。在轴承盖54的固定熔焊后，转子18可靠地在径向和轴向上减弱振动地支承在极罐15内。在该状态下，接头引脚26和第二定心舌板102轴向地向上凸出，从而插头壳体33可以利用其配对元件103轴向地装到定心舌板102上。在此，插头壳体33轴向地贴靠在极罐15的法兰32上。通过插头壳体33内的径向的窗口110，接头引脚26可以与插头壳体33的电触点30熔焊。同样，插头壳体33的抗干扰电容器111可以与轴承盖54上的接地触点95熔焊，或者接触弹簧262或弹簧臂264可以朝轴承盖54挤压。随后，密封圈84装到插头壳体33上，并且在安装金属盖81后相对于该金属盖压紧。金属盖81又贴靠在法兰32上，并且在整个周边上紧密地熔焊到极罐15上。由此，轴向向上凸出的接头插头37可靠地相对于电机10的壳体14密封。为了补偿各个构件在大的温度范围内的不同的材料膨胀，在金属盖81与插头壳体33之间布置有轴向弹簧85，其使插头壳体33轴向地朝极罐15挤压。

要注意的是，关于在图中和描述中示出的实施例，各个特征彼此间的各种各样的组合可能性是可能的。因此，传感器元件74的具体的构造和电接触例如可以改变。同样，接触舌板34和置入导体116的方位可以匹配于相应的插头壳体33。接头插头37和在转子轴20上的信号发送器的设计可以根据客户需要改变。电机10优选作为机动车内的发动机舱调节器应用在传动-驱动单元中，例如用于调节可运动的部分或运行发动机舱中的泵，然而并不局限于这些应用。