阅读说明：本技术 制造转子单元的方法 (Method for manufacturing rotor unit ) 是由 托拜厄斯·比滕多夫 迈克尔·威克 于 2019-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于制造转子单元或轴承单元的方法,其中转子单元或轴承单元分别实现为具有转子或轴承壳体和用于转子在主轴上的可旋转布置的滑动轴承衬套(20),滑动轴承衬套被放置在模具(21)中,转子或轴承壳体分别通过借助于传递模塑工艺或注射模塑工艺将聚合材料附接到模具中的滑动轴承衬套来制造。滑动轴承衬套由第一衬套部段(25)和连接到第一衬套部段的第二衬套部段(26)组成,其中衬套部段被放置在模具中,并且聚合材料被附接到衬套部段。(The invention relates to a method for manufacturing a rotor unit or a bearing unit, wherein the rotor unit or the bearing unit, respectively, is realized with a rotor or a bearing housing and a rotatably arranged plain bearing bushing (20) for the rotor on a main shaft, the plain bearing bushing being placed in a mould (21), the rotor or the bearing housing, respectively, being manufactured by attaching a polymeric material to the plain bearing bushing in the mould by means of a transfer moulding process or an injection moulding process. The plain bearing bushing is composed of a first bushing section (25) and a second bushing section (26) connected to the first bushing section, wherein the bushing sections are placed in the mould and the polymeric material is attached to the bushing sections.)

制造转子单元的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造转子单元或轴承单元的方法，以及相应的转子单元或轴承单元，其中转子单元实现为具有转子和用于转子在主轴上的可旋转布置的滑动轴承衬套，其中滑动轴承衬套被放置在模具中，并且其中转子通过借助于传递模塑工艺或注射模塑工艺将聚合材料附接到模具中的滑动轴承衬套来制造。

背景技术

聚合材料制成的转子单元在现有技术中是充分认识的，并且通常用作加热回路中或车辆中的例如具有形成在转子单元上的叶轮的屏蔽马达或泵的部件。在屏蔽马达中，电动马达的转子单元和定子由罐分开，罐布置在定子和转子单元之间的气隙中。这使得有可能在不使用密封件的情况下将转子单元与泵的固定部件密封地分离。在这种情况下，转子单元以无刷方式驱动，即利用转子单元的永久磁性电枢或单独励磁电枢。转子和滑动轴承衬套浸泡在要在泵内输送的介质中，其中在转子的一个端部上分别布置有泵轮或叶轮。主轴和滑动轴承衬套的摩擦配对受到严格要求，以确保泵的长使用寿命。根据要输送的介质，主轴的轴承间隙中的灰尘颗粒或主轴的轴承表面因腐蚀而***糙可分别导致主轴或滑动轴承衬套的磨损增加。

然而，由于也应该有可能高成本效益地大量制造转子单元，滑动轴承衬套借助于烧结、传递模塑或注射模塑由合适的材料制造，并且机械处理或机加工以符合滑动轴承衬套的轴承表面的所需公差。然后将滑动轴承衬套放置在模具中，并将通常不同于滑动轴承衬套的材料的聚合材料注射模塑在该滑动轴承衬套周围。例如，这样设计的转子的叶轮和电枢可以在该制造步骤中形成在滑动轴承衬套上。

在已知的制造方法中，不利的是传递模塑工艺和注射模塑工艺与取决于所用材料的宽公差范围相关联。此外，这种方法不允许在滑动轴承衬套中产生足够圆柱形的轴承内孔，这就是在滑动轴承衬套的中心区域故意产生内径稍大的轴承内孔的原因。然而，用于该目的的模具的内部心轴因此需要强制脱模，这负面地影响功能特性，例如内径以及尺寸和位置公差。可以看到的另一个缺点是所需的长度公差需要对一体式滑动轴承衬套进行后处理。为了符合长使用寿命所需的期望公差，需要机加工滑动轴承衬套和内孔(如果适用)的至少一段长度。

发明内容

因此，本发明基于提出分别允许成本有效的制造的用于制造转子单元的方法、用于屏蔽马达的转子单元和具有转子单元的泵的目的。

该目的通过具有权利要求1或2的特征的方法、具有权利要求22的特征的转子单元、具有权利要求23的特征的轴承单元和具有权利要求24的特征的泵来实现。

在本发明的用于制造转子单元的方法中，转子单元实现为具有转子和用于转子在主轴上的可旋转布置的滑动轴承衬套，其中滑动轴承衬套被放置在模具中，其中转子通过借助于传递模塑工艺或注射模塑工艺将聚合材料附接到模具中的滑动轴承衬套来制造，其中滑动轴承衬套由第一衬套部段和连接到第一衬套部段的第二衬套部段组成，其中衬套部段被放置在模具中，并且其中聚合材料被附接到衬套部段。

在本发明的用于制造轴承单元的方法中，轴承单元实现为具有轴承壳体和用于转子的主轴的可旋转布置的滑动轴承衬套，其中滑动轴承衬套被放置在模具中，其中轴承壳体通过借助于传递模塑工艺或注射模塑工艺将聚合材料附接到模具中的滑动轴承衬套来制造，其中滑动轴承衬套由第一衬套部段和连接到第一衬套部段的第二衬套部段组成，其中衬套部段被放置在模具中，并且其中聚合材料被附接到衬套部段。

因此，滑动轴承衬套由至少两个部分组成，其中第一衬套部段直接或间接地连接到第二衬套部段。这通过将相应的衬套部段放置到模具中，例如在心轴上，来简单地实现。在衬套部段已经被放置到模具中之后，聚合材料借助于传递模塑工艺或注射模塑工艺被引入到模具中，并且通过固化分别固定在滑动轴承衬套或衬套部段上。由此，注射的聚合材料分别形成转子单元的转子或轴承单元的轴承壳体。由于滑动轴承衬套由至少两个部分组成，所以可以彼此独立地制造相应的衬套部段。此外，不再需要以冠状方式实现内部心轴并将其拉出滑动轴承衬套。事实上，内部心轴现在可以具有直的肩部，这确保了相应的衬套部段仅在期望的位置与主轴接触。因此，不再需要对相应的衬套部段中的轴承内孔进行特殊的后处理。此外，第一衬套部段和第二衬套部段然后可以在模具中相对于彼此定位，使得滑动轴承衬套的期望长度被调节。这样制造的滑动轴承衬套的机加工也因此可以被省去，使得转子单元或轴承单元的制造成本可以显著降低。

第一衬套部段可以在滑动轴承衬套的第一轴向端部上形成第一径向轴承表面，并且第二衬套部段可以在与第一端部相对的第二轴向端部上形成第二径向轴承表面。因此，滑动轴承衬套可以在其端部上形成位于滑动轴承衬套中的轴承内孔内的相应轴承表面，该轴承表面能够与主轴接触。在这种情况下，轴承内孔可以在相应的轴承表面之间具有相对较大的内径，从而在主轴和滑动轴承衬套或相应的衬套部段之间形成间隙。因此，只需制造滑动轴承衬套的相应端部，使得它们位于尺寸公差范围内。在这方面，特别有利的是，径向轴承表面原则上彼此独立地实现，因为相应的轴承表面能够适配其相对于主轴的位置。当衬套部段被放置到模具中时，例如，在具有主轴形状的心轴上，可以进行适配。在这种情况下，还可以实现具有不同内径的衬套部段和因此使用的轴，例如，为了使衬套部段适应轴承力、滑动速度或结构空间。由此防止了在根据现有技术的一体式滑动轴承衬套中出现的轴承表面横向于主轴的成角度的布置。总之，滑动轴承衬套的使用寿命以及相应的转子单元或轴承单元的使用寿命也因此得以延长。

此外，第一衬套部段和/或第二衬套部段可以通过相应的轴向端部形成有轴向轴承表面。在这种情况下，还可以在轴向方向上将相应的转子单元或轴承单元精确地定位在主轴上。例如，用于接触轴向轴承表面的轴向接触表面可以形成在主轴上。滑动轴承衬套可以包括连接部段，通过该连接部段，第一衬套部段和第二衬套部段彼此连接。连接部段可以以转子单元的附加部件的形式实现。例如，连接部段可以是固定在第一衬套部段和第二衬套部段上的套筒。在这种情况下，连接部段的***还使得有可能防止转子或轴承壳体的聚合材料在其注射到模具中的过程中到达衬套部段的轴承表面。连接部段优选地在主轴和滑动轴承衬套之间形成间隙。此外，滑动轴承衬套的长度可以根据需要借助于连接部段而改变，使得衬套部段原则上可以相同地实现，因此可以额外地简化制造。

替代地，第一衬套部段和/或第二衬套部段可以形成连接部段，通过该连接部段，第一衬套部段和第二衬套部段彼此连接。因此，连接部段可以由衬套部段之一以及两个衬套部段形成。在这种情况下，连接部段形成在一个衬套部段或两个衬套部段上，使得衬套部段之间的间隙由连接部段桥接。这同样使得有可能防止聚合材料在其注射到模具中的过程中到达衬套部段的轴承表面。连接部段与一个或多个衬套部段的一体设计使得有可能在不需要额外部件的情况下实现滑动轴承衬套。此外，连接部段也可以实现为使得滑动轴承衬套的长度可以在限定的限度内变化。

连接部段可以实现为具有使得相对于主轴形成间隙的内径。连接部段尤其可以以套筒形方式实现，并且具有使得在连接部段和主轴之间形成径向间隙的内径。在这种情况下，滑动轴承衬套尤其可以实现为在滑动轴承衬套的相对端部上具有相应的径向轴承表面。因此，只有轴承表面需要相对于主轴而不是滑动轴承衬套的整个轴承内孔中心地实现。

滑动轴承衬套可以被聚合材料包封，优选地径向完全包围。这样，滑动轴承衬套可以分别一体地和/或型面配合地连接到转子或轴承壳体。各个衬套部段的相对位置可以在传递模塑工艺或注射模塑工艺过程中通过固化聚合材料来固定。

可以在第一衬套部段和第二衬套部段之间产生允许衬套部段之间在轴向方向上的相对运动的连接配合。连接配合可以在内孔和轴之间产生，其中内孔形成在一个衬套部段上，而轴形成在另一个衬套部段上。然后，连接配合允许衬套部段之间在轴向方向上的相对运动，使得衬套部段能够在放置到模具中(例如在心轴上)的过程中，以这样的方式定位，即获得滑动轴承衬套的期望长度。

连接配合可以被设计成具有在衬套部段上的内径和外径，其中，在这种情况下，连接配合可以实现为相对于聚合材料是紧密的。因此，连接配合形成密封，该密封防止聚合材料在其注射到模具中的过程中穿过连接配合。这样，没有聚合材料能够到达衬套部段的各个轴承表面。

第一衬套部段和第二衬套部段可以以这样的方式设计和布置在模具中，使得径向间隙至少部分地形成在第一衬套部段和第二衬套部段之间，其中聚合材料在传递模塑或注射模塑工艺过程中能够渗透到径向间隙中。径向间隙确保衬套部段相对于彼此更精确的定位，其中成品转子单元或轴承单元的衬套部段被防止推到一起，因为固化的聚合材料位于径向间隙中。

然而，衬套部段之间在轴向方向上相对于模具的相应内表面的相对运动可以在传递模塑或注射模塑工艺过程中通过注射压力来实现。这种效果尤其可以由于在衬套部段之间形成聚合材料可以渗入的径向间隙而实现。注射压力可以作用在彼此相对并形成径向间隙的衬套部段的相应的轴向面上，并且在轴向方向上将这些衬套部段压开，使得间隙增大且衬套部段压靠在模具的相应内表面上。这样，滑动轴承衬套的长度甚至能够实现为具有更精准的尺寸，而不需要对滑动轴承衬套进行任何机加工。

此外，可以设计具有用于第一衬套部段的第一轴向端部和第二衬套部段的第二轴向端部的容纳部的模具，其中衬套部段可以***相应的容纳部中，并且其中容纳部可以在传递模塑或注射模塑工艺过程中相对于聚合材料密封轴向端部。例如，相应的容纳部可以以盲内孔的形式实现，相应的衬套部段***盲内孔中。重要的是以这样的方式设计容纳部，即聚合材料在其注射到模具中期间不能够分别到达衬套部段的轴向端部或衬套部段的轴向轴承表面。

转子或轴承壳体可以分别由纤维增强聚合材料制成。所用的纤维可以由碳纤维或玻璃纤维组成，优选地呈短纤维的形式。短纤维可以具有在几毫米到2厘米之间的长度。替代地，也可以使用长纤维，例如当使用部分预成形的模塑材料时。

热固性聚合物，优选酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂或聚环戊二烯树脂，或者热塑性聚合物，优选聚丙烯、聚苯硫醚或聚醚醚酮，可以用作聚合材料。

衬套部段可以由碳制成，优选地由石墨、浸渍酚醛树脂的石墨、碳化的填充石墨的酚醛树脂化合物、纤维增强聚合物或陶瓷制成。此外，主轴和由滑动轴承衬套形成的滑动轴承之间的间隙尺寸可以在操作条件下适应材料的热膨胀系数和吸水或鼓胀行为。例如，疏水性添加剂或摩擦配对件的后处理(例如通过硅酮)可以用于减少吸水和鼓胀行为。

因此，可以将石墨、硫化钼、二硫化钨、聚四氟乙烯、玻璃球和/或矿物添加剂形式的附加填料添加到衬套部段的聚合材料中。添加另一种填料尤其使得有可能实现摩擦值的进一步改善。在这种情况下，在泵长时间停止后，转子单元的起动阻力可能相对较低。然而，衬套部段也可以由不同的材料制成。这样，衬套部段能够最佳地适应衬套部段的轴承表面的相应应力。例如，位于转子单元的叶轮的区域中的衬套部段可以具有与位于转子单元的电枢的区域中的衬套部段不同的材料特性或摩擦特性。为相应的衬套部段选择不同的材料使得有可能优化滑动轴承衬套的摩擦性能，从而实现相应的转子单元或轴承单元的延长的使用寿命。

第一衬套部段可以通过机加工制造，而第二衬套部段可以通过传递模塑或注射模塑工艺制造，反之亦然。衬套部段中的一个可以在其制造后在轴承表面上被机加工，以获得特别好的滑动特性以及主轴和衬套部段之间的期望间隙配合。在此上下文中，机加工是指任何类型的材料去除，例如通过车削、磨削或抛光。这种类型的机加工使得有可能显著降低在轴承表面上的滑动轴承衬套或衬套部段的粗糙度，从而可以实现改善的滑动特性。

滑动轴承衬套可以设计成具有5:1或更大的长度直径比。因此，滑动轴承衬套的长度可以显著大于滑动轴承衬套的内径。

轴承单元或转子单元的笼形绕组或永磁体可以被放置到模具中，并通过传递模塑工艺或注射模塑工艺与模具中的轴承壳体或转子结合。在这种情况下，永磁体或笼形绕组不再需要压在或粘结到滑动轴承衬套或转子上。这样，永磁体或笼形绕组能够以不可分离的方式一体地和/或型面配合地连接到转子或轴承壳体。

永磁体或笼形绕组也可以由聚合材料包封，优选地完全包围。根据现有技术，相应转子上的永磁体或笼形绕组被额外封装，以保护这些永磁体或笼形绕组免受要输送的介质的影响。这种额外的工艺步骤也可以省去，因为在模具内制造转子的过程中，永磁体或笼形绕组已经被聚合材料包封或包围，使得永磁体或笼形绕组可以完全嵌入转子的材料中。永磁体或笼形绕组被简单地***其中的容纳部也可以替代地形成在转子或轴承壳体上，其中在这种情况下，容纳部可以形成包围件。转子或轴承壳体也可以与模具中的永磁体结合，其中永磁体可以由热塑性或热固性磁性化合物制成。此外，永磁体也可以在模具中磁化。此外，还可以通过双组分注射模塑工艺在模具中同时制造相应的转子或轴承壳体和永磁体。

本发明的用于屏蔽马达的转子单元实现为具有转子和用于转子在主轴上的可旋转布置的滑动轴承衬套，其中转子通过借助于传递模塑工艺或注射模塑工艺将聚合材料附接到模具中的滑动轴承衬套来制造，其中滑动轴承衬套由第一衬套部段和连接到第一衬套部段的第二衬套部段组成，并且其中聚合材料附接到衬套部段。关于本发明的转子单元的优点，我们参考对本发明的方法的优点的描述。

转子单元的其他有利实施例源于引用权利要求1的从属权利要求的特征。

本发明的用于屏蔽马达的轴承单元实现为具有轴承壳体和用于转子的主轴的可旋转布置的滑动轴承衬套，其中轴承壳体通过借助于传递模塑工艺或注射模塑工艺将聚合材料附接到模具中的滑动轴承衬套来制造，其中滑动轴承衬套由第一衬套部段和连接到第一衬套部段的第二衬套部段组成，并且其中聚合材料附接到衬套部段。

轴承单元的其他有利实施例源于引用权利要求2的从属权利要求的特征。

本发明的泵包括本发明的转子单元或轴承单元。在这方面，泵的有利实施例也源于分别引用权利要求1或权利要求2的从属权利要求的特征。

附图说明

下面参照附图更详细地描述本发明的实施例。

在这些附图中：

图1示出了穿过根据现有技术的转子单元的纵向截面；和

图2示出了穿过模具中的滑动轴承衬套的纵向截面。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的转子单元10，其中转子单元10由转子11和滑动轴承衬套12组成。转子11由聚合材料组成，该聚合材料通过传递模塑工艺或注射模塑工艺附接到在未示出的模具中的滑动轴承衬套12。转子11形成叶轮13，并包括电枢14，电枢14形成用于驱动叶轮13的未示出的屏蔽马达的一部分。转子单元10可以被放置在未示出的主轴上，从而围绕转子单元10的旋转轴线15旋转。在该过程中，滑动轴承衬套12的径向轴承表面16与主轴接触，其中滑动轴承衬套12的位于径向轴承表面16之间的轴承内孔18的内径17大于径向轴承表面16的内径19。因此，在该图中不可见的间隙可以形成在未示出的主轴和内径17之间。滑动轴承衬套12通过传递模塑工艺或注射模塑工艺一体制造，其中滑动轴承衬套12的材料不同于转子11的聚合材料。

图2示出了穿过模具21中的滑动轴承衬套20的纵向截面。滑动轴承衬套20可以用聚合材料包封在模具21中，例如以制造图1所示的转子。示意性地指示的模具21具有相对的内表面22和23，并且包括心轴24，滑动轴承衬套20被放置在心轴24上。滑动轴承衬套20由第一衬套部段25和第二衬套部段26组成，其中第一衬套部段25连接到第二衬套部段26。在这种情况下，第一衬套部段25形成第一径向轴承表面27，并且第二衬套部段26形成第二径向轴承表面28。第一轴向轴承表面31形成在第一衬套部段25的第一轴向端部29上，并且第二轴向轴承表面32形成在第二衬套部段26的第二轴向端部30上。第一轴向轴承表面31和第二轴向轴承表面32紧靠在模具的相应内表面22和23上。在这种情况下，模具的内表面22和23之间的距离基本上对应于滑动轴承衬套20的长度L。

第二衬套部段26形成具有内径34的连接部段33，内径34大于径向轴承表面27和28的内径35，使得在连接部段33中的心轴34上形成间隙36。此外，在第一衬套部段25和第二衬套部段26之间产生连接配合37，其具有在第二衬套部段26上的内径38和在第一衬套部段25上的外径39。连接配合37允许衬套部段25和26之间的相对运动，其中连接配合37防止聚合材料在其注射到模具21中期间进入间隙36。

此外，在连接配合37的区域中，在第一衬套部段25和第二衬套部段26之间形成径向间隙40，聚合材料在传递模塑或注射模塑工艺期间渗透到径向间隙40中。结果，第一衬套部段25和第二衬套部段26分别在箭头41和42的方向上被挤压，使得第一轴向轴承表面31和第二轴向轴承表面32压靠在模具的相应内表面22和23上。在这种情况下，在转子的聚合材料固化后，不再需要对滑动轴承衬套20进行机械处理。在衬套部段25和26的制造过程中可以忽略潜在的收缩，因为已经完成的衬套部段25和26适于模具21中的滑动轴承衬套20的长度L。然而，可以为衬套部段25和26选择不同的材料，以便使衬套部段25和26甚至更好地适应潜在的负载。在滑动轴承衬套20中，第一衬套部段25布置在转子的未示出的叶轮的区域中。