CN101878582B - 旋转电机及其组装方法 - Google Patents
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Abstract
电机(1)包括：外壳(2)；固定到外壳上并包括至少一个电气绕组(5)的定子(3)；容纳在外壳(2)内并可转动地连接到外壳的转子(4)；至少部分地容纳在外壳(2)内用来对绕组(5)供电的电子电路(8)；用来关闭外壳(2)而与外壳形成密封的封闭的盖子(2a)；接线条(9)，可从封闭的外面到达接线条以便控制电子电路(8)；用来吸收电子电路(8)产生的热量的散热器，所述散热器由盖子(2a)来实施。电机(1)还包括在定子(3)和电子电路(8)之间工作的弹性元件(12)，以将电子电路(8)压靠在散热器上。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋转电机，尤其是，具有内置电子控制电路的电动机。
背景技术
旋转电机基本上包括外壳、刚性地连接到外壳上的定子、转子，该转子例如是带有永久磁体类型的转子，其被外壳包围并可旋转地连接到外壳。
当电机起作电动机的功能时，通过电子电路或控制电路对定子供电，来旋转地驱动转子，在此情形中，转子也定位在外壳内。
外壳然后被盖子封闭，盖子在其外面带有接线条，以便对电子电路和电动机供电。
控制电路包括电源电路，因此控制电路必须设有散热器，以吸收电子功率部件在运行过程中产生的热量。
同时，该组件必须保证电子电路和电动机之间有效的电气连接，以确保电动机正确地运行。
在带有内置电子电路的电动机的情形中，因为难于在电子电路和电动机之间形成有效的电气连接，以及电子电路和相应散热器尤其是盖子之间形成良好的热接触，所以不容易实现过度热量的吸收。
主要问题正是由于这样的事实：因为外壳必须用盖子来关闭，所以电动机基本上封闭时，难于以最佳方式做到所有的电气和机械的连接。
为了能使组件关闭起来，现有技术方案提供至少一个诸如连接器那样的滑动接触，例如，这样的滑动接触容易遭受到可靠性和有效性的问题，例如，在电动机和电子电路之间，或在电子电路和接线条之间，面临有关振动、接触面磨损或运行温度方面的问题时。
在第一种情形中，电子电路刚性地连接到盖子上以便优化它与盖子的热交换，当外壳关闭时，滑动接触将电子电路连接到电动机。因此在此情形中，散热器对于电子电路和电动机之间连接的可靠性起到首要的功能。
在第二种情形中，电子电路有效地和刚性地连接到电动机，例如，用钎焊方法进行连接，此时，由于必要的封闭公差缘故，电子电路与盖子接触的热交换不是特别地有效。
因此，在后一个方案中，电子电路不是有效地压靠在散热器上，例如，由于组装存在公差的原因。还有，如上所述，全由于其固有的局限性，在电子电路和外面的接线条之间通常存在着滑动接触。
发明内容
在本文中，本发明的主要目的是提供一种旋转电机，电机的电子电路内置到外壳内，这就克服了上述的诸多缺点。
因此，本发明为此目标提供一种比现有技术方案更可靠的电机，该电机能吸收过度的热量且电气连接设置在电机之内。
本发明的另一目标是提供具有内置电子电路的电动机，其中，电路本身产生的过度热量被有效地吸收掉。
本发明还有一个目标是提供一种电机，该电机在电动机和电子功率电路之间有可靠的电气连接。
本发明还有另一个目标是提供一种电机，该电机具有接线条和电动机之间有效的相互连接。
上述技术目的和至少一个规定的目标，基本上通过具有如权利要求1以及从属的一个或多个其它权利要求所述特征的电机来实现。本发明还涉及组装旋转电机的方法，该方法包括如权利要求19以及从属的一个或多个其它权利要求所述的多个操作步骤。
附图说明
参照附图所示的优选、非限制性的旋转电机的实施例，本发明其它的特征和优点将在下面的详细描述中更加明了，附图中：
图1是根据本发明旋转电机的示意立体图；
图2是图1中旋转电机的示意立体图，为了更好地示出其它的零件，图中已将某些零件切去；
图3是图1中旋转电机的示意剖视图，为了更好地示出其它的零件，图中已将某些零件切去；
图4是图1中旋转电机的另一立体图，为了更好地示出其它的零件，图中已将某些零件切去；
图5是图1中旋转电机的示意分解立体图，为了更清晰起见，图中已将某些零件切去；
图6a在示意立体图中示出根据本发明的电机的第一细节；
图6b在另一示意立体图中示出图6a中的细节；
图6c在示意立体图中示出图6a和6b中的细节，为了更清晰起见，图中已将某些零件切去；
图7在示意立体图中示出根据本发明的电机的第二细节；
图8在示意立体图中示出根据本发明电机的第二实施例的细节。
具体实施方式
现参照附图，尤其是图1和5，附图标记1表示根据本发明的电机，以下给出对电机的描述局限于理解本发明所必须的那些零件。
较佳地，电机1包括密封型的电动机，即，没有任何的开口可通向电机内部，本说明书在表述上涉及到该类型电机，但不限制本发明的范围。
电机1包括外壳2和对应的盖子2a，它们一起形成密封的罩壳10；容纳在外壳内的定子或定子单元3；以及转子或转子单元4，转子单元容纳在外壳2内并可转动地连接到外壳2。
特别地参照图2和4，在所示实例中，定子3具有三个绕组5、6、7，电机1包括对绕组5、6、7供电的电子电路8。
电路8有利地容纳在外壳2内，从罩壳10的外面可触及对电子电路8供电的接线条9。
电机1还包括散热器，散热器用来吸收特别是由电子电路8产生的热量。
在此方案中，散热器由盖子2a实施，随着本描述的继续，将会更加清楚这一点，盖子2a保持与电子电路8的热接触。
特别地参照图4，电机1包括在定子3和电子电路8之间工作的弹性联接或连接装置11。
当电动机关闭时，电子电路8和定子之间的这些连接装置11能使电子电路8不仅靠近定子3移动，而且压靠在盖子2a上，如下文中详细地所述，电子电路8与定子最好是刚性地和可靠地连接。
如图所示，连接装置11包括多个弹性推力元件12，更具体来说，就是弹簧，当电机组装时，弹簧推压电子电路8朝向散热器而远离定子3。
连接装置11还包括绕组5、6、7的柔性部分13。
换句话说，每个绕组5、6、7具有至少一个柔性部分13，尤其是朝向定子3，形成弹性连接装置的11的一部分，以便在电子电路8和绕组5、6、7之间保持可靠的连接，而电路本身压靠在盖子2a上。
尤其是，电子电路8在相应柔性部分13的一端14处与绕组5、6、7刚性地相关联。
更仔细地观察与柔性部分13连接的细节，其中，附图标记R表示电动机的转动轴线，其基本上平行于电动机组装所沿的联接方向D，所述柔性部分具有基本上横向于方向D的第一臂15。
该臂15形成一种片弹簧悬置系统，该系统允许柔性部分13移动。
电子电路8因此可根据片弹簧的延伸情况而移向和移离定子3。
在实践中，在所示实例中，每个绕组的端部呈并排放置的两根导线的形式，绕组的端部从围绕相应极靴缠绕的最后一个线圈伸出，基本上朝向端部固定到电子电路8的某点。
每个柔性部分13还具有第二臂16，该臂基本上平行于联接方向D并朝向电子电路8延伸。
如图2所示，柔性部分13的端部14由臂16的一端形成。
每个绕组5、6、7在相应的短片17处连接到电子电路8，所述短片17合适地设置在电子电路8本身内。
有利地，端部14用钎焊连接到相应的短片17。
图2、5和8中的附图标记35整体表示将端部14保持在一适于组装的位置内的装置，这将在下文中详细地解释。
参照图2和5，这些装置35包括具有多个座部37的板状元件36，柔性部分13尤其是其第二臂16配合在座部37内。
电机1包括将元件36联接到定子3的装置38，使得在电机1组装过程中将元件36和定子3基本上固定就位。
参照图8，将端部14保持在适于组装的位置内的装置35可用扩散元件39来实施，该扩散元件设有类似于上述的座部37。
扩散元件39的截面基本上呈圆形，并具有截头锥的形状，具有弧形的侧表面。
扩散元件39容纳在外壳2内(图8中未予示出)，扩散元件39通过上述的联接装置38连接到定子3。
应该指出的是，在此实施例中，元件39做成这样的形状，该形状能保持外壳2内产生的热空气，热空气尤其通过风扇4a由转子4移动到元件39本身内的区域内，从而不影响电子控制电路8，或具体来说，不影响形成电子电路8一部分的电源电路22，这将在下文中详细地进行描述。
在一未示出的替代实施例中，装置35由臂16来实施。
在该实施例中，臂16本身设有刚性结构，该刚性结构将诸臂有效地保持在平行于轴线D的位置。
形成绕组端部的导线例如以螺旋形方式彼此缠绕，因此，导线足够刚性而在电机1组装过程中保持就位。
就弹性元件12来说，应该注意到，定子3包括带有极延伸部分的金属内芯或金属部分18，该金属内芯或金属部分18分涂敷有隔绝部分19，该定子3具有多个用于弹性元件12的座部20。
座部20形成在隔绝部分19内，座部20较佳地呈锥形，以便于弹性元件12的插入。
为了将弹性元件12固定在正确位置，因此使电子电路8保持压靠在盖子2a上，甚至在造成电机1发热的困难工作条件下，也能压靠在盖子上，座部20做成管状，即，座部一端为敞开，以使得弹性元件12搁置在金属部分18上。
图6a、6b和6c特别示出电子电路8如何安装在基本上盘形的安装元件21上，以及弹性推力元件12如何在定子3和元件21之间工作。
安装元件21具有合适的机械特性，以将推力作用施加到盖子2a上。
应该注意到，电子电路8包括电源电路22和信号电路23，该电源电路22产生需要被吸收的大部分热量。
电源电路22包括铜质的导电轨22a，其上安装有诸如MOSFET之类的基本上公知的电子功率部件22b，其是电动机1运行所必须的部件。
信号电路23包括多层印刷电路板23a和多个相关的无源电子滤波和/或信号部件23b，它们安装在电路板23a本身上。
较佳地，电子功率部件22b相对于安装元件21安装在与无源电子部件23b相反的一侧上。
在优选实施例中，电子功率部件22b相对于安装元件21安装在与盖子2a相反的一侧上。
较佳地，电子功率部件22b直接安装在安装元件21上。
应该指出的是，安装元件21还包括多个元件21a，它们用来个别地固定无源电子部件23b以将它们牢固地固定就位。
重要地要注意到，该方案能防止大电流流过印刷电路板，这可能损坏电路板或被该类型电流的流过而变劣。
如图6c中特别地所示，电源电路22尤其是导电轨22a可通过安装元件21而达到，这样电源电路22可放置成与散热器接触。
在实践中，在电源电路22附近，安装元件21具有一对窗口24，窗口可通向电路22本身的导电轨22a。
如特别地参照图7所可观察到的，如上所述，盖子2a是用于电子电路8的散热器，该盖子2a在其内侧上具有一对突起25，它们大致位于窗口24处，这样，它可与电源电路22即与导电轨22a接触。
有利地，在电源电路22的导电轨22a和相应突起25之间，电机1包括导热而绝缘的元件26，例如，用silpad
制成该元件26。
应该指出的是，为了能使元件26正确地发挥功能，弹性元件12有合适的尺寸，以便用预定的压力使电源电路22压靠在散热器上。
例如，如果使用silpad则纠正操作所需的压力至少是每平方厘米1.5kg。
对弹性元件12进行设计和分配以优化施加到安装元件21的推力。
尤其是，弹性元件12设计成在电源电路22部件处施加推力，但不使结构变为超静定的结构。
在所示实施例中，弹性元件12被分为两组，每组三个元件，在三个元件的每组中，各元件之间角度间距120°。在优选实施例中，弹性元件12施加约60kg的推力。
根据以上所述，当盖子放置在外壳上时，弹性元件12推压电子电路8抵靠盖子2a，推力足以保证有良好的热交换，同时，部分13允许在电子电路8本身和定子绕组之间保持最优的连接。
参照图3和7，对于电机1的供电，本发明考虑设置接线条27，接线条27通过合适的开口28从盖子2a中伸出。
应该指出的是，在接线条27和盖子之间的开口28处，有一插入的垫片29，其通过弹性元件12压靠在盖子2a处的盖子上，因此，当电机1关闭时确保接线条27处有效的密封。
本发明为其目的还提供组装前述电机1的方法，再者，本发明的描述仅局限于理解本发明所必须的零件。
该组装方法包括以下步骤：准备外壳2；将带有绕组5、6、7的定子3放置入外壳2内；将转子4放置入外壳2内；将转子可转动地连接到外壳；以及在定子3上准备弹性元件12。
然后，将带有电子电路8的安装元件21安装在弹性元件12上，以使柔性部分13的每个端部14定位在相应的短片17处。
应该指出的是，在此阶段，弹性元件12使电子电路8保持离定子3一定距离“d”，并比电动机关闭时进一步远离定子。
因此，一旦电动机关闭，弹性元件12就以要求的力推压电子电路8抵靠盖子/散热器。
然后，将绕组的端部14钎焊到对应的短片17上，以在两个部分之间形成良好的固体电气接触。
下一步骤是将盖子2a放置在电子电路8上并固定到外壳2。
在此阶段，如上所述，弹性元件12推压电子电路8朝向盖子2a，而钎焊的柔性部分13允许电子电路8移向定子3，而不损害电气连接。
片弹簧部分能够补偿组件的“间隙”，而不在材料上特别是在钎焊处形成应力。
在实践中，电动机可以传统方式进行组装，直到配装了转子和相关的支承件(支承件尚未予描述)为止。
弹性元件12容纳在定子内，当电子电路插入时，保持该电子电路与定子3和外壳2的间隙。
有利地是，绕组的端部14通过合适定位的相应孔30从安装元件21中伸出，那里，在相对于安装元件21与定子3相反的一侧上，导电轨设有上述的短片17，绕组的端部钎焊到该短片17上。
装置35将端部14保持在适于插入到相应孔30内的位置。
安装元件21较佳地用模制塑料材料制造，而电子电路8的导电轨埋入在安装元件21内，即，导电轨在安装元件21模制时同时形成。
本发明具有重要的优点。
弹性元件和片弹簧部分使得电动机在吸热和电气连接方面完全可靠。
本方案对于密封的电动机特别地有利，尽管密封的电动机没有进入内部的开口，但电动机可以可供选择的方式进行组装。
上述发明可以多种方式修改和改适，由此并不脱离如附后权利要求书所定义的本发明概念的范围。
此外，本发明所有的细节可用技术上等同的元件替代。
Claims (27)
1.一种电机，包括：外壳（2）；定子（3），所述定子（3）固定到所述外壳上并包括至少一个电气绕组（5、6、7）；转子（4），所述转子（4）容纳在外壳（2）内并可转动地连接到外壳；电子电路（8），所述电子电路（8）至少部分地容纳在所述外壳（2）内且用来对绕组（5、6、7）供电的；盖子（2a），所述盖子（2a）用来关闭外壳（2）而与所述外壳（2）形成密封的罩壳（10）；接线条（9），可从所述罩壳（10）的外面触及所述接线条以便控制所述电子电路（8）；散热器，所述散热器用来吸收由所述电子电路（8）产生的热量；所述电机的特征在于，所述电机还包括在所述定子（3）和所述电子电路（8）之间工作的弹性连接装置（11）,所述弹性连接装置（11）包括所述绕组（5、6、7）的柔性部分（13），以便在所述电子电路（8）和所述绕组（5、6、7）之间保持连接，所述电子电路（8）在所述柔性部分（13）的一端处刚性地与所述绕组（5、6、7）相关联。
2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述弹性连接装置（11）包括多个弹性推力元件（12），所述弹性推力元件用来推动所述电子电路（8）远离所述定子（3）朝向所述散热器（2a）。
3.如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述定子（3）具有多个用于所述弹性推力元件（12）的座部（20）。
4.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述定子（3）包括至少部分地涂敷有隔绝部分（19）的金属部分（18），所述座部（20）形成在所述隔绝部分（19）内。
5.如权利要求4所述的电机，其特征在于，所述座部（20）呈锥形。
6.如权利要求4或5所述的电机，其特征在于，所述座部（20）基本上呈管形，所述弹性推力元件（12）搁置在所述金属部分（18）上。
7.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述柔性部分（13）具有第一臂（15），所述第一臂基本上横向于将所述盖子（2a）施加到所述外壳（2）以形成所述罩壳（10）所沿着的联接方向（D），所述联接方向（D）平行于所述电机的转动轴线（R）。
8.如权利要求7所述的电机，其特征在于，所述柔性部分（13）具有基本上平行于所述联接方向（D）的第二臂（16），所述电子电路（8）在所述第二臂（16）的一端处刚性地与所述绕组（5、6、7）相关联。
9.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机包括保持装置（35），所述保持装置（35）用来将所述柔性部分（13）保持在适合于与所述电子电路（8）连接的位置上。
10.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述柔性部分（13）具有基本上平行于将所述盖子（2a）施加到所述外壳（2）以形成所述罩壳（10）所沿着的联接方向（D）的第二臂（16），所述电子电路（8）在所述第二臂（16）的一端处刚性地与所述绕组（5、6、7）相关联,所述电机包括保持装置（35），所述保持装置（35）用来将所述柔性部分（13）的所述第二臂（16）保持在适合于与所述电子电路（8）连接的位置上。
11.如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述电机包括用来安装所述电子电路（8）的安装元件（21），所述弹性推力元件（12）在所述定子（3）和所述安装元件（21）之间工作。
12.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电子电路（8）包括电源电路（22）。
13.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电子电路（8）包括信号电路（23）。
14.如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述电机包括用来安装所述电子电路（8）的安装元件（21），所述弹性推力元件（12）在所述定子（3）和所述安装元件（21）之间工作，所述电子电路（8）包括电源电路（22）和信号电路（23）,所述电源电路（22）和所述信号电路（23）位于所述安装元件（21）的相反两侧上。
15.如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述电机包括用来安装所述电子电路（8）的安装元件（21），所述弹性推力元件（12）在所述定子（3）和所述安装元件（21）之间工作，所述电子电路（8）包括电源电路（22）,所述电源电路（22）包括多个电子功率部件（22b），所述电子功率部件相对于所述安装元件（21）位于与所述散热器（2a）相反的一侧上。
16.如权利要求15所述的电机，其特征在于，所述电源电路（22）包括至少一个导电轨（22a），所述导电轨（22a）用来连接所述电子功率部件（22b），并埋入在所述安装元件（21）内。
17.如上述权利要求12、14至16中任何一项所述的电机，其特征在于，所述散热器（2a）在其内侧上具有至少一个突起（25），所述突起基本上位于所述电源电路（22）处。
18.如权利要求16所述的电机，其特征在于，所述散热器（2a）在其内侧上具有至少一个突起（25）,所述突起位于所述导电轨（22a）处。
19.如权利要求17所述的电机，其特征在于，所述电机包括介于所述电源电路（22）和所述散热器的所述相应突起（25）之间的导热、电绝缘的元件（26）。
20.如权利要求18所述的电机，其特征在于，所述电机包括介于所述电源电路（22）和所述散热器的所述相应突起（25）之间的导热、电绝缘的元件（26）。
21.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述散热器为盖子。
22.一种组装电机（1）的方法，包括以下步骤：准备外壳（2）；将带有至少一个绕组（5、6、7）的定子（3）放置入所述外壳（2）内；将转子（4）放置入所述外壳内并将所述转子可转动地连接到所述外壳；准备对所述外壳内的所述绕组（5、6、7）供电的电子电路（8），所述电子电路（8）具有可从所述外壳（2）的外面触及的控制接线条（27）；用盖子（2a）来关闭所述外壳（2）以形成密封的罩壳（10），所述盖子（2a）构成用于所述电子电路（8）的散热器；所述方法的特征在于，所述方法包括以下步骤：提供弹性连接装置（11），所述弹性连接装置（11）在所述定子（3）和所述电子电路（8）之间工作，从而在所述盖子（2a）关闭时，将所述电子电路（8）压靠在所述盖子（2a）上，并使所述电子电路（8）能靠近所述定子（3）移动。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将所述电子电路（8）刚性地连接到所述绕组（5、6、7）。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述提供弹性连接装置（11）的步骤包括以下步骤：将弹性推力元件（12）放置在所述定子（3）和所述电子电路（8）之间。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述提供弹性连接装置（11）的步骤包括以下步骤：准备所述绕组（5、6、7），使得所述绕组（5、6、7）具有柔性部分（13），在所述柔性部分形成与所述电子电路（8）的刚性连接，当所述盖子（2a）关闭时，使所述电子电路（8）能朝向所述定子（3）移动。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下相继的步骤：将所述电子电路（8）定位在所述弹性推力元件（12）上，将所述绕组（5、6、7）的所述柔性部分（13）刚性地连接到所述电子电路（8）内的相应短片（17），将所述盖子（2a）定位在所述电子电路（8）上并关闭所述外壳（2），所述弹性推力元件（12）压靠所述电子电路（8）抵靠在所述盖子（2a）上，所述柔性部分（13）有利于使所述电子电路（8）朝向所述定子（3）移动。
27.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述电子电路（8）通过钎焊的方法连接到所述绕组（5、6、7）。
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