CN105103408A - 磁性保持弹簧，以及包含这样的磁性保持弹簧的电机，以及用于制造所述电机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁性保持弹簧（11），以及包含这样磁性保持弹簧的电机（10），以及用于制造特别地用于马达地调节机动车中的可以移动的部件的电机（10）的方法，其中磁性保持弹簧（11）具有第一支臂（90）和第二支臂（91），所述第一和第二支臂借助弯部（92）相互连接，并且第一和第二支臂（90、91）在空间内张开了平面（88），其中弯部（92）从张开的平面（88）伸出。

Description

磁性保持弹簧，以及包含这样的磁性保持弹簧的电机，以及用于制造所述电机的方法

技术领域

本发明基于磁性保持弹簧，以及包含这样磁性保持弹簧的电机，以及用于制造根据独立权利要求的类型所述的电机的方法。

背景技术

随着US4,372,035已经公开的是电动马达，对于所述电动马达来说在极靴中布置有两个对置的永磁体，并且在此永磁体之间布置有两个所谓的串联极。为了构造所述串联极在极靴壁中成型有轮廓，所述轮廓的弧形内表面对转子具有相同的距离，如同碗形的永磁体那样。为了永磁体在极靴中的固定，已知的是磁性保持弹簧，所述磁性保持弹簧借助弹簧力将永磁体压向壳体壁以便固定永磁体。DE102007004873Al例如展示了这样的磁性保持弹簧，对于所述磁性保持弹簧来说为了其稳定性在两个纵向支臂处成型了轴。两个纵向支臂之间的弯部构造为平整的并且布置在和两个支臂相同的平面内。如果人们针对以上描述的串联极马达使用这样的磁性保持弹簧，就存在以下的危险，即磁性保持弹簧在串联极轮廓的区域内径向向内朝向转子倾斜并且接触此转子。这可以导致电动机的损坏。

发明内容

根据本发明的磁性保持弹簧以及包含这样的磁性保持弹簧的电机，以及根据本发明的用于制造这样的具有独立权利要求特征的电机的方法相对于此具有以下优点，即通过磁性保持弹簧的设计方案，特别是其弯部防止了磁性保持弹簧径向向内倾斜。这通过以下方式被实现，即所述弯部不布置在相同的平面内，所述平面通过两个近似为直线的支臂形成。弯部至少具有空间组件，所述空间组件关于此平面横向地构造。通过这种磁性保持弹簧的三维设计方案，支臂确保贴靠于永磁体，不存在以下危险，即磁性保持弹簧接触转子。

通过从属权利要求中所列举的措施，有利的改型方案以及独立权利要求中所给出特征的改进是可能的。特别有利的是，当两个支臂之间的连接区域构造为弯曲的时。在装配好的状态中，此连接区域随后从两个贴靠于永磁体的直线支臂出发由壳体壁（至少部分地）弧形地通过壳体的内部空间走向。在优选的实施方案中弯部在这种情况下特别地，弯部不具有直线区段，而是在其全部的纵向延伸上构造为拱形，其中弯曲半径优选地在纵向延伸上构造为变化的。

弯部也可以具有直线构造的区段，所述弯部将两个近似为直线的支臂相互连接，所述直线构造的区段随后优选地大约平行于平面走向，所述平面通过两个支臂张开，其中直线区段至此平面具有一定的距离。在这种情况下弯部也具有两个另外的过渡区段，所述过渡区段随后由直线区段或多或少弯曲地引导至两个支臂。

如果弯部的延伸方向在其全部的纵向延伸上分别分解成两个分量（在数学意义上），所述分量在平面和与之垂直的方向上延伸，两个支臂张开形成了所述平面，因此弯部始终至少具有一个区段，在所述区段中垂直于支臂平面的方向分量不同于零。

磁性保持弹簧特别在花费上有利地由金属丝制造为金属丝弯曲件，在所述金属丝弯曲件中具有圆形的或者有棱角的横截面的单件式金属丝被弯曲为三维的形式。通过使用弹簧钢，磁性保持弹簧在其安装时弹性变形，从而此磁性保持弹簧对永磁体施加了弹簧力。

磁性保持弹簧优选地如此制造，即两个支臂在安装前相互形成一个角度，所述角度例如为10°至35°。在安装时磁性保持弹簧随后如此变形，即两个支臂近似平行走向。由于支臂直线地构造，安装时的变形便发生在弯部的区域内，或者说在弯部至支臂的过渡区域内。

为了将永磁体特别简单地固定在电机的极靴中，此电机将借助磁性保持弹簧压向内壁。在这种情况下U形弹簧的自由端部贴靠于沿周向指向的永磁体侧面。此永磁体通过张紧力既径向地又特别地也轴向固定在壳体中，所述张紧力借助磁性保持弹簧施加于两个永磁体之间。为了更好地将自由支臂贴靠在侧面上，支臂或者在侧面上具有结构化的表面。永磁体可以具有一个（特别是连续的）磁极回缩（Polabhebung）或者两个不同的离散的内半径，由此侧面至转子具有更大的距离。侧面构造为径向的或者与径向倾斜的，并且优选地在外周面具有倒角。针对磁体可以例如使用铁素体材料，或者作为替代方案也可以使用稀土磁性材料。

串联极特别有利地通过每两个在轴向上走向的卷边的成形在极靴壁内实现。在周向上由此形成了拱形的内轮廓，所述内轮廓磁性地与转子相互作用。此卷边关于周向形成了串联极的边缘以及同时形成了针对永磁体的保持区域的边界。由于串联极和永磁体近似具有相同的内直径，支臂便布置在磁体的侧面和卷边之间。

另外在串联极轮廓的卷边和永磁体的侧面之间构造有空腔或者间隙，自由的支臂在全部的轴向长度上嵌入所述空腔或者间隙中。在此为了定义的定位，支臂一面在周向上贴靠于磁体的侧面，并且在对置的侧面贴靠于卷边的侧向内面。然后，弯部具有径向组件，所述弯部连接两个直线的支臂，所述径向组件搭接了串联极的两个边缘侧的卷边，办法是，弯部径向地由卷边向内延伸。

壳体有利地构造为极罐（Poltopf），所述极罐在一侧具有（优选地和极罐单件式构造的）底部，所述底部特别地具有用于转子轴承的轴承座。对置的敞开的极罐侧具有法兰，所述法兰在安装之后贴靠于对应的附加壳体部件的对接法兰上。为了位于径向向内的弯部不与转子冲突，弯部就轴向布置在转子和壳体底部之间，其中此弯部特别地轴向贴靠于壳体底部，以用于明确的定位。

直接邻近于法兰地在极靴上构造了容纳区域。此容纳区域可以有利地容纳电刷架部件，所述电刷架部件轴向经过法兰的接口延伸入相邻的壳体部件中。在法兰上例如构造有孔作为用于至传动装置壳体的连接件（优选地为螺栓或者铆钉）的容纳部。

通过根据本发明的极靴制造方法，借助深冲压在工作进程中，在花费上有利地和精确地构造带有卷边的串联极区域、针对磁体的保持区域和具有法兰的容纳区域。在这种情况下，确定的组件的具体尺寸的设计以及最小材料投入时的壁厚可以通过选择深冲压工具予以实现。三维的止动弹簧可以在装入磁体之后根据常见磁性保持弹簧的标准装配流程予以装入，其中支臂有利地通过贴靠在磁体侧面和在串联极的侧向内面以简单的方式精确地予以定位。在这种情况下磁性保持弹簧的弯部在壳体底部上径向地在在两个支臂之间的平面内走向，而弯部不轴向贴靠于转子。转子和电刷架部件轴向地装配到极靴中使得明确的、可预先确定的法兰接口成为可能，所述法兰接口特别有利地适合于模块化组合部件，该组合部件用于组合不同的极靴和传动装置壳体。

弹簧止动元件也可以作为任选方案结合永磁体的粘贴而使用，以便在粘贴过程中可靠地固定此永磁体。

附图说明

发明的实施方案在图纸中予以展示并且在后续的说明中具体地解释。

图示：

图1：根据本发明的电机的实施例

图2：图1的横截面

图3：根据本发明的磁性保持弹簧的实施例

图4：根据本发明的磁性保持弹簧的另一个实施例

图5：在安装入壳体的状态中的根据图3的磁性保持弹簧

图6：根据图4的磁性保持弹簧的示意性安装布置

图7：根据本发明的、传动装置驱动单元的装配方案。

具体实施方式

图1中展示了根据本发明的电机10，所述电机构造为电动马达11。电动马达11例如是传动装置驱动单元100的组成部分，正如该传动装置驱动单元用于调节机动车中的滑动天窗、窗板或者座椅部分那样。电机10具有定子12，对于所述定子来说两个永磁体18对置布置在构造为极靴16的壳体16中。在两个相互对置的永磁体18之间布置有两个相互对置的串联极22，所述串联极通过极靴16的壳体壁26形成。此外在极靴16的截平区域20中分别构造了两个卷边28，所述卷边在轴向30上延伸，优选地延伸直到壳体16的壳体底部82。在周向32上，在两个卷边28之间，串联极22构造为拱形的极靴壁26，所述极靴壁与卷边28和用于永磁体18的侧向保持区域34一起形成了极靴16的截平区域20。极靴16具有轴向的敞开的侧面36，在所述侧面处构造有法兰38用于和另外的壳体部件40连接。法兰38具有用于连接元件的容纳部42，所述容纳部例如构造为孔43。通过这种孔43，优选地螺栓作为连接元件可以旋紧至对应的对接法兰44中。图1中在定子12内嵌入了转子14，其中较小的径向空气间隙46构造用于包围转子14的永磁体18和串联极22。

图2中展示了横向于轴向30的、图1的定子12和转子14的截面。永磁体18贴靠于极靴16的内壁17并且借助磁性保持弹簧11固定在极靴16内。两个永磁体18在径向31上同向磁化，从而两个永磁体例如在它们的径向内侧上形成了南极。通过极靴16产生了至串联极22的磁性的回路，所述极靴形成了磁性的止回部，所述串联极随后例如在极靴16的内壁17上分别形成了北极。由于在串联极22的区域内未布置有永磁体18，则极靴16的、在截平区域20之间的最大尺寸25明显小于在两个永磁体18的方向上的最大尺寸。最大尺寸25展示了用于所提供的安装空间的扳手宽度24，所述安装空间最佳地适配于相应的应用，特别是适配于机动车中的安装位置。在图2中，最大的径向尺寸25构造在处在卷边28之间的周向32上的串联极22的拱形区域上。极靴16的壁厚54在重量、磁性流动和噪音最小化方面予以优化。由于极靴16制造为深冲压件，则壁厚54在整个外周面上相对恒定。永磁体18具有所谓的磁极回缩58，从而在转子14和永磁体18之间的空气间隙46在周向32上扩展。转子14具有转子轴60，在所述转子轴上布置有电枢铁芯62用于容纳电气绕组64。此外电枢组64具有转子齿66，所述转子齿由径向的齿柱68形成，所述齿柱由径向外侧的齿顶70终止。电绕组64径向在齿顶70内缠绕在齿柱68上。永磁体18在周向32上具有侧面99，在所述侧面处贴靠有磁性保持弹簧11的两个自由的支臂90、91。自由的支臂90、91借助弯部92在它们非自由的端部相互连接，从而磁性保持弹簧11在永磁体18之间产生了横向于轴向30作用的压紧力。弯部92从平面88伸出并且朝向转子轴60径向成型至壳体内部，两个支臂90、91张开了所述平面。在图的上半部分中磁性保持弹簧11具有圆形的横截面13，并且弯部92构造为拱形的或者弧形的。在这种情况下弯部92在至支臂90、91的过渡区段87内具有径向组件96，所述径向组件远离卷边28径向指向，从而弯部92通过壳体16的内部走向并且与转子14搭接。在这种情况下弯部92在转子14和壳体底部82之间轴向走向。在图2的下半部分中磁性保持弹簧11具有有棱角的，特别是矩形的或者正方形的横截面13。此处，横向于轴向30的弯部92近似成型为有棱角的，从而弯部92具有直线的区段84，所述直线的区段近似平行于平面88布置。在这种情况下过渡区段87近似远离平面88垂直指向。

图3中展示了安装入电机10之前的、根据本发明的磁性保持弹簧11。两个支臂90、91构造为直线的并且具有自由的端部95。在对置的端部上，支臂90、91借助弯部92相互连接。两个支臂90、91形成了平面88，其中弯部92布置在此平面88之外。由此磁性保持弹簧11以三维方式构造。此处弯部92具有直线的区段84，所述区段大约平行于平面88走向。过渡区段87直到支臂90、91构造为弯曲的。在这个实施例中两个支臂90、91在平面88内相互布置有一个角度，所述角度例如为30°。在安装入壳体16（如同图5中所展示的）时，磁性保持弹簧11随后弹性变形，从而支臂90、91随后贴靠在侧面99上并且近似相互平行地定向。

图4中展示了根据本发明的磁性保持弹簧11的另一个实施例，对所述磁性保持弹簧来说两个支臂90、91在安装之后近似相互平行地定向。弯部92再次从平面88伸出，其中弯部92（对应于图2的下半部分）横向于平面88构造为有棱角的。弯部92的直线区段84与平面88具有间隔72，所述间隔在任何情况下大于卷边28向内指向的高度。对于这种实施方案来说在装配时过渡区段87特别地发生弹性变形，从而两个支臂90、91横向于轴向30彼此挤压分来，如图6所展示。

图5示出了定子12的敞开侧面36的俯视图，对于所述定子来说永磁体18借助磁性保持弹簧11根据图3保持在极靴16中。磁性保持弹簧11具有两个对置的自由支臂90、91，所述支臂通过弯部92相互连接。自由的支臂90、91贴靠于对置的永磁体18并且按压此永磁体用于其相对于极靴16的内壁17的固定。在沿着周向32指向的永磁体18的侧面99和卷边28的对置的侧向平面27之间成型有空腔94，支臂90、91伸入所述空腔内。在这种情况下支臂90、91的自由端部95优选地不仅贴靠于侧面99上，而且贴靠于卷边28的侧向平面27上。在这种情况下空腔94在径向31上特别地构造为楔形。在这个实施例中在永磁体18上的支臂90、91的贴靠面位于永磁体18的径向的壁厚56的径向内半部的内部。支臂90、91的横截面13例如构造为圆形的，当然也可以构造为半圆形的、截平的或者为平坦轮廓或者为多棱角轮廓，和/或也具有结构化表面，所述结构化表面更好地附着在侧面99上。同样地在侧面99上可以构造出结构，例如在轴向30上的凹槽，支臂90、91嵌入所述凹槽中。侧面99的轮廓可以在这种情况下相应地进行适配，例如完全地或者部分地形成相对于径向31的角度。此外永磁体的外部或者内部的磁体边缘可以相应地进行倒斜角或者具有倒角19。两个相邻的卷边28分别形成了内边缘97，所述内边缘由弯部92桥接，所述弯部92经过内边缘97连接两个支臂90、91。由此阻碍了磁性保持弹簧11在卷边28的内边缘97上从轴向30径向向内倾斜，所述内边缘形成了针对常见的磁性保持弹簧的倾斜点。此外弯部92具有径向组件96，所述径向组件通过壳体16的内部、径向引导离开内边缘97。图5中弯部92轴向贴靠于壳体底部82的内侧，所述壳体底部随后形成了针对磁性保持弹簧11的轴向的止挡部。在两个永磁体18之间张紧了两个磁性保持弹簧11（未展示），所述磁性保持弹簧的支臂90、91近似地与极靴16的截平区域20位于平面88中的。

图6中无壳体地示意性地展示了根据图4的、在安装好的状态中的磁性保持弹簧11。弯部92轴向布置在转子14和未展示的壳体底部82之间，所述弯部此处还具有直线区段84。在这种情况下弯部92与转子14交叉，从而弯部92径向地布置在转子14的圆周面15内。在转子轴60上布置有转子轴承61，所述转子轴承插入壳体底部82中的轴承座63中。支臂90、91优选地延伸通过永磁体18的轴向延伸的至少一半，由此此永磁体在其全部的轴向延伸上可靠地压向壳体16。

对于电机10的制造方法来说，极靴16借助深冲压制造为具有作为被定义的接口的容纳区域37和法兰38的极罐，其中卷边28一同在工作过程中予以成形。随后永磁体18装入极靴16中，其中此永磁体可以作为任选方案能够粘贴在此极靴的内壁17上。为了固定永磁体18，在极靴16中如此地引入了两个磁性保持弹簧11，从而支臂90、91贴靠于永磁体18的侧面99，并且此永磁体压向极靴16的内壁17。在这种情况下，弯部92与两个支臂90、91的平面88隔开，径向布置在此平面内，使得磁性保持弹簧11不接触卷边28的内边缘97。在固定永磁体18之后转子14和电刷架部件86轴向插入极靴16中，从而电刷架部件86布置在容纳区域37中并且轴向地从法兰38伸出。随后另一个壳体部件40轴向经过转子轴60放置在电刷架部件86上，直到法兰38贴靠于壳体部件40的对接法兰44，所述壳体部件构造为传动装置壳体101。随后连接件（优选地为螺栓）插入法兰38的容纳部42中并且与壳体部件40连接。这种装配方法在图7中予以展示，对于所述方法来说转子轴60具有蜗杆106并且借助滑动轴承118（特别地为球形帽轴承）放置在电刷架部件86中。

图7中展示了装配完成的传动装置驱动单元100，所述传动装置驱动单元作为电机10具有包括串联极22的电动机9，所述电动机用法兰连接在壳体部件40中，所述壳体部件构造为传动装置壳体101，在所述传动装置壳体中布置有传动装置104。传动装置104例如构造为蜗杆传动装置105，对于所述蜗杆传动装置来说布置在电动马达9的转子轴60上的蜗杆106与在被支承在传动装置壳体101中的蜗轮啮合。电动马达9的驱动力矩由蜗轮传递至从动元件110（特别地为从动小齿轮112），所述从动元件例如驱动待调节的部分（特别地在机动车中）。电动马达9的极靴16由金属制造并且作为磁性的止回部起作用。在实施例中传动装置壳体101特别地借助注塑方法由塑料制造。壳体部件40具有用于容纳电子器件单元的电子器件壳体102并且构造为传动装置壳体101的集成的组成部分。

值得注意的是，鉴于附图中和描述中显示的实施例，单个特征相互之间的各种组合可能性是可能的。因此例如三维的磁性保持弹簧11的具体形式，特别是支臂90、91和弯部92之间的过渡区段87可以变化并且适配于壳体16的几何位置关系。在这种情况下两个支臂90、91的轴向长度也可以例如构造为不等长的，或者支臂90、91可以相对轴线具有不同的角度。串联极轮廓也可以用其他方式构造而代替卷边28，其中弯部92随后径向向内桥接串联极轮廓的两个边缘区域。电机10优选地应用于机动车中的伺服驱动装置，例如用于调节座椅部件、车窗玻璃、滑动天窗和开口的遮盖件，然而不限于这样的应用。

Claims (11)

1.一种磁性保持弹簧（11），其用于将永磁体（18）固定在电机（10）的壳体（16）中，其中磁性保持弹簧（11）具有第一支臂（90）和第二支臂（91），所述第一和第二支臂借助弯部（92）相互连接，并且第一和第二支臂（90、91）在空间中张开平面（88），其特征在于，弯部（92）从张开的平面（88）伸出。

2.按照权利要求1所述的磁性保持弹簧（11），其特征在于，弯部（92）横向于平面（88）构造为拱形，特别在两个支臂（90、91）之间构造为弧形。

3.按照权利要求1或者2中任一项所述的磁性保持弹簧（11），其特征在于，弯部（92）具有直线的区段（84），所述直线的区段构造为近似平行于平面（88），并且特别地与此平面（88）间隔地布置。

4.按前述权利要求中任一项所述的磁性保持弹簧（11），其特征在于，磁性保持弹簧（11）制造为由弹簧钢特别是不锈钢制成的单件式的弯曲件，其中支臂（90、91）和弯部（92）优选地具有圆形的或者近似四边形的横截面（13）。

5.按前述权利要求中任一项所述的磁性保持弹簧（11），其特征在于，两个支臂（90、91）构造为近似直线的并且相互布置有一个角度，所述角度特别地为5°至40°。

6.电机（10），该电机特别地用于马达地调节机动车中的可以移动的部件，该电机具有壳体（16），在所述壳体中至少布置有两个永磁体（18），所述永磁体利用至少一个按前述权利要求中任一项所述的磁性保持弹簧（11）被固定在壳体（16）中，并且特别地借助由磁性保持弹簧（11）产生的弹簧力压向壳体（16）的壳体内壁（17），其中两个支臂（90、91）分别贴靠于两个关于壳体（16）的周向（32）对置的永磁体（18）的侧面（99）。

7.按前述权利要求中任一项所述的电机（10），其特征在于，壳体（16）构成了磁性的止回部，并且壳体（16）在在径向（31）上同向磁化的永磁体（18）之间具有截平区域（20），在所述截平区域处壳体壁（26）构造出相互对置的磁性的串联极（22），并且壳体（16）的每个截平区域（20）具有两个大约平行地沿着轴向（30）走向的卷边（28），所述卷边形成了串联极（22）的内轮廓和至永磁体（18）的保持区域（34）的过渡，并且特别地支臂（90、91）关于周向（32）布置在卷边（28）和永磁体（18）之间。

8.按前述权利要求中任一项所述的电机（10），其特征在于，在周向（32）上在永磁体（18）的侧面（99）和卷边（28）之间构造有空腔（94），支臂（90、91）径向嵌入所述空腔中并且在轴向（30）上延伸，并且弯部（92）在周向（32）上径向向内搭接串联极（22）的两个卷边（28），其中特别地在支臂（90、91）和弯部（92）之间的过渡区域（87）具有径向组件（96），所述径向组件远离空腔（94）径向向内指向。

9.按前述权利要求中任一项所述的电机（10），其特征在于，在壳体（16）内布置有特别地容纳电绕组（64）的、具有近似圆柱形的周面（15）的转子（14），并且弯部（92）关于径向（31）与转子（14）重叠，并且特别地至少部分地径向布置在周面（15）的内部。

10.按前述权利要求中任一项所述的电机（10），其特征在于，在壳体（16）的一个轴向端部上构造有优选与此壳体单件式地构造的壳体底部（82），并且弯部（92）轴向布置在转子（14）和壳体底部（82）之间，并且特别地轴向地贴靠在壳体底部（82）上。

11.优选地按前述权利要求中任一项所述的、用于制造电机（10）特别是机动车中伺服驱动装置的方法，其特征在于以下方法步骤：

-借助深冲压构造金属的极靴（16），其中为了构造串联极（22）而构造轴向的卷边（28）和在周向上连接在卷边上的用于永磁体（18）的保持区域（34），

-在保持区域（34）中装入永磁体（18），其中特别地永磁体（18）关于径向（31）同向磁化，作为任选方案，所述装入借助使用胶粘剂来进行，

-如此地插入磁性保持弹簧（11），使得支臂（90、91）的自由端部（95）在周向（32）上贴靠在永磁体（18）的侧面（99）上，并且弯部（92）从平面（88）径向向内成型，两个支臂（90、91）张开了所述平面，

-将具有包围转子轴（60）的电刷架部件（86）的转子（14）轴向装入壳体（16）中，其中特别地紧接着将传动装置壳体部件（101）轴向连接在电刷架部件（86）上，并且利用对接法兰（44）固定在壳体（16）的法兰（38）上。