CN101442239A - 磁阻电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有转子(2)和定子(4)的磁阻电动机(1)，定子(4)具有定子线圈(3)，定子线圈环绕定子铁芯(8)的绕线铁芯(20)并由定子绕组(38)形成，定子线圈(3)之间的中间空间被定子覆盖体(9)完全填充，定子覆盖体(9)在轴向上也被插入定子铁芯(8)中。为了改进上述类型的磁阻电动机的设计，尤其是相对于制造，本发明提出定子覆盖体(9)设置成两部分并且两部分(10，11)在相对方向上被轴向地插入定子铁芯(8)中，而彼此相关联的端部相互交叠。

Description

磁阻电动机

本发明是原发明专利申请(申请号：2004800238334，申请日：2004年8月13日，发明名称：磁阻电动机和用于缠绕磁阻电动机的方法)的分案申请。

技术领域

本发明首先涉及具有转子和定子的磁阻电动机，该定子具有各个定子线圈，其环绕定子铁芯的绕线铁芯(winding core)并且由定子绕组形成，定子铁芯之间的中间空间填充有定子覆盖体，定子覆盖体在轴向上也被推入定子铁芯中。

背景技术

所针对类型的磁阻电动机是公知的。例如，参考DE 100 35 540A1。其中公开并说明的是一种磁阻电动机，为了降低电动机工作时的发声，所述磁阻电机具有填充两相邻定子线圈之间的中间空间的定子覆盖体。定子覆盖体基本上形成为中空圆柱体并且具有与线圈的数目相对应的数目的绕线铁芯靴(winding core shoe)，所述绕线铁芯靴基本上布置在基础圆柱主体外侧，平行于定子覆盖体的主体轴线排列。在该公知方案的情况下，定子覆盖体首先用作绕线主体。设置有围绕绕线铁芯靴缠绕的定子线圈的定子覆盖体最终在轴向上被推入定子铁芯中。

发明内容

对于上述现有技术，本发明所针对的技术问题在于进一步改进所针对类型的磁阻电动机，尤其是从生产工艺角度而言。

为了解决该问题，本发明提出了一种具有转子和定子的磁阻电动机，该定子具有各个定子线圈，所述各个定子线圈环绕定子铁芯的绕线铁芯并由定子绕组形成，并且也设置定子覆盖体，其特征在于，印刷电路板作为电子元件的载体固定于定子覆盖体上，其中，所述印刷电路板是温度传感器的载体，该温度传感器用于检测电动机温度，并且由温度传感器测量的空气温度用于检测电动机温度。

本发明还提出定子覆盖体形成两部分并且两部分在相对轴向上被推入定子铁芯中，彼此相关联的端部相互交叠。根据本发明的这种结构提供了一种得以简化(尤其是相对于定子的生产)的磁阻电动机。从而，定子覆盖体在轴向上被一分为二，以产生两个覆盖体半部，所述两个覆盖体半部可以得以适当的对齐并且与定子铁芯内部轮廓相适应，一个覆盖体半部从定子铁芯轴向上面被推入定子铁芯中，另一覆盖体半部从定子铁芯轴向下面被推入定子铁芯中。彼此相关联的端部，或者彼此相关联的覆盖体半部的轮廓形成为它们可以彼此插入对方中。从而，优选的是，一个覆盖体半部的边缘轮廓形成为它们可以进入另一覆盖体半部的相关联端部中。这是通过例如在轮廓外侧或内侧的相关联端部区域中进行材料削减而实现的。按照相对于定子铁芯的高度允许补偿误差的方式，在轴向上确定交叠的尺寸，该交叠在彼此相关联的端部区域中形成。例如，可变交叠允许补偿从-1mm至+1mm的误差，优选0.4至0.5mm的误差。两部分定子覆盖体也以正接合(positiveengagement)方式被推入定子铁芯中，至少一个覆盖体半部可以相对于定子铁芯定位在任何所需旋转角上，因为定子铁芯和定子覆盖体都是对称构造的。从而，在定子覆盖体设置有八个定子线圈并且相应地形成的情况下，至少一个覆盖体半部可以安装在八个不同的位置上，即按照所需方式安装。在有利的方式中，也提出绕线铁芯在其各个相对轴向端面由定子覆盖体之一越过。两个覆盖体半部形成现有技术所公知的绕线铁芯靴，其同样以对应于定子覆盖体的两部分分割的方式在轴向上一分为二。从而，覆盖体半部的各个绕线铁芯半靴围绕相关联绕线铁芯的端面区域和相对的平坦侧部区域，但是后者仅被覆盖轴向长度的一半。绕线铁芯暴露于转子侧，即径向内部。除了交叠形式之外，两覆盖体半部的彼此相关联的端部可以形成一致。优选结构是这种结构，其中定子覆盖体形成为上部，绕线的引线切口形成于与定子线圈相关联的后壁中。围绕绕线铁芯的绕线铁芯靴分别设置有沿它们的径向向内边缘延伸的盖板，各个盖板在覆盖体的轮廓中具有圆形段的形状，该圆形具有相对于定子的中心轴的半径。盖板被周向布置，彼此具有小的间距，从而可以获得面向转子的垂直围绕的圆柱空间。在基本上对应于绕线铁芯的径向深度的径向间距处，周向后壁在绕线铁芯靴的盖板后面延伸。定子线圈保持在该后壁和盖板之间，围绕绕线铁芯靴。引线切口设置在后壁中，以导出形成定子线圈的线，其优选地以沟槽形式扩宽，即朝向后壁的自由端开口。更为优选的是，该切口向上延伸至到达绕线铁芯的轴向端面上的绕线铁芯靴部分的水平高度上。为了向定子线圈提供绕线，进一步提出引线切口在定子覆盖体的后壁中形成于两定子线圈之间。该切口可以按照与上述引线切口相同的方式形成为沟槽。然而，朝向后壁自由端开口的沟槽状切口是优选的。为了固定沿着后壁外侧径向导向定子线圈或者从定子线圈导出的绕线的位置，在上部的后壁外侧形成绕线引导件，其优选地布置成防止绕线在轴向上移出(滑落)周向后壁。例如，钩状保持元件可以成型(或模制)在上部后壁的外侧。从而，优选的是，绕线引导件包括多个独立的绕线引导元件。据证明，尤其有利的是，两部分定子覆盖体形成塑料注模部分。从而，也可以在上部上模制用于定子线圈的连接插头。优选的是，这种连接插头布置成其按照曲柄方式从实际定子覆盖体径向向外偏置。根据本发明的这种结构与绕线引导件一起用作绕线辅助工具。该成型的、尤其是模制的连接插头更优选地形成为用于与PCB边缘连接器接触的电路板边缘的复制件。为此，这种连接插头具有多个金属触头元件。然而，在这一方面，其中一旦允许固化连接插头就插入触头元件的结构是优选的。由于以下事实，即根据本发明，设置了两部分定子覆盖体，并且由于使用了内部绕线机，缠绕定子线圈是在定子覆盖体插入定子铁芯的情况下进行的。这种内部缠绕和进一步提供的利用连接插头进行的自动布线允许减少将要实现的连接。从而，与定子具有定子线圈相比，连接插头具有更少的触头元件。从而，在具有八个定子线圈的定子的情况下，提供具有六个触头元件的连接器插头。证明为具有进一步优点的结构是这样一种结构，其中上部具有用于例如通过熔融变形固定控制器板的固定柱。这导致相对于定子的一系列累积误差很小，因为在制造定子覆盖体的过程中(尤其是在注模工艺过程中)通过固定柱完成了准确的定位。不再需要对将被布置的控制器板例如相对于定子覆盖体或者对于磁阻电动机的其他元件进行非常高的定位精度的对齐排列。也提出定子覆盖体或者覆盖体半部在各个情况下具有插入深度限制件，其可以形成为例如模制在周向后壁的根部的径向台肩。所述径向台肩也附加地用于将在后壁外侧上受引导的绕线保持成与定子铁芯间隔开。最终，提出定子覆盖体形成为下部，并且下部在定子铁芯的每个位置中装配于上部中。该下部也优选地具有径向突出的插入深度限制件。

本发明也涉及具有转子和定子的磁阻电动机，该定子具有各个定子线圈，所述各个定子线圈环绕定子铁芯的绕线铁芯并由定子绕组形成，并且也设置定子覆盖体。为了按照有利方式改进所述类型的磁阻电动机，提出印刷电路板作为电子元件的载体固定于定子覆盖体上。在此优选的是，按照在操作过程中不分离的方式将印刷电路板固定在定子覆盖体上，例如借助成型或模制于定子覆盖体上的固定柱通过熔融变形将其固定。从而，可以获得印刷电路板的非常高的定位精度。无需对其进行对齐排列。另外，提出印刷电路板具有两个周向间距45°的挡光板，尤其是叉状挡光板。在此，挡光板的周向布置与转子的旋转轴相关。在优选结构中，挡光板与转子的传感器成型件(sensor shapings)相互作用，以便为激励定子线圈而提供转子的确定的位置信息。此外，优选的是，印刷电路板形成为温度传感器的载体。优选地，后者是NTC电动机温度传感器。其自由地突伸入转子和定子之间的空隙中。具体而言，其突伸入线圈头和转子之间的空隙中。温度传感器用于检测电动机温度，由温度传感器测量的空气温度用于检测电动机温度。从而，借助该温度传感器，仅借助通过传感器的空气就可以测量温度。最后，在这方面提出温度传感器周向布置于挡光板之间。

最后，本发明涉及缠绕磁阻电动机的方法，该磁阻电动机具有转子和定子，也具有偶数个定子线圈。为了改进所针对类型的方法，提出在第一步骤中，同时缠绕定子线圈的一半，并且在第二步骤中，缠绕定子线圈的第二半部，而不切断绕线。从而，根据本发明的这种方法，显著简化了定子线圈的生产。例如，在定子将设置有八个定子线圈的情况下，首先同时制造四个在周向上彼此相邻布置的四个定子线圈，其后绕线机移动对应于所制造的四个线圈的距离，即在定子包括八个线圈的情况下移动180°，在该过程中不切断绕线。从而，绕线机移动前绕线转移到与定子线圈相间隔的区域中。在移动绕线机之后，缠绕第二半部，例如另外的四个定子线圈，其后，在八线圈定子的情况下，两相对的定子线圈得以串联，以同时被供给电流。由于根据本发明的方案，就不再需要对单个定子线圈进行复杂的接通和布线。从而，进一步提出，当从定子线圈的第一半部向定子线圈的第二半部移动时，已经缠绕的定子线圈的绕线在定子线圈外侧径向地受到引导。线从连接插头导出和/或导向连接插头，两个绕线在一个或者更多插入位置上连接于连接插头。从而，在八线圈定子的情况下，仅设置六个插入位置，其结果是，两个插入位置每个支撑两个绕线。在此优选的是，在各个情况下，组合两个绕线，这两个绕线具有在不同时间(而非同时)被供应电流的相关联的相。从而，优选的是，从第一、第三相导向连接插头的绕线和从第二、第四相导向连接插头的绕线分别位于一个插入位置上。

附图说明

下面参照附图对本发明进行更加详细地说明，附图仅表示示例性实施例，其中：

图1以透视组装视图示出磁阻电动机；

图2以透视分解视图示出磁阻电动机；

图3以透视图示出形成两部分的组装的定子覆盖体；

图4以透视图示出两部分定子覆盖体的上部；

图5以透视图示出两部分定子覆盖体的下部；

图6以侧视图示出定子覆盖体的上部；

图7以俯视图示出定子覆盖体的上部；

图8示出沿着图7的线VIII-VIII截取的放大截面；

图9示出从图7截取的放大区域IX；

图10示出沿着图9的线X-X截取的放大截面；

图11以侧视图示出定子覆盖体的下部；

图12以俯视图示出定子覆盖体的下部；

图13示出沿着图12的线XIII-XIII截取的放大截面；

图14示出沿着图12的线XIV-XIV截取的放大截面；

图15示出沿着图12的线XV-XV截取的放大截面；

图16示出组装的定子的俯视图，其包括定子铁芯、承载定子线圈的定子覆盖体以及固定于定子覆盖体的印刷电路板；

图17示出沿着图16的线XVII-XVII截取的截面；

图18示出沿着图16的线XVIII-XVIII截取的截面；

图19示出组装的定子的放大侧视图；

图20示出从图16获取的区域XX的放大图，其没有示出图16中所示的印刷电路板；

图21示出从图20中所示区域之下观察的视图，其关注布置在印刷电路板下侧的挡光板；

图22示出表示各个定子线圈连接的电动机电路图；以及

图23示出表示激励各个定子线圈的电路图。

具体实施方式

参照附图1和2，首先说明的是8/6磁阻电动机形式的磁阻电动机1，其具有六极转子2和定子4，定子4具有八个定子线圈3。

从图2中的分解视图可以得知，除了所述转子2之外，磁阻电动机1基本上也包括传感器盘5、转子轴部件6和风扇7。传感器盘5、转子2和风扇7以旋转固定方式彼此相关地固定在转子轴部件6上，并且相对于转子的旋转轴x同轴布置。

同样相对于转子的旋转轴x同轴排列的定子4基本上由定子铁芯8和两部分定子覆盖体9组成，定子覆盖体承载定子线圈3(图2中未示出)。所述定子覆盖体由覆盖体上部10和覆盖体下部11形成，这两个覆盖体部分10和11由杯状跨接部件(bridging member)12和13覆盖。后者同时形成转子轴部件6的安装件。

根据附图3-15，将更加详细地说明两部分定子覆盖体9。

在外形上，上部10基本上形成具有圆边的八角形，首先提供周向的、局部断开的后壁14，在其底部外侧径向模制周向的、同样局部断开的凸圈15。

分别在两拐角区域之间，在后壁14的根部模制径向向内的绕线铁芯靴16，所述靴在轴向上从后壁基线径向朝向上部10的内部延伸。

各个绕线铁芯靴16在横截面上形成U形形式，具有向下的U形开口17，即其远离后壁14。彼此平行间隔开的两U形支脚18和连接它们并在后壁14基线的平面内延伸的U形件19具有与定子铁芯8的绕线铁芯20的径向深度相对应的深度，定子铁芯可与之相联。U形支脚18彼此的平行间距也适应于绕线铁芯20的宽度。在轴向上测量时，U形件19与U形开口平面的距离，以及进而绕线铁芯靴16的各个U形支脚18的长度被选择为稍大于绕线铁芯20的轴向高度的一半。

在U形支脚18和U形件19的径向向内边缘的外边上模制盖板21，其外形为相应的U形，盖板21的与U形件19关联的部分具有对应于后壁14的高度，由U形件19以一间距使后壁从盖板径向间隔开。

在覆盖体上部10的轮廓内观察的情况下，各盖板21排列成在各个情况下与相邻盖板21间隔开并且一起形成中空圆柱体，所述中空圆柱体由矩形轴向沟槽断开并且转子2可在其中自由旋转。

两盖板21之间的周向间距大致为盖板21的周向长度的1/4至1/6。

两相邻绕线铁芯靴16的相对U形支脚18由大致在后壁14的垂直面上延伸的覆盖壁22连接。

两相邻绕线铁芯靴16的两U形支脚18、覆盖壁22和盖板21的两相面对翼部(facing wing)在其端部区域面向绕线铁芯靴16的U形开口17形成下部11的连接轮廓，为此，通过沿着以此方式形成的直线进行材料削减，形成在轴向上测量时具有约0.5mm长度的台阶23。台阶23实现了在相关联的U形开口17的方向上偏置的效果，例如，在U形支脚18的区域中，该偏置对应于材料厚度的一半。

如同已经指出的，后壁14在周向上局部断开。从而，沿着绕线铁芯靴16的各个U形支脚19中间位置设置槽形引线切口24，其从后壁14的基线向后壁14的自由端扩宽成大致V形形式。

与基本上八角形的上部10的各个拐角区域并且进而两相邻绕线铁芯靴16之间的中间位置相关地，设置其他引线切口25，然而，在此，其以具有固定宽度的沟槽形式朝向后壁14的自由端开口并且同样延伸至后壁14的基线。

后壁通过形成引线切口24和25而被切口的部分承载绕线引导元件26，其分别径向模制于外侧并且以钩形方式朝向凸圈15的方向。在与这些绕线引导元件26对应的区域中，凸圈15是断开的。与这些断开相关的凸圈部分的端部具有朝上(即，朝向绕线引导元件26的方向)的绕线间隔肋27。

按照与下部11相同的方式，上部10优选地通过塑料注模方法制造而成，其也承载模制连接插头28。其经由连接部29连接于上部10，该连接部29在凸圈15的高度上模制于上部10的外侧且首先在径向上从凸圈15开始延伸，并且在连接部29的平面上邻接以曲柄方式偏置的部分。该连接插头28模制于后者的端部，相对于其垂直定位。

该连接插头28设置有六个呈剪状触头形式的金属触头元件30。

在该示例性实施例中，不同高度的五个绕线偏转元件31形成于连接部29上。

在后壁14的与连接部29或连接插头28相关的部分的区域中和两相邻盖板21的区域中也模制固定柱32，其在后壁14或盖板21的自由边缘上在轴向上自由突起。

具体而言，关于绕线铁芯靴16的轮廓造型，并且也关于凸圈15和后壁14、盖板21和覆盖壁22，基本上相对于上部10对称地形成定子覆盖体9的下部11。另一方面，作为与上部10的不同之处，后壁14和凸圈15是连续形成的，即没有局部断开。

两相邻绕线铁芯靴16的各U形支脚18、覆盖壁22和盖板21的两相面对翼部的自由端分别形成负台阶33，其是按照与上部10相同的方式通过材料削减实现的，以与上部10的台阶23交叠地相联。在轴向上测量时，该负台阶33也具有约0.5mm的长度，其适于与台阶23对应，对应于材料厚度一半形成偏置。

同样在下部11的情况下，彼此平行间隔开的两U形支脚18和连接它们并在基线的平面内延伸的U形件19具有与定子铁芯8的绕线铁芯20的径向深度相对应的深度，定子铁芯8可以与他们相联。U形支脚18的间距和U形件19距U形开口17的平面的距离也适应于绕线铁芯20的横截面。

在缠绕定子线圈3之前，将定子覆盖体9的上部10和下部11在相对的轴向上推入定子铁芯8中，其中台阶23和负台阶33相交叠，可以通过这种台阶状的可变交叠来补偿定子铁芯的高度误差。

该推入式、一分为二的定子覆盖体9借助绕线铁芯靴16抵达绕线铁芯上，上部10的U形件19支撑于绕线铁芯20的相对轴向端面34中的一个上，而下部11的U形件19支撑于绕线铁芯20的另一个端面34上。上部10和下部11的U形支脚18在侧面包围绕线铁芯20。

在一分为二的定子覆盖体9处于装配在一起的状态下时，上部10和下部11的盖板21封闭窗口35，在窗口35中绕线铁芯20面向转子2的铁芯面36得以暴露。

上部10和下部11的凸圈15用作定子覆盖体9的两部分的插入深度限制件。在将上部10和下部11插入定子铁芯8之后，凸圈15分别在上侧或下侧位于定子铁芯8的相关联表面上。

借助绕线机向所插入的定子覆盖体9设置定子线圈3，在第一步骤中同时缠绕定子线圈3的第一半部，从而在该示例性实施例中，四个定子线圈3彼此相邻地布置在周向上。为此，首先在后壁14与绕线铁芯靴16相背离的一侧上沿着后壁14引导绕线37，所述绕线是为进行缠绕而供应的，并且通过形成于绕线铁芯靴16中间的槽形引线切口24将其导入缠绕区域。在施加各个定子绕组38以形成定子线圈3之后，将由此产生的四个定子线圈3的绕线37通过另外的引线切口25再一次导向后壁14的后侧，其后，绕线机围绕x轴旋转180°，以面对将进行缠绕的其他四个定子线圈3，这是在不切断来自首先四个已经完成的定子线圈3的绕线37的情况下进行的。按照与首批四个定子线圈相同的方式制造另外四个定子线圈3。

从而，定子线圈3成对地彼此连接。具体而言，在此，两径向相对的定子线圈3总是形成以相同绕线37缠绕的一对定子线圈。

通过绕线引导元件26防止沿着后壁14外侧引导的绕线37从后壁14滑落。此外，通过施加于凸圈15的绕线间隔肋27确保绕线37距定子铁芯8的安全距离。

形成定子线圈3的四个绕线37的端部通过借助布置在连接部29上的绕线偏转元件31进行偏转而被引导至连接插头28，并且在该处被固定于触头元件30。从图中可以得知，设置有六个触头元件30，以接纳八个绕线端部。从而，两绕线端部分别连接于由触头元件30形成的两插入位置。

图22示意性示出各个定子线圈的连接图。从而，在PH1相上，串联彼此相对地置于定子覆盖体9上的定子线圈3.1和3.2，从定子线圈3.2导出的绕线37同样连接于来自与PH₃相关联的定子线圈3.5和3.6的输出连接。类似地，也将PH₂相的成对的定子线圈3.3、3.4和PH₄相的3.7、3.8集合在一端。在八个线圈3、相应四相的情况下，产生总共六个绕线端部，其固定于连接插头28上。

在图23中，示意性示出了各相的电路。这些相是通过开关启动的，对于图22中的电动机布线，开关S₁-S₆与各个绕线端部或者连接插头28的各个触头元件30相关联。从而，例如，通过闭合开关S₁和S₅而开启PH₁相，其后，可选地经历某一时间，通过切换开关S₂和S₆而开启PH₂相。当PH₂相依然运行时，通过断开至少开关S₁而使PH₁相断开(drop out)，其后通过闭合开关S₃和S₅而开启PH₃相。随后，对PH₄执行相应流程。

特别是从图16和21的视图中可知，设置印刷电路板39，以作为电子元件40的载体。借助所述的固定柱32，以与连接插头28直接相邻的方式将该电路板固定于定子覆盖体9上，优选地通过熔融变形固定它们。

印刷电路板39具有大致C形轮廓，一个C支脚伸出定子覆盖体9的外侧，定位成大致与连接插头28平行并且在连接部29上自由凸起，另一C支脚径向向内超过绕线铁芯靴16伸入转子2的区域中。连接印刷电路板39的两C支脚的C形件布置在径向上。通过熔融变形将印刷电路板39固定于定子覆盖体9上的固定柱32在相应布置的开口中穿过印刷电路板39。

在印刷电路板向外(即，在连接插头28的方向上)伸出的部分的下侧(即，朝向定子铁芯8的方向上)设置插座41，以接纳设置有相应插头的连接电缆。

在印刷电路板39径向向内伸入定子区域的部分在其下侧(即，朝向定子的方向上)承载两个周向上彼此间隔45°的挡光板42，特别是叉状挡光板，当分别在周向上考察时，挡光板相对于关联的绕线铁芯20也布置在中间。在电动机运行过程中，这些挡光板42由传感器盘5的传感器成型件43穿过，从而转子的瞬时位置可以借助确定并评估的脉冲进行检测。通过布置在印刷电路板39上的传感器系统44对信号进行评估。

此外，同样在印刷电路板39伸入转子区域的部分的下侧并且在挡光板40之间的基本上周向中间位置承载温度传感器45，当径向考察时，其位于由转子传感器盘5的传感器成型件43的穿过的区域外侧。该温度传感器用于检测电动机温度，为此，由温度传感器45测量的空气温度用于检测电动机温度。

如本发明提出的，在连接插头28区域中布置印刷电路板39的进一步优点在于，因为连接插头28在高度方向上在其上方延伸，从而该印刷电路板39位于受保护的隐藏位置。此外，相对于定子4的一系列累积误差很小，并且由于高的定位精度，从而无需对准印刷电路板39。

所有公开的特征(本身)与本发明相关。相应/所附的优先权文件(在先专利申请的复印件)公开的内容也完全结合于本申请公开中，以将这些文件的特征结合于本申请的权利要求中。

Claims (4)

1.一种具有转子(2)和定子(4)的磁阻电动机(1)，该定子(4)具有各个定子线圈(3)，所述各个定子线圈环绕定子铁芯(8)的绕线铁芯(20)并由定子绕组(38)形成，并且也设置定子覆盖体(9)，其特征在于，印刷电路板(39)作为电子元件(40)的载体固定于定子覆盖体(9)上，且所述印刷电路板(39)是温度传感器(45)的载体，该温度传感器(45)用于检测电动机温度，并且由温度传感器(45)测量的空气温度用于检测电动机温度。

2.如权利要求1所述的磁阻电动机或者特别是根据其的磁阻电动机，其特征在于，该印刷电路板(39)具有两个周向间隔45°的挡光板(42)。

3.如权利要求2所述的磁阻电动机，其特征在于，挡光板(42)与传感器盘(5)的传感器成型件(43)相互作用。

4.如权利要求2所述的磁阻电动机，其特征在于，温度传感器(45)周向地布置在挡光板(42)之间。

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