带有电动马达的汽车辅助单元的制作方法

1.本发明涉及一种汽车辅助单元，优选用于产生真空的汽车真空泵。


背景技术：

2.例如，汽车中的这种辅助单元可以是叶片单元真空泵，用于向其它装置比如制动助力器提供约100mbar的绝对压力。常规的汽车辅助单元由机动车辆的内燃机机械地驱动。为了独立于内燃机的转速，例如作为由电动马达电动地驱动的真空泵的电动辅助单元变得越来越普遍。电动马达设置有转子轴和固定至该轴的单独马达转子。
3.de102005046285a1和de102016216476a1公开了两种不同的装置，用于将马达转子与转子轴可靠地安装在一起。在de102005046285a1中，转子轴设置有齿轮形横截面，而在de102016216476a1中，转子轴具有多边形横截面。在任一种情况下，马达转子设置有相应的内轮廓，以便可共同旋转地固定至该轴，从而传递相对高的扭矩。此外，在de2017011969a1中，马达转子使用铸造过程固定至转子轴。此外，de102017115229a1公开了一种固定装置，包括用于将马达转子安装在转子轴处的衬套。
4.然而，现有技术的装置需要相当大的组装工作量或额外的部件。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种汽车辅助单元，其具有用于将马达转子安装在转子轴处从而可以传递高扭矩的可靠且成本有效的固定装置。
6.该目的通过具有权利要求1的特征的汽车辅助单元来实现。
7.根据本发明的汽车辅助单元设置有马达定子。马达定子容纳在将辅助单元与环境分开的马达壳体中。马达定子与马达转子旋转轴线同轴布置，并且可以设置有预定数量的永磁体或电磁装置。此外，马达定子通过气隙与马达转子分开，马达转子优选径向布置在马达定子内部。
8.根据本发明的汽车辅助单元还设置有可旋转金属转子轴。转子轴在圆柱形轴表面上设置有材料凸起，从而产生局部轴表面粗糙度。设置有凸起的轴表面区域限定转子固定部，不平坦表面用作轴表面和马达转子之间的机械连接装置。
9.马达转子通过在转子固定部处挤压而可共同旋转地固定至转子轴。术语“挤压”是指片金属组相对于转子轴尺寸过小。作为挤压的结果，实现了转子轴和马达转子之间的微观形状配合连接。这种连接确保汽车辅助单元的高扭矩传递能力，例如在汽车容积泵中就需要这种能力。
10.根据本发明，产生了激光纹理化的轴表面，以便改善和增加马达转子和转子轴之间的摩擦特性，从而在两个所述转子部件之间产生强壮牢固的固定。为此，可以产生超过1600℃的轴表面温度的激光束用于在轴表面上产生材料凸起。高表面温度导致轴表面材料的局部熔化。一部分熔化的轴表面材料在移除激光束后重新固化，从而产生横向凸起和微构造。这些效应改变了轴表面拓扑结构，并在轴表面产生多个局部凹槽状或凹陷状凹部和
再固化的材料堆积。具体的轴表面结构取决于所用激光类型和工作方法的性质。激光器可以例如产生单脉冲激光辐射或高功率连续波激光辐射。
11.虽然本发明提供了一种具有用于将马达转子安装在转子轴处从而可以传递高扭矩的可靠且成本有效的固定装置的汽车辅助单元，但由于消除了设置时间，凸起产生过程被加速。不再有工具磨损部件，从而降低成本。由于避免了工具部件的渐进磨损，所产生的凸起的质量更好。最后，质量控制是自动化的。
12.在本发明的优选实施例中，实现了15μm的材料凸起的最小高度，以确保马达转子和转子轴之间足够的扭矩传递能力。这对于针对容积泵来说是典型的传递相对高的扭矩是需要的。
13.优选地，马达转子由片金属组限定，该片金属组是冲压铁磁金属板堆叠。各个金属片轴向连接在一起，形成单个转子体。例如，金属片可以在每个金属片的背面上设置有销状表面突起和相应的凹陷，一个金属片的销状表面突起被压入相邻金属片的凹陷中，从而在金属片之间形成机械连接。其他连接技术是激光焊接或粘合技术，以便连接金属片。所得到的片金属组由轴向延伸穿过堆叠的多个径向凹部限定，从而限定多个磁极。
14.在本发明的特别优选设计中，轴表面被完全硬化，从而保护轴表面免受磨蚀。更柔性的轴中心保持弹性，从而可以传递由扭转扭矩引起的高剪切应力，这对于容积泵应用是必要的。
15.优选地，转子轴在轴表面设置有至少三个连续材料凸起，以实现马达转子和转子轴之间的良好固定。连续激光束沿着轴表面被引导，从而熔化材料并将其横向移位以产生连续凸起。所得的再固化材料轨迹类似于山形链，是连贯的并且从轴表面径向突出。材料凸起优选设计成线。然而，材料凸起不一定限定严格的直线，而是可以限定曲线或螺旋线。
16.本发明的替代实施例由环状材料凸起限定。轴表面设置有沿线布置的多个圆形材料隆起，线的数量优选为至少三条。与连续材料凸起相反，这种具有单独且分开的材料隆起的表面拓扑可以通过脉冲激光辐射产生，在环状凸起的中心产生凹部。轴表面的结构特性比如凸起高度、直径和硬度取决于激光类型、激光功率、辐射持续时间和过程气体。
17.优选地，连续和纵向的材料凸起大致轴向定向。不管凸起的形状是连续的还是环状的，凸起的轴向定向可以简单地通过枢转激光装置以在轴表面产生线来实现，或者通过在激光装置静止并聚焦到轴表面时轴向移动轴来实现。
18.汽车辅助单元优选设置有至少一根电磁线圈线。线圈线缠绕通过片金属组的径向凹槽，以限定至少两个电磁线圈。
19.根据本发明的优选实施例，马达定子包括至少一个永磁体。辅助单元的总扭矩性能与电动马达内的永磁体的数量相关。
附图说明
20.通过下面结合附图对本发明实施例的详细描述，进一步的优点将变得明显，其中：
21.图1示出了带有电动马达的汽车辅助单元的示意性布置，
22.图2示出了图1的电动马达的横截面，
23.图3a示出了图2的电动马达的转子轴的横截面的一部分，
24.图3b以俯视图示出了电动马达的转子轴的替代实施例的一部分，以及
25.图4示出了图2的转子轴的一部分的侧视图。
具体实施方式
26.如图1所示，根据本发明的所述汽车辅助单元10包括驱动泵转子14的电动马达16。泵转子14优选地是容积泵比如叶片泵的一部分，该泵转子泵送空气以产生真空。电动马达16和泵转子14之间的机械连接通过转子轴12实现。电动马达16包括马达定子18、马达转子11和转子轴12。
27.马达定子18布置在图中未示出的马达壳体中，并且包括十个永久磁极29。由于电动马达16的固定部分即马达定子18是静止的且固定至马达壳体，本发明的电动马达16被设计和操作为所谓的内部转子马达。
28.马达转子11包括由许多相同金属片22’构成的片金属组22。每个铁磁金属片22’通过冲压制成，限定多个径向凹部25。金属片22’然后被轴向堆叠和连接，以限定层压片金属组22。金属片22’的径向凹部25在堆叠和连接过程中布置成使得整个径向凹部25限定贯穿片金属组22的轴向凹口23，从而限定转子极头。
29.马达转子11设置有至少一根线圈线24，其限定八个电磁转子线圈24’，这些线圈可被通电以产生电磁场。这些电磁场与马达定子18的永磁体28相互作用，从而产生并保持马达转子11的旋转。线圈线24是马达转子11的一部分。
30.马达转子11通过在转子固定部34处挤压而可旋转地固定至转子轴12。转子固定部34描述了轴表面32上的部分，该部分限定片金属组22的轴向位置。为了实现足够的挤压，将材料凸起26或26’相对于轴表面32的高度30实现为15
‑
30μm。
31.图3a和3b示出了本发明的两个不同实施例。图3a示出了已经使用激光束产生的连续轴向材料凸起线26”。激光束在硬化的轴表面32引起高温，从而熔化轴表面材料并横向移位熔化的轴材料，从而产生基本线性的凹槽20和相邻的连续轴向材料凸起26。
32.图3b示出了本发明的替代实施例。与连续材料凸起26相反，材料凸起26’是环状的，并且环状凸起26’在轴表面32沿着轴向线27布置。被环状凸起包围的凹陷20’基本是圆形的。
33.附图标记列表
34.10汽车辅助单元
35.11马达转子
36.12转子轴
37.14泵转子
38.16电动马达
39.18马达定子
40.20线性凹槽
41.20’凹陷
42.22片金属组
43.22’金属片
44.23凹口
45.24线圈线
46.24’线圈
47.25径向凹部
48.26连续材料凸起
49.26’环状材料凸起
50.26”连续材料凸起线
51.27环状材料凸起线
52.28永磁体
53.29磁极
54.30材料凸起的最小高度
55.32轴表面
56.34转子固定部