CN102428625B - 电枢组件和具有电枢组件的电机 - Google Patents

Abstract

电枢组件(10)，包括由多个电枢金属片(14;540，41)组成的电枢叠片组(13;13a)，它防转动地设置在电枢轴(11)上，其中沿轴线相互层叠在一起的电枢金属片(14;40，41)具有相互间以角度间距布置的、沿着径向延伸的、具有连接区(19;19a;19b)的齿(18;18a;18b)，其中电枢叠片组(13;13a)的所述齿(18;18a;18b)形成在纵向上延伸的齿排，围绕该齿排可以卷绕至少一个电枢导线(15)，其中，电枢叠片组(13;13a)在它的两个相互相对的前端上具有端表面(28;31;43)，它们至少部分地在它们的径向外部区域中具有比在它们的径向内部的区域中更大的相互间的间距。

Description

电枢组件和具有电枢组件的电机

现有技术

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的电枢组件和一种具有电枢组件的电机。

由DE69115232T2已知一种按照权利要求1的前序部分所述的电枢组件。在该已知的电枢组件中，电枢导线被直接地卷绕到由电枢金属片组成的电枢叠片组上，其中电枢叠片组的前端构造成平的。只要电枢导线分别只被卷绕在一个齿排(所谓的单齿绕组）上，如这在DE69115232T2的图2中所示的那样，这种构造的电枢组件或电枢叠片组就可以在很小的空间要求下经济地制造。但是，为了在小的材料使用量下实现尽可能紧凑的结构，已经在单齿绕组情况下希望具有高的槽填充度，也就是说，由铜制成的电枢导线应该尽可能完全地填满电枢组件的槽。为此要求电枢导线也尽可能完全地填满槽的位于径向内部的空间。但是，在具有平的端表面的电枢组件的已知实施例中，电枢导线在卷绕时具有径向向外运动的趋势，因此通常可以达到的槽填充度不是最佳的。

此外，与单齿绕组相反，也具有用于电枢导线的一些卷绕型式，其中电枢叠片组的同一齿排至少部分地被卷绕多层电枢导线。在附图中，一个这种的示例示出在图1中，其中具有齿1至3的两个组分别被卷绕两个卷绕层4和5。

在此处，齿1和2分别共同地被卷绕第一卷绕层4，和齿2和3分别共同地被卷绕第二卷绕层5。在图1中在此处示出的是卷绕层4和5的一种理想化的目标分布，其中第一卷绕层4总是集中在齿1和2的径向内部的区域上。第二卷绕层5理想地连接到径向外部区域上的齿2上，其中两个卷绕层4和5在端面侧看分别具有均匀的宽度。现在在这种卷绕型式中也证明在已知的具有平的前端面的电枢组件中第一卷绕层具有在径向上看在齿排的整个宽度上延伸的趋势。在图2中示出一种由实际中已知的两个卷绕层4a和5a的实际的分布。可以看到，第一卷绕层4a分布在齿1a和2a的整个宽度上。因此只留出在径向外部区域上的相当小的空间用于第二卷绕层5a。因此从前端看，第二卷绕层5a似乎非均匀地围绕着齿2a和3a，因为它们在齿2a上具有比在齿3a上更小的宽度。卷绕层4a和5a的这种分布也限制了电枢组件的槽填充度。

此外，例如由DE10335559A1已知布置在电枢叠片组的前端上的、由塑料制成的星形绝缘板。

但是，这种星形绝缘板在实际中设计成尽可能地薄和平，因为它们仅仅用于绝缘目的。

发明的公开

因此本发明的任务是设计一种电枢组件，其中可以实现尽可能高的槽填充度。

按照本发明这个任务由一种具有权利要求1的特征的电枢组件解决。在此情况下，本发明基于的构思是，通过电枢组件上的倾斜的或台阶式的端表面，有利于电枢导线在卷绕时在电枢组件的径向内部区域中的集中。电枢导线在朝着电枢组件的径向内部区域方向上的定向和压实，除了已述的提高槽填充度并且由此减小电枢组件的结构尺寸和材料使用量以外还具有优点，即电枢导线的绕组在运行中被更好地固定在槽内腔中，从而电枢导线至少不容易松脱或松动。

按照本发明的电枢组件的有利的改进方案在从属权利要求中给出。在本发明的范围内包括由至少两个在说明书、权利要求书和/或附图中公开的特征的全部的组合。

在应该优选的实施方式中规定，在电枢叠片组的前端上各布置一个最好由塑料制成的星形端板，它具有径向向外凸出的臂，其中臂在电枢叠片组的前端上形成用于电枢导线的支承面和其中在支承面和与前相邻布置的电枢金属片之间的间距在径向上看从内向外扩大。借助于这种星形端板可以以简单的方式实现电枢叠片组的希望的端表面，其中星形端板同时具有电绝缘特性。

在此情况下，特别优选的是，星形端板的臂的形状在径向上看是楔形的。由此电枢导线在电枢叠片组的径向外部区域中卷绕时也具有沿径向向内定向或集中的趋势。

但是，除此之外，依据应用情况，也就是说，依据卷绕型式和使用的电枢导线，也可以有利的是，星形端板具有至少两个分别具有相同厚度的区域，从而星形端板具有台阶状的端表面。

在使用星形端板的情况下，为了防止电枢导线在径向上出来，优选规定在星形端板的臂上安装T形的盖板。

此外，在另一个优选的实施方式中可以附加地提高运行安全性，即盖板在与电枢金属片相对的一侧上被延长地设计。

在使用由塑料制成的星形端板的情况下，特别有利的是，该星形端板通过对电枢叠片组的环绕注塑来形成。由此可以在一个制造步骤中除了星形端板以外必要时同时地实现在电枢叠片组上的附加的绝缘措施。

本发明也可以以有利的方式在不需要附加的构件下并且由此特别节省位置地实现，即在端面侧各第一电枢金属片的齿被弯曲离开电枢叠片组的电枢金属片的位于下方的齿，从而形成漏斗形的端表面。通过取消附加的构件，这种设计结构也可以特别价廉地制造。

为了在卷绕时提高在端面侧被弯曲的第一电枢金属片的刚性并且同时也防止在运行期间的松动，在此情况下特别优选地规定，第一电枢金属片的齿的T形连接区在位于下方的电枢金属片的齿的方向上被翻转弯曲并且与该电枢金属片接触。

此外，为了在径向上锁止电枢组件的卷绕层径向，在本发明的一个有利的结构方案中规定，至少面对一个换向器的星形端板在它的外周面上具有径向环绕的区域，在该区域中卷绕至少一层电枢导线并且电枢导线的设置的不卷绕该区域的端部部段与换向器电气地相接触。这种解决方案几乎可以成本中性（不影响成本）地制造，因为星形端板被卷绕的其中布置电枢导线的仅仅需要相应地设计用于制造该星形端板的工具。与此相对地，由在星形端板的该区域中卷绕电枢导线产生的附加的材料费用小到可以忽略。

在此情况下特别有利的是，布置在星形端板的该区域中的电枢导线被布置在星形端板的外周面的之内。

由此尤其防止电枢导线与包围电枢导线或电枢叠片组的磁体构件之间的可能的接触。

为了引导电枢导线，在星形端板中将该区域构造成槽具有优点，即电枢导线由此被明确地导向并且防止电枢导线在该区域中轴向移动。

作为对具有凹部或槽的星形端板的结构的备选方案，也可以规定，电枢导线至少在面对换向器的一侧上直接在与换向器连接之前被布置在具有被弯曲离开的齿的电枢金属片和位于下方的电枢金属片之间的一个径向环绕的间隙中。

为了在径向上锁止绕组，也可以由此形成用于容纳电枢导线的在径向上形成的空隙，即优选地，在面对换向器一侧上的位于电枢叠片组的最后的电枢金属片之前的电枢金属片在它的径向外部区域中具有缩短的齿。

具有按照本发明的电枢组件的电机，尤其是电动机，由于高的槽填充度而具有较紧凑的结构的优点，同时材料使用量小并且由此减低了成本。

另一个按照本发明的实施例涉及一种电枢组件(10)，包括由多个电枢金属片(14;40，41)组成的电枢叠片组(13;13a)，它防转动地布置在电枢轴(11)，其中相互层叠起来的电枢金属片(14;40，41)具有分别在相互间的均匀的角度间距下布置的、在径向上延伸的、带有T形的连接区(19;19a;19b)的齿(18;18a;18b)，其中电枢叠片组(13;13a)的所述齿(18;18a;18b)形成在纵向上延伸的齿排，围绕该齿排，至少一个电枢导线(15)在多个层中被围绕至少多个齿排卷绕，从而电枢导线(15)被布置于在齿(18;18a;18b)之间形成的沟槽形的槽区域(35)中，其中电枢叠片组(13;13a)在它的两个相对的前端上具有端表面(28;31;43)，它们至少部分地在它们的径向外部区域上比在它们的径向内部的区域上具有更大的相互间的间距。

本发明的另外的优点，特征和细节由于以下对优选实施例的说明和依据附图得出。

附图中所示:

图1和图2是按照现有技术的以俯视图示出的在一个电枢组件上的两个卷绕层的目标分布或实际分布的视图，

图3是在按照图2所示的按照现有技术的电枢组件中在卷绕层的一种实际分布下通过电枢组件的纵剖面图，

图4是按照本发明的第一电枢组件的纵剖图，

图5是按照图4的电枢组件的一个单个的电枢金属片的俯视图，

图6是的一个单个的按照本发明的第一星形端板的透视图，如它在按照图4所示的电枢组件中使用的那样，

图7是第二个按照本发明的电枢组件的纵剖图，

图8是一个单个的按照本发明的第二星形端板的纵剖图，如它在按照图7所示的电枢组件中使用的那样，

图9是具有两个不同的按照本发明的电枢金属片结构的、另一个按照本发明的电枢组件的透视图，

图10是按照本发明的具有为了径向锁定线圈层修改的星形端板的电枢组件和

图11是按照图9的电枢组件的改进的实施例的透视图，其中与换向器连接的电枢导线预先卷绕在一个径向构成的间隙中。

在图4中简化地示出了按照本发明的第一电枢组件10，即在其余没有详细示出的电机100，例如电动机，的部件。

电枢组件10具有电枢轴11，在它的一个端部上换向器12被压紧或粘接在电枢轴11上。在电枢轴11的中部区域中是电枢叠片组（电枢铁心）13，它由许多相互层叠在一起的优选由铁磁材料如软铁制成的电枢金属片14组成。电枢导线15卷绕在这样形成的电枢叠片组13上。

按照图5，各相同地构造的，尤其是通过冲压制造的电枢金属片14具有环形的中央区16，其具有用于电枢轴11的孔17。以相互间均匀的角度间距下布置的齿18星形地从中央区16延伸出来，这些齿在它们的径向外端部上分别过渡到一个T形的连接区（闭合区）19中。由单个的电枢金属片14形成的电枢叠片组13例如通过挤压固定在电枢轴11上。

在电枢叠片组13的两个相互对置的端表面上分别布置一个星形端板20。在图6中单独示出的星形端板20在它的面对电枢金属片14的背面21上具有平面地构造的支承面22，它整面地放置在面对它的最后的电枢叠片组13的电枢金属片14上。此外在俯视图上看，星形端板20的形状与电枢金属片14的形状相匹配。这意味着，星形端板20具有与电枢金属片14的齿18的数量相应的数量的臂23，它们与齿18叠合地构造或布置。此外规定，由不导电的塑料，可选择地也由导磁材料制成的星形端板20在臂23的径向外端部上安装有盖板25。盖板25的形状一方面与电枢金属片14的T形连接区19的形状相匹配。另一方面优选规定，盖板25在与电枢金属片14背离的一侧上被升高地或延长地设计。

对于发明关键的是，星形端板20的与电枢金属片14背离的正面27具有至少部分地倾斜的作为电枢导线15的支承面作用的端表面28。在按照图6的实施例中，在此情况下，星形端板20的环形的中部区域29具有恒定的厚度，而臂23的厚度在径向上从内向外是增大的，最好连续地增大。这意味着，臂23在纵剖图中看是楔形的。臂23的这种构造在电枢导线15围绕电枢叠片组13的齿18和臂23卷绕时有利于电枢导线15在星形端板20和电枢金属片14的径向内部区域中的集中。

在图7和8中示出的本发明的第二实施例中，两个星形端板30在背离电枢金属片14的一侧上各有一个台阶式端表面31。如最好依据图8看见的那样，星形端板30此时具有两个其上支承电枢导线15的区域32，33，它们分别具有恒定的厚度。第一内部区域32，其中也布置用于电枢轴11的孔17a，此时具有比外部区域33较小的厚度。对应于星形端板20，在外部区域33上径向向外地连接有盖板25a。

补充地说明，星形端板20和30可以作为单独的部件在压铸工艺中制造，它们在装配电枢组件10时推移到电枢轴11上直到推到端表面侧各外部的电枢金属片14处。在此处优选规定，由电枢金属片14的齿18形成的槽内侧面35配有电绝缘，例如薄膜绝缘。

但是，对此备选地也可以设想将星形端板20，30的形状加工成所谓的绝缘罩。借助于该绝缘罩不仅在电枢叠片组13的槽内侧面35制造出绝缘体，而且在一个制造步骤中用注塑工艺同时制造出星形端板20，30。这样形成的构件(槽内侧面35的绝缘体和星形端板20或30)然后可以与电枢金属片14连接并且安装在电枢轴11上。

作为另外的备选方案，可以设想，由电枢金属片14组成的电枢叠片组13整体地用塑料环绕注塑，其中不仅槽内侧面35上的绝缘体而且星形端板20或30被成形或注塑。

与所述的星形端板20或30不同，此外可以设想，将盖板25，25a作为单独的构件，例如以塑料挡板的形式或者以卡子的类型实现，它们在用电枢导线15卷绕电枢叠片组13之前或之后安装在星形端板上，以便阻止电枢导线15沿轴向出来。

为了简化起见，在图9中同时示出了本发明的第三和第四实施例。在这些实施例中可以放弃单独的星形端板20或30。关键的是，电枢叠片组13a的各在端表面侧看位于外侧的电枢金属片40以特殊的方式构造或成形。在此情况下，尤其是可以优选设想两个备选方案。

在第一备选方案中，齿18a与连接区19a一起在径向上看最好均匀地弯曲离开布置在下方的电枢金属片41，从而在连接区19a的区域中形成至位于下方的电枢金属片41之间的最大间距。齿18a的端表面43由此倾斜或漏斗形地构造，其中电枢金属片40在其径向内部区域上顶接在位于下方的电枢金属片41上。

在第二个备选方案中，附加地使齿18b上的连接区19b在电枢金属片41的布置在下方的连接区19的方向上弯曲并且支承在该连接区上。由此至少齿18b的弹性减小，从而电枢导线15可以以高的张力卷绕到电枢叠片组13a上并且由此长期地防止电枢导线15松弛。

补充地说明，优选在图9所示的本发明的第三和第四实施例中规定，电枢金属片40的全部的齿18a或18b相应地弯曲离开位于下方的电枢金属片41的齿。由此在总体上看可以实现在电枢叠片组13a上的倾斜的端表面，其在用电枢导线15卷绕电枢叠片组13时有利于电枢导线15在电枢叠片组13a的径向向内区域的方向上的集中。

在图10中，电枢组件10具有改进的星形端板20a，它布置在面对换向器12的一侧上。该改进的星形端板20a在它的外周面44上具有径向环绕的在它的直径上减小的区域，该区域的形式是槽45。槽45用于引导电枢导线15，其中在槽45中布置电枢导线15的端部部段，该端部部段在对槽45卷绕之后与换向器12电气地连接。通过卷绕电枢组件10或在星形端板20a中的槽45，单个的卷绕层（线圈层）4，4a，5，5a在径向上被锁止。更重要的是，布置在槽45中的电枢导线15布置在星形端板20a的外周面44内部或不超出外周面。

补充地说明，具有槽45的星形端板20a的这种修改当然也可以转用到按照图8所示的星形端板30上。

在图11中示出了另一种修改，其中电枢导线15的与换向器12电气地接触的端部部段在至少一个卷绕层中布置在具有弯曲离开的齿18a的电枢金属片40和位于下方的电枢金属片41之间的间隙46中。在该实施形式中，电枢导线15在间隙46中的一次卷绕或多次卷绕也用于径向锁止电枢叠片组13a的卷绕层4，4a，5，5a。

备选地，也可以规定，电枢导线15布置在至少一个电枢金属片41的区域中，其中齿18的径向外部区域被缩短，和由此形成一个径向环绕的间隙。在此情况下，在面对换向器12的一侧，还有至少一个其齿18，18a没有被缩短的电枢金属片40，41连接到这个或这些由缩短的齿18形成的电枢金属片41上，以便沿轴向在换向器12的方向上锁止电枢导线15。在此情况下，可能不需要设置该至少一个具有弯曲离开的齿18，18a的电枢金属片40，41。

Claims (7)

1.电枢组件(10)，包括由多个电枢金属片(14，40，41)组成的电枢叠片组(13，13a)，它防转动地设置在电枢轴(11)上，其中沿轴线相互层叠在一起的电枢金属片(14，40，41)具有相互间以角度间距布置的、沿着径向延伸的、具有连接区(19，19a，19b)的齿(18，18a，18b)，其中电枢叠片组(13，13a)的所述齿(18，18a，18b)形成在纵向上延伸的齿排，围绕该齿排卷绕至少一个电枢导线(15)，其中，电枢叠片组(13，13a)在它的两个相互相对的前端上具有端表面(28，31，43)，该端表面至少部分地在它们的径向外部区域中具有比在它们的径向内部的区域中更大的相互间的间距，其中，在端面侧的各第一电枢金属片(40)的齿(18a，18b)被弯曲离开位于下方的电枢叠片组(13a)的电枢金属片(41)的齿，从而漏斗形的端表面(43)在朝着电枢轴(11)方向上形成用于电枢导线(15)的支承，其特征在于，第一电枢金属片(40)的齿(18b)的连接区(19b)在位于下方的电枢金属片(41)的齿的方向上被翻转弯曲, 其中，第一电枢金属片的齿(18，18a，18b)的连接区（19b）是T形的。

2.按照权利要求1所述的电枢组件，其特征在于，两个相邻的齿（1，2）构成的一个齿组以及与该齿组对置的齿组被卷绕第一卷绕层(4), 并且由两个相邻的齿（1，2）中的一个齿和与该齿相邻的另一个齿（3）构成的另一个齿组以及与该另一个齿组对置的齿组被卷绕第二卷绕层（5）。

3.按照权利要求1所述的电枢组件，其特征在于，该连接区（19b）是相对于周面方向构造成拱形。

4.按照权利要求1 至3 之一所述的电枢组件，其特征在于，电枢导线(15)至少在面对换向器(12)的一侧上，在与换向器(12)连接之前，被布置在至少一个卷绕层中的、具有被弯曲离开的齿(18a，18b)的电枢金属片(40)和位于下方的电枢金属片(41)之间的一个径向环绕的间隙(46)中。

5.按照权利要求4所述的电枢组件，其特征在于，被弯曲离开的齿(18a，18b)沿着轴向支撑在布置在间隙(46)中的电枢导线(15)上，其中卷绕在环绕的间隙(46)中的电枢导线(15)相对于径向围住在沿着纵向延伸的齿排中的电枢导线线圈。

6.按照权利要求4所述的电枢组件，其特征在于，电枢金属片(41)具有在它的径向外部区域中被缩短的齿(18)并且在具有被缩短的齿(18)的电枢金属片(41)上在换向器(12)的一侧上连接至少一个具有未被缩短的齿(18a)的电枢金属片(40)。

7.按照权利要求1所述的电枢组件，其特征在于，所述间距在径向上从内向外是连续增大的。