CN102369649B - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机，该电机具有转子（8；50；76）和定子（9；29；77），其中所述转子（8；50；76）和/或定子（9；29；77）具有至少一个带有基本上是矩形的横截面的叠片铁芯（2；11；32；72），其中所述叠片铁芯（2；11；32；72）具有板条（1），其中所述板条（1）卷绕成线圈状。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一种具有壳体的电机，该电机包括转子和定子，其中所述转子和/或定子具有至少一个拥有基本上矩形的横截面的叠片铁芯。

背景技术

在电机的不同的结构形式中，为了在较少损失的情况下传导磁通量而使用铁心。在此对于由固态物质制成的铁心来说在交变电场的影响下出现了以感应方式产生的涡流，所述涡流导致电机的升温并且不能继续使用。为将这一现象降低到最低限度，用于电机的铁心优选由相对于彼此电气绝缘的板片构成或者构造为卷绕的切削带心（Schnittbandkerne）。在装配所述电机时，所述绝缘的板片在此或者作为单个的松开的也称为薄片的板片来使用，或者作为彼此连接在一起的也称为薄片组的叠片铁芯来安装。

通过具有气隙绕组的无刷的直流电机的开发，具有极靴的叠片铁芯的基本形式发展成为环形的叠片铁芯，所述环形的叠片铁芯以堆叠的形式构成空心圆筒的本体。在此比如将这种结构形式的叠片铁芯用于可由文献DE 10 2007 029 739 A1公开的电机中。

为了制造叠片铁芯，从板条中冲裁出单个的板片，将其堆叠成叠片铁芯并且使其彼此连接。板片彼此间的连接在此此外可以通过包漆（Backlack）、冲裁堆垛（Stanzpaketierung）或者通过焊接连接来进行。尤其在冲裁以堆叠方式产生空心圆筒的板片时出现很高份额的边脚料。为制造叠片铁芯，从具有比有待冲裁的板件的外直径大数毫米的宽度的板条中冲出叠片铁芯的板件。在冲裁板件时，不仅所述板件的里面的部分而且所述板件的外面的部分或者说板条的残余部都作为边脚料而出现。因此，为了制造具有大约190g的重量、68mm的外直径和64mm的内直径以及0.7mm厚度的叠片铁芯，需要大约2.2kg重的板材，用于能够制造所述叠片铁芯。这相当于超过90%的边脚料。

为了减少边脚料，对于变压器来说使用切削带心。为此将板带卷绕并且粘接在具有矩形的横截面的心轴上。随后将所卷绕的、粘接的叠片铁芯在当中以平行于叠片铁芯的纵轴线的方式来分割并且对分离面进行抛光。在所述半体中装入卷绕的线圈并且将其粘接。为了使切削带心从心轴上脱开而对其进行分割，由此在将这两个切削带心半体彼此接合在一起时产生两条较细的气隙，所述气隙影响着这两个切削带心半体之间的磁通量。由于所述切削带心的双构件的结构，该切削带心尤其不适合于用在旋转的电机中。首先，所述切削带心不适合于用在转子上，因为在这里板片经受很高的离心力。首先所述气隙以及必要的用于将气隙降低到最小程度的抛光步骤不利于所述切削带心用在定子上。因此在具有转子和/或定子的电机上首先使用这种叠片铁芯，对于这些叠片铁芯来说单个的板片借助于冲裁由板条制成。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种用于电机的叠片铁芯，对于该叠片铁芯来说在叠片铁芯的制造中将边脚料降低到最低限度，所述叠片铁芯能够容易地制造、能够安装在电机中并且不仅能够用在电机的定子上而且能够用在电机的转子上。

该任务通过一种按权利要求1所述的电机得到解决。优选的实施方式在从属权利要求中得到说明。

按本发明发现，在制造具有电机的转子和/或定子的矩形的横截面的叠片铁芯时可以通过以下方式来避免较高份额的作为边脚料的材料，即所述叠片铁芯具有连续的板条，该板条在卷绕成线圈状的情况下构成空心圆筒的本体。通过这种方式，可以将所使用的材料重量相对于所使用的冲裁方法降低大约一个数量级。此外，所述卷绕成线圈状的板条方便安装在转子或者定子中。

在本发明的另一种实施方式中，所述电机在定子上并且/或者在转子上具有支座，该支座具有至少一个接纳部并且其中如此调节所述叠片铁芯的所卷绕的板条的预应力，从而将所述叠片铁芯无间隙地布置在所述定子和/或转子的支座的接纳部中。这样做的优点是，所述叠片铁芯自主地与所述支座的加工尺寸相匹配。

在本发明的另一种实施方式中，所述叠片铁芯的板条沿轴向方向至少部分地借助于包漆或者说借助于焊接连接来连接。通过这种方式，所述活动的并且柔韧的叠片铁芯可以熔合或者说焊接为固定的结构。

在本发明的另一种实施方式中，所述叠片铁芯的板条具有软磁的材料。通过这种方式可以传导磁通量。

附图说明

下面借助于附图对本发明进行详细解释。附图示出：

图1是叠片铁芯的所卷绕的板条的在拉开的张紧的状态中的透视图，

图2是图1的叠片铁芯的所卷绕的板条的在松弛的状态中的透视图，

图3是按本发明的电机的在第一种实施方式中的3D示意图，

图4是按本发明的电机的在第二种实施方式中的3D示意图，并且

图5是按本发明的第三种实施方式的电机的剖面的截取区段。

具体实施方式

通常用于电机的叠片铁芯2借助于冲裁来制成。在此对于空心圆筒的形状的制造来说出现较高份额的作为边脚料的材料。为了以节约资源的方式来安排生产，按本发明将由板条1构成的叠片铁芯2卷绕成线圈状。

图1和2示出了用于电机的叠片铁芯2的所卷绕的板条1的透视图。在此在图1中示出的是所述叠片铁芯2拉开的张紧的状态。在图2中则示出了所述叠片铁芯2处于松弛的状态。

所述叠片铁芯2可以借助于卷边滚轧（Hochkantrollen）来制造。在这种情况下将板条1围绕着具有圆形的横截面的心轴来卷边地卷绕。在此，绕组的数目相当于叠片铁芯2中的板层的传统上使用的数目。在移除心轴之后，所述一体的叠片铁芯2具有空心圆筒的基本形状。通过一体的结构，可以在预制的情况下在加工中准备好所述叠片铁芯2。

所述用于卷绕叠片铁芯2的板条1具有矩形的横截面，其中所述板条1不仅可以具有锐利的棱边而且也可以具有经过圆整的棱边。所述板条1拥有软磁的特性，其中该板条1具有一种包括硅和/或铁的材料。所述板条的材料比如大约与用于最终退火的状态中的冷轧的非颗粒定向的电工钢片和磁性钢带的标准DIN EN 10106：1996-2或者与用于最终退火的状态中的颗粒定向的电工钢片和磁性钢带的标准DIN EN 10107：2005-10中所公开的材料相对应。所述叠片铁芯2的板条1也可以由带状导线制成，其中尤其按标准DIN 17405的材料RSI 24适合用于由带状导线来制造叠片铁芯2。所述板条1在此可以拥有附加的涂层，用于在防腐、绝缘、热流、耐热性或者可焊接性方面来影响所述板条1。尤其比如是塑料树脂或者包漆（backlack）以及无机的化合物的复合材料适合作为涂层材料。本领域的技术人员根据所述叠片铁芯2的板条1的用途来选择所涂覆的涂层厚度。通过这种方式可以使所述板条1的各个线圈彼此绝缘，从而使涡流不能够通过所述板条1的接触面来传播。

关于所述叠片铁芯2的装配，所卷绕的板条1提供了如在图1中示出的一样通过使一个端部围绕着所述叠片铁芯2的纵轴线相对于另一个端部围绕着所述叠片铁芯2的纵轴线进行扭转的方式来扩大所述叠片铁芯2的内直径的方案。与此相类似地也可以减小所述叠片铁芯2的外直径。这样做的优点是，所述叠片铁芯2能够在预紧的扩径的情况下加入到接纳部中。所述接纳部在此可以具有类似于圆柱的基本形状，但是也可以构造为筒形或者旋转对称的结构。所述叠片铁芯2的底座通过叠片铁芯2的松弛固定在所述接纳部中。在此所述叠片铁芯2紧靠在所述接纳部的轮廓上。同样可以降低所述叠片铁芯2的外直径，用于将所述叠片铁芯2在所述接纳部的内侧加入到旋转对称的本体中，其中所述外直径通过松弛而扩大并且所述叠片铁芯2由此以其外表面紧靠在所述接纳部的内轮廓上。通过对所述叠片铁芯2的所卷绕的板条1的内直径或者说外直径的合适的选择，所述叠片铁芯2可以无间隙地置于所述接纳部中。这样做的优点是，所述叠片铁芯2自主地与所述接纳部的制造公差相匹配。

图3示出了按第一种实施方式的电机的3D示意图。以空间上的半剖面示出的电机构造为无刷的直流电机，该直流电机具有转子8，该转子8作为外转子10至少部分地包围定子9。所述转子8具有带有用于接纳未示出的轴的在中心的开口18的钟形罩13，所述轴处于旋转轴线7上。为了传递所述外转子10的所产生的转矩，在所述钟形罩中设置了固定开口19，所述固定开口19以理想的方式同心地围绕旋转轴线7布置。在所示出的实施方式中，设置了三个以120℃的角度间隔围绕着旋转轴线7布置的固定开口19，所述固定开口在其侧面上具有锥状的加固结构，所述加固结构伸入到所述转子8的钟形罩13的空间中。

在所述转子8的钟形罩13的圆筒形的内轮廓的圆周表面上在内侧上布置有磁体14。例如在所述转子8的所示出的实施方式中同心地围绕转子轴线7布置有十二个磁体14，其中通过所述半剖面仅仅至少部分地示出了七个磁体。所述磁体通常通过粘贴、夹紧、卡夹、挤压包封或者通过这些方式的组合来固定。

所述定子9作为支座具有第一绝缘掩膜15和第二绝缘掩膜17，其中所述两个绝缘掩膜15、17拥有空隙和凸起。所述凸起和空隙以有规律的角度在所述绝缘掩膜的侧面的延伸的范围上相互交替并且位于所述两个绝缘掩膜15、17的分别对置的侧面上。所述空隙和凸起如此构成，使得所述第一绝缘掩膜15的凸起分别夹紧到所述第二绝缘掩膜17的对置的空隙中。所述空隙和凸起能够使所述支座灵活地与叠片铁芯11的厚度相匹配。在此未在内侧示出所述定子9并且在示意图中在右侧通过紧固件将所述定子9比如固定在机动车上。在此所述在实施方式中所描述的电机的结构比如适合用作鼓风机电机，对于该鼓风机电机来说将风机轮直接固定在所述转子8的钟形罩13上。

为了装配通常所使用的由多个单个地冲裁出的板片组成的叠片铁芯，为安装叠片铁芯要将所述第一绝缘掩膜15和所述第二绝缘掩膜17分开，用于将所述叠片铁芯的各个板片在所述第一绝缘掩膜15或者第二绝缘掩膜17上排成行。在将所述叠片铁芯的板片在所述绝缘掩膜15、17之一上排成行之后，又可以将对置的绝缘掩膜推到另一个绝缘掩膜上。在装配叠片铁芯时，尤其不利的是，要将板片单个地串到所述绝缘掩膜15、17上并且存在较高的用于由板条制造各个环形的板片的资源需求。

与图1和图2中的叠片铁芯2相类似，所述叠片铁芯11一体地由围绕着心轴卷绕的板条制成。所述叠片铁芯11可以以和由单个的板片组成的叠片铁芯11相同的方式插装到分开的绝缘掩膜15、17之一上。但是也存在着通过使所述叠片铁芯11的一个端部相对于该叠片铁芯11的另一个端部围绕着该叠片铁芯11的纵轴线扭转的方式来使该叠片铁芯11的内直径扩大并且给该叠片铁芯11预紧的方案。由此所述叠片铁芯11能够在所述绝缘掩膜15、17的最大尺寸的范围内移动。在通过所述接纳部16来移动的情况下，所述叠片铁芯11可以通过松弛并且由此通过该叠片铁芯11的内直径的减小加入到所述接纳部16中。

通过所述叠片铁芯11的一体的结构，该叠片铁芯11在其如此张紧从而减小该叠片铁芯11的外直径时变长，并且在内直径扩大时缩短。在这两种情况下，所述叠片铁芯11在该叠片铁芯11的材料的有弹性的范围内张紧时又返回变为原始的形状，并且无间隙地与所述接纳部相匹配。通过这种方式，所述叠片铁芯11可以比单个的板片容易地加入到所述绝缘掩膜15、17的接纳部16中。

在将所述叠片铁芯11加入到所述支座中之后，可以给所述定子9绕线。所述叠片铁芯11用作用于构造为气隙绕组的绕组12的磁挡（magnetischer Rüchschluss）。拥有气隙绕组的电动机由于放弃了极靴而有利地具有很小的止动力矩。所述绕组12的所示出的导线区域如此彼此相连接并且进行电路连接，从而通过借助于交流电进行的通电来形成交变磁场，所述交变磁场将设有所述磁体14的转子8置于旋转之中。

在施加所述叠片铁芯11之后，所述叠片铁芯可以与所述支座一起并且必要时与所施加的绕组12一起加热，用于借助于包漆将构造为柔韧结构的叠片铁芯11粘结为固定的构件。同样可以设想，借助于焊接连接来至少部分地固定所述叠片铁芯。

图4示出了电机40的纵剖面，该电机40具有布置在壳体41中的定子29和作为内转子来布置的转子50。所述转子50具有转子轴52，在该转子轴52上布置了至少一个永久磁体54。所述转子轴52通过第一轴承64和第二轴承62得到支承。所述轴承62、64在所述实施方式中构造为滚动轴承，不过其中也可以采用滑动轴承。在所述电机40的转子50的外圆周与该电机40的定子29的绕组模22的内轮廓之间构造了气隙56。在所述绕组模22的外圆周上施加了绝缘层30，在该绝缘层30上布置了叠片铁芯32。所述叠片铁芯32在此由所卷绕的板条所组成并且取代通常沿轴向方向堆叠的板环。所示出的叠片铁芯32的制造以和在图1和2中示出的叠片铁芯2相类似的方式进行。所述叠片铁芯2的各个矩形的层在轴向上通过所述板条的绕组来移动。这引起这样的结果，即会在所述叠片铁芯32的上面的和下面的端部上在固定点的区域中构成较小的空腔。所述叠片铁芯32在此安放在绕组模22上，所述绕组模22的绕组由大量的漆包线所组成，所述漆包线以合适的方式成形。

所述绕组模22在其在示意图中处于下面的端部上具有绕组端部24的形式的轴向的加宽部，所述绕组端部24大致具有与所述叠片铁芯32的外直径相当的外直径。在所述绕组模22的相反的端部26上，该绕组模22在径向上向里成形，使得所述绕组端部24钟形般地以加厚的下面的边缘将所述转子轴52上的永久磁体54包围。通过所述绕组端部24上的电气接头60来向所述绕组模22或者说其未示出的绕组导线通电。

在所述叠片铁芯32与所述绕组模22的绕组端部24之间如此布置了固定环28，使得该固定环28紧贴在主体和绕组端部24的半径中。在此，所述固定环28额外地安放在绝缘层30上。所述叠片铁芯32借助于凸肩31并且借助于固定环28保持在其在所述电机40的壳体41中的位置中。在此所述绕组模22固定在壳体41中的未示出的点上。所述电机40在转子轴的一个端部具有法兰66，用于将电机的功率传输给另外的未示出的机组。

图5示出了按本发明的第三种实施方式的电机的横截面。在此，所述电机包括转子76和定子77。所述转子76在该实施方式中构造为内转子并且所述定子77具有典型的极靴结构。所述转子76具有布置在未示出的转子轴上的支座70。该支座70在径向上被叠片铁芯72所包围。所述叠片铁芯72以和图1及图2的叠片铁芯2相类似的方式由围绕着心轴卷绕的板条72所制成。板条也可以由带状导线来制成。所述叠片铁芯72可以通过使该叠片铁芯72的一个端部围绕着该叠片铁芯72的纵轴线相对于该叠片铁芯72的另一个端部扭转的方式来张紧，其中在这过程中扩大所述叠片铁芯72的内直径。可以在预紧的情况下将所述叠片铁芯72施加到所述转子76的支座70上并且通过该叠片铁芯72的松弛将其固定在其在支座70上的位置中。在此，所述叠片铁芯72无间隙地抵靠到所述支座70的圆形的外轮廓上。为了将所述叠片铁芯72构造成转子76上的刚性结构，在该叠片铁芯72上比如可以通过单个的焊点来将所述板条的彼此紧挨的线圈彼此连接在一起。但是也可以设想，给所述叠片铁芯72的板条配设包漆并且对所述转子76与所安装的叠片铁芯72一起进行加热，以便所述叠片铁芯72的单个的线圈通过包漆熔合为一个固定的结构。

在所述叠片铁芯72上布置了多个永久磁体71，所述永久磁体71分段地比如通过粘接比如以其下侧面固定在所述支座70上。为制造永久磁体71而使用合金，所述合金比如可以包含铁、镍或钴并且可以设有添加剂。所述材料比如可以烧结并且随后通过外部的磁场来磁化。通过布置在所述永久磁体71下方的叠片铁芯72来保证所述永久磁体71的磁挡。所述永久磁体71示范性地拥有基本上方形的横截面，其中其上侧面和下侧面压制为环形，其中所述环的中心处于所述转子76的纵轴线或者说转子轴线上。所述永久磁体71如此布置在所述转子76的内部，使得其表面在围绕着转子轴线的同心圆上将各个有规律的区段覆盖。

对本领域的技术人员来说当然熟知，本发明不局限于所示出的实施例。更确切地说，由所卷绕的板条制成的叠片铁芯可装入电机中的各处，在这些地方装有到目前为止盘状的空心圆筒的板片或者说叠片铁芯，用于传导电机内部的磁通量。

Claims (6)

1.电机，具有转子（8；50；76）和定子（9；29；77），其中所述转子（8；50；76）和/或定子（9；29；77）具有至少一个带有基本上是矩形的横截面的叠片铁芯（2；11；32；72），其特征在于，所述叠片铁芯（2；11；32；72）具有板条（1），其中所述板条（1）卷绕成线圈状，所述定子（9；29；77）和/或所述转子（8；50；76）具有支座（15、17；70），所述支座具有至少一个接纳部（16）并且其中如此调节所述叠片铁芯（2；11；32；72）的所卷绕的板条的预应力，从而将所述叠片铁芯（2；11；32；72）无间隙地布置在所述定子（9；29；77）和/或转子（8；50；76）的支座（15;17；70）的接纳部中，所述叠片铁芯（2；11；32；72）的板条（1）沿轴向方向至少部分地借助于包漆或者说借助于焊接来连接，所述支座（15、17；70）在径向上被叠片铁芯（2；11；32；72）所包围，并且所述叠片铁芯（2；11；32；72）在此无间隙地抵靠到所述支座（70）的圆形的外轮廓上。

2.按权利要求1所述的电机，其特征在于，所述板条（1）由带状导线制成。

3.按权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述叠片铁芯（2；11；32；72）构造为一体结构。

4.按权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述板条（1）具有软磁的材料。

5.用于制造用于电机的转子（8；50；76）和/或定子（9；29；77）的叠片铁芯（2；11；32；72）的方法，其特征在于以下步骤：

-卷绕板条（1），

-通过使所述板条（1）的一个端部围绕着所述叠片铁芯（2；11；32；72）的纵轴线相对于该板条（1）的另一个端部扭转的方式来预紧所卷绕的板条（1），

-将所述叠片铁芯（2；11；32；72）的预紧的板条（1）装入到所述电机中，并且

-使所述叠片铁芯（2；11；32；72）的所卷绕的板条（1）松弛，由此使所述叠片铁芯（2；11；32；72）紧靠到所述电机的接纳部（16）上，在将所述叠片铁芯（2；11；32；72）装入到所述电机中之后至少部分地对所述电机进行加热，用于将所述叠片铁芯（2；11；32；72）的彼此紧挨的区域彼此粘接在一起，至少部分地对所述叠片铁芯（2；11；32；72）的板条（1）进行焊接，如此调节所述叠片铁芯（2；11；32；72）的所卷绕的板条的预应力，从而将所述叠片铁芯（2；11；32；72）无间隙地布置在所述定子（9；29；77）和/或转子（8；50；76）的支座（15;17；70）的接纳部中，所述叠片铁芯（2；11；32；72）通过所述接纳部（16）来移动，从而所述支座（15、17；70）在径向上被叠片铁芯（2；11；32；72）所包围，并且所述叠片铁芯（2；11；32；72）在此无间隙地抵靠到所述支座（70）的圆形的外轮廓上。

6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，所述板条（1）具有软磁的特性。