用于電動機的轉(zhuǎn)子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有如權(quán)利要求1前序部分所述特征的用于電動機的轉(zhuǎn)子，以及一種具有這種轉(zhuǎn)子的電動機、一種具有這種電動機的泵機組和一種制造這種轉(zhuǎn)子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在具有永磁轉(zhuǎn)子的電動機中，需要在轉(zhuǎn)子中設(shè)置永磁體。為此，例如公知由鐵片構(gòu)造轉(zhuǎn)子體，并將永磁體安裝在鐵片的凹口中。也公知由可永久磁化的材料構(gòu)造轉(zhuǎn)子體，并且通過磁化在轉(zhuǎn)子體中構(gòu)造電磁體。轉(zhuǎn)子體通?？古さ嘏c中心轉(zhuǎn)子軸連接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于以如下方式改進用于電動機的轉(zhuǎn)子，使其更易于制造。
[0004]該目的通過一種具有如權(quán)利要求1所述特征的用于電動機的轉(zhuǎn)子、一種具有如權(quán)利要求13所述特征的電動機以及一種具有如權(quán)利要求15所述特征的制造這種轉(zhuǎn)子的方法得以解決。特別優(yōu)選地，可以將根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子安裝在用作泵機組的驅(qū)動電機的電動機中。這種泵機組在權(quán)利要求14中被限定。
[0005]優(yōu)選的實施方式由從屬權(quán)利要求、以下的說明以及附圖給出。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的用于電動機的轉(zhuǎn)子以公知的方式具有中心轉(zhuǎn)子軸，在該中心轉(zhuǎn)子軸上固定有永磁的轉(zhuǎn)子體。也就是說，轉(zhuǎn)子體具有永磁的磁極。根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子體由合成材料(塑料)制成。為此，轉(zhuǎn)子體具有與轉(zhuǎn)子軸徑向間隔的外罩。該外罩被設(shè)置為，在轉(zhuǎn)子軸與外罩的內(nèi)周之間構(gòu)造有直接毗鄰外罩的內(nèi)周的第一環(huán)形空間。利用合成材料將該第一環(huán)形空間澆鑄為，使合成材料被直接澆在外罩上。因此，合成材料直接貼靠在外罩的內(nèi)周上，并根據(jù)第一優(yōu)選實施方式也貼靠在轉(zhuǎn)子軸的外周上，并由此建立與外罩以及根據(jù)需要與轉(zhuǎn)子軸的連接。在此，在合成材料與外罩以及根據(jù)需要與轉(zhuǎn)子軸之間產(chǎn)生形狀配合和/或材料配合的連接。合成材料同時還構(gòu)成轉(zhuǎn)子體。為此在合成材料中嵌入磁性顆粒，磁性顆粒用于使轉(zhuǎn)子體具有期望的永磁特性。優(yōu)選地，磁性顆粒從外部可磁化，并保留通過磁化產(chǎn)生的、永磁的特性。由此，可以通過在注塑之前將磁性顆粒添加入合成材料并通過澆鑄或注塑一方面構(gòu)成轉(zhuǎn)子體，并且同時建立與周圍的外罩和根據(jù)需要與轉(zhuǎn)子軸的連接，以非常簡單的方式構(gòu)造轉(zhuǎn)子。用于構(gòu)造磁極的限定的磁化可以如下方式實現(xiàn)。
[0007]優(yōu)選將外罩構(gòu)造為，通過優(yōu)選在壓力下的注塑(噴射鑄造)中實現(xiàn)合成材料的澆鑄，使得外罩發(fā)生彈性和/或塑性形變。通過彈性形變可以產(chǎn)生預應力，其產(chǎn)生作用于合成材料的徑向向內(nèi)取向的壓力，并為此用于固定住轉(zhuǎn)子體。由此可以通過彈性補償合成材料在冷卻時的收縮，從而也在收縮時確保外罩可靠地接觸合成材料以及根據(jù)需要確保合成材料可靠地接觸轉(zhuǎn)子軸。
[0008]優(yōu)選外罩由金屬、特別是由不銹鋼制成。外罩在外周上圍繞由合成材料制成的轉(zhuǎn)子體，并能夠構(gòu)成具有磁性顆粒的合成材料的封裝的部分。這在例如應用于泵機組中的濕運行電動機中是特別有利的，因為通過這樣的封裝可以保護磁性顆粒免于腐蝕。
[0009]為了封裝，優(yōu)選外罩具有封閉的周面。
[0010]根據(jù)另一優(yōu)選實施方式，轉(zhuǎn)子軸被特別是呈鐵環(huán)形式的軟磁性環(huán)圍繞，第一環(huán)形空間構(gòu)造在軟磁性環(huán)的外周與外罩之間。軟磁性環(huán)用于閉合轉(zhuǎn)子中的磁路，使得例如由非磁性材料構(gòu)成的轉(zhuǎn)子軸也能夠得以使用。具有磁性顆粒的、構(gòu)造永磁轉(zhuǎn)子體的合成材料在此被澆鑄在該軟磁性環(huán)的外周與外罩的內(nèi)周之間，從而使該合成材料澆鑄在該環(huán)和外罩上，并在環(huán)與外罩之間建立固定的連接。
[0011]還優(yōu)選將軟磁性環(huán)構(gòu)造為，其與轉(zhuǎn)子軸徑向間隔地設(shè)置。也就是說，在軟磁性環(huán)與轉(zhuǎn)子軸的外周之間構(gòu)造第二環(huán)形空間。優(yōu)選地，該第二環(huán)形空間同樣以合成材料澆鑄。合成材料被澆鑄在環(huán)和轉(zhuǎn)子軸上，并貼靠在轉(zhuǎn)子軸的外周和軟磁性環(huán)的內(nèi)周上，并將環(huán)和轉(zhuǎn)子軸形狀配合和/或材料配合地彼此固定連接。還優(yōu)選地，該合成材料是不添加磁性顆粒的合成材料。
[0012]至少轉(zhuǎn)子體的毗鄰周圍的外罩的第一環(huán)形空間優(yōu)選在至少一個軸向側(cè)上、進一步優(yōu)選在兩個軸向側(cè)上被蓋片覆蓋。由此，優(yōu)選蓋片與外罩一起共同構(gòu)成具有磁性顆粒的合成材料的封裝，從而使磁性顆粒設(shè)置在封閉的空間中并且因此以防止受潮。這用于防腐蝕，這特別是在濕運行電動機中使用轉(zhuǎn)子時是有利的。
[0013]優(yōu)選地，至少一個蓋片由金屬制成。如果存在兩個蓋片，則優(yōu)選兩個蓋片均由金屬制成。特別優(yōu)選地，該金屬是不銹鋼。
[0014]至少一個蓋片可以與外罩和/或圍繞轉(zhuǎn)子軸的軟磁性環(huán)連接，特別是焊接。由此，外罩可以與設(shè)置在兩個軸向端部上的蓋片和徑向內(nèi)置的軟磁性環(huán)一起構(gòu)成用于具有磁性顆粒的合成材料的密封的封裝。替代地，例如當不存在軟磁性環(huán)時，蓋片也可以在內(nèi)周上直接與轉(zhuǎn)子軸連接。
[0015]優(yōu)選地，磁性顆粒包含釹和/或鐵氧體(Ferrit)或完全由釹或鐵氧體構(gòu)成。釹的使用能夠在結(jié)構(gòu)緊湊的同時產(chǎn)生強磁場。
[0016]優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子軸由陶瓷制成。其優(yōu)點在于，可以省略支承元件或支承部件，因為轉(zhuǎn)子軸本身具有所需的支承特性并由此能夠直接滑動地接觸圍繞的支承環(huán)。在使用由陶瓷制成的轉(zhuǎn)子軸時上述由軟磁性材料制成的內(nèi)環(huán)的優(yōu)點在于，當轉(zhuǎn)子軸本身不具有軟磁性特性時該內(nèi)環(huán)確保轉(zhuǎn)子中的磁通量。
[0017]根據(jù)另一優(yōu)選實施方式，在轉(zhuǎn)子軸的外周上、外罩的內(nèi)周上和/或圍繞轉(zhuǎn)子軸的軟磁性環(huán)的表面上構(gòu)造條紋(?1"0；^116；1011^，輪廓)。該條紋用于實現(xiàn)與饒鑄的合成材料更好的連接。特別優(yōu)選地，在轉(zhuǎn)子軸的外周上引入凹槽，例如在陶瓷軸中磨刻凹槽。在此優(yōu)選將凹槽安置為，其至少部分地相對于周向方向傾斜地延伸，從而能夠通過沿周向方向和軸向方向的形狀配合地接合實現(xiàn)力傳遞，用于沿兩個方向均形狀配合地將合成材料固定在軸上。如果軟磁性環(huán)設(shè)置為圍繞轉(zhuǎn)子軸，則優(yōu)選相應的凹槽也構(gòu)造在環(huán)的外周和/或內(nèi)周上。在此也優(yōu)選將凹槽設(shè)計為，其優(yōu)選相對于周向方向傾斜地延伸。理想地，既將凹槽設(shè)計為沿周向方向延伸，也將其設(shè)計為傾斜地延伸。相應的凹槽也可以構(gòu)造在外罩的內(nèi)周上。如果相對于周向方向傾斜延伸的凹槽被構(gòu)造在所提到的表面上，則優(yōu)選將其構(gòu)造為至少設(shè)計兩個沿相反方向傾斜延伸的凹槽。由此，能夠在合成材料與設(shè)有凹槽的構(gòu)件之間實現(xiàn)張緊。也可以構(gòu)造確保形狀配合地與合成材料接合的相應地構(gòu)成的突出部或其他合適的條紋，以代替凹槽。
[0018]除了轉(zhuǎn)子，本發(fā)明還涉及一種具有根據(jù)前述說明的轉(zhuǎn)子的電動機。在此特別是濕運行電動機，即密封管電機(密封電機)。此外，本發(fā)明還涉及一種具有這種電動機的泵機組。該泵機組可以例如是循環(huán)泵機組，特別是熱循環(huán)泵機組。前述轉(zhuǎn)子恰好在這種泵機組中具有優(yōu)點，因為該轉(zhuǎn)子制造成本低、具有強磁性特性，此外優(yōu)選能夠通過周圍的外罩、蓋片和內(nèi)置的軟磁性環(huán)或轉(zhuǎn)子軸實現(xiàn)對易腐蝕的磁性材料的完全封裝。由此，轉(zhuǎn)子可以良好地安裝在例如在泵機組的驅(qū)動電機中使用的濕運行電動機中。
[0019]此外，本發(fā)明還涉及一種制造用于電動機的轉(zhuǎn)子、特別是前述轉(zhuǎn)子的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法具有以下步驟:
[0020]在該方法的一步驟中，將隨后在轉(zhuǎn)子中徑向間隔地圍繞轉(zhuǎn)子軸的外罩安裝在注塑模具中，在此在模具中在外罩的隨后朝向轉(zhuǎn)子軸的內(nèi)周上構(gòu)成第一環(huán)形空間。
[0021]在下一步驟中，將事先摻入磁性顆粒的合成材料噴射在該環(huán)形空間中。在此優(yōu)選地，合成材料直接接觸外罩的內(nèi)周并與外罩建立固定連接。根據(jù)第一優(yōu)選實施方式，同時將轉(zhuǎn)子軸與外罩一起放入注塑模具中，且第一環(huán)形空間從轉(zhuǎn)子軸的外周延伸至外罩的內(nèi)周。那么，該環(huán)形空間完全由摻入磁性顆粒的合成材料所填充。
[0022]根據(jù)第二優(yōu)選實施方式，將間隔地圍繞轉(zhuǎn)子軸的軟磁性環(huán)與轉(zhuǎn)子軸一起放入注塑模具中，從而在該環(huán)與轉(zhuǎn)子軸之間構(gòu)成第二環(huán)形空間。以合成材料澆鑄該第二環(huán)形空間。在此，可以是沒有磁性顆粒的合成材料。在軟磁性環(huán)的外周與外罩之間構(gòu)成前述第一環(huán)形空間，以摻入磁性顆粒的合成材料澆鑄該第一環(huán)形空間。對第一環(huán)形空間和第二環(huán)形空間的澆鑄可以同時發(fā)生。然而，優(yōu)選地其逐步地實現(xiàn)，使得首先澆鑄軟磁性環(huán)與轉(zhuǎn)子軸之間的第二環(huán)形空間，在第二步中澆鑄軟磁性環(huán)與外罩之間的第一環(huán)形空間。替代地，也可以首先將軟磁性環(huán)和外罩放入注塑模具中，從而在兩者之間構(gòu)造第一環(huán)形空間，并以摻入磁性顆粒的合成材料澆鑄該第一環(huán)形空間。然后可以將該預先制成的組件與轉(zhuǎn)子軸一起放入注塑模具中，此后如所描述的，利用合成材料澆鑄在軟磁性環(huán)與轉(zhuǎn)子軸之間的第二環(huán)形空間。這種兩個步驟的澆鑄的優(yōu)點在于，可以使用兩種不同的合成材料，一種沒有磁性顆粒的合成材料以及一種具有磁性顆粒的用于填充第一環(huán)形空間的合成材料。對第一環(huán)形空間和第二環(huán)形空間的澆鑄可以在同一注塑模具中實現(xiàn)，在此根據(jù)需要使用關(guān)閉在各個步驟中不被澆鑄的空間的型芯，或者也可以使用兩個不同的模具，可將在第一模具中預先制成的組件放入第二模具中用于另一環(huán)形空間的澆鑄。在僅使用一個模具時，優(yōu)選可以在澆鑄軟磁性環(huán)與轉(zhuǎn)子軸之間的第二環(huán)形空間之后，才將外罩安裝在該模具中。由此可以在第一步驟中在澆鑄第二環(huán)形空間時，首先由成型件(例如型芯)填充軟磁性環(huán)的周圍空間，該成型件然后被取出或移開以澆鑄第一環(huán)形空間，以構(gòu)成該環(huán)形空間。
[0023]優(yōu)選將模具構(gòu)造為，外罩能夠在某種程度上彈性或塑性地沿徑向方向擴展，以產(chǎn)生前述預應力。
[0024]特別優(yōu)選地將模具構(gòu)造為，能夠在制造過程開始時將工作流程中的所有待澆鑄的部件放入模具中，也就是說，優(yōu)選在第二環(huán)形空間的第一次澆鑄之前將轉(zhuǎn)子軸、軟磁性環(huán)和外罩放入注塑模具中。
[0025]還